Matemáticas Preguntas Resueltas PDF

ESCRIBE AQUÍ LO QUE DESEAS BUSCAR

DIVISION DE POLINOMIOS - RAICES EJERCICIOS RESUELTOS DE SECUNDARIA – MATEMATICA 3 ESO PDF

DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Divide los siguientes monomios. a) 54x5 9x2 b) 63x12 3x5 c) 35xy6 7y3 d) 121x2y6 11yx4 a) 54x5 9x2 Efectúa estas divisiones. a) (60x3 75x2) 15x b) (121x2 55x) 11x2 a) (60x3 75x2) 15x 60x3 1 5x 75x2 6 1 0 5 x x 3 7 1 5 5 x x 2 4x2 5x b) (121x2 55x) 11x2 121x 1 2 1 x2 55x 1 1 2 1 1 x x 2 2 1 5 1 5 x x 2 11 5 x Completa estas divisiones de monomios. a) 36xy3 2x b) 7x3 11x2 c) 15x2yz 3yz d) ab a2b3 a) 18y3 b) 77x5 c) 5x2 d) a3b4 Realiza las siguientes divisiones. a) (26x3z 52x5z) 13x2 b) (26x3z 39x4z) 13x4z a) (26x3z 52x5z) 13x2 26x3z 1 3x2 52x5z 2 1 6 3 x x 3 2 z 5 1 2 3 x x 5 2 z 2xz 4x3z b) (26x3z 39x4z) 13x4z 26x3z 13 x4z 39x4z 2 1 6 3 x x 3 4 z z 3 1 9 3 x x 4 4 z z 2 x 3 Realiza estas divisiones. a) (x3 6x2 6x 5) (x2 x 1) b) (x4 5x3 11x2 12x 6) (x2 x 2) c) (x5 2x4 3x2 5x 6) (x2 3x 2) d) (x6 3x4 2x2 5x 7) (x4 3x 1) a) x3 6x2 6x 5 x2 x 1 x3 6x2 6x x 5 5x2 5x 5x2 5x 5 0 b) C(x) x2 4x 5 R(x) x 4 c) C(x) x3 5x2 17x 58 R(x) 203x 110 d) C(x) x2 3 R(x) 3x3 3x2 14x 10 5.5 5.4 5.3 5.2 5.1 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Efectúa la siguiente división de polinomios. (6x4 7x3 2x2 8x 3) (2x2 3x 1) 6x4 7x3 2x2 8x 3 2x2 3x 1 6x4 9x3 3x2 3x2 x 1 6x4 2x3 3x2 6x4 2x3 3x2 x 6x4 2x3 2x2 7x 6x4 2x3 2x2 3x 1 6x4 2x3 2x2 4x 2 Escribe el dividendo de una división de polinomios en la que el divisor es x2 1, el cociente x3 3, y el resto 2x. D(x) d(x) C(x) R(x) (x2 1) (x3 3) 2x x5 3x2 x3 3 2x Realiza estas divisiones aplicando la regla de Ruffini, y escribe el cociente y el resto de la división. a) (4x3 8x2 9x 7) (x 3) c) (5x5 7x4 3x3 5x2 3x 1) (x 1) b) (2x3 5x2 4x 2) (x 3) d) (6x4 9x3 10x2 8x 2) (x 2) a) 4 8 9 7 3 12 12 9 4 4 3 16 C(x) 4x2 4x 3 R(x) 16 b) 2 5 4 2 3 6 3 3 2 1 1 5 C(x) 2x2 x 1 R(x) 5 c) 5 7 3 5 3 1 1 5 12 15 20 23 5 12 15 20 23 24 C(x) 5x4 12x3 15x2 20x 23 R(x) 24 d) 6 9 10 68 2 2 12 42 64 144 6 21 32 72 142 C(x) 6x3 21x2 32x 72 R(x) 142 Averigua el cociente y resto de estas divisiones mediante la regla de Ruffini. a) (2x3 x2 5) (x 3) b) (3x5 3x2 4) (x 1) a) 2 1 0 5 3 6 15 45 2 5 15 50 C(x) 2x2 5x 15 R(x) 50 b) 3 0 0 3 0 4 1 3 3 3 0 0 3 3 3 0 0 4 C(x) 3x4 3x3 3x2 R(x) 4 5.9 5.8 5.7 5.6 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Efectúa las siguientes divisiones aplicando la regla de Ruffini. a) (x3 1) (x 1) b) (x4 1) (x 1) a) 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 b) 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 Utiliza el teorema del resto para calcular el resto de estas divisiones. a) (x11 2x2) (x 1) c) (x12 81) (x 1) b) (x7 1) (x 1) d) ( x14 101) (x 1) a) R P(1) 111 2 12 1 2 1 b) R P(1) 17 1 1 1 0 c) R P( 1) ( 1)12 81 1 81 80 d) R P( 1) ( 1)14 101 1 101 100 La división de P(x) x3 2x2 k por x 3 da resto 0. ¿Cuánto vale k? Usando el teorema del resto, sabemos que P(3) R. Así, P(3) 33 2 32 k 45 k 0. De modo que k 45. Comprueba si x 1 es un factor de estos polinomios. a) A(x) 3x4 2x2 x c) C(x) x7 1 b) B(x) 2x2 3x d) D(x) 2x3 3x 1 Aplicamos el teorema del factor, así que será factor si el valor numérico del polinomio en 1 es 0. a) A( 1) 3 ( 1)4 2 ( 1)2 ( 1) 3 2 1 0. Sí es factor de A(x). b) B( 1) 2 ( 1)2 3 ( 1) 2 3 5. No es factor de B(x). c) C( 1) ( 1)7 1 1 1 0. Sí es factor de C(x). d) D( 1) 2 ( 1)3 3 ( 1) 1 2 3 1 2. No es factor de D(x). Encuentra entre los siguientes factores los del polinomio P(x) x3 3x2 6x 8. a) x 1 c) x 1 b) x 3 d) x 2 a) P(1) 13 3 12 6 1 8 0 b) P(3) 33 3 32 6 3 8 10 c) P( 1) ( 1)3 3 ( 1)2 6 ( 1) 8 10 d) P( 2) ( 2)3 3 ( 2)2 6 ( 2) 8 0 Usando el teorema del factor, afirmamos que los factores de P(x) son x 1 y x 2. 