Tercero Medio Cient´ıfico Departamento de Matem´atica Prof.: Francisca Vera Ferreira Gu´ıa 3: Factorizaci´ on Definici´ on: Factorizar una expresi´on algebraica (o suma de t´erminos algebraicos) consiste en escribirla en forma de multiplicaci´on. Factor com´ un (monomio y polinomio) Aqu´ı, todos los t´erminos de la expresi´on presentan un factor com´ un, que puede ser un monomio o un polinomio, por el cual se factoriza, es decir, el t´ermino com´ un es uno de los factores de la multiplicaci´on. El otro se determina aplicando la multiplicaci´on algebraica. Ejemplos: 5a6 10a2 20a3 − − 3b2 21b 9b4 El t´ermino o factor com´ un de los numeradores es 5a2 y el de los denominadores es 5a2 3b; por lo tanto, el factor com´ un de la expresi´on es y escribimos: 3b Factoricemos la expresi´on 5a2 5a6 10a2 20a3 − − = 3b2 21b 9b4 3b 4a a4 2 − − 3 b 7 3b Factoricemos la expresi´on m(2a + b) − 3n(2a + b) Aqu´ı podemos considerar el par´entesis (2a + b) como un solo t´ermino y podemos factorizar por ´el. Entonces nos queda: m(2a + b) − 3n(2a + b) = (2a + b)(m − 3n) Observaciones El proceso est´a completo si no es posible seguir factorizando dentro de los par´entesis (o factores) obtenidos. Por la propiedad conmutativa de la multiplicaci´on no importa el orden en que se entregue el resultado. 1 Ejercicios 1. 21a6 − 14a5 + 56a7 = 2. 3a2 b − 6a3 b − 12ab3 = 3. a2 b2 a3 b3 a2 b2 + 2 − 3 = x x x 4. ax + 4x + bx + 4b + cx + 4c = 5. xz 2 + a2 x + 2z 2 + 2a2 = 6. x6 y 9 z 12 + x6 y 8 z 6 + z 5 y 8 z 10 = 7. 4 16 2 a − ab − abc = 15 5 25 8. x2 + y 2 − x2 − y 2 = 9a Factor com´ un compuesto Muchas veces, no todos los t´erminos de una expresi´on algebraica contienen un factor com´ un, pero haciendo una adecuada agrupaci´on de ellos podemos encontrar factores comunes de cada grupo. Ejemplos: Factoricemos ac + ad + bc + bd Si observamos, vemos que el primer y segundo t´ermino tienen el factor com´ un a y el tercer y el cuarto t´ermino tienen b como factor com´ un. Asociamos y factorizamos por parte: ac + ad + bc + bd = (ac + ad) + (bc + bd) = a(c + d) + b(c + d) = (c + d)(a + b) Factoricemos la expresi´on ax + bx + cx + ay + by + cy − az − bz − cz Asociemos en el orden natural los tres primeros t´erminos, los tres siguientes y los tres u ´ltimos: ax+bx+cx+ay+by+cy−az−bz−cz = (ax+bx+cx)+(ay+by+cy)−(az+bz+cz) = x(a + b + c) + y(a + b + c) − z(a + b + c) = (a + b + c)(x + y − z) Observaci´ on: La forma de asociar no es u ´nica, pero la factorizaci´on si lo es. 2 Ejercicios: 1. 2ac − ad + 2bc − bd = 2. xu − xv − yu + yv = 3. bd − 3bf + 2cd − 6cf = 4. a2 c2 + a2 d2 + b2 c2 + b2 d2 = 5. 1 + b + a + ab = 6. a2 x2 y 2 + b2 x2 y 2 − 2a2 − 2b2 = 7. 2a − 2b + ax − bx = 8. 4 + 2c + 2d + 2a + ac + ad + 2b + bc + bd = Diferencia de cuadrados Recordemos que el producto de una suma de dos t´erminos por su diferencia es igual a la diferencia de los cuadrados de ambos t´erminos. Aplicamos lo anterior en factorizaciones: Ejemplos: Factoricemos 9m2 − 16p2 9m2 es el cuadrado de 3m y 16p2 es el cuadrado de 4p. Entonces: 9m2 − 16p2 = (3m + 4p)(3m − 4p) 25 1 Factoricemos 2 − 2 a 4b Usando el mismo razonamiento anterior vemos que la expresi´on se factoriza: 1 25 − 2 = 2 a 4b 1 5 + a 2b Ejercicios 1. a2 − 4b2 = 2. x2 − 0, 01y 2 = 3. m2 n2 − p2 4. 12a6 − 75b8 = 3 1 5 − a 2b 5. 