Dpto. Didáctico de Matemáticas. Ruffini I.E.S. “La Ería” Año académico: 2009-2010 Departamento Didáctico de Matemáticas Nivel: Bach. CCSS Complementos teórico-prácticos. Tema: Regla de Ruffini y Teorema del resto. Realizados por: D. Juan José Menéndez Díaz, Ldo. en CC. Físicas por la U.C.M. y profesor agregado de Matemáticas en E.S. RECUERDA Otra forma de dividir: DIVISIÓN RUFFINI. Cuando el divisor sea un binomio, podemos aplicar una regla muy sencilla que consiste en lo siguiente. Sea el polinomio divisor x 2 , y el polinomio dividendo 3x 4 8x 2 5x 1 , para hacer la división por la regla de Ruffini, hay que realizar los siguientes pasos: Ordenar (en sentido decreciente) y completar con ceros el dividendo: 3x 4 0x3 8x 2 5x 1 Se escriben en hilera los coeficientes del polinomio dividendo, en el mismo orden en que se encuentran en el polinomio. 3 0 8 5 1 En el extremo izquierdo, y en segunda hilera, se escribe el opuesto del término independiente del polinomio divisor. 3 0 8 5 1 2 A la siguiente hilera se baja el primer coeficiente del dividendo, tal como está. Se multiplica éste por el opuesto del término independiente del divisor y el resultado se sitúa debajo del segundo coeficiente del dividendo, y se suman. El resultado de la suma se sitúa en la última hilera a la derecha del primer coeficiente. 3 0 8 5 1 2 6 3 6 Se multiplica, de nuevo, ése resultado por el opuesto del término independiente del divisor, y el resultado se sitúa debajo del tercer coeficiente del dividendo, y se suman. El resultado de la suma se sitúa en la última hilera a la derecha del resultado anterior, y así sucesivamente hasta completar todos los términos del polinomio. Definiciones y conceptos. Página.- i Dpto. Didáctico de Matemáticas. Ruffini 3 0 8 5 1 2 6 12 8 26 3 6 4 13 25 El último valor de la última fila es el resto de la división, en este caso es 25, y los números anteriores de la última fila son los coeficientes del polinomio cociente ordenados en sentido decreciente (tener en cuenta que éste es de grado uno menor), así: Cociente 3x 3 6x 2 4x 13 , resto: 25. Comprobación: 3x 4 8x 2 5x 1 x 2 3x 3 6x 2 4x 13 25 3x 4 6x3 4x 2 13x 6x 3 12x 2 8x 26 25 3x 4 8x 2 5x 1 c.q.d. Teorema del resto: El resto de dividir un polinomio de grado n, Pn(x) = anxn + an-1xn-1 +….. + a2x2 + a1x + a0, por un binomio de la forma x a , es igual al valor numérico de dicho polinomio para x = a . Si el resto es cero la división se dice exacta y al valor a se le denomina cero, raíz o solución del polinomio. Si x1 , x2 , x3 , …., xn son los ceros, raíces o soluciones de un polinomio de grado n, entonces dicho polinomio lo podemos escribir, descompuesto en factores, como: Pn(x) = x x1 x x2 x x3 divisores exactos del mismo. x xn , siendo x x1 , x x2 , , x xn Gráficamente los restos equivalen al valor en la ordenada, en consecuencia, los valores de x para los que el resto es nulo equivalen a los puntos de corte con el eje de abscisas. LEMAS: Lema 1: Los ceros, raíces o soluciones de un polinomio son divisores de su término