5.14 5.13 5.12 5.11 5.10 C(x) x2 x 1 R(x) 0 C(x) x3 x2 x 1 R(x) 2 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Comprueba si 5 y 5 son raíces del siguiente polinomio P(x) x3 5x2 5x 5. P(5) 53 5 52 5 5 5 20; P( 5) ( 5)3 5 ( 5)2 5 ( 5) 5 220 Ni 5 ni 5 son raíces de P(x). Entre estos valores, indica el posible número de raíces del polinomio P(x) x3 3x5 8x 15. a) 5 c) 6 b) 3 d) 1 Al ser un polinomio de grado 5, no puede tener 6 raíces, las otras opciones pueden ser válidas. Completa la tabla indicando el grado de cada polinomio y si cada uno de los números indicados es raíz del polinomio. Halla las raíces enteras de estos polinomios. a) x2 7x 10 b) x2 8x 15 a) Las posibles raíces son: 1, 1, 2, 2, 5, 5, 10, 10. P(1) 12 7 1 10 4 P( 1) ( 1)2 7 ( 1) 10 18 P(2) 22 7 2 10 0 P( 2) ( 2)2 7 ( 2) 10 28 P(5) 52 7 5 10 0 Por el teorema fundamental del álgebra sabemos que no puede haber más de dos raíces en un polinomio de grado 2, así las raíces del polinomio son 2 y 5. b) Las posibles raíces son: 1, 1, 3, 3, 5, 5, 15, 15. P(1) 12 8 1 15 8 P( 1) ( 1)2 8 ( 1) 15 24 P(3) 32 8 3 15 0 P( 3) ( 3)2 8 ( 3) 15 48 P(5) 52 8 5 15 0 Por el teorema fundamental del álgebra sabemos que no puede haber más de dos raíces en un polinomio de grado 2, así las raíces del polinomio son 3 y 5. 5.18 5.17 5.16 5.15 Grado 1 2 5 x 1 1 Sí No No x2 x 2 2 No Sí No x3 5x2 5x 5 3 No No No 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Determina las raíces enteras de los siguientes polinomios. a) x3 x2 9x 9 b) x3 x2 25x 25 a) Las posibles raíces son 1, 1, 3, 3, 9, 9. P(1) 13 12 9 1 9 16 P( 1) ( 1)3 ( 1)2 9 ( 1) 9 0 P(3) 33 32 9 3 9 0 P( 3) ( 3)3 ( 3)2 9 ( 3) 9 0 Por el teorema fundamental del álgebra sabemos que no puede haber más de tres raíces en un polinomio de grado 3, así las raíces del polinomio son 1, 3 y 3. b) Las posibles raíces son 1, 1, 5, 5, 25, 25. P(1) 13 12 25 1 25 0 P( 1) ( 1)3 ( 1)2 25 ( 1) 25 48 P(5) 53 52 25 5 25 0 P( 5) ( 5)3 ( 5)2 25 ( 5) 25 0 Por el teorema fundamental del álgebra sabemos que no puede haber más de tres raíces en un polinomio de grado 3, así las raíces del polinomio son 1, 5 y 5. Averigua las raíces de estos polinomios. a) x3 x2 4x 4 b) x2 x 1 a) Las posibles raíces del polinomio son 1, 1, 2, 2, 4, 4. P(1) 13 12 4 1 4 0 P( 1) ( 1)3 ( 1)2 4 ( 1) 4 10 P(2) 23 22 4 2 4 8 P( 2) ( 2)3 ( 2)2 4 ( 2) 4 24 P(4) 43 42 4 4 4 60 P( 4) ( 4)3 ( 4)2 4 ( 4) 4 100 Este polinomio sólo tiene una raíz real, que es 1. b) Las posibles raíces del polinomio son 1, 1. P(1) 12 1 1 3 P( 1) ( 1)2 ( 1) 1 1 Este polinomio no tiene raíces enteras. Se sabe que los siguientes polinomios tienen alguna raíz entera. Indica una de ellas. a) x2 12x 35 b) x3 8 a) Por ejemplo, 5; 52 12 5 35 0 b) Por ejemplo, 2; 23 8 0 5.21 5.20 5.19 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Descompón en factores estos polinomios. a) x2 6x 8 b) x2 14x 33 c) x3 2x2 5x 6 d) x3 4x2 4x 16 a) b) c) d) Factoriza los siguientes polinomios. a) x4 x2 c) x3 x2 9x 9 b) x3 1 d) x4 6x3 7x2 a) x4 x2 x2(x2 1) x2(x 1)(x 1) b) x3 1 (x 1)(x2 x 1) c) x3 x2 9x 9 (x 1)(x2 9) d) x4 6x3 7x2 x2(x2 6x 7) x2(x 1)(x 7) 5.23 5.22 1 6 8 4 4 8 1 2 0 x2 6x 8 (x 4)(x 2) 1 14 33 11 11 33 1 3 30 x 2 14x 33 (x 11)(x 3) 1 2 5 6 2 2 8 6 1 4 3 0 1 1 3 1 3 0 x 3 2x 2 5x 6 (x 2)(x 1)(x 3) 1 4 4 16 4 4 0 16 1 0 4 10 2 2 4 1 2 0 x3 4x2 4x 16 (x 4)(x 2)(x 2) 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES R E S O L U C I Ó N D E P R O B L E M A S Expresa el polinomio x2 ax como una diferencia de cuadrados. Puede tratarse de dos figuras geométricas de área x2 y ax. x2 ax x 2 a 2 2 a 2 Demuestra geométricamente que es cierta la siguiente igualdad. (x 1)2 (x 1)2 2(x2 12) Tenemos un cuadrado de lado x 1 y otro de lado x 1. Al final nos quedan dos cuadrados de lado x y dos de lado 1: 2x2 2 2(x2 1) 2(x2 12). 