81c4 − 9d4 = 6. 45m6 − 80p8 = 7. 27x4 − 48y 2 = 8. 225 − a2 = Trinomios ordenados Definici´ on: Llamamos trinomio ordenado (seg´ un el grado) a una expresi´on de la forma ax + bx + c, donde a, b, c, y x representan n´ umeros reales. 2 En general, los trinomios pueden proceder: de la multiplicaci´on de un binomio por s´ı mismo (o un cuadrado de binomio); por ejemplo: (a + 7)2 = a2 + 14a + 49 de la multiplicaci´on de dos binomios con un t´ermino com´ un; por ejemplo: (a + 2)(a + 2 6) = a + 8a + 12 o de la multiplicaci´on de dos binomios de t´erminos semejantes: (2x + 1)(x + 2) = 2x2 + 5x + 2 Ejemplos: Factoricemos x2 + 10x + 25 Observamos que el primer t´ermino (x2 ) y el u ´ltimo (25) son los cuadrados de x y 5, respectivamente, y adem´as el t´ermino central (10x) corresponde al doble del producto de x y 5; entonces la expresi´on es un cuadrado de binomio y as´ı: x2 + 10x + 25 = (x + 5)2 Factoricemos y 2 + 13y + 36 Aqu´ı vemos que tanto el primer t´ermino como el tercero corresponden a cuadrados exactos (de y y de 6, respectivamente), pero el t´ermino central (13y) no corresponde al doble del producto entre y y 6 (es decir, a 12y); en este caso, el trinomio puede corresponder al producto de dos binomios con un t´ermino com´ un, que ser´ıa y. Buscamos entonces dos n´ umeros cuyo producto sea igual a 36 (el u ´ltimo t´ermino del trinomio) y el producto del t´ermino com´ un (y) por la suma de estos n´ umeros sea igual al t´ermino central (13y). Los n´ umeros son +9 y +4. En efecto: +9 · +4 = 36 y 9 + 4 = 13 Entonces: y 2 + 13y + 36 = (y + 9)(y + 4) 4 Factoricemos 2x2 − 3x − 2 En este ejemplo, el primer t´ermino no es cuadrado exacto de un t´ermino entero. Amplifiquemos por el cociente de x2 (en este caso, por 2) para obtener un primer t´ermino como en los ejemplos anteriores, es decir, un cuadrado exacto. 2x2 − 3x − 2 / · 22 4x2 − 6x − 4 2 Podemos aplicar al numerador el razonamiento de los ejemplos anteriores (porque el primer t´ermino ya es un cuadrado exacto) y entonces trataremos de factorizar como producto de dos binomios con un t´ermino com´ un que en este caso es 2x. Buscamos dos n´ umeros que multiplicados sean igual a −4 y cuya suma sea igual a −3 (pues al multiplicar la suma por el t´ermino com´ un 2x se debe obtener −6x). Los n´ umeros son −4 y 1 y as´ı, la factorizaci´on de la expresi´on simplificada es: (2x − 4)(2x + 1) 4x2 − 6x − 4 = 2 2 Ejercicios 1. x2 + 14 + 49 = 2. 9x2 − 30xy + 25y 2 = 3. a2 + a + 1 = 4 4. 1 + 6z + 9a2 = 5. x6 + 2x3 + 1 = 6. 3x2 + 14x + 8 = 7. 5x2 − 18x + 9 = 8. 18a2 − 18a + 4 = 5 Sumas o diferencias de cubos Los factores de una diferencia de cubos son: x3 − y 3 = (x − y)(x2 + xy + y 2 ) Los factores de una suma de cubos son: x3 + y 3 = (x + y)(x2 − xy + y 2 ) Ejemplos: Factoricemos a3 − 8 Observamos que a3 es el cubo de a y que 8 es el cubo de 2. Se trata de una diferencia de cubos, por lo tanto: a3 − 8 = (a − 2)(a2 + 2a + 4) Factoricemos x3 + 27 El t´ermino x3 es el cubo x y 27 es el cubo de 3. Aqu´ı tenemos una suma de cubos y por lo tanto: x3 + 27 = (x + 3)(x2 − 3x + 9) Ejercicios 1. x3 + p3 = 2. −1 − b3 = 3. 8a3 + 1 = b3 4. 125t3 − 1 = z3 5. x1 2 − y 1 2 = 6. a2 7 + b2 7 = 7. 0, 001 − a6 = b3 8. a6 − 1 = 6
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