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LibreTexts Español

7.4: Resolver ecuaciones racionales

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En la Sección 3 del Capítulo 2, demostramos que la forma más eficiente de resolver una ecuación que contenía fracciones era limpiar primero las fracciones multiplicando ambos lados de la ecuación por el mínimo denominador común. Por ejemplo, dada la ecuación

12x+13=14

primero limpiaríamos las fracciones multiplicando ambos lados por12.

12[12x+13]=[14]126x+4=3

Este procedimiento funciona igualmente bien cuando los denominadores contienen una variable.

Ejemplo7.4.1

Resolver parax:12x=3x2

Solución

El denominador común esx2. Comenzamos limpiando fracciones, multiplicando ambos lados de la ecuación porx2.

12x=3x2Original equation.x2[12x]=[3x2]x2Multiply both sides by x2.

Ahora usamos la propiedad distributiva.

x2[1]x2[2x]=[3x2]x2Distribute x2.

Ahora cancelamos factores comunes y simplificamos.

x22x=3Cancel. Simplify. 

La ecuación resultante es no lineal (xse eleva a una potencia mayor que1). Hacer un lado cero, luego factorial.

x22x3=0Nonlinear. Make one side zero.(x3)(x+1)=0Factor.

Utilice la propiedad cero del producto para completar la solución. O el primer factor es cero o el segundo factor es cero.

x3=0x=3

o

x+1=0x=1

De ahí que las soluciones seanx=1 yx=3.

Cheque. Sustituir1x, luego3 porx en la ecuación original y simplificar.

12x=3x212(1)2=3(1)21+2=33=3

y

12x=3x212(3)=3(3)2123=3913=13

Tenga en cuenta que ambos resultan en declaraciones verdaderas, lo que demuestra que ambosx=1 yx=3 verifican la ecuación original.

Ejercicio7.4.1

Resolver parax:16x=8x2

Contestar

2,4

Ejemplo7.4.2

Resolver parax:622x2=29x

Solución

El denominador común esx2.

622x2=29xOriginal equation.x2[622x2]=[29x]x2Multiply both sides by x2x2[6]x2[22x2]=[29x]x2Distribute x26x222=29xCancel and Simplify.

Esta última ecuación es no lineal. Hacer un lado cero.

6x229x22=0

El par entero4 y33 tiene productoac=132 y sumab=29. Divida el término medio en una suma usando este par, luego factorizar por agrupación.

6x2+4x33x22=02x(3x+2)11(3x+2)=0(2x11)(3x+2)=0

Por último, utilice la propiedad cero del producto para escribir:

2x11=02x=11x=112

o

3x+2=03x=2x=23

Consulta: Comprobemos estas soluciones con nuestras calculadoras. Ingrese11/2, presione el botón STO►, presione elX,T,θ,n botón y la tecla ENTER (vea la pantalla de la calculadora a la izquierda en la Figura7.4.1). A continuación, ingrese el lado izquierdo de la ecuación como622/X2 y presione ENTRAR. Ingrese el lado derecho de la ecuación como29/X y presione ENTRAR. Los resultados son los mismos (ver la pantalla de la calculadora a la izquierda en la Figura7.4.1). Esto verifica que11/2 sea una solución de622/x2=29/x.

La pantalla de la calculadora a la derecha en la Figura7.4.1 muestra una comprobación similar de la soluciónx=2/3.

higo 7.4.1.png
Figura7.4.1: Comprobando las soluciones de622x2=29x

Ejercicio7.4.2

Resolver parax:7x2+8=30x

Contestar

1/4,7/2

Resolver ecuaciones racionales con la calculadora gráfica

Usemos la calculadora gráfica para resolver una ecuación que contenga expresiones racionales.

Ejemplo7.4.3

Considera la siguiente ecuación:29x=5x2 Resuelve la ecuación algebraicamente, luego resuelve la ecuación gráficamente usando tu calculadora gráfica. Compara tus soluciones.

Solución

Solución algebraica: Primero, un enfoque algebraico. Multiplique ambos lados de la ecuación por el denominador comúnx2.

29x=5x2Original equation.x2[29x]=[5x2]x2Multiply both sides by x2x2[2]x2[9x]=[5x2]x2Distribute x22x29x=5Cancel and Simplify.

La última ecuación es no lineal. Hacer un lado cero.

2x29x5=0Make one side zero.

El par entero10 y1 tienen igualación de productoac=10 y suma igualb=9. Romper el término medio usando este par, luego factorizar por agrupación.

2x210x+x5=010x+x=9x2x(x5)+1(x5)=0Factor by grouping.(2x+1)(x5)=0Factor out x5

Ahora use la propiedad cero del producto para escribir:

2x+1=02x=1x=12

o

x5=0x=5

De ahí que las soluciones seanx=1/2 yx=5.

