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LibreTexts Español

16.2.1: Multiplicar y dividir expresiones radicales

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

Objetivos de aprendizaje
  • Multiplica y simplifica las expresiones radicales que contienen un solo término.
  • Divide y simplifica las expresiones radicales que contienen un solo término.

Introducción

Se puede hacer algo más que simplificar expresiones radicales. También puedes multiplicarlos y dividirlos. Puedes usar tus conocimientos de exponentes para ayudarte cuando tengas que operar sobre expresiones radicales de esta manera.

Multiplicar expresiones radicales

Empecemos con una cantidad que hayas visto antes, 64. Puedes simplificar esta raíz cuadrada pensándola como 164.

\ (\\ comenzar {alineado}
\ sqrt {64} &=\ sqrt {16\ cdot 4}\\
&=\ sqrt {16}\ cdot\ sqrt {4}\\
&=4\ cdot 2\\
&=8
\ end {alineado}\)

Si piensas en el radicando como producto de dos factores (aquí, pensando en 64 como el producto de 16 y 4), puedes tomar la raíz cuadrada de cada factor y luego multiplicar las raíces. El resultado final es el mismo, 64=8.

Este es un ejemplo del Producto Elevado a una Regla de Poder. Esta regla establece que el producto de dos o más números elevados a una potencia es igual al producto de cada número elevado a la misma potencia.

Esta debería ser una idea familiar. Has aplicado esta regla al expandir expresiones como (ab)x a axbx; ahora la vas a enmendar para incluir también a los radicales. Imagina que el exponente no x es un entero sino que es una fracción unitaria 13, como, para que tengas la expresión (ab)13. De acuerdo con el Producto Elevado a una Regla de Poder, esto también se puede escribir a13b13, que es lo mismo que 3a3b, ya que los exponentes fraccionarios pueden reescribirse como raíces. Entonces, por la misma razón que (ab)1x=a1xb1x, encuentras eso xab=xaxb.

Un producto elevado a una regla de poder

Para cualquier número a y b y cualquier entero x: (ab)x=axbx

Para cualquier número x y b y cualquier entero positivo x: (ab)1x=a1xb1x

Para cualquier número a y b y cualquier entero positivo x: xab=xaxb

El Producto Elevado a una Regla de Poder es importante porque puedes usarlo para multiplicar expresiones radicales. Ten en cuenta que las raíces son las mismas: puedes combinar raíces cuadradas con raíces cuadradas, o raíces cubicas con raíces cubicas, por ejemplo. Pero no se puede multiplicar una raíz cuadrada y una raíz cubo usando esta regla.

Veamos otro ejemplo.

Ejemplo

Simplificar.  1816

Solución

 1816

 288

Usa la regla xaxb=xab para multiplicar los radicandos.
 1442 Busca cuadrados perfectos en el radicando, y reescribe el radicando como producto de dos factores.
 (12)22 Identificar cuadrados perfectos.
 (12)22 Reescribir como producto de dos radicales.
\ (\\ begin {array} {r}
|12|\ cdot\ sqrt {2}\\
12\ cdot\ sqrt {2}
\ end {array}\)
Simplificar, usando x2=|x|.

 1816=122

Usando el Producto Elevado a una Regla de Poder, puedes tomar una expresión aparentemente complicada, 1816, y convertirlo en algo más manejable, 122.

También puede haber notado que ambos 18 y se 16 pueden escribir como productos que involucran factores cuadrados perfectos. ¿Cómo cambiaría la expresión si primero simplificaras cada radical, antes de multiplicar?

Ejemplo

Simplificar.  1816

Solución

\ (\\ begin {array} {r}
\ sqrt {9\ cdot 2}\ cdot\ sqrt {4\ cdot 4}\
\ sqrt {3\ cdot 3\ cdot 2}\ cdot\ sqrt {4\ cdot 4}
\ end {array}\)
Busca cuadrados perfectos en cada radicando, y reescribe como producto de dos factores.
 (3)22(4)2 Identificar cuadrados perfectos.
 (3)22(4)2 Reescribir como producto de radicales.
\ (\\ begin {array} {r}
|3|\ cdot\ sqrt {2}\ cdot|4|\\
3\ cdot\ sqrt {2}\ cdot 4
\ end {array}\)
Simplificar, usando x2=|x|.
12 Multiplicar.

 1816=122

En ambos casos, llegas al mismo producto, 122. No importa si multiplicas los radicandos o simplificas primero cada radical.

Multiplica expresiones radicales que contienen variables de la misma manera. Siempre y cuando las raíces de las expresiones radicales sean las mismas, puedes usar el Producto Elevado a una Regla de Poder para multiplicar y simplificar. Mira los dos ejemplos que siguen. En ambos problemas, el Producto Elevado a una Regla de Poder se usa de inmediato y luego se simplifica la expresión.