independiente. Lema 2: Hay tantos ceros, raíces o soluciones positivas como cambios de signo hay en el polinomio. Lema 3: Hay como máximo tantas soluciones reales como grado tiene el polinomio. Corolario: Los ceros, raíces o soluciones se encuentran entre los divisores de su término independiente. OBS. IMPORTANTE: el número de raíces, soluciones o ceros del polinomio de signo positivo es igual al número de cambios en el signo que se produzcan dentro del polinomio. Definiciones y conceptos. Página.- ii Dpto. Didáctico de Matemáticas. Ruffini Ejemplos: E1.- Sea el polinomio de quinto grado: P5(x) = x5 x 4 5x3 5x 2 4x 4 Nº de cambios de signo: 2 Nº de raíces positivas: 2 Posibles raíces: (Como es de quinto grado habrá como mucho 5) Término independiente: 4 4 = 22 Divisores: 1 2 4 Conclusión: Es más fácil encontrar una solución negativa que una positiva, así pues empezaremos tomando los valores negativos, –1, –2 y –4. Aplicamos Ruffini reiteradamente: 1 –1 1 –2 1 1 1 2 1 –5 –5 4 4 –1 0 5 0 –4 0 –5 0 4 0 1ª raíz –1 –2 4 2 –4 –2 –1 2 0 2ª raíz –2 1 –1 –2 –1 –2 0 3ª raíz 1 2 2 1 1 0 4ª raíz 2 Ultimo cociente x + 1 última raíz x = –1 De donde se desprende que: 2 P5(x) = x5 x 4 5x3 5x 2 4x 4 = x 1 x 1 x 2 x 2 COMPROBARLO E2.- ¿Cómo sería el polinomio de 5º grado cuyas raíces, ceros o soluciones son: x1= 1 ; x2= –1 ; x3= –1 ; x4= 2 ; x5= –2, sabiendo que el valor numérico del polinomio para x= 3 es 40?. NOTA: Podíamos haber puesto también: x1= 1 ; x2= x3= –1 raíz doble; x4= 2 y x5= –2. Visto lo anterior parece lógico que P5(x) = x 1 x 1 x 2 x 2 , pero para x 2 = 3 su valor numérico es: P5(3)= 3 1 3 1 3 2 3 2 160 , y no 40 como nos dice el enunciado. Como 40 160 4 , mi polinomio va a ser 1 4 del que tenía, es decir: 2 Definiciones y conceptos. Página.- iii Dpto. Didáctico de Matemáticas. Ruffini 1 x5 x 4 5 5 2 P5 (x) x 1 x 1 x 2 x 2 x 3 x 2 x 1 4 4 4 4 4 ¡¡COMPROBARLO!! En general si conozco las raíces x1, x 2 ,x n de un polinomio de grado n, va a haber infinitos polinomios con esas raíces, y serán todos ellos de la forma: Pn (x) A x x1 x x 2 x x n El valor de la cte. A depende de las condiciones iniciales del problema. PROBLEMAS: 1.- Buscar un polinomio de tercer grado de modo que tenga una raíz igual a 7, sea divisible por x 2 , se anule para x = 3 y su valor numérico para x = 0 sea seis. 2.- Buscar un polinomio de cuarto grado de modo que se anule para x = 3, sea divisible por x 1 , que x = 2 sea una de sus raíces y tome el valor setenta y dos para x = 5. 3.- Buscar un polinomio de cuarto grado de modo que se anule para x = –1, sea divisible por x 1 , que x = 3 sea una de sus raíces y x = 2 sea solución del mismo, sabiendo que P4 (5) 72 . Definiciones y conceptos. Página.- iv Dpto. Didáctico de Matemáticas. Ruffini SOLUCIÓN PROBLEMAS: 1.