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LibreTexts Español

8.2: Simplificar expresiones con raíces

( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)

Objetivos de aprendizaje

Al final de esta sección, podrás:

  • Simplifica expresiones con raíces
  • Estimar y aproximar raíces
  • Simplificar expresiones variables con raíces

Antes de comenzar, toma este cuestionario de preparación.

  1. Simplificar: a.(9)2 b.92 c.(9)3
    Si te perdiste este problema, revisa el Ejemplo 2.21.
  2. Redondear3.846 a la centésima más cercana.
    Si te perdiste este problema, revisa el Ejemplo 1.34.
  3. Simplificar: a.x3x3 b.y2y2y2 c.z3z3z3z3
    Si te perdiste este problema, revisa el Ejemplo 5.12.

Simplificar expresiones con raíces

En Fundaciones, nos fijamos brevemente en las raíces cuadradas. Recuerda que cuando un número realn se multiplica por sí mismo, lo escribimosn2 y leemos 'aln2 cuadrado'. Este número se llama el cuadrado den, yn se llama la raíz cuadrada. Por ejemplo,

132se lee "13cuadrado”

169se llama el cuadrado de13, ya que132=169

13es una raíz cuadrada de169

Definición8.2.1: Square and Square Root of a Number

Cuadrado

Sin2=m, entoncesm es el cuadrado den.

Raíz cuadrada

Sin2=m, entoncesn es una raíz cuadrada dem.

Observe(13)2=169 también, por lo que también13 es una raíz cuadrada de169. Por lo tanto, ambos13 y13 son raíces cuadradas de169.

Entonces, cada número positivo tiene dos raíces cuadradas, una positiva y otra negativa. ¿Y si solo quisiéramos la raíz cuadrada positiva de un número positivo? Usamos un signo radical, y escribimos,m, que denota la raíz cuadrada positiva dem. La raíz cuadrada positiva también se llama raíz cuadrada principal.

También utilizamos el signo radical para la raíz cuadrada de cero. Porque02=0,0=0. Observe que cero tiene solo una raíz cuadrada.

Definición8.2.2: Square Root Notation

mse lee “la raíz cuadrada dem.”

Sin2=m, entoncesn=m, paran0.

radical signmradicand
Figura 8.1.1

Sabemos que cada número positivo tiene dos raíces cuadradas y el signo radical indica el positivo. Escribimos169=13. Si queremos encontrar la raíz cuadrada negativa de un número, colocamos un negativo frente al signo radical. Por ejemplo,169=13.

Ejemplo8.2.1

Simplificar:

  1. 144
  2. 289

Solución:

a.

144

Ya que122=144.

12

b.

289

Desde172=289 y lo negativo está frente al signo radical.

17

Ejercicio8.2.1

Simplificar:

  1. 64
  2. 225
Responder
  1. 8
  2. 15
Ejercicio8.2.2

Simplificar:

  1. 100
  2. 121
Responder
  1. 10
  2. 11

¿Podemos simplificar49? ¿Hay un número cuyo cuadrado es49?

(___)2=49

Cualquier número positivo al cuadrado es positivo. Cualquier número negativo al cuadrado es positivo. No hay un número real igual a49. La raíz cuadrada de un número negativo no es un número real.

Ejemplo8.2.2

Simplificar:

  1. 196
  2. 64

Solución:

a.

196

No hay un número real cuyo cuadrado sea196.

196no es un número real.

b.

64

El negativo está frente al radical.

8

Ejercicio8.2.3

Simplificar:

  1. 169
  2. 81
Responder
  1. no es un número real
  2. 9
Ejercicio8.2.4

Simplificar:

  1. 49
  2. 121
Responder
  1. 7
  2. no es un número real

Hasta el momento sólo hemos hablado de cuadrados y raíces cuadradas. Extendamos ahora nuestro trabajo para incluir poderes superiores y raíces superiores.

Revisemos un poco de vocabulario primero.

