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2do año · Matemáticas
Ecuaciones de primer y segundo grado · Ecuaciones

Ecuaciones de segundo grado

Te conviene dominar: Ecuaciones de primer grado (1.er año de Educación Media General)
Te conviene dominar: Raíz cuadrada (1.er año de Educación Media General)

Vas a mandar a hacer una alfombra cuadrada de $144$ m² para el salón del Consejo Comunal de tu urbanización en Barquisimeto. ¿Cuánto debe medir el lado? Buscas un número $x$ tal que $x^2 = 144$. Es una ecuación distinta a las que conocías: la incógnita está elevada al cuadrado. Se llaman ecuaciones de segundo grado, y aquí aprenderás a resolverlas todas, incluso las que no se ven a simple vista.

Forma general

Pasos para ordenar una ecuación no igualada a cero y transformarla en su forma general. 3x² − 5 = x + 2 ordena todo a un lado 3x² − x − 7 = 0

Gráficamente, $y = ax^2 + bx + c$ es una parábola. Las soluciones de la ecuación son los puntos donde la parábola corta al eje $x$. Mueve $a$, $b$ y $c$ y observa:

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Identifica cuáles de las siguientes ecuaciones son de segundo grado. Para aquellas que lo sean, escríbelas en su forma general ($ax^2 + bx + c = 0$) e indica el valor de…

Identifica cuáles de las siguientes ecuaciones son de segundo grado. Para aquellas que lo sean, escríbelas en su forma general ($ax^2 + bx + c = 0$) e indica el valor de sus coeficientes $a$, $b$ y $c$:

  1. a) $3x^2 - 5 = x + 2$
  1. b) $x^2 + 3x - x^2 = 10$
  1. c) $5x - 3 = 0$
  1. d) $(x + 2) \cdot (x - 2) = 0$
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Ecuaciones incompletas

Cuando falta un término, se resuelven sin fórmula y más rápido.

Esquema de resolución de una ecuación incompleta con factor común: cada factor se iguala a cero. x · (x − 7) = 0 x = 0 x − 7 = 0 → x = 7 Si a · b = 0, entonces a = 0 o b = 0. (Ningún otro producto de números da 0.)
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Calcula la solución de estas ecuaciones de segundo grado incompletas del tipo $ax^2 + c = 0$ (recuerda que pueden tener dos soluciones, una o ninguna): a) $x^2 - 49 = 0$…

Calcula la solución de estas ecuaciones de segundo grado incompletas del tipo $ax^2 + c = 0$ (recuerda que pueden tener dos soluciones, una o ninguna):

  1. a) $x^2 - 49 = 0$
  1. b) $2x^2 - 32 = 0$
  1. c) $x^2 + 25 = 0$
  1. d) $5x^2 = 0$
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Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado incompletas extrayendo factor común. No olvides que una de las soluciones siempre es $x = 0$: a) $x^2 - 7x = 0$ b)…

Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado incompletas extrayendo factor común. No olvides que una de las soluciones siempre es $x = 0$:

  1. a) $x^2 - 7x = 0$
  1. b) $3x^2 + 12x = 0$
  1. c) $x^2 = 5x$
  1. d) $4x^2 - 2x = 0$
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Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado incompletas utilizando el método más adecuado (extracción de factor común o raíz cuadrada directa): a)…

Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado incompletas utilizando el método más adecuado (extracción de factor común o raíz cuadrada directa):

  1. a) $3x^2 - 27 = 0$
  2. b) $x^2 + 5x = 0$
  3. c) $2x^2 = 8x$
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Queremos diseñar una alfombra cuadrada para una habitación. Si sabemos que el área total que debe ocupar es de $144$ $m^2$, ¿cuánto debe medir el lado de la alfombra?…

Queremos diseñar una alfombra cuadrada para una habitación. Si sabemos que el área total que debe ocupar es de $144$ $m^2$, ¿cuánto debe medir el lado de la alfombra? Escribe la ecuación de segundo grado correspondiente y resuélvela.

Área 144 m² x x
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La fórmula general

Para cualquier ecuación $ax^2+bx+c=0$ hay una fórmula que siempre funciona:

$$x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$$

El símbolo $\pm$ da dos soluciones: una sumando la raíz y otra restándola.