- Buscar un polinomio de tercer grado de modo que tenga una raíz igual a 7, sea divisible por x 2 , se anule para x = 3 y su valor numérico para x = 0 sea seis. Del enunciado se desprende fácilmente que: x1 = 7 ; x2 = –2 y x3 = 3 son las raíces, ceros o soluciones del polinomio, y el hecho de que P3(x) = 6 es un aviso que nos dan para que nos fijemos en si hay que multiplicar o no por una constante el producto de los binomios. En principio: 1 P3 (x) x 7 x 2 x 3 A P3 (0) 7 2 3 A 6 A 7 3 1 x 8 x Con lo que P3 (x) x 7 x 2 x 3 x 2 6 7 7 7 7 2.- Buscar un polinomio de cuarto grado de modo que se anule para x = 3, sea divisible por x 1 , que x = 2 sea una de sus raíces y tome el valor setenta y dos para x = 5. Del enunciado se desprende fácilmente que: x1 = 3 ; x2 = –1 y x3 = 2 son tres de las raíces, ceros o soluciones del polinomio, y el hecho de que P4(5) = 72 es un aviso que nos dan para que nos fijemos en que la cuarta solución la podemos buscar por el valor numérico del polinomio. En principio: P4 (x) x 3 x 1 x 2 x a P4 (5) 5 3 5 1 5 2 5 a 72 a 3 Con lo que P4 (x) x 3 x 1 x 2 x 4 7x 3 13x 2 3x 18 2 3.- Buscar un polinomio de cuarto grado de modo que se anule para x = –1, sea divisible por x 1 , que x = 3 sea una de sus raíces y x = 2 sea solución del mismo, sabiendo que P4 (5) 72 . Del enunciado se desprende fácilmente que: x1 = –1 ; x2 = 1 ; x3 = 3 y x4 = 2 son las raíces, ceros o soluciones del polinomio pedido, pero el hecho de que P4(5) = 72 nos advierte de que tal vez haya que multiplicar los binomios por una constante distinta de uno. En principio: 1 P4 (x) A x 1 x 1 x 3 x 2 P4 (5) A 6 4 2 3 72 A 2 Con lo que definitivamente: 1 1 5 5 5 P4 (x) x 2 1 x 3 x 2 x 4 x 3 x 2 x 3 2 2 2 2 2 Definiciones y conceptos. Página.- v Dpto. Didáctico de Matemáticas. Ruffini Nuevos ejercicios: P1.- Comprueba que 5, 3 y –1 son ceros, raíces o soluciones del polinomio de tercer grado P3 (x) x 3 7x 2 7x 15 y descomponlo en factores comprobando el resultado. P2.- Descompón en factores el polinomio P3 (x) x 3 2x 2 x 2 tras comprobar que 1 y 2 son ceros del mismo. P3.- Descompón en factores el polinomio P3 (x) 2x 3 3x 2 x 3 1 3 después de probar que y 2 2 2 4 son ceros del mismo. P4.- Los valores x 3 y x 2 son tres ceros del polinomio P4 (x) x 4 x3 16x 2 4x 48 . Hallar el cuarto cero y descomponerlo en factores. P5.- Halla los ceros de los polinomios siguientes y descomponlos en una multiplicación de tres factores: a) P2 (x) 3x 2 12x 15 b) Q2 (x) 5x 2 5x 30 P6.- Descompón en una multiplicación de tres factores el binomio 45x 2 y4 125x 2 . P7.- Descompón en una multiplicación de cuatro factores el binomio x 5 16x . P8.- Halla el m.c.m y el M.C.D. de los siguientes polinomios: a) x 4 y4 x 2 y2 x 3 x 2 y xy 2 y3 b) 3x4 3x 3 12x3 12x 2 18x3 18x c) x 3 1 x2 x x 2 1 P9.- Calcular el valor del parámetro a, para que el polinomio P3 (x) x 3 ax 2 9x 45 sea divisible por x 3 . Sabiendo que x1 3 es una solución del mismo, calcular las otras dos y descomponerlo en factores, comprobando el resultado. P10.- Hallar la expresión de un polinomio de cuarto grado sabiendo que x1 1 es una de sus raíces, es divisible por x 3 , se anula en x = 2 y toma el valor 12 para x = 1. P11.