Cómo resolver otros tipos de ecuaciones
La familia de Aaliyah maneja hacia un lago por un camino de montaña lento a 30 mph. Quieren que su velocidad promedio en todo el viaje de ida y vuelta sea de 40 mph. Como $\frac{30 + 50}{2} = 40$, podrías pensar que deben regresar a 50 mph. Esa idea es incorrecta, y la respuesta correcta sale de una ecuación con la incógnita en el denominador.
Ecuaciones como $x^4 - 13x^2 + 36 = 0$, $\frac{12}{x} = x - 4$, $\sqrt{3x+4} = 5$ o $2^x = 8$ parecen nuevas, pero cada una es una versión disfrazada de una ecuación que ya sabes resolver. El truco es reconocer el disfraz: una sustitución, eliminar denominadores, aislar un radical, igualar bases o usar la definición de logaritmo. Al final de la página volvemos al viaje al lago.
Ecuaciones cuadráticas en forma
Algunos problemas las llaman ecuaciones bicuadradas. El método es el mismo.
La gráfica muestra por qué hay cuatro soluciones: la curva cruza el eje $x$ cuatro veces.
Resuelva la siguiente ecuación bicuadrada realizando el cambio de variable $x^2 = t$: $x^4 - 10x^2 + 9 = 0$
Resuelva la siguiente ecuación bicuadrada realizando el cambio de variable $x^2 = t$:
$x^4 - 10x^2 + 9 = 0$
Halle todas las soluciones reales de la siguiente ecuación bicuadrada incompleta sacando factor común: $2x^4 - 32x^2 = 0$
Halle todas las soluciones reales de la siguiente ecuación bicuadrada incompleta sacando factor común:
$2x^4 - 32x^2 = 0$
Resuelva la siguiente ecuación bicuadrada e indique claramente cuáles son sus soluciones reales y por qué se descartan las demás: $x^4 - 2x^2 - 8 = 0$
Resuelva la siguiente ecuación bicuadrada e indique claramente cuáles son sus soluciones reales y por qué se descartan las demás:
$x^4 - 2x^2 - 8 = 0$
Cuadráticas en forma: problemas de geometría
Los rectángulos suelen llevar a estas ecuaciones. Si el largo y el ancho se escriben con $x^2$, al multiplicarlos aparece un término $x^4$. Otro planteamiento común tiene $x$ y $\frac{k}{x}$ como los dos lados, y entonces multiplicar por $x^2$ elimina el denominador.
El área de un rectángulo es de $6 \text{ cm}^2$. Sabiendo que su base mide $x^2 + 2$ pulgadas y su altura $x^2 - 3$ pulgadas, plantee una ecuación bicuadrada para hallar…
El área de un rectángulo es de $6 \text{ cm}^2$. Sabiendo que su base mide $x^2 + 2$ pulgadas y su altura $x^2 - 3$ pulgadas, plantee una ecuación bicuadrada para hallar el valor de $x$ (con $x > 0$) y determine las dimensiones reales del rectángulo.
La diagonal de un marco rectangular de madera mide $\sqrt{10}$ pulgadas. Si uno de sus lados mide $x$ pulgadas y el otro mide $\frac{3}{x}$ pulgadas, plantee una…
La diagonal de un marco rectangular de madera mide $\sqrt{10}$ pulgadas. Si uno de sus lados mide $x$ pulgadas y el otro mide $\frac{3}{x}$ pulgadas, plantee una ecuación racional, transfórmela en una ecuación bicuadrada y calcule las dimensiones del marco.
Ecuaciones racionales
Cuando una fracción es igual a otra fracción, como en $\frac{x+4}{x-1} = 3$, también puedes multiplicar en cruz: $x + 4 = 3(x - 1)$. Es lo mismo que multiplicar ambos lados por el mínimo común denominador.
Resuelva la siguiente ecuación racional multiplicando todos los términos por $x$ para eliminar el denominador: $\frac{12}{x} = x - 4$
Resuelva la siguiente ecuación racional multiplicando todos los términos por $x$ para eliminar el denominador:
$\frac{12}{x} = x - 4$
Encuentre el valor de $x$ que verifica la siguiente ecuación racional sencilla: $\frac{x+3}{x-1} = 2$
Encuentre el valor de $x$ que verifica la siguiente ecuación racional sencilla:
$\frac{x+3}{x-1} = 2$
Resuelva la siguiente ecuación racional reduciendo a común denominador. Preste especial atención a las posibles soluciones que anulen algún denominador:…
Resuelva la siguiente ecuación racional reduciendo a común denominador. Preste especial atención a las posibles soluciones que anulen algún denominador:
$\frac{x}{x-2} + \frac{3}{x+2} = \frac{8}{x^2-4}$
Ecuaciones racionales en situaciones reales
Las ecuaciones racionales aparecen siempre que una cantidad es una razón: velocidad (distancia entre tiempo), costo por persona (total entre personas) o ritmo de trabajo (trabajo por hora).