 We write:  We say: n2n squared n3n cubed n4n to the fourth power n5n to the fifth power 

Los términos 'cuadrado' y 'cubo' provienen de las fórmulas para área de un cuadrado y volumen de un cubo.

Será útil tener una tabla de los poderes de los enteros desde5 hasta5. Ver Figura 8.1.2

La figura contiene dos tablas. La primera tabla tiene 9 filas y 5 columnas. La primera fila es una fila de cabecera con las cabeceras “numberâ€, “squareâ€, “Cubeâ €, “Fourth powerâ€, y †œQuinto poderâ €. La segunda fila contiene las expresiones n, n al cuadrado, n en cubos, n a la cuarta potencia y n a la quinta potencia. La tercera fila contiene el número 1 en cada columna. La cuarta fila contiene los números 2, 4, 8, 16, 32. La quinta fila contiene los números 3, 9, 27, 81, 243. La sexta fila contiene los números 4, 16, 64, 256, 1024. La séptima fila contiene los números 5, 25, 125 625, 3125. La octava fila contiene las expresiones x, x cuadrado, x en cubos, x a la cuarta potencia y x a la quinta potencia. La última fila contiene las expresiones x cuadrado, x a la cuarta potencia, x a la sexta potencia, x a la octava potencia y x a la décima potencia. La segunda tabla tiene 7 filas y 5 columnas. La primera fila es una fila de cabecera con las cabeceras “numberâ€, “squareâ€, “Cubeâ €, “Fourth powerâ€, y †œQuinto poderâ €. La segunda fila contiene las expresiones n, n al cuadrado, n en cubos, n a la cuarta potencia y n a la quinta potencia. La tercera fila contiene los números negativos 1, 1 negativo 1, 1, negativo 1. La cuarta fila contiene los números negativos 2, 4, negativo 8, 16, negativo 32. La quinta fila contiene los números negativos 3, 9, negativo 27, 81, negativo 243. La sexta fila contiene los números negativos 4, 16, negativo 64, 256, negativo 1024. La última fila contiene los números negativos 5, 25, negativo 125, 625, negativo 3125.
Figura 8.1.2

Observe los letreros en la tabla. Todos los poderes de los números positivos son positivos, claro. Pero cuando tenemos un número negativo, los poderes pares son positivos y los impares son negativos. Copiaremos la fila con los poderes de2 para ayudarte a ver esto.

La imagen contiene una tabla con 2 filas y 5 columnas. La primera fila contiene las expresiones n, n al cuadrado, n en cubos, n a la cuarta potencia y n a la quinta potencia. La segunda fila contiene los números negativos 2, 4, negativo 8, 16, negativo 32. Las flechas apuntan a la segunda y cuarta columnas con la etiqueta “even power Resultado positivoâ€. Las flechas apuntan a la primera tercera y quinta columnas con la etiqueta “Odd power Resultado negativo â€.
Figura 8.1.3

Ahora extenderemos la definición de raíz cuadrada a raíces superiores.

Definición8.2.3: Nth Root of a Number

Sibn=a, entoncesb es unanth raíz dea.

Lanth raíz principal dea está escritana.

Eln se llama el índice del radical.

Al igual que usamos la palabra 'cubos' parab3, usamos el término 'raíz cúbica' para3a.

Podemos referirnos a la Figura 8.1.2 para ayudar a encontrar raíces superiores.

43=64364=434=81481=3(2)5=32532=2

¿Podríamos tener una raíz par de un número negativo? Sabemos que la raíz cuadrada de un número negativo no es un número real. Lo mismo es cierto para cualquier raíz par. Incluso las raíces de los números negativos no son números reales. Las raíces impares de números negativos son números reales.

Propiedades dena

Cuandon es un número par y

  • a0, entoncesna es un número real.
  • a<0, entonces nona es un número real.

Cuandon es un número impar,na es un número real para todos los valores dea.