Ejemplo

Simplificar.  12x33x,x0

Solución

 12x33x Usa la regla xaxb=xab para multiplicar los radicandos.
\ (\\ begin {array} {r}
\ sqrt {12\ cdot 3\ cdot x^ {3}\ cdot x}\\
\ sqrt {36\ cdot x^ {3+1}}\\
\ sqrt {36\ cdot x^ {4}}
\ end {array}\)
Recordemos eso x3x=x3+1.
 (6)2(x2)2 Busca cuadrados perfectos en el radicando.
\ (\\ begin {array} {r}
\ sqrt {(6) ^ {2}}\ cdot\ sqrt {\ left (x^ {2}\ derecha) ^ {2}}\\
6\ cdot x^ {2}
\ end {array}\)
Reescribir como producto de radicales.

 12x33x=6x2

Ejemplo

Simplificar.  3x5y253(8x2y4)

Solución

 53x5y28x2y4 Observe que ambos radicales son de raíz cubo, por lo que puede usar la regla xaxb=xab para multiplicar los radicandos.
\ (\\ begin {array} {r}
5\ sqrt [3] {8\ cdot x^ {5}\ cdot x^ {2}\ cdot y^ {2}\ cdot y^ {4}}\\
5\ sqrt [3] {8\ cdot x^ {5+2}\ cdot y^ {2+4}}\\
5\ sqrt [3] {8\ cdot x^ {7}\ cdot y^ {6}}
\ end {array}\)
 53(2)3(x2)3x(y2)3 Busca cubos perfectos en el radicando. Ya que no x7 es un cubo perfecto, tiene que ser reescrito como x6+1=(x2)3x.
\ (\\ begin {array} {r}
5\ sqrt [3] {(2) ^ {3}}\ cdot\ sqrt [3] {\ izquierda (x^ {2}\ derecha) ^ {3}}\ cdot\ sqrt [3] {\ izquierda (y^ {2}\ derecha) ^ {3}}\ cdot\ sqrt [3] {x}\
5\ cdot 2\ cdot x^ {2}\ cdot y^ {2}\ cdot\ sqrt [3] {x}
\ end {array}\)
Reescribir como producto de radicales.

 3x5y253(8x2y4)=10x2y23x

Este siguiente ejemplo es un poco más complicado porque hay más de dos radicales que se están multiplicando. En este caso, observe cómo se simplifican los radicales antes de que se produzca la multiplicación. (Recuerda que el orden que elijas usar depende de ti: encontrarás que a veces es más fácil multiplicar antes de simplificar, y otras veces es más fácil simplificar antes de multiplicar. Con algo de práctica, es posible que puedas decir cuál es cuál antes de abordar el problema, pero cualquiera de las órdenes funcionará para todos los problemas).

Ejemplo

Simplificar.  2416x94y3481x3y,x0,y0

Solución

 24(2)4(x2)4x4y34(3)4x3y Observe que esta expresión está multiplicando tres radicales con la misma (cuarta) raíz. Simplifica cada radical, si es posible, antes de multiplicar. Estar buscando poderes de 4 en cada radicando.
 24(2)44(x2)44x4y34(3)44x3y Reescribir como producto de radicales.
\ (\\ begin {array} {r}
2\ cdot|2|\ cdot\ izquierda|x^ {2}\ derecha|\ cdot\ sqrt [4] {x}\ cdot\ sqrt [4] {y^ {3}}\ cdot|3|\ cdot\ sqrt [4] {x^ {3} y}\\
2\ cdot 2\ cdot x^ {2}\ cdot\ sqrt [4] {x}\ cdot\ sqrt [4] {y^ {3}}\ cdot 3\ cdot\ sqrt [4] {x^ {3} y}
\ fin { matriz}\)
Identificar y sacar poderes de 4, utilizando el hecho de que 4x4=|x|.
 223x24xy3x3y Dado que todos los radicales son cuartas raíces, puedes usar la regla xab=xaxb para multiplicar los radicandos.
 12x24x1+3y3+1
\ (\\ comenzar {matriz} {r}
12 x^ {2}\ sqrt [4] {x^ {4}\ cdot y^ {4}}\\
12 x^ {2}\ sqrt [4] {x^ {4}}\ cdot\ sqrt [4] {y^ {4}}\\
12 x^ {2}\ cdot|x|\ cdoty||
\ end {array}\)
Ahora que se han multiplicado los radicandos, busque de nuevo poderes de 4, y sáquelos. Podemos dejar caer los signos de valor absoluto en nuestra respuesta final porque al inicio del problema nos dijeron x0, y0.

