TEMA 1: NÚMEROS CONOCIDOS. OPERACIONES Recuerda Aunque duela, no nos queda más remedio que recordar cosas sobre números para estar en condiciones de “encontrar” otros números “nuevos”. Verás que muchos ejercicios ya sabes hacerlos. Si es así, haz unos pocos para refrescar la memoria, y si ésta flojea tienes más para recordar. Ejercicios Realiza las siguientes operaciones: 1. (+3)+(+8)= 2. (-13)+(-8)= 3. (+13)+(-8)= 4. (-13)+(+8)= 5. (13)+(+8)= 6. (-38)-(-12)= 7. (+38)-(+12)= 8. (-38)-(+12)= 9. (+38)-(-12)= 10. (+56)+(+72)= 11. (-56)+(-72)= 12. (+56)+(-72)= 13. (-56)+(+72)= 14. (+42)-(-47)= 15. (+42)-(+47)= 16. (-42)-(-47)= 17. -56+72= 18. 42-47= 19. (-42)-(+47)= 20. (+5)·(+8)= 21. (-5)·(-8)= 22. (-5)·(+8)= 23. (+5)·(-8)= 24. (+9)·(+6)= 25. -5·8= 26. 5·(-8)= 27. 9·6= 28. (-9)·(-6)= 29. (+9)·(-6)= 30. (-9)·(+6)= 31. (-6)·(+4)= 32. (-7)·(-4)= 33. (-8):(-4)= 34. 0·(-5)= 35. 0:(-5)= 36. (-8)·0= 37. (-8):0= 38. (+1)·(-7)= 39. (+1)·(+8)= 40. (-1)·(-1)= 41. (-1):1= 42. (-1):(-1)= 43. 3:0= 44. -72:12= 45. -72:6= -5- Ejercicios Realiza las siguientes operaciones: 46. 15 5 47. 39 13 75 15 90 51. 15 6 54. 3 48. 49. 0:(+5)= 50. (-60):(-12)= 52. (-200):(-40)= 53. (-200):(+40)= 55. Opera: a) (-2)4= b) (-2)3= c) (–2)1= d) (-3)3= e) (-1)73= f) (-1)214= g) 81 = h) 81 = i) 1= j) 1 = k) 0= l) 100000000 = 56. Rellena los huecos que hay: a) 8+ d) g) 2· j) 10: =10 +3=10 =-8 =-5 b) –2+ e) =-5 +4=-2 h) 3· =15 k) –15: =5 c) +4=7 f) 15+ =15 i) –5· =10 l) 6: =2 57. Opera: a) (+5)+(+3)-(-2)= ___________________________________ b) (+6)·(-3):(-2)= ___________________________________ c) –3+(-5).6= ________________________________________ d) 3-2·(-4)= _________________________________________ -6- e) (3+(-2))·7= _______________________________________ f) –6+6:2= ___________________________________________ g) (4-7)·(5-3)= ______________________________________ h) (12-45):(5+(-8))= _________________________________ i) 3-(5-2+3)= ________________________________________ j) 7-(-5+4·3)= _______________________________________ k) –2-5+16:2-0·7-15:5= _______________________________ l) 7·(5-2)-12:(8-5)-(9-8-1)= _________________________ m) 8:2-15:(7-10)+4·(2-3)= ____________________________ n) 8-4·3-12:3-5+7·(9-6)= _____________________________ o) –3·6·(-1)·(-2)= ___________________________________ p) 32+22·(-2)3- 16 = __________________________________ Ejercicios 58. Realiza las operaciones: a) (-5)·(-2)·(+4)·(-1)= b) (-3)·(-1)·(-2)·(+5)·6= c) (-3)·(-1)·(-2)·(-1)·4= d) (-1)·(-5)·(-6)·5·2·(-1)= e) (-2)·(-2)·(-2)·(-2)·(-2)·(-2)= f) (-9)+(+5)+(-6)+(-4)= g) (-7)+(-3)+8+(+3)= h) (-2)+(-5)+(-6)+(-8)= i) -9+4-(-7)-(+2)= j) 10-(-12)-(-6)+(-3)= k) -9+4-(-6)-(+3)= l) 4-(-5)-(-10)-2= -7- Ejercicios 59. Realiza las siguientes operaciones: a) 7·(4+3)-[6:(2+1)]+6= __________________________________ b) (13+2-5):2+{(24-6+1)·7-[(5+8)-12]+2}= _________________ c) –7-9+19-3+8= __________________________________________ d) –2-(-8+6+4-1)= ________________________________________ e)4-(1-8)+5·3= ___________________________________________ 