5.25 5.24 x x a x x x a2 a2 a2 a2 = x x – 1 + 1 1 x 1 x – 1 = x + x + + x 1 1 x x 1 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES E J E R C I C I O S P A R A E N T R E N A R S E División y regla de Ruffini Realiza estas divisiones. a) (12x2yz 6xy3 8xyz2) (2xy) b) (15x4 3x3 9x2) (3x2) c) (5a3b 2 10ab2 15a3b4) (5ab2) a) (12x2yz 6xy3 8xyz2) (2xy) 1 2 2 x x 2 y y z 6 2 x x y y 3 8 2 x x y y z2 6xz 3y2 4z2 b) (15x4 3x3 9x2) (3x2) 5x2 x 3 c) (5a3b2 10ab2 15a3b4) (5ab2) a2 2 3a2b2 Efectúa cada división indicando el polinomio cociente y el polinomio resto. a) x5 3x4 x3 2x2 x) (x2 x 1) b) 2x4 2x2 3) (x2 x 1) c) (x6 x3 x 1) (x3 x 2) a) C(x) x3 4x2 4x 2 R(x) 5x 2 b) C(x) 2x2 2x 6 R(x) 8x 9 c) C(x) x3 x 3 R(x) x2 4x 5 De una división entera, conocemos que el dividendo es D(x) x4 x3 3x 3, el cociente es C(x) x2 x3 5, y el resto es R(x) 4x 2 ¿Cuál es el divisor? D(x) d(x) C(x) R(x) ⇒ D (x) C (x) R(x) d(x) En nuestro caso: x 4 x2 x3 3x 7 x 5 5 Haciendo los cálculos tenemos que d(x) x2 2x 1. Sabiendo que el polinomio P(x) x4 4x3 11x2 14x k es divisible por el polinomio x2 2x 4, calcula cuál ha de ser el valor de k. Si hacemos la división de polinomios P(x) (x2 2x 4), tenemos que el resto es R(x) k 12. Para que sea divisible, el resto tiene que ser 0, así tenemos que k 12 0, de donde k 12. El polinomio P(x) x5 x4 x3 4x2 4x 2 es múltiplo del polinomio Q(x) x3 2x a. Averigua los posibles valores de a. Como son múltiplos, tenemos que R(x) 0. Así que P(x) C(x) Q(x). C(x) será de la forma bx2 cx d; x5 x4 x3 4x2 4x 2 (bx2 cx d)(x3 2x a) De donde tomamos los términos del producto que tienen a: (ab 2c)x2, (ac 2d)x, ad, y los igualamos a los coeficientes que corresponden: ab 2c 4 ac 2d 4 ad 2 Como a y d son enteros, por la última ecuación tenemos que a es 1, 1, 2 ó 2. Sabemos que b 1, porque es el coeficiente en el producto de x5. Así que haciendo pruebas para los diferentes valores de a tendremos que a 2. 5.30 5.29 (x4 x3 3x 3) ( 4x 2) x2 3x 5 5.28 5.27 12x2yz 6xy3 8xyz2 2xy 5.26 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Realiza las siguientes divisiones aplicando la regla de Ruffini, e indica el cociente y el resto de cada división. a) (x3 2x2 x 3) (x 1) b) (x5 3x2 x 1) (x 2) c) (x3 3x2 x 3) (x 3) a) b) c) Mediante la regla de Ruffini, calcula el valor que debe tomar m para que se cumpla esta relación. 3x3 2x m (3x2 3x 5) (x 1) 1 Como el resto es 1, m 5 1 ⇒ m 6. Completa las siguientes divisiones de polinomios en las que se ha aplicado la regla de Ruffini. a) b) a) b) Teoremas y raíces de un polinomio Halla el resto de estas divisiones sin llegar a realizarlas. a) (x3 x 2) (x 2) b) (x101 1) (x 1) c) (x4 x3 x2 x 1) (x 1) Usamos para ello el teorema del resto: a) P( 2) ( 2)3 ( 2) 2 8 2 2 4 b) P( 1) ( 1)101 1 1 1 0 c) P(1) 14 13 12 1 1 5 Comprueba si las siguientes afirmaciones son correctas. a) P(x) x2 x 2 tiene por factor a x 2. b) Q(x) x6 x3 2 tiene por factor a x 1. c) R(x) x3 1 tiene por factor a x 1. Vamos a usar el teorema del factor: a) P( 2) ( 2)2 ( 2) 2 0. Sí es factor. b) Q(1) 16 13 2 0. Sí es factor. c) R( 1) ( 1)3 1 2. No es factor. 5.35 5.34 5.33 5.32 5.31 3 0 2 m 1 3 3 5 3 3 5 m 5 1 2 1 1 4 2 2 4 2 8 0 1 2 0 3 1 1 1 1 1 1 1 4 1 2 10 4 16 2 2 8 4 16 1 4 2 8 0 C(x) x4 2x3 4x2 11x 23 R(x) 47 C(x) x2 3x 4 R(x) 7 C(x) x2 1 R(x) 0 1 2 1 3 1 1 3 4 1 3 4 7 1 0 0 3 1 1 2 2 4 8 22 46 1 2 4 11 23 47 1 3 1 3 3 3 0 3 1 0 1 0 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Halla los restantes factores de estos polinomios. a) P(x) x2 x 6, que tiene por factor a x 2. b) Q(x) x3 2x2 4x 3, que tiene por factor a x 1. c) R(x) x3 7x 6, que tiene por factor a x 3. a) P(x) (x 2)(x 3) b) Si hacemos la división, vemos que nos queda de cociente x2 x 3, que podemos comprobar que no tiene raíces enteras. Así, Q(x) (x 1)(x2 x 3). c) Aplicando sucesivamente la regla de Ruffini tenemos que R(x) (x 3)(x 1)(x 2). Aplicando el teorema del resto, halla en cada caso el valor que debe tomar k. a) P(x) x4 x3 kx2 10x 3 es divisible por x 3. b) Q(x) 2x3 7x2 kx 6 tiene por resto 20 al dividirlo por x 1. c) R(x) 2x2 kx 15 es divisible por x 5. a) P( 3) ( 3)4 ( 3)3 k( 3)2 10( 3) 3 27 9k 0 ⇒ k 3 b) Q(1) 2 13 7 12 k 1 6 k 15 20 ⇒ k 5 c) R( 5) 2( 5)2 k( 5) 15 35 5k 0 ⇒ k 7 Escribe las raíces enteras de estos polinomios. a) P(x) x2 2x 15 b) Q(x) x3 6x2 6x 7 c) R(x) x4 x2 6 a) Las posibles raíces son 1, 1, 3, 3, 5, 5, 15, 15. P( 3) ( 3)2 2( 3) 15 0 P(5) 52 2 5 15 0 Como es de grado 2, como máximo tiene 2 raíces. De modo que las raíces de P(x) son 3 y 5. b) Las posibles raíces