\ (\\ begin {array} {r}
2\ sqrt [4] {16 x^ {9}}\ cdot\ sqrt [4] {y^ {3}}\ cdot\ sqrt [4] {81 x^ {3} y} =12 x^ {3} y\\
x\ geq 0, y\ geq 0
\ end {array}\)

Ejercicio

¿Cuál de los siguientes pares de problema y respuesta es incorrecto?

  1. Problema: 1625 Respuesta: 20
  2. Problema: 16x2 Respuesta: 4|x|
  3. Problema: 3x3y2 Respuesta: 3xy2
  4. Problema: 203y Respuesta: 320y
Contestar
  1. Incorrecto. Este problema no contiene ningún error; 1625=45=20. La respuesta D contiene un par problema y respuesta incorrecto.
  2. Incorrecto. Este problema no contiene ningún error; 16x2=4|x|=4|x|. La respuesta D contiene un par problema y respuesta incorrecto.
  3. Incorrecto. Este problema no contiene ningún error. Los dos radicales que se están multiplicando tienen la misma raíz (3), por lo que se pueden multiplicar juntos por debajo del mismo signo radical. La respuesta D contiene un par problema y respuesta incorrecto.
  4. Correcto. Los dos radicales tienen raíces distintas, por lo que no se puede multiplicar el producto de los radicandos y ponerlo bajo el mismo signo radical. Entonces, este par problema y respuesta es incorrecto.

Dividir expresiones radicales

Puedes usar las mismas ideas para ayudarte a descubrir cómo simplificar y dividir expresiones radicales. Recordemos que el Producto Elevado a una Regla de Poder establece que xab=xaxb. Bueno, ¿y si se trata de un cociente en lugar de un producto?

También hay una regla para eso. El Cociente Elevado a una Regla de Poder lo establece (ab)1x=a1xb1x. Nuevamente, si imaginas que el exponente es un número racional, entonces puedes hacer que esta regla sea aplicable también para las raíces cuadradas: (ab)1x=a1xb1x, entonces xab=xaxb.

Un cociente elevado a una regla de poder

Para cualquier número real a y b (b0) y cualquier entero positivo x: (ab)1x=a1xb1x.

Para cualquier número real a y b (b0) y cualquier entero positivo x: xab=xaxb

Como hiciste con la multiplicación, comenzarás con algunos ejemplos con enteros antes de pasar a expresiones más complejas como 324xy438y.

Ejemplo

Simplificar.  4825

Solución

 4825 Usa la regla xab=xaxb para crear dos radicales; uno en el numerador y otro en el denominador.
\ (\\ begin {array} {l}
\ frac {\ sqrt {16\ cdot 3}} {\ sqrt {25}}\\
\ text {O}\\
\ frac {\ sqrt {4\ cdot 4\ cdot 3}} {\ sqrt {5\ cdot 5}}
\ end {array}\)
Simplifica cada radical. Busque factores cuadrados perfectos en el radicando, y reescriba el radicando como producto de factores.
\ (\\ begin {array} {c}
\ frac {\ sqrt {(4) ^ {2}\ cdot 3}} {\ sqrt {(5) ^ {2}}}
\\ frac {\ sqrt {(4) ^ {2}}\ cdot\ sqrt {3}} {\ sqrt {(5) ^ {2}}
\ end array}\)
Identificar y sacar cuadrados perfectos.
 435 Simplificar.

 4825=435

Ejemplo

Simplificar.  364040

Solución

 3640340 Reescribir usando el Cociente Elevado a una Regla de Poder.
 36410385 Simplifica cada radical. Busca cubos perfectos en el radicando, y reescribe el radicando como producto de factores.
\ (\\ begin {array} {r}
\ frac {\ sqrt [3] {(4) ^ {3}\ cdot 10}} {\ sqrt [3] {(2) ^ {3}\ cdot 5}}\
\ frac {\ sqrt [3] {(4) ^ {3}}\ cdot\ sqrt [3] {10}} {\ sqrt [3] {(2) ^ {3}}\ cdot\ sqrt [3] {5}}\
\ frac {4\ cdot\ sqrt [3] {10}} {2\ cdot\ sqrt [3] {5}}
\ end {array}\)
Identifica y saca cubos perfectos.
 4310235 Puede simplificar aún más esta expresión buscando factores comunes en el numerador y denominador.
 223532235 Reescribir el numerador como producto de factores.
\ (\\ begin {array} {r}
2\ cdot\ frac {2\ sqrt [3] {5}} {2\ sqrt [3] {5}}\ cdot\ sqrt [3] {2}\\
2\ cdot 1\ cdot\ cdot\ sqrt [3] {2}
\ end {array}\)
Identificar factores de 1, y simplificar.

 364040=232

Eso fue mucho esfuerzo, pero se pudo simplificar usando el Cociente Elevado a una Regla de Poder. ¿Y si encontraras el cociente de esta expresión dividiendo primero dentro del radical, y luego tomaras la raíz cubo del cociente?