Un ciclista viaja a un pueblo cercano a una velocidad de $20 \text{ km/h}$ y vuelve por el mismo camino a una velocidad de $x \text{ km/h}$. La velocidad media de todo…
Un ciclista viaja a un pueblo cercano a una velocidad de $20 \text{ km/h}$ y vuelve por el mismo camino a una velocidad de $x \text{ km/h}$. La velocidad media de todo el trayecto de ida y vuelta viene dada por la fórmula $v_m = \frac{2 \cdot 20 \cdot x}{20 + x}$. Si la velocidad media total ha sido de $24 \text{ km/h}$, plantee una ecuación racional y calcule la velocidad de vuelta $x$.
Un tanque de agua para riego se puede llenar usando dos grifos distintos. El primer grifo tarda $x$ horas en llenarlo por sí solo, y el segundo grifo, que tiene menor…
Un tanque de agua para riego se puede llenar usando dos grifos distintos. El primer grifo tarda $x$ horas en llenarlo por sí solo, y el segundo grifo, que tiene menor caudal, tarda $x+3$ horas. Si se abren los dos a la vez, el tanque se llena en exactamente $2$ horas. Plantee una ecuación racional y determine cuánto tarda cada grifo por separado.
Un grupo de amigos alquila una casa de campo para el fin de semana por un total de $\$120$. A última hora se apuntan $2…
Un grupo de amigos alquila una casa de campo para el fin de semana por un total de $\$120$. A última hora se apuntan $2$ amigos más al viaje, lo que hace que cada uno de los que iban a ir inicialmente pague $\$3$ menos. Si $x$ es el número inicial de amigos, plantee una ecuación racional y averigüe cuántos amigos fueron finalmente a la casa de campo.
Ecuaciones radicales
Resuelva la ecuación irracional aislando el radical y elevando ambos miembros al cuadrado: $\sqrt{3x + 4} = 5$
Resuelva la ecuación irracional aislando el radical y elevando ambos miembros al cuadrado:
$\sqrt{3x + 4} = 5$
Determine los valores de $x$ que cumplen la siguiente ecuación con raíces. Recuerda que debes comprobar las soluciones al final para descartar posibles soluciones…
Determine los valores de $x$ que cumplen la siguiente ecuación con raíces. Recuerda que debes comprobar las soluciones al final para descartar posibles soluciones falsas:
$\sqrt{x + 2} = x$
Ecuaciones con dos radicales
Cuando aparecen dos radicales, no puedes eliminar los dos con un solo cuadrado. Aísla un radical, eleva al cuadrado, simplifica, aísla el radical que queda y eleva al cuadrado otra vez.
Resuelva la ecuación irracional aislando una de las raíces y elevando al cuadrado. Recuerde comprobar la solución obtenida: $\sqrt{x+4} - \sqrt{x-1} = 1$
Resuelva la ecuación irracional aislando una de las raíces y elevando al cuadrado. Recuerde comprobar la solución obtenida:
$\sqrt{x+4} - \sqrt{x-1} = 1$
Resuelva la siguiente ecuación irracional que involucra dos radicales. Tendrá que elevar al cuadrado dos veces. Compruebe las soluciones obtenidas al final del proceso:…
Resuelva la siguiente ecuación irracional que involucra dos radicales. Tendrá que elevar al cuadrado dos veces. Compruebe las soluciones obtenidas al final del proceso:
$\sqrt{2x+3} - \sqrt{x-2} = 2$
Radicales en fórmulas y geometría
Muchas fórmulas tienen una raíz cuadrada: objetos en caída libre, péndulos, el teorema de Pitágoras. Para hallar una incógnita dentro del radical, aísla el radical y luego eleva al cuadrado ambos lados.
Los radicales también vienen del teorema de Pitágoras, $a^2 + b^2 = c^2$. Los cuadrados cancelan el radical muy bien: $(\sqrt{x + 3})^2 = x + 3$.
El período $T$ de oscilación de un péndulo simple (en segundos) viene dado por la fórmula $T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}$, donde $L$ es la longitud de la cuerda en pies y…
El período $T$ de oscilación de un péndulo simple (en segundos) viene dado por la fórmula $T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}$, donde $L$ es la longitud de la cuerda en pies y $g$ es la aceleración de la gravedad. Tomando la aproximación $\pi^2 \approx 10$ y $g = 10 \text{ m/s}^2$, halle la longitud $L$ del péndulo para que su período sea exactamente de $2$ segundos.