60. Realiza las siguientes operaciones: a) 15-(8-3-7·2)= _________________________________________ b) 8-(-7+3-1)= ___________________________________________ c) 6-[9-(5-7)+4]= ________________________________________ d) 6-[3-(8-5)+2]= ________________________________________ e) 5+3·(-2)= _____________________________________________ f) 3·(4+1)-(-4)·3-6+4= ___________________________________ g) 4·(3-4)+5-2+7·(-10)= __________________________________ h) -(-10)·(10-1)+(3-5)·4-10= _____________________________ i) -(-10)·(-2)-(7-3)·(-4-2)= _____________________________ j) 9:3-(6+4)-9-2-1-(5-6)= ________________________________ k) [(-3)·(+4)-4]:(-3+5)= _________________________________ l) 3 4 4 35 __________________________________________ m) [(-7)·(-1)-4-3]:[-5-6-1]= _____________________________ n) 7 1 4 3 5 6 1 ________________________________________ o) [-4+4·(-3)]:[(-3+2)·(-2)]= ____________________________ p) 4 4 3 ___________________________________________ 3 2 2 -8- Ejercicios 61. Sacar factor común lo que puedas y calcula: a) 3·(-5)+3·12= __________________________________________ b) (-8)·6+(-8)·3= ________________________________________ c) 3·9-3·8= ______________________________________________ d) –20·8+(-20)·5= ________________________________________ e) 2·5+3·5-6·5= __________________________________________ f) 3·7-3·2+4·3= __________________________________________ g) 5·2+5·7-5·1= __________________________________________ h) 5·2+5·7-5= ____________________________________________ i) –4·3-4·2-4= ___________________________________________ 62. Calcula de dos formas distintas, como en el ejemplo: 3-(-2+5-1) = 3-(2) = 1 3-(-2+5-1) = 3+2-5+1 = 1 a) 7-(4-3)= b) 5-(-2+4)= c) –(-1-2-3)= d) 3-(4-(5-1))= e) 3-(4+(5-1))= f) 3-(4-(5+1))= g) 3-(4+(5+1))= h) 3-(2-(3-(5-1)))= i) 3-(-(-2))= 63. Escribe las siguientes fracciones: a) Nueve veintidosavos = ________________________________ b) Tiene numerador 25 y denominador 17 = ________________ c) Representa un porcentaje del 15 % = 64. Halla _________________ 2 de las siguientes cantidades: 5 a) 100 _______________ b) 120 _______________ _______________ d) –75 _______________ c) 35 -9- Ejercicios 65. Halla 35 de 500. 100 66. Halla el 35 % de 500. 67. Calcula: 3 de 160 = 4 4 c) de 30 = 6 2 e) de 9 = 3 a) b) d) f) 5 de 35 = 7 5 de 40 = 8 3 de 50 = 5 68. En una clase hay 21 alumnos en total. Si 2 3 son chicas, ¿cuántos chicos hay? 69. Un tercio de los 24 alumnos de una clase va al colegio en autobús, un sexto va en coche y el resto caminando. ¿Cuántos alumnos van caminando? 70. Victoria tiene 32 € y Jorge 69 €. Victoria gasta los su dinero y Jorge un sexto. ¿Cuál de los dos gasta más? - 10 - 3 de 5 71. Un almacén comienza el día con 600 Kg. de manzanas. Por la 5 mañana venden una cuarta parte y por la tarde partes. 12 a) ¿Cuántos Kg. vendió por la mañana? b) ¿Cuántos por la tarde? c) ¿Cuántos Kg. quedan sin vender? 