Echemos otro vistazo a ese problema.

Ejemplo

Simplificar.  3640340

Solución

 364040 Dado que ambos radicales son raíces cubicas, puedes usar la regla xaxb=xab para crear una sola expresión racional debajo del radical.
\ (\\ begin {array} {r}
640\ div 40=16\\
\ sqrt [3] {16}
\ end {array}\)
Dentro de lo radical, divida 640 por 40.
 382 Busca cubos perfectos en el radicando, y reescribe el radicando como producto de factores.
 3(2)32 Identificar cubos perfectos y sacarlos.
\ (\\ begin {array} {r}
\ sqrt [3] {(2) ^ {3}}\ cdot\ sqrt [3] {2}\\
2\ cdot\ sqrt [3] {2}
\ end {array}\)
Simplificar.

 3640340=232

Ese fue un enfoque más directo, ¿no?

Al igual que con la multiplicación, la idea principal aquí es que a veces tiene sentido dividir y luego simplificar, y otras veces tiene sentido simplificar y luego dividir. Sin embargo, cualquiera que sea el orden que elija, debe llegar a la misma expresión final.

Ahora pasemos a algunas expresiones radicales que contienen variables. Observe que el proceso para dividir estos es el mismo que lo es para dividir enteros.

Ejemplo

Simplificar.  30x10x,x>0

Solución

 30x10x Utilice el cociente elevado a una regla de poder para reescribir esta expresión.
\ (\\ begin {array} {r}
\ sqrt {\ frac {3\ cdot 10 x} {10 x}}\\
\ sqrt {3\ cdot\ frac {10 x} {10 x}}\\
{\ sqrt {3\ cdot 1}}
\ end {array}\)
Simplificar 30x10x identificando factores similares en el numerador y denominador y luego identificando factores de 1.

 30x10x=3

Ejemplo

Simplificar.  324xy438y,y0

Solución

 324xy48y Utilice el cociente elevado a una regla de poder para reescribir esta expresión.
\ (\\ comenzar {matriz} {c}
\ sqrt [3] {\ frac {8\ cdot 3\ cdot x\ cdot y^ {3}\ cdot y} {8\ cdot y}}\\
\ sqrt [3] {\ frac {3\ cdot x\ cdot y^ {3}} {1}\ cdot\ frac {8 y} {8 y}}\\
\ sqrt [3] {\ frac {3\ cdot x\ cdot y^ {3}} {1}\ cdot 1}
\ end {array}\)
Simplificar 324xy48y identificando factores similares en el numerador y denominador y luego identificando factores de 1.
 33xy3 Identificar cubos perfectos y sacarlos del radical.
\ (\\ begin {array} {r}
\ sqrt [3] {(y) ^ {3}\ cdot 3 x}\\
\ sqrt [3] {(y) ^ {3}}\ cdot\ sqrt [3] {3 x}
\ end {array}\)
Simplificar.

 324xy438y=y33x

A medida que te familiarices con dividir y simplificar las expresiones radicales, asegúrate de seguir prestando atención a las raíces de los radicales que estás dividiendo. Por ejemplo, si bien se puede pensar que es equivalente a 8y2225y4 ya que tanto el numerador como el denominador son raíces cuadradas, observe que no se puede expresar 8y24225y4 como 48y2225y4. 8y2225y4 En este segundo caso, el numerador es una raíz cuadrada y el denominador es una cuarta raíz.

Ejercicio

Dividir y simplificar.  27x9x4,x>0

  1.  3x23x
  2.  3x43xx2
  3.  x2x
  4.  27x5
Contestar
  1. Correcto. Usando lo que sabes sobre cocientes, puedes reescribir la expresión como 27x9x4, simplificarla a 27x5, y luego sacar cuadrados perfectos. La forma simplificada es 3x23x.
  2. Incorrecto. Tomaste correctamente las raíces cuadradas de 27x9 y x4, pero puedes simplificar aún más esta expresión. La respuesta correcta es 3x23x.
  3. Incorrecto. Tú simplificaste x9x4, no 27x9x4. La respuesta correcta es 3x23x.
  4. Incorrecto. La expresión 27x9x4 es la misma que 27x5, pero también se puede simplificar aún más. La respuesta correcta es 3x23x.

Resumen

El producto elevado a una regla de poder y el cociente elevado a una regla de poder pueden utilizarse para simplificar expresiones radicales siempre y cuando las raíces de los radicales sean las mismas. La Regla del Producto establece que el producto de dos o más números elevados a una potencia es igual al producto de cada número elevado a la misma potencia. Lo mismo ocurre con las raíces: xab=xaxb. Al dividir expresiones radicales, las reglas que rigen los cocientes son similares: xab=xaxb.


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