- Hallar la expresión de un polinomio de cuarto grado sabiendo que x1 1 es una de sus raíces, es divisible por x 3 , se anula en x = -1 y toma el valor –15 para x = 2. P12.- Comprobar que x1 4, x 2 1 y x3 1 son soluciones del polinomio P5 (x) x5 9x 4 25x3 15x 2 26x 24 . Calcular las otras dos y descomponerlo en factores comprobando el resultado. 5 P13.- Buscar un polinomio de tercer grado de modo que tenga una raíz igual a , que sea divisible por 3 x 3 , que se anule para x = 5 y que el valor numérico para x = 0 sea 100. P14.- Hallar el valor de los parámetros a y b para que el polinomio P3 (x) 2x3 ax 2 x b sea divisible por x 1 y x 0 sea una de sus raices. P15.- Encontrar un polinomio de quinto grado que tenga por soluciones: x1 1, x 2 1, x 3 2, x 4 3 y x5 4. Dar el resultado desarrollado. Definiciones y conceptos. Página.- vi Dpto. Didáctico de Matemáticas. Ruffini P16.- Escribe un polinomio de quinto grado que tenga una raíz doble en x 1 y triple en x 3 . P17.- Descompón en factores los siguientes polinomios: a) 132x 2 132 b) x 8 x 6 c) 10x 2 20x 10 d) 10x 2 90 e) x 5 9x 3 f) x 2 2 g) x 4 2x 3 x 2 8x 12 P18.- Descomponer, aplicando reiteradamente la regla de Ruffini, los siguientes polinomios: 1) x 5 2x 4 3x 3 6x 2 2x 4 2) x 4 x 3 32x 2 12x 144 ; 3) x 4 5x 3 5x 2 5x 6 ; 4) x 5 x 4 3x 3 x 2 2x 5) x 3 2x 2 x 2 ; 6) x 5 13x 3 36x 7) x 3 2x 2 11x 12 ; 8) x 4 10x 3 35x 2 50x 24 9) x 5 x 4 27x 3 13x 2 134x 120 ; 10) 3x 5 27x 4 27x 3 27x 2 24x 11) 2x 5 2x 4 16x 3 24x 2 12) 6x 5 18x 4 24x 3 24x 2 18x 6 ; 13) x 4 6x 3 3x 2 70x 312 P19.- Realizar las siguientes operaciones dando el resultado de la forma más simplificada posible: x 2 1 x 2 9 x 1 x 3 1) 2) x 2 2x 1 x 2 4 2x 2 3x 6 2x 3 3 x 2 4x x 1 2x 1 3) 2x 3 3 x 2 4x x 1 2x 1 4) x 2 1 3x 1 2x 2 2x 2 5) x y x y 2xy x 2 y 2 1 2 6) x y 2 x y x y x y x x x x 7) 1 2 2 3 2 2 2 2 8) 11) 13) 15) 17) 2 3 x 2x x 1 x x 1 3x 3 x 1 x y 2 2 9) xy x 2 y2 y x x 2 2xy y 2 3 x y 2xy x y 2 2x 3 x 1 x 3x 2 x x y 2 2 12) 14) 1 xy 16) 1 x 9x x x 4 y4 x 2 y2 2 x 3 10) 1 9 x 6x 2 4xy x 2 y2 x2 x2 x2 3 x 6x 6 2x 2 4x 4 1 6x 9x x3 x y2 x 2 2xy y 2 4x x 2x 1 x 1 2x 4x 2 2 2 2 2 x 3x 1 10 5 x x 3 x 1 x 2 x2 x2 x 6 2x 1 1 1 18) 2 1 x x 1 x 1 1 1 1 19) x x x x x 1 x x 1 x 2 20) 1 1 1 x2 x 1 x 1 x 1 1 1 22) x 2 x 2 x 1 x x x 24) 2 x 2 x x 1 x 1 x 1 x2 2 xy 3x 2 y 2 x y x 2 2xy y 2 2 2 2x 3 3 x 2 4x x 1 2x 1 Definiciones y conceptos. 25) 21) x 2 x 2 x 2 2x 3 x 22 x3 x2 1 x 23 x 2 6x 9 x 2 4x 3 23) x2 x x 2 4x 4 2x 3 3 x 2 4x x 1 2x 1 Página.- vii 26) x 2 5x 6 x 2 2x 1 x2 x 1 x 1 x 2 Dpto. Didáctico de Matemáticas. Ruffini 27) x 4 2x 1 x 2 2 x 1 x2 x x2 28) 30) x2 1 x 1 x x2 x 1 31) 1 x 1 1 2 4 8 x x 2 x3 x 4 29) 2 32) x 3 x 2 4x 4 x2 x2 9 3x x2 1 x2 2 x 3 x 3x 2 P20.- Hallar los valores de A y B para que se cumpla 2x 5 A B . 2 x 1 x 1 x 1 P21.- Hallar los valores de A y B para que se cumpla 3x 1 A B . 2 x 9 x 3 x 3 P22.- Halla los valores de A, B y C para que se cumpla 2x 2 2x 3 A B C . x x 1 x 1 x x 1 x 1 P23.- Halla los valores de A, B y C para que se cumpla 3x 2 5x A Bx C . x 1 x 2 1 x 1 x 2 1 Definiciones y conceptos. Página.- viii