Desglose de la fórmula general señalando la función de cada parte. x = −b± b² − 4ac 2a cambia el signo de b discriminante el doble de a ± → dos soluciones

Cuando la ecuación no viene ordenada, primero desarrolla y reduce. Por ejemplo, $(x+2)^2 - 7 = 2x + 1$ se convierte en $x^2 + 4x + 4 - 7 = 2x + 1$, es decir, $x^2 + 2x - 4 = 0$.

Si hay fracciones, quita los denominadores: multiplica todos los términos por el mínimo común múltiplo (m.c.m.) de los denominadores.

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Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado completas utilizando la fórmula general: $$x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$$ a) $x^2 - 5x + 6 = 0$ b)…

Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado completas utilizando la fórmula general:

$$x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$$
  1. a) $x^2 - 5x + 6 = 0$
  1. b) $x^2 + 2x - 8 = 0$
  1. c) $x^2 - 10x + 25 = 0$
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Un diseñador de jardines quiere rodear una fuente circular con un borde de flores. La ecuación que relaciona las medidas del diseño es $x(x - 8) = -15$, donde $x$ es una…

Un diseñador de jardines quiere rodear una fuente circular con un borde de flores. La ecuación que relaciona las medidas del diseño es $x(x - 8) = -15$, donde $x$ es una medida en metros. Resuelve la ecuación utilizando la fórmula general para encontrar los posibles valores de $x$.

Fuente x Ecuación: x(x − 8) = −15
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Reduce la siguiente expresión a la forma general $ax^2 + bx + c = 0$ y halla sus soluciones aplicando la fórmula: $$(x + 2)^2 - 7 = 2x + 1$$

Reduce la siguiente expresión a la forma general $ax^2 + bx + c = 0$ y halla sus soluciones aplicando la fórmula:

$$(x + 2)^2 - 7 = 2x + 1$$
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Un programador de videojuegos está diseñando la fórmula para calcular la experiencia crítica de un personaje. Tras simplificar el código, la ecuación resultante es la…

Un programador de videojuegos está diseñando la fórmula para calcular la experiencia crítica de un personaje. Tras simplificar el código, la ecuación resultante es la siguiente:

$$\frac{(x + 2)^2}{3} - \frac{x(x - 1)}{2} = \frac{x^2 + 7}{6}$$

Opera, reduce a la forma general $ax^2 + bx + c = 0$ y halla los valores de $x$ que hacen que la fórmula funcione.

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El discriminante: ¿cuántas soluciones?

Lo que hay dentro de la raíz, $\Delta = b^2 - 4ac$, se llama discriminante y te dice cuántas soluciones tiene la ecuación sin resolverla.

Los tres casos del discriminante: la parábola corta al eje horizontal en dos puntos, en uno o en ninguno. Δ > 0dos soluciones Δ = 0una (doble) Δ < 0ninguna
$\Delta = b^2 - 4ac$ Soluciones
$\Delta > 0$ Dos soluciones distintas
$\Delta = 0$ Una solución (doble)
$\Delta < 0$ Ninguna solución real
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Sin resolver las ecuaciones, calcula el valor del discriminante ($\Delta = b^2 - 4ac$) e indica si tienen dos soluciones, una solución doble o ninguna solución real: a)…

Sin resolver las ecuaciones, calcula el valor del discriminante ($\Delta = b^2 - 4ac$) e indica si tienen dos soluciones, una solución doble o ninguna solución real:

  1. a) $x^2 - 6x + 9 = 0$
  1. b) $x^2 - 5x + 4 = 0$
  1. c) $2x^2 + 3x + 5 = 0$
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En el laboratorio de matemáticas, estamos analizando el comportamiento de diferentes proyectiles. Sin resolver las siguientes ecuaciones, utiliza el discriminante…

En el laboratorio de matemáticas, estamos analizando el comportamiento de diferentes proyectiles. Sin resolver las siguientes ecuaciones, utiliza el discriminante ($\Delta = b^2 - 4ac$) para indicar cuántas soluciones reales tiene cada una:

  1. a) $x^2 - 6x + 9 = 0$
  2. b) $2x^2 + 3x + 5 = 0$
  3. c) $x^2 - 5x + 4 = 0$
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Se va a construir una rampa parabólica para un nuevo skatepark. La trayectoria de la rampa es $y = x^2 - 10x + k$ y el suelo es el eje $x$ (es decir, $y = 0$). Para que…

Se va a construir una rampa parabólica para un nuevo skatepark. La trayectoria de la rampa es $y = x^2 - 10x + k$ y el suelo es el eje $x$ (es decir, $y = 0$). Para que la rampa sea segura y tenga un único punto de apoyo sobre el suelo, el discriminante de la ecuación $x^2 - 10x + k = 0$ debe ser igual a cero.