Aplicaremos estas propiedades en los siguientes dos ejemplos.

Ejemplo8.2.3

Simplificar:

  1. 364
  2. 481
  3. 532

Solución:

a.

364

Ya que43=64.

4

b.

481

Ya que(3)4=81.

3

c.

532

Ya que(2)5=32.

2

Ejercicio8.2.5

Simplificar:

  1. 327
  2. 4256
  3. 5243
Responder
  1. 3
  2. 4
  3. 3
Ejercicio8.2.6

Simplificar:

  1. 31000
  2. 416
  3. 5243
Responder
  1. 10
  2. 2
  3. 3

En este ejemplo estar alerta de los signos negativos así como de los poderes pares e impares.

Ejemplo8.2.4

Simplificar:

  1. 3125
  2. 416
  3. 5243

Solución:

a.

3125

Ya que(5)3=125.

5

b.

416

Piensa,(?)4=16. Ningún número real elevado a la cuarta potencia es negativo.

No es un número real.

c.

5243

Ya que(3)5=243.

3

Ejercicio8.2.7

Simplificar:

  1. 327
  2. 4256
  3. 532
Responder
  1. 3
  2. no real
  3. 2
Ejercicio8.2.8

Simplificar:

  1. 3216
  2. 481
  3. 51024
Responder
  1. 6
  2. no real
  3. 4

Estimación y Aproximación de Raíces

Cuando vemos un número con un signo radical, muchas veces no pensamos en su valor numérico. Si bien probablemente sabemos que el4=2, ¿cuál es el valor de21 o350? En algunas situaciones una estimación rápida es significativa y en otras es conveniente tener una aproximación decimal.

Para obtener una estimación numérica de una raíz cuadrada, buscamos números cuadrados perfectos más cercanos al radicando. Para encontrar una estimación de11, vemos11 es entre números cuadrados perfectos9 y16, más cerca de9. Su raíz cuadrada entonces estará entre3 y4, pero más cerca de3.

La figura contiene dos tablas. La primera tabla tiene 5 filas y 2 columnas. La primera fila es una fila de encabezado con los encabezados “Number†y €œSquare Rootâ€. La segunda fila tiene los números 4 y 2. La tercera fila es 9 y 3. La cuarta fila es 16 y 4. La última fila es 25 y 5. Una llamada que contiene el número 11 se dirige entre el 9 y el 16 en la primera columna. Otra llamada que contiene el número de raíz cuadrada de 11 se dirige entre el 3 y el 4 de la segunda columna. Debajo de la tabla están las desigualdades 9 es menor que 11 es menor que 16 y 3 es menor que raíz cuadrada de 11 es menor que 4. La segunda tabla tiene 5 filas y 2 columnas. La primera fila es una fila de encabezado con los encabezados “Number†y €œCube Rootâ€. La segunda fila tiene los números 8 y 2. La tercera fila es 27 y 3. La cuarta fila es 64 y 4. La última fila es 125 y 5. Una llamada que contiene el número 91 se dirige entre el 64 y el 125 en la primera columna. Otra llamada que contiene el número raíz cúbica de 91 se dirige entre el 4 y 5 de la segunda columna. Debajo de la tabla están las desigualdades 64 es menor que 91 es menor que 125 y 4 es menor que raíz cúbica de 91 es menor que 5.
Figura 8.1.4

De igual manera, para estimar391, vemos91 es entre números de cubo perfectos64 y125. La raíz cubo entonces estará entre4 y5.

Ejemplo8.2.5

Estimar cada raíz entre dos números enteros consecutivos:

  1. 105
  2. 343

Solución:

a. Piense en los números cuadrados perfectos más cercanos a105. Haz una mesita de estos cuadrados perfectos y sus raíces cuadradas.

Cuadro 8.1.1
  105
  .
Localizar105 entre dos cuadrados perfectos consecutivos. 100<105<121
105está entre sus raíces cuadradas. 10<105<11

b. de manera similar ubicamos43 entre dos números de cubo perfectos.