En una pieza de chapa con forma de triángulo rectángulo, un cateto mide $x$ pulgadas, el otro cateto mide $\sqrt{x+5}$ pulgadas y la hipotenusa mide $x+1$ pulgadas.…
En una pieza de chapa con forma de triángulo rectángulo, un cateto mide $x$ pulgadas, el otro cateto mide $\sqrt{x+5}$ pulgadas y la hipotenusa mide $x+1$ pulgadas. Plantee una ecuación irracional aplicando el teorema de Pitágoras, halle el valor de $x$ y calcule el área de la pieza.
Ecuaciones exponenciales
Reglas de exponentes útiles: $(a^m)^n = a^{mn}$, $a^m \cdot a^n = a^{m+n}$ y $a^{-n} = \frac{1}{a^n}$.
La gráfica de $y = 3^{2x - 1}$ corta la recta $y = 27$ en exactamente un punto, que es la solución de $3^{2x-1} = 27$.
Resuelva la siguiente ecuación exponencial expresando ambos miembros como potencias de la misma base: $3^{2x-1} = 27$
Resuelva la siguiente ecuación exponencial expresando ambos miembros como potencias de la misma base:
$3^{2x-1} = 27$
El número de bacterias en un cultivo de laboratorio sigue la fórmula exponencial $N = 500 \cdot 2^{t/3}$, donde $t$ es el tiempo transcurrido en horas. ¿Cuántas horas…
El número de bacterias en un cultivo de laboratorio sigue la fórmula exponencial $N = 500 \cdot 2^{t/3}$, donde $t$ es el tiempo transcurrido en horas. ¿Cuántas horas deben transcurrir para que la población alcance exactamente las $4000$ bacterias?
El valor de una inversión financiera (en miles de dólares) sigue la evolución $V(t) = 4^t - 6 \cdot 2^t + 10$, donde $t$ es el tiempo en años desde el inicio de la…
El valor de una inversión financiera (en miles de dólares) sigue la evolución $V(t) = 4^t - 6 \cdot 2^t + 10$, donde $t$ es el tiempo en años desde el inicio de la inversión. ¿En qué instantes $t$ el valor de la inversión es exactamente de $2$ mil dólares? (Pista: utilice las propiedades de las potencias y haga el cambio de variable $u = 2^t$).
Ecuaciones logarítmicas
No toda ecuación exponencial se puede escribir con la misma base. Un logaritmo responde a la pregunta "¿qué exponente necesito?"
Para resolver una ecuación logarítmica con un solo logaritmo, aísla el logaritmo y luego escríbelo en forma exponencial.
Halle el valor de $x$ en la ecuación logarítmica aplicando directamente la definición de logaritmo: $\log_2(x + 5) = 3$
Halle el valor de $x$ en la ecuación logarítmica aplicando directamente la definición de logaritmo:
$\log_2(x + 5) = 3$
El nivel de intensidad sonora $L$ en decibelios (dB) se calcula mediante la expresión logarítmica $L = 10 \log\left(\frac{I}{10^{-12}}\right)$, donde $I$ es la…
El nivel de intensidad sonora $L$ en decibelios (dB) se calcula mediante la expresión logarítmica $L = 10 \log\left(\frac{I}{10^{-12}}\right)$, donde $I$ es la intensidad acústica en $\text{W/m}^2$. Calcule la intensidad $I$ de un sonido producido por el tráfico intenso, sabiendo que su nivel es de $80 \text{ dB}$.
Propiedades de los logaritmos
Cuando una ecuación tiene varios logaritmos, combínalos en uno solo antes de usar la definición.
Resuelva la siguiente ecuación logarítmica aplicando las propiedades de los logaritmos (suma de logaritmos) y compruebe el resultado para descartar soluciones que…
Resuelva la siguiente ecuación logarítmica aplicando las propiedades de los logaritmos (suma de logaritmos) y compruebe el resultado para descartar soluciones que generen argumentos negativos:
$\log(x+2) + \log(x-1) = 1$
La magnitud de un terremoto en la escala de Richter viene dada por $M = \log(A) - \log(A_0)$, donde $A$ es la amplitud máxima de las ondas sísmicas registradas y $A_0$…
La magnitud de un terremoto en la escala de Richter viene dada por $M = \log(A) - \log(A_0)$, donde $A$ es la amplitud máxima de las ondas sísmicas registradas y $A_0$ es una amplitud de referencia estándar. Si en un terremoto de magnitud $M_1 = 3$ la amplitud fue $A_1$, y en otro terremoto más fuerte la amplitud fue $A_2 = 100 \cdot A_1$, ¿cuál fue la magnitud $M_2$ de este segundo terremoto? Aplique las propiedades de los logaritmos para demostrarlo paso a paso.