Esquema de una rampa en forma de U que toca el suelo en un único punto, el punto de apoyo x y Punto de apoyo y = x² − 10x + k

¿Qué valor debe tener el coeficiente $k$ para que la rampa tenga una única solución (solución doble)? Una vez hallado $k$, resuelve la ecuación para encontrar el punto de apoyo.

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Armar una ecuación a partir de sus soluciones

Si una ecuación tiene soluciones $x_1$ y $x_2$, se puede escribir como $(x - x_1)(x - x_2) = 0$ y luego desarrollar.

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Marta y Javier están jugando a "adivinar la ecuación". Marta dice: "Mi ecuación tiene las soluciones $x_1 = 3$ y $x_2 = -5$ y el coeficiente del término $x^2$ es $1$".…

Marta y Javier están jugando a "adivinar la ecuación". Marta dice: "Mi ecuación tiene las soluciones $x_1 = 3$ y $x_2 = -5$ y el coeficiente del término $x^2$ es $1$".

Escribe la ecuación de Marta en su forma general ($x^2 + bx + c = 0$). Ayuda: Utiliza la forma factorizada $(x - x_1) \cdot (x - x_2) = 0$.

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Problemas de segundo grado

Al resolver un problema, descarta las soluciones que no tengan sentido: una longitud negativa, un número de personas con decimales…

La ecuación se bifurca en dos parejas válidas de enteros consecutivos. x(x+1) = 4x + 10 x = 5 → 5, 6 x = −2 → −2, −1

Para áreas y medidas, dibuja la figura, llama $x$ a la medida desconocida y escribe el área como ecuación. Por ejemplo, un cuadrado de lado $x$ al que se le suman $2$ m por lado tiene área $(x+2)^2$.

Con el teorema de Pitágoras

En un triángulo rectángulo, los lados que forman el ángulo recto se llaman catetos y el lado opuesto a ese ángulo es la hipotenusa. El teorema de Pitágoras dice que la suma de los cuadrados de los catetos es el cuadrado de la hipotenusa:

$$a^2 + b^2 = c^2$$ Escalera apoyada en una pared formando un triángulo rectángulo con catetos x y x − 1 e hipotenusa de 5 metros. x x − 1 5 m
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El producto de un número entero por su siguiente es igual a $30$. Traduce este enunciado a una ecuación de segundo grado y halla de qué números puede tratarse (recuerda…

El producto de un número entero por su siguiente es igual a $30$. Traduce este enunciado a una ecuación de segundo grado y halla de qué números puede tratarse (recuerda que existen dos posibles parejas de números).

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Halla las dimensiones del rectángulo de la figura sabiendo que su área es de $15$ $cm^2$. Para ello, plantea una ecuación de segundo grado y resuélvela mediante la…

Halla las dimensiones del rectángulo de la figura sabiendo que su área es de $15$ $cm^2$. Para ello, plantea una ecuación de segundo grado y resuélvela mediante la fórmula general.

Área = 15 cm² x + 2 x
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La alcaldía de un pueblo quiere instalar una lona publicitaria cuadrada en la fachada de un polideportivo para anunciar un evento de eSports. Si la superficie total que…

La alcaldía de un pueblo quiere instalar una lona publicitaria cuadrada en la fachada de un polideportivo para anunciar un evento de eSports. Si la superficie total que ocupa la lona es de $144 m^2$, plantea una ecuación de segundo grado y calcula cuánto mide el lado de dicha lona.

A = 144 m² x x
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Halla un número entero tal que si le sumas su propio cuadrado, el resultado obtenido es $42$. Pista: Recuerda pasar todos los términos a un miembro para igualar la…

Halla un número entero tal que si le sumas su propio cuadrado, el resultado obtenido es $42$. Pista: Recuerda pasar todos los términos a un miembro para igualar la ecuación a cero.