Cuadro 8.1.2
  343
  .
Localiza43 entre dos cubos perfectos consecutivos. .
343está entre sus raíces cubicas. .
Ejercicio8.2.9

Estimar cada raíz entre dos números enteros consecutivos:

  1. 38
  2. 393
Responder
  1. 6<38<7
  2. 4<393<5
Ejercicio8.2.10

Estimar cada raíz entre dos números enteros consecutivos:

  1. 84
  2. 3152
Responder
  1. 9<84<10
  2. 5<3152<6

Existen métodos matemáticos para aproximar raíces cuadradas, pero hoy en día la mayoría de la gente usa una calculadora para encontrar raíces cuadradas. Para encontrar una raíz cuadrada utilizará lax clave en su calculadora. Para encontrar una raíz cúbica, o cualquier raíz con un índice más alto, utilizará layx clave.

Cuando usas estas claves, obtienes un valor aproximado. Se trata de una aproximación, precisa al número de dígitos que se muestran en la pantalla de tu calculadora. El símbolo para una aproximación es y se lee 'aproximadamente'.

Supongamos que su calculadora tiene una pantalla de10 dígitos. Verías que

52.236067978redondeado a dos decimales es52.24

4933.105422799redondeado a dos decimales es4933.11

¿Cómo sabemos que estos valores son aproximaciones y no los valores exactos? Mira lo que sucede cuando los cuadramos:

(2.236067978)2=5.000000002(3.105422799)4=92.999999991(2.24)2=5.0176(3.11)4=93.54951841

Sus cuadrados están cerca5, pero no son exactamente iguales a5. Los cuartos poderes son cercanos93, pero no iguales a93.

Ejemplo8.2.6

Redondear a dos decimales:

  1. 17
  2. 349
  3. 451

Solución:

a.

17

Utilice la clave de raíz cuadrada de la calculadora.

4.123105626

Redondear a dos decimales.

4.12

174.12

b.

349

Utilice layx clave de la calculadora.

3.659305710

Redondear a dos decimales.

3.66

3493.66

c.

451

Utilice layx clave de la calculadora.

2.6723451177

Redondear a dos decimales.

2.67

4512.67

Ejercicio8.2.11

Redondear a dos decimales:

  1. 11
  2. 371
  3. 4127
Responder
  1. 3.32
  2. 4.14
  3. 3.36
Ejercicio8.2.12

Redondear a dos decimales:

  1. 13
  2. 384
  3. 498
Responder
  1. 3.61
  2. 4.38
  3. 3.15

Simplificar expresiones variables con raíces

La raíz impar de un número puede ser positiva o negativa. Por ejemplo,

Se escriben tres expresiones equivalentes: la raíz cúbica de 4 cubos, la raíz cúbica de 64 y 4. Hay flechas apuntando al 4 que se encuentra en cubos en la primera expresión y el 4 en la última expresión etiquetándolos como “sameâ€. También se escriben tres expresiones equivalentes más: la raíz cúbica de la cantidad negativa 4 entre paréntesis en cubos, la raíz cúbica de negativo 64 y negativo 4. El negativo 4 en la primera expresión y el negativo 4 en la última expresión se etiquetan como el “sameâ€.
Figura 8.1.13

Pero, ¿qué pasa con una raíz par? Queremos la raíz principal, entonces4625=5.

Pero fíjate,

Se escriben tres expresiones equivalentes: la cuarta raíz de la cantidad 5 a la cuarta potencia entre paréntesis, la cuarta raíz de 625 y 5. Hay flechas que apuntan a la 5 en la primera expresión y las 5 en la última expresión etiquetándolas como “sameâ€. También se escriben tres expresiones equivalentes más: la cuarta raíz de la cantidad negativa 5 entre paréntesis a la cuarta potencia entre paréntesis, la cuarta raíz de 625 y 5. El 5 negativo en la primera expresión y el 5 en la última expresión se etiquetan como los “differentâ€.
Figura 8.1.14

¿Cómo podemos asegurarnos de que sea la cuarta raíz de5 elevado a la cuarta potencia5? Podemos usar el valor absoluto. |5|=5. Entonces decimos que cuandon es parejonan=|a|. Esto garantiza que la raíz principal sea positiva.