son 1, 1, 7, 7. Q(7) 73 6 72 6 7 7 0 Si comprobamos con las otras posibles raíces, vemos que para ninguna más Q(x) es 0. De modo que Q(x) sólo tiene una raíz entera que es 7. c) Las posibles raíces son 1, 1, 2, 2, 3, 3, 6, 6. Si comprobamos todos los valores, vemos que nunca se anula R(x). No haría falta comprobarlo si nos fijamos en que los exponentes de x son siempre pares, con lo cual su resultado nunca va a ser negativo; x4 x2 0, y sumando 6 resulta que R(x) siempre es mayor que 0. De modo que R(x) no tiene ninguna raíz real. Encuentra un polinomio P(x) de grado tres, cuyas raíces enteras sean 2, 1 y 4, y que, además, verifique que P( 1) 20. P (x) (x 2)(x 1)(x 4) tiene grado 3. P ( 1) 10; 2 P ( 1) 20 P(x) 2P (x) sigue teniendo grado 3 y verifica que P( 1) 20. Así que el polinomio que buscamos es P(x) 2(x 2)(x 1)(x 4). 5.39 5.38 5.37 5.36 1 1 6 2 2 6 1 3 0 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Calcula a sabiendo que el resto obtenido al dividir x2 ax 2 por x 1 es 6 unidades inferior al obtenido al dividir x2 ax 2 por x 5. Usamos el teorema del resto: P(1) 12 a 1 2 a 1 Q( 5) ( 5)2 a( 5) 2 5a 23 Con la condición del enunciado tenemos que a 1 5a 23 6 ⇒ a 9 2 . Factorización de polinomios Factoriza estas expresiones sacando factor común. a) 2x2yz 2xy2z 2x2y2 b) 8x4 4x3 6x2 c) 2x3 (x 2) 4x4 (x 2)2 a) 2x2yz 2xy2z 2x2y2 2xy(xz yz xy) b) 8x4 4x3 6x2 2x2(4x2 2x 3) c) 2x3(x 2) 4x4(x 2)2 2x3(x 2)[1 2x(x 2)] Factoriza al máximo los siguientes polinomios. a) P(x) x4 5x2 4 c) R(x) x3 19x 30 b) Q(x) x3 4x2 7x 10 d) S(x) x4 x3 9x2 9x a) c) x4 5x2 4 (x 1)(x 2)(x 1)(x 2) b) d) x3 4x2 7x 10 (x 1)(x 2)(x 5) x4 x3 9x2 9x (x 1)(x 3)(x2 3x) x(x 1)(x 3)(x 3) Indica cuáles son las raíces de estos polinomios, sin desarrollar dichas expresiones. a) P(x) 3 (x 2) (x 3) (x 2) b) Q(x) 2x (x 2) (x 3) c) R(x) 4x2 (x 1) (x 2) ¿Qué grado tiene cada uno de estos polinomios? Puesto que los polinomios están factorizados, las raíces serán cada uno de los valores que anulan los factores. a) Raíces: 2, 3, 2. Grado 3. b) Raíces: 0, 2, 3. Grado 3. c) Raíces: 0, 1, 2. Grado 4. 5.43 5.42 5.41 5.40 1 0 5 0 4 1 1 1 4 4 1 1 4 4 0 2 2 6 4 1 3 2 0 1 1 2 1 2 0 1 1 9 9 0 1 1 0 9 0 1 0 9 0 0 3 3 9 0 1 3 0 0 1 0 19 30 2 2 4 30 1 2 15 40 5 5 15 1 3 0 1 4 7 10 1 1 3 10 1 3 10 40 2 2 10 1 5 0 x3 19x 30 (x 2)(x 5)(x 3) 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Halla un polinomio de grado tres, cuyos factores sean x 1, x 1 y x 4, y cuyo término independiente sea 8. P (x) (x 1)(x 1)(x 4), tiene grado 3 y el término independiente es el que resulta de multiplicar los tres términos independientes de cada uno de los factores: 1 ( 1) 4 4. P(x) 2P (x) tiene grado 3 y término independiente 8. Descompón en factores la siguiente expresión, hallando previamente el área de las figuras geométricas. 2xy (xy)2 2x 2 2y 2xy x2y2 x2y xy(2 xy x) Factoriza al máximo estos polinomios. a) P(x) x3 2x2 9 c) R(x) x4 2x3 3x2 4x 4 b) Q(x) 2x3 2x2 10x 6 d) S(x) x4 x3 13x 15 Usamos el teorema de Ruffini y llegamos a las siguientes factorizaciones: a) P(x) (x 3)(x2 x 3) c) R(x) (x 1)2(x 2)2 b) Q(x) (x 3)(x 1)(2x 2) d) S(x) (x 1)(x 3)(x2 x 5) 5.46 5.45 5.44 x2 2x y xy 2y + + 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES C U E S T I O N E S P A R A A C L A R A R S E De cierto polinomio de grado tres, conocemos sus tres raíces enteras. ¿Existe un único polinomio de grado tres que tenga como raíces a esas tres? Justifica tu respuesta con algún ejemplo. No, si multiplicamos por un entero el polinomio, tiene las mismas raíces. Por ejemplo: (x 1)(x 2)(x 3) tiene las mismas raíces que 2(x 1)(x 2)(x 3). Explica si son ciertas o falsas estas afirmaciones. a) Un polinomio con coeficientes enteros tiene, al menos, una raíz entera. b) Todo divisor del término independiente de un polinomio es una raíz de dicho polinomio. c) Un polinomio de grado n tiene n 1 raíces. Justifica tus respuestas con ejemplos. a) Falso, el polinomio x2 1 tiene todos sus coeficientes enteros y ninguna raíz entera. b) Falso, el 1 es