Solución gráfica: Podríamos cargar cada lado de la ecuación por separado, luego usar la utilidad intersectar para averiguar dónde se cruzan las gráficas. Sin embargo, en este caso, es un poco más fácil hacer un lado de la ecuación cero, dibujar una sola gráfica, luego anotar dónde la gráfica cruza elx eje -eje.

29x=5x2Original equation.29x5x2=0Make one side zero.

Cargue el lado izquierdo de la ecuación enY1 as29/X5/X2 (vea la imagen de la izquierda en la Figura7.4.2), luego seleccione 6:ZStandard en el menú ZOOM para producir la imagen a la derecha en la Figura7.4.2.

higo 7.4.2.png
Figura7.4.2: Esbozar la gráfica dey=29x5x2.

A continuación, las soluciones de

29x5x2=0

se encuentran señalando donde la gráfica dey=29x5x2 cruzar elx eje. Seleccione 2:cero en el menú CALC. Use las teclas de flecha para mover el cursor a la izquierda de la primerax intercepción, luego presione ENTRAR para establecer el “Límite izquierdo”. A continuación, mueva el cursor a la derecha de la primerax intersección, luego presione ENTRAR para establecer el “Límite a la derecha”. Por último, deja el cursor donde está y presiona ENTRAR para establecer tu “Guess”. La calculadora responde con el resultado mostrado en la figura de la izquierda en la Figura7.4.3.

Repita el procedimiento de cero-finding para capturar las coordenadas de la segundax intersección (vea la imagen de la derecha en la Figura7.4.3).

higo 7.4.3.png
Figura7.4.3: Localización de los ceros dey=29x5x2.

Reportando la solución en tu tarea: Duplica la imagen en la ventana de visualización de tu calculadora en tu página de tareas. Usa una regla para dibujar todas las líneas, pero a mano alzada cualquier curva.

  • Etiquete los ejes horizontal y vertical conx yy, respectivamente (ver Figura7.4.4).
  • Coloca tus parámetros WINDOW al final de cada eje (ver Figura7.4.4).
  • Etiquete la gráfica con su ecuación (ver Figura7.4.4).
  • Deja caer líneas verticales discontinuas a travésx de cada intercepción. Sombra y etiquete losx valores -de los puntos donde la línea vertical discontinua cruza elx eje -eje. Estas son las soluciones de la ecuación29/x5/x2=0 (ver Figura7.4.4).
higo 7.4.4.png
Figura7.4.4: Reportando tu solución gráfica en tu tarea.

Así, la calculadora está reportando que las soluciones de29/x5/x2=0 sonx=0.5 yx=5, que coinciden con las soluciones algebraicasx=1/2 yx=5.

Ejercicio7.4.3

Resuelve la ecuación2+5x=12x2 tanto algebraica como gráficamente, luego compara tus soluciones.

Contestar

4,3/2

Ex 7.4.3.png

Aplicaciones numéricas

Apliquemos lo que hemos aprendido a una aplicación.

Ejemplo7.4.4

La suma de un número y su recíproco es41/20. Encuentra el número.

Solución

En la solución, abordamos cada paso de los Requisitos para Soluciones de Problemas de Word.

  1. Configurar un diccionario de variables: Letx representar el número desconocido.
  2. Establecer una ecuación: Si el número desconocido esx, entonces su recíproco es1/x. Así, la “suma de un número y su recíproco es41/20” se convierte en:x+1x=4120
  3. Resuelve la ecuación: Despeja las fracciones multiplicando ambos lados por20x, el mínimo denominador común. x+1x=4120Model equation.20x[x+1x]=[4120]20xMultiply both sides by 20x20x[x]+20x[1x]=[4120]20xDistribute 20x.20x2+20=41xCancel and simplify.La ecuación es no lineal. Hacer un lado cero. 20x241x+20=0Make one side zero.El par entero16 y25 tiene productoac=400 y sumab=41. Divida el término medio en la última ecuación en una suma de términos similares usando este par, luego factorizar por agrupación. 20x216x25x+20=016x25x=41x4x(5x4)5(5x4)=0Factor by grouping.(4x5)(5x4)=0Factor out 5x4.Ahora podemos usar la propiedad cero producto para escribir:4x5=04x=5x=54 o5x4=05x=4x=45
  4. Responde a la pregunta: Hay dos números posibles,5/4 y4/5.
  5. Mirar atrás: Se supone que la suma del número desconocido y su recíproco es igual41/20. La respuesta5/4 tiene reciprocidad4/5. Su suma es:54+45=1620+2520=4120 Así,5/4 es una solución válida. La segunda respuesta4/5 tiene reciprocidad5/4, por lo que es claro que su suma también lo es41/20. De ahí4/5 que también sea una solución válida.

Ejercicio7.4.4

La suma de un número y su recíproco es53/14. Encuentra el número.

Contestar

2/7,7/2


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