Definición8.2.4: Simplifying Odd and Even Roots

Para cualquier enteron2,

cuando el índicen es imparnan=a

cuando el índicen es parnan=|a|

Debemos usar los signos de valor absoluto cuando tomamos una raíz par de una expresión con una variable en el radical.

Ejemplo8.2.7

Simplificar:

  1. x2
  2. 3n3
  3. 4p4
  4. 5y5

Solución:

a. Utilizamos el valor absoluto para asegurarnos de obtener la raíz positiva.

x2

Dado que el índicen es parejo,nan=|a|.

b. Esta es una raíz impar indexada por lo que no hay necesidad de un signo de valor absoluto.

3m3

Dado que el índicen es impar,nan=a.

m

c.

4p4

Ya que el índicen es parejonan=|a|.

|p|

d.

5y5

Dado que el índicen es impar,nan=a.

y

Ejercicio8.2.13

Simplificar:

  1. b2
  2. 3w3
  3. 4m4
  4. 5q5
Responder
  1. |b|
  2. w
  3. |m|
  4. q
Ejercicio8.2.14

Simplificar:

  1. y2
  2. 3p3
  3. 4z4
  4. 5q5
Responder
  1. |y|
  2. p
  3. |z|
  4. q

¿Qué pasa con las raíces cuadradas de las potencias superiores de las variables? Dice la Propiedad de Poder de los Exponentes(am)n=amn. Entonces, si cuadramosam, el exponente se convertirá2m.

(am)2=a2m

Mirando ahora a la raíz cuadrada.

a2m

Ya que(am)2=a2m.

(am)2

Ya quen es parejonan=|a|.

|am|

Entoncesa2m=|am|.

Aplicamos este concepto en el siguiente ejemplo.

Ejemplo8.2.8

Simplificar:

  1. x6
  2. y16

Solución:

a.

x6

Ya que(x3)2=x6.

(x3)2

Ya que el índicen es parejoan=|a|.

|x3|

b.

y16

Ya que(y8)2=y16.

(y8)2

Ya que el índicen es parejonan=|a|.

y8

En este caso no se necesita el signo de valor absoluto ya quey8 es positivo.

Ejercicio8.2.15

Simplificar:

  1. y18
  2. z12
Responder
  1. |y9|
  2. z6
Ejercicio8.2.16

Simplificar:

  1. m4
  2. b10
Responder
  1. m2
  2. |b5|

El siguiente ejemplo utiliza la misma idea para raíces superiores.

Ejemplo8.2.9

Simplificar:

  1. 3y18
  2. 4z8

Solución:

a.

3y18

Ya que(y6)3=y18.

3(y6)3

Ya quen es impar,nan=a.

y6

b.

4z8

Ya que(z2)4=z8.

4(z2)4

Ya quez2 es positivo, no necesitamos un signo de valor absoluto.

z2

Ejercicio8.2.17

Simplificar:

  1. 4u12
  2. 3v15
Responder
  1. |u3|
  2. v5
Ejercicio8.2.18

Simplificar:

  1. 5c20
  2. 6d24
Responder
  1. c4
  2. d4

En el siguiente ejemplo, ahora tenemos un coeficiente frente a la variable. El conceptoa2m=|am| funciona de la misma manera.

16r22=4|r11|porque(4r11)2=16r22.

Pero aviso25u8=5u4 y no se necesita signo de valor absoluto como siempreu4 es positivo.

Ejemplo8.2.10

Simplificar:

  1. 16n2
  2. 81c2

Solución:

a.