divisor del término independiente de x2 1, pero no es raíz del polinomio. c) Falso, el polinomio x 2 1 tiene 2 raíces, 1 y 1, que es el grado del polinomio, y no puede tener más porque estaría en contradicción con el teorema fundamental del álgebra. ¿Qué verifica siempre el resto que resulta de dividir un polinomio por un binomio del tipo x a? Justifica tu respuesta y pon algún ejemplo para explicarlo. El resto va a ser un número entero, ya que su grado tiene que ser menor que el del divisor, y además, por el teorema del resto va a ser el valor del polinomio dividendo en a. x2 1, si lo dividimos por x 1, podemos comprobar usando Ruffini que tiene resto 2, que es un número entero, y además 12 1 2. Encuentra un polinomio P(x) de grado dos que verifique las tres condiciones siguientes. • x 5 sea factor suyo. • P(3) 0. • Su coeficiente principal sea 4. La segunda condición nos indica que x 3 es factor del polinomio también. Como un polinomio de grado 2 solo puede tener 2 raíces a lo sumo, pues (x 5)(x 3) tiene grado 2 y cumple las dos primeras condiciones. El coeficiente principal de este producto es 1, así que si multiplicamos por 4 tendremos el polinomio que buscábamos. P(x) 4(x 5)(x 3). ¿Qué le ha de ocurrir a un polinomio de grado tres para que tenga una sola raíz entera? Explícalo con un ejemplo. Que uno de sus factores sea un polinomio de grado 2 que no tenga raíces enteras. Por ejemplo, el polinomio de grado 3 podría ser el resultante de x(x2 1). ¿Cuál es la relación existente entre los grados del dividendo, divisor, cociente y resto de una división entera de polinomios? Grado (R(x)) Grado (d(x)) Grado (D(x)) Grado (d(x)) Grado (C(x)) ¿Existe algún número n para el cual el polinomio xn 1 se anule para algún valor real de x? Si n es impar, se anula para x 1. ¿Qué condición debe verificar n para que el polinomio xn an sea divisible por el binomio x a? Tiene que ser n par, para que así ( a)n an y xn an 0. 5.54 5.53 5.52 5.51 5.50 5.49 5.48 5.47 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES P R O B L E M A S P A R A A P L I C A R Un alumno de 3.º de ESO está empeñado en transformar los polinomios x3 9x2 27x 27 y x2 6x 9 en potencias del polinomio x 3. Ayúdale en su tarea. Aplicamos la regla de Ruffini al polinomio de grado 3: Tenemos entonces que x3 9x2 27x 27 (x 3)(x2 6x 9). Este segundo factor resulta ser el polinomio de grado 2 del enunciado, que es un cuadrado perfecto, el cuadrado de una diferencia, x2 6x 9 (x 3)2. Y entonces x3 9x2 27x 27 (x 3)3. Al salir de un examen de polinomios quiero contrastar con mis compañeros los resultados que hemos obtenido, pero se han emborronado dos coeficientes y no puedo distinguirlos. 2x3 5x2 x Tan solo recuerdo que el polinomio era divisible por x2 4. ¿Cuál es el polinomio que había escrito en el examen? Por ser divisible (8 a)x (b 20) 0. Esto quiere decir que: ⇒ El polinomio es 2x3 5x2 8x 20. Un alumno ha confundido los números en una división de Ruffini y le ha quedado el siguiente resultado. Ayuda al alumno a reconstruir la división, sabiendo que el divisor y el resto están bien, pero que los demás números están desordenados. 5.57 a 8 b 20 8 a 0 b 20 0 5.56 5.55 1 9 27 27 3 3 18 27 1 6 9 20 5 24 2 3 1 7 10 2 10 2 7 14 2 5 3 4 1 2 7 10 2 7 10 14 2x3 5x2 ax (b - 20) x2 4 2x3 9x3 8x 2x 5 6x4 5x2 (8 a)x 6x4 5x2 (8 a)x (b 20 6x4 5x3 (8 a)x (b 20) 6x4 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Una división enlazada de Ruffini, es decir, una división en la que cada cociente obtenido lo utilizamos como nuevo dividendo, nos ha quedado de la siguiente forma. Averigua todos los coeficientes que faltan si todos los 1 pertenecen a los polinomios divisores y todos los ceros a los restos. Vamos haciendo los cálculos desde la parte de abajo. El departamento de Matemáticas de mi centro ha instalado un factorizador de polinomios. Se trata de una máquina que proporciona un polinomio al azar y, continuación, imprime una tarjeta con los posibles factores del polinomio. Si la persona que juega encuentra los factores del polinomio en la tarjeta obtiene un premio. Jugamos una vez y aparece en la pantalla el polinomio 2x3 3x2 8x 12, y nos imprime una tarjeta como esta. ¿Qué combinación me proporciona el premio? Vamos probando con cada uno de los posibles factores y tenemos que: P( 2) 2 ( 2)3 3 ( 2)2 8 ( 2) 12 16 12 16 12 0 P(2) 2 23 3 22 8 2 12 16 12 16 12 0 Por el teorema del factor podemos decir entonces que (x 2) y (x 2) son factores. También 2x 3 lo es porque al dividir el polinomio por este binomio nos da resto 0. La combinación correcta es x 2, x 2, 2x 3. 