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La base de una nueva tablet tiene forma rectangular. Sabemos que su base mide $4 cm$ más que su altura y que su superficie total es de $60 cm^2$. Calcula las dimensiones…

La base de una nueva tablet tiene forma rectangular. Sabemos que su base mide $4 cm$ más que su altura y que su superficie total es de $60 cm^2$. Calcula las dimensiones (base y altura) de la tablet resolviendo la ecuación de segundo grado correspondiente.

x x + 4 Área = 60 cm²
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Un monopatín eléctrico de $130$ cm de largo quedó apoyado contra una pared. La distancia desde el pie de la pared hasta la base del monopatín es $70$ cm menor que la…

Un monopatín eléctrico de $130$ cm de largo quedó apoyado contra una pared. La distancia desde el pie de la pared hasta la base del monopatín es $70$ cm menor que la altura que alcanza el monopatín en la pared.

Si llamamos $x$ a la altura de la pared, aplica el Teorema de Pitágoras para plantear una ecuación de segundo grado y calcula dicha altura.

x x - 70 130 cm
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El producto de dos números enteros consecutivos es igual al cuádruple del menor más $10$ unidades. Plantea la ecuación de segundo grado correspondiente y halla cuáles…

El producto de dos números enteros consecutivos es igual al cuádruple del menor más $10$ unidades. Plantea la ecuación de segundo grado correspondiente y halla cuáles son esos dos números. ¿Hay más de una pareja de números que cumpla la condición?

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Un artista urbano quiere pintar un mural cuadrado en una pared. Sin embargo, decide ampliar el diseño original aumentando su lado en $2$ metros. Al hacerlo, el área…

Un artista urbano quiere pintar un mural cuadrado en una pared. Sin embargo, decide ampliar el diseño original aumentando su lado en $2$ metros. Al hacerlo, el área total del mural se triplica respecto al diseño original.

Calcula cuánto medía el lado del mural originalmente (aproxima el resultado a dos decimales si es necesario).

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Se lanza un pequeño dron de juguete verticalmente hacia arriba desde el suelo. La altura $h$ (en metros) a la que se encuentra el dron tras un tiempo $t$ (en segundos)…

Se lanza un pequeño dron de juguete verticalmente hacia arriba desde el suelo. La altura $h$ (en metros) a la que se encuentra el dron tras un tiempo $t$ (en segundos) viene dada por la expresión:

$$h = 30t - 5t^2$$

La gráfica muestra la trayectoria del dron y la altura de $25$ m marcada con una línea discontinua.

Parábola de la altura del dron en función del tiempo, con la altura de 25 metros marcada con una línea horizontal discontinua t (s) h (m) 0 h = 30t − 5t² 45 3 6 25

¿En qué momentos se encontrará el dron exactamente a $25$ metros de altura? Resuélvelo de forma algebraica y explica por qué obtienes dos soluciones distintas.

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En una red social de fotografía, el número de "Likes" de la publicación de hoy de un influencer* ha sido tal que, si se le restan $10$ unidades y el resultado se eleva…

En una red social de fotografía, el número de "Likes" de la publicación de hoy de un influencer ha sido tal que, si se le restan $10$ unidades y el resultado se eleva al cuadrado, se obtiene el mismo valor que multiplicando el número de "Likes" por $5$ y restándole $50$.

Calcula cuántos "Likes" ha recibido hoy dicha publicación.

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Una lámina de cartón rectangular mide $20$ cm de base y $15$ cm de altura. Queremos recortar un cuadrado de lado $x$ en cada una de sus esquinas para fabricar una caja…

Una lámina de cartón rectangular mide $20$ cm de base y $15$ cm de altura. Queremos recortar un cuadrado de lado $x$ en cada una de sus esquinas para fabricar una caja abierta. Si sabemos que el área de la base de la caja resultante debe ser de $150$ cm², calcula cuánto debe medir el lado $x$ de los cuadrados recortados.

Área Base 150 cm² x² x² x² x² 20 cm 15 cm x x 20 - 2x 15 - 2x
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Vuelve al principio: para la alfombra de $144$ m² resolvías $x^2 = 144$, así que $x = \pm 12$. Como una longitud debe ser positiva, el lado mide exactamente $12$ m.

Resumen

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