16n2

Ya que(4n)2=16n2.

(4n)2

Ya que el índicen es parejonan=|a|.

4|n|

b.

81c2

Ya que(9c)2=81c2.

(9c)2

Ya que el índicen es parejonan=|a|.

9|c|

Ejercicio8.2.19

Simplificar:

  1. 64x2
  2. 100p2
Responder
  1. 8|x|
  2. 10|p|
Ejercicio8.2.20

Simplificar:

  1. 169y2
  2. 121y2
Responder
  1. 13|y|
  2. 11|y|

Este ejemplo solo lleva la idea más lejos ya que tiene raíces de índice más alto.

Ejemplo8.2.11

Simplificar:

  1. 364p6
  2. 416q12

Solución:

a.

364p6

Reescribir64p6 como(4p2)3.

3(4p2)3

Toma la raíz cubicada.

4p2

b.

416q12

Reescribir el radicando como un cuarto poder.

4(2q3)4

Toma la cuarta raíz.

2|q3|

Ejercicio8.2.21

Simplificar:

  1. 327x27
  2. 481q28
Responder
  1. 3x9
  2. 3|q7|
Ejercicio8.2.22

Simplificar:

  1. 3125q9
  2. 5243q25
Responder
  1. 5p3
  2. 3q5

Los siguientes ejemplos tienen dos variables.

Ejemplo8.2.12

Simplificar:

  1. 36x2y2
  2. 121a6b8
  3. 364p63q9

Solución:

a.

36x2y2

Desde(6xy)2=36x2y2

(6xy)2

Toma la raíz cuadrada.

6|xy|

b.

121a6b8

Desde(11a3b4)2=121a6b8

(11a3b4)2

Toma la raíz cuadrada.

11|a3|b4

c.

364p63q9

Desde(4p21q3)3=64p63q9

3(4p21q3)3

Toma la raíz cubicada.

4p21q3

Ejercicio8.2.23

Simplificar:

  1. 100a2b2
  2. 144p12q20
  3. 38x30y12
Responder
  1. 10|ab|
  2. 12p6q10
  3. 2x10y4
Ejercicio8.2.24

Simplificar:

  1. 225m2n2
  2. 169x10y14
  3. 327w36z15
Responder
  1. 15|mn|
  2. 13|x5y7|
  3. 3w12z5

Acceda a este recurso en línea para obtener instrucción y práctica adicionales con expresiones simplificadas con raíces.

  • Simplificación de Exponentes de Variables con Raíces usando Valores Absolutos

Conceptos clave

  • Notación de raíz cuadrada
    • mse lee 'la raíz cuadrada dem '
    • Sin2=m, entoncesn=m, paran0.
      La imagen muestra la variable m dentro de un símbolo de raíz cuadrada. El símbolo es una línea que sube por el lado izquierdo y luego plana por encima de la variable. El símbolo está etiquetado como “signo radical”. La variable m está etiquetada como “radicando”.
      Figura 8.1.1
    • La raíz cuadrada dem,m, es un número positivo cuyo cuadrado esm.
  • n th Raíz de un número
    • Sibn=a, entoncesb es unanth raíz dea.
    • Lanth raíz principal dea está escritana.
    • nse llama el índice del radical.
  • Propiedades dena
    • Cuandon es un número par y
      • a0, entoncesna es un número real
      • a<0, entonces nona es un número real
    • Cuandon es un número impar,na es un número real para todos los valores dea.
  • Simplificación de raíces pares e impares
    • Para cualquier enteron2,
      • cuandon es imparnan=a
      • cuandon es parnan=|a|
    • Debemos usar los signos de valor absoluto cuando tomamos una raíz par de una expresión con una variable en el radical.

Glosario

cuadrado de un número
Sin2=m, entoncesm es el cuadrado den.
raíz cuadrada de un número
Sin2=m, entoncesn es una raíz cuadrada dem.

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