5.59 5.58 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 4 6 4 1 1 1 3 3 1 1 3 3 1 0 1 1 2 1 1 2 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 2x3 3x2 8x (12 2x 3 2x3 3x2 8x (12 x2 4 0x3 0x2 8x (12 2x3 3x2 8x (12 2x3 3x2 8x (10 6x4 x 2 2x 1 x 5 x 6 x 1 x 2 2x 3 x 4 x 3 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Mi hermano mayor estudia Matemáticas, y practica polinomios conmigo tapándome polinomios y jugando a que adivine lo que oculta. Encuentra los polinomios que ha tapado. P(x)(2x 5) 4x3 18x2 22x 5. El grado de P(x) tiene que ser 2, para que ambos lados de la igualdad tengan el mismo grado. P(x) será de la forma ax2 bx c. (ax2 bx c)(2x 5) 2ax3 5ax2 2bx2 5bx 2cx 5c 4x3 18x2 22x 5, igualando coeficientes y resolviendo el sistema obtenemos las incógnitas, y así, P(x) 2x2 4x 1. Q(x)(x 2) 5x4 10x3 6x 12. El grado de Q(x ) tiene que ser 3, para que ambos lados de la igualdad tengan el mismo grado. Q(x ) será de la forma ax3 bx2 cx d. (ax3 bx2 cx d)(x 2) ax4 (2a b)x3 (2b c)x2 (2c d) 2d 5x4 10x3 6x 12, igualando coeficientes y resolviendo el sistema obtenemos las incógnitas. Tenemos entonces que Q(x) 5x3 6. La parte del ejercicio referente a Q(x) también podríamos resolverla dividiendo por Ruffini. Explica cómo variando simplemente el valor de k el polinomio 2x3 4x 3k cumple las siguientes condiciones. a) Tiene como factor x 3. b) Al dividirlo por x 2, tiene como resto 5. c) Es divisible por x 1. d) Tiene como raíz 4. e) Es igual al polinomio Q(x) 2(x3 2x 7). a) Aplicando el teorema del factor, 3k 42 0 ⇒ k 14. b) Aplicando el teorema del resto, 3k 8 5 ⇒ k 1. c) Dividiendo por Ruffini y aplicando el teorema del factor tenemos que k 2 3 . d) Dividiendo por Ruffini y aplicando el teorema del factor tenemos que k . e) En este caso, 3k 14 ⇒ k 1 3 4 112 3 5.61 5.60 2 0 4 3k 3 6 18 42 2 6 14 3k 42 2 0 4 3k 2 4 8 8 2 4 4 3k 8 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES R E F U E R Z O División y regla de Ruffini Realiza las siguientes divisiones de un polinomio por un monomio. a) (9xy 3xy2 3x2y) (3xy) b) (5x2 3x4 2x) x2 a) (9xy 3xy2 3x2y) (3xy) 9xy 3 3 x x y y 2 3x2y 9 3 x x y y 3 3 x x y y 2 3 3 x x 2 y y 3 y x b) (5x2 3x4 2x) x2 5 3x2 2 1 x Efectúa estas divisiones de polinomios. a) (3x4 5x3 3x2 6x 1) (x2 x 2) b) (2x4 4x3 3x2 6x 3) (x2 1) a) b) (2x4 4x3 3x2 6x 3) (x2 1); C(x) 2x2 4x 1 y R(x) 2x 2 Mediante la regla de Ruffini, realiza las siguientes divisiones, e indica el cociente y el resto. a) (x4 x2 1) (x 2) b) (x7 2x4 x 1) (x 1) a) C(x) x3 2x2 5x 10; R(x) 19 b) C(x) x6 x5 x4 x3 x2 x; R(x) 1 Utilizando la regla de Ruffini, calcula el número que se ha de sumar al polinomio para que sea divisible por x 3. Como tiene que ser divisible, k 9 0, así que k 9. Teoremas y raíces de un polinomio Comprueba si son exactas las siguientes divisiones sin llegar a realizarlas. a) (x4 81) (x 3) b) (x1 001 1) (x 1) Aplicamos el teorema del resto, y si el resto es 0, es porque la división es exacta. a) P(3) 34 81 0. Sí es exacta la división. b) P( 1) ( 1)1 001 1 1 1 0. No es división exacta. 5.66 5.65 5.64 5.63 5.62 3x4 5x3 3x2 6x 1 x x 2 3x4 3x3 6x2 6x 1 3x2 8x 1 3x4 8x3 9x2 3x4 8x3 8x2 16x 3x4 5x3 3x2 10x 3x4 5x3 3x2 10x 2 3x4 5x3 x2 11x 1 1 0 1 0 1 2 2 4 10 20 1 2 5 10 19 1 0 0 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 9 k 3 3 12 9 1 4 3 k 9 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Determina, sin realizar ninguna operación, si 3 es una raíz de este polinomio. P(x) 3x7 5x5 3x4 2x2 x 7 No, 3 no es raíz de P(x), ya que no es divisor del término independiente, 7. Halla las raíces enteras de los siguientes polinomios. a) A(x) x4 5x2 4 b) B(x) x3 3x2 x 3 a) Las posibles raíces de A(x) son 1, 1, 2, 2, 4, 4. A(1) 14 5 12 4 0 A( 1) ( 1)4 5 ( 1)2 4 0 A(2) 24 5 22 4 0 A( 2) ( 2)4 5 ( 2)2 4 0 Por el teorema fundamental del álgebra, un polinomio de grado 4 no puede tener más de cuatro raíces. De modo que las raíces del polinomio son 1, 1, 2 y 2. b) Las posibles raíces de B(x) son 1, 1, 3, 3. B(1) 13 3 12 1 3 0 B( 1) ( 1)3 3 ( 1)2 ( 1) 3 0 B(3) 33 3 32 3 3 0 Por el teorema fundamental del álgebra, un polinomio de grado 3 no puede tener más de tres raíces. De modo que las raíces del polinomio son 1, 1 y 3. Sin efectuar el producto de factores, identifica el polinomio P(x) x4 2x3 16x2 2x 15 con alguna de las siguientes factorizaciones. a) (x 3) (x 2) (x 1) (x 1) b) (x 2) (x 2) (x 1) (x 1) c) (x 1) (x 1) (x 3) (x 5) Las respuestas a y b no pueden ser porque dan como raíz 2, que no es un divisor del término independiente de P(x ). Además, en c, cada uno de esos factores cumple que P(a) 0. Factorización de polinomios Factoriza cada uno de los siguientes polinomios sacando factor común. a) 5x7 6x6 3x5 b) 5xy 3x2 2xy2 a) x5(5x2 6x 3) b) x(5y 3x 2y2) Factoriza al máximo estos polinomios. a) x3 3x2 6x 8 b) x4 x3 11x2 9x 18 Con las posibles raíces del polinomio por Ruffini obtengo la factorización. a) La factorización es (x 2)(x 1)(x 4). c) La factorización es (x 2)(x 1)(x 3)(x 3). 5.71 5.70 5.69 5.68 5.67 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Factoriza la siguiente expresión; determina previamente el área de las figuras geométricas. Las tres áreas son 9a2b2, 6ab2, 6ab. Factorizamos la suma de las tres y nos queda: 3ab(3ab 2b 2) Halla un polinomio de grado cuatro cuyos factores sean x2 x 1, x 1 y x 3; y cuyo término independiente sea 9. El producto de x2 x 1, x 1 y x 3, (x2 x 1)(x 1)(x 3), tiene grado 4, su término independiente sería 3. Así que el polinomio buscado es P(x) 3(x2 x 1)(x 1)(x 3). 5.73 5.72 4b 3ab 3a 2ab 3b 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES A M P L I A C I Ó N Halla los valores que han de tomar m y n, para que el polinomio P(x) 2x5 x4 x3 mx2 nx 2 sea divisible por x2 1. El resto tiene que ser 0, así que: ⇒ La descomposición factorial de un polinomio P(x) es (x 1) (x 1) (x 3)2. Escribe un polinomio de tercer grado que, siendo divisor de P(x) sea, a la vez, divisible por x 1 y por x 3, siendo su coeficiente principal 3. Buscamos Q(x) tal que el resto de P(x) Q(x) sea 0. Y además, Q(x) divisible por x 1 y x 3, es decir, que ambos sean factores de Q(x). Le falta un factor más al polinomio para que sea de grado 3, y como tiene que dividir a P(x), este tendrá que ser alguno de los factores de P(x). De modo que Q(x) (x 1) (x 1) (x 3) o Q(x) (x 1) (x 3)2. Si tenemos el polinomio P(x) x2 4x c, ¿para qué valores de c se tienen estas factorizaciones? a) (x a) (x b) b) (x a)2 c) Irreducible a) (x a) (x b) x2 (a b)x ab. Tenemos que: . De donde hay dos posibles soluciones (a, b) (3, 1) ó (2, 2). Por tanto, c 3 ó 4 b) (x a)2 x2 2ax a2 ⇒ c) Para esto tiene que cumplirse que la ecuación de segundo grado no tenga raíces reales. Para ello, b2 4ac 0. En nuestro caso, 42 4 1 c 0 ⇒ 16 4c 0 ⇒ 4 c. a 2 c 4 2a 4 a2 c a b 4 ab c a, b, c Z c 0 5.76 5.75 n 3 m 3 3 n 0 m 3 0 5.74 2x5 x4 3x3 (m 1mx2 (3 )nx 2(m x2 1 2x5 x3 2x3 6x 1 2x3 x2 3x (m 1) 2x5 x4 3x3 2x5 x4 3x3 (m 1)x2 2x5 x4 3x3 (m 1)x2 2x5 x4 3x3 (m 1)x2 3x3 3x 2x5 x4 3x3 (m 1)x2 (3 n)x 2x5 x4 3x3 (m 1)x2 (3 n)x (m 1) 2x5 x4 3x3 (m 1)x2 (3 n)x (m 3) 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Tres amigos piensan una condición para un polinomio. Escribe el polinomio de grado tres que cumpla las tres condiciones. Vamos a ver cuáles son las tres raíces del polinomio x2 10x 24. x2 10x 24 (x 4)(x 6) La media de 6 y 4 es 5. El polinomio buscado es 2(x 4)(x 6)(x 5). 5.77 1 10 24 4 14 24 1 6 00 El coeficiente principal es 2. Tiene que ser divisible por el polinomio x2 10x 24. Una raíz es la media de las dos raíces del polinomio que ha dicho María. 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES P A R A I N T E R P R E T A R Y R E S O L V E R El puzle Se cuenta con las expresiones polinómicas: Y las tarjetas: Coloca las tarjetas en los huecos de las expresiones de forma que se obtenga una identidad algebraica. El valor numérico de la primera expresión en x 0 es 9. Por tanto, la tarjeta correspondiente a la segunda expresión es la que tiene marcada el número nueve. Realizando la división se obtiene el cociente exacto 2x 2 5x 3 por lo que las tarjetas marcadas con el dos y el cinco, en este orden, son las correspondientes a la primera expresión. Aproximaciones sucesivas Se considera el polinomio P(x) x3 x 3. a) Calcula P(0) y P(2), y comprueba que tienen diferente signo. b) El punto medio del intervalo [0, 2] es 1. Calcula P(1) y comprueba si tiene signo positivo o negativo. c) Elige entre los intervalos [0, 1] y [1, 2] aquel en el que el polinomio cambia de signo en sus extremos y calcula su punto medio y el valor del polinomio en él. d) Realiza la operación anterior cinco veces y da un valor aproximado de una raíz del polinomio P. El polinomio tendrá una raíz comprendida entre 1,1875 y 1,25. 5.79 2x3 11x2 12x 9 x 3 5.78 (x 3) ( x2 x 3) 2x3 11x2 12x 5 9 2 Punto P(a) [a, b] medio P(c) Nuevo segmento c P(b) P(0) 3 [0, 2] 1 P(1) 1 [1, 2] P(2) 7 P(1) 1 [1, 2] 1,5 P(1,5) 1,875 [1; 1,5] P(2) 7 P(1) 1 [1; 1,5] 1,25 P(1,25) 0,203 [1; 1,25] P(1,5) 1,875 P(1) 1 [1; 1,25] 1,125 P(1,125) 0,451 [1,125; 1,25] P(1,25) 0,203 P(1,125) 0,451 [1,125; 1,25] 1,1875 P(1,1875) 0,138 [1,1875; 1,25] P(1,25) 0,203 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES A U T O E V A L U A C I Ó N Al dividir dos polinomios, hemos obtenido como cociente el polinomio C(x) 3x 7, y como resto R(x) 19x 10. Si el divisor es d(x) x2 2x 1, ¿cuál es el dividendo D(x)? D(x) d(x) C(x) R(x) D(x) (x2 2x 1)(3x 7) (19x 10) 3x3 x2 2x 3 Calcula esta división de polinomios. (x4 x3 2x2 x 3) (x2 x 1) C(x) x2 2x 3 R(x) 6 Completa estos esquemas aplicando la regla de Ruffini. a) b) a) b) Utilizando la regla de Ruffini, realiza cada división, e indica el polinomio cociente y el resto. a) (x3 3x2 4) (x 2) b) (x4 5x2 4) (x 2) a) b) C(x) x2 5x 10 R(x) 16 C(x) x3 2x2 x 2 R(x) 0 Averigua qué valor tiene que tomar m, para que el resto obtenido al dividir 2x3 mx2 x 6 entre x 1 sea 12. Usamos el teorema del resto para saberlo: C( 1) 2 ( 1)3 m ( 1)2 ( 1) 6 9 m 12. Entonces, m 3. Sin efectuar el producto, halla las raíces de estos polinomios. a) (x 1) (x 2) (x 3) b) x (x 7) (x 3) a) Las raíces son 1, 2, 3. b) Las raíces son 0, 7, 3. 5.A6 5.A5 5.A4 5.A3 5.A2 5.A1 x4 3x3 2x2 3x 3 x2 x 1 x4 3x3 2x2 3x3 3 x2 2x 3 x4 2x3 2x2 x4 2x3 2x2 2x x4 2x3 3x2 3x x4 2x3 3x2 3x 3 x4 2x3 3x2 3x 6 1 0 0 0 15 2 4 16 1 4 8 11 2 5 1 1 2 2 2 1 1 0 0 0 15 2 2 4 8 16 1 2 4 8 1 2 5 1 1 1 2 3 2 2 3 2 1 1 0 5 0 4 2 2 4 2 4 1 2 1 2 0 1 3 10 4 2 2 10 20 1 5 10 16 5 DIVISIÓN DE POLINOMIOS. RAÍCES Utilizando el valor numérico, calcula las raíces de estos polinomios. a) x2 3x 28 b) x3 x2 36x 36 a) Las posibles raíces son 1, 1, 2, 2, 4, 4, 7, 7, 14, 14, 28, 28. Como P( 4) 0 y P(7) 0 Y el polinomio es de grado 2, no puede tener más de dos raíces, y son 4 y 7. b) Las posibles raíces son 1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 6, 6, 9, 9, 12, 12, 18, 18. Como P( 1) 0, P(6) 6 0 y P( 6) 0 Y el polinomio es de grado 3, no puede tener más de tres raíces, y son 1, 6 y 6. Completa las siguientes divisiones entre monomios. a) 15x2yz3 3xz2 b) 8a2b2c2 bc3 a) 5xyz b) 8a2b3c5 Factoriza al máximo estos polinomios. a) 6x3 12x2 90x 216 b) 2x4 3x3 x 6 a) 6x3 12x2 90x 216 6(x 3)2(x 4) b) 2x4 3x3 x 6 (x 1)(x 2)(2x2 x 3) Factoriza al máximo las siguientes expresiones. a) 3a2bc 6abc3 12a3b2c b) 9x4 12x2y3 4y6 a) 3abc (a 2c2 4a2b) b) (3x2 2y3)2 Factoriza al máximo estas expresiones. a) x3 2x2 11x 12 b) x3 5x2 8x 12 a) x3 2x2 11x 12 (x 1)(x 4)(x 3) b) x3 5x2 8x 12 (x 6)(x 1)(x 2) 5.A11 5.A10 5.A9 5.A8 5.A7