72. Unos padres dejan de herencia para sus tres hijos 840.000 3 1 € y en el testamento consta que a Juan le dejan , a Ana y 8 3 a Margarita el resto. ¿Cuánto le corresponde a cada uno? 73. Una ciudad tiene 30.000 habitantes. Los 2/3 tienen menos de 50 años y los 5/8 de éstos tienen menos de 20 años. a) ¿Cuántos tienen menos de 20 años? b) ¿Cuántos entre 20 y 50? c) ¿Cuántos más de 50 años? 74. ¿Podemos interpretar los números enteros como fracciones? 2 , que se pide: 3 a) Tiene numerador 6 ____________________________ b) Tiene denominador 18 __________________________ c) Tiene numerador –10 __________________________ 75. Escribe la fracción equivalente a 76. Agrupa las fracciones que sean equivalentes: 2 1 3 4 4 9 6 30 21 , , , , , , , , 3 2 2 6 8 6 9 45 14 - 11 - Ejercicios 77. Simplifica al máximo las fracciones: 4 = ________________ 6 12 c) = ______________ 18 100 e) = ______________ 20 4 g) = ________________ 2 a) 24 = _______________ 36 75 d) = ________________ 100 0 f) = ________________ 8 22 h) = ________________ 33 b) - 78. Completa el término que falta para que sean equivalentes los pares de fracciones siguientes: a) 3 4 8 b) 10 3 2 c) 5 30 6 d) 8 120 9 79. Di si las siguientes simplificaciones son válidas: 2·3 3 2·5 5 2 3 d) 2 2 g) 2 3 2·3 2·5 j) 2 a) 2 3 3 2 5 5 2 0 e) 0 2·3 3 2 1 h) 2 3 3 2·3 2 k) 3 2 b) 3 0 3 3 5 2 3 3 3 2 5 5 5 2 1 f) 2·3 3 2·3·5 5 i) 6·4 4 2·3 2 l) 3 1 2 c) 80. Escribe los siguientes grupos de fracciones con el mismo denominador, siendo éste el menor posible: a) 3 4 3 2 , , , 4 8 6 3 b) 3 4 7 0 13 _________________________________ , , , , 6 3 1 2 9 c) 3 1 2 5 , , , 4 12 3 6 d) 1 1 1 , , 2 3 5 _________________________________ _________________________________ _________________________________ - 12 - Ejercicios 81. Opera y simplifica al máximo: a) c) e) g) i) k) m) o) q) s) u) 2 3 7 7 7 3 15 15 2 5 10 10 4 3 6 4 1 5 3 3 6 4 2 3 5 12 9 8 7 6 5 5 7 6 6 2 5 3 2 2 5 3 2 5 3 9 9 4 5 6 17 17 17 4 5 6 20 20 20 2 1 5 3 5 2 3 6 3 5 4 7 9 4 5 6 3 5 2 8 6 5 3 5 1 12 8 2 5 3 2 2 5 ( ) 3 2 b) d) 1 10 f) h) j) l) n) p) r) t) v) 82. Opera y simplifica: 1 1 ( ) 2 3 2 3 c) ( ) 5 4 1 1 ( ) 2 3 1 1 d) 3 ( ) 2 3 a) b) 83. De un pastel, Juan se comió 2 1 partes y María . ¿Qué 3 6 parte del pastel sobró? - 13 - Ejercicios 84. Opera y simplifica: 32 a) · 65 34 d) · 57 21 g) · 34 3 j) 7· 2 6 1 m) : 4 2 2 p) : 4 5 1 s) : 3 3 42 b) · 53 23 e) · 34 2 h) ·6 3 5 3 k) : 2 4 3 5 n) : 6 2 2 q) 4 : 5 7 1 t) : 6 2 53 c) · 65 53 f) · 95 3 i) 5· 10 3 3 l) : 8 4 3 5 o) : 4 2 1 r) 3 : 3 0 u) 3 : 3 85. Opera y simplifica: 1 26 ·· 475 47 d) · : 2 54 a) 1 4 c) 3· : 6 7 5 6 f) · 3 10 12 · ·3 47 2 3 e) : 3 5 b) 86. Opera y simplifica: 2 a) 3 3 3 3 b) 2 2 4 3 c) 2 49 e) 16 4 g) 9 2 d) 5 81 f) 9 5 h) 1 4 2 2 i) 2 3 2 j) 2 3 2 87. Opera y simplifica: 3 5 a) 2· 8 6 5 4 7 c) : 3 3 6 3 3 e) 2: 3 4 5 4 5 1 4 7 g) : 3 4 6 3 6 2 2 5 · 2 7 6 47 1 2 d) 3 · : 58 6 9 1 2 7 f) : 3 5 6 b) - 14 - Ejercicios 88. De un bote de pintura hemos gastado los 3/7 en pintar una habitación y 2/5 de lo que quedaba en el comedor. ¿Qué fracción de pintura queda en el bote? 89. Opera y simplifica: a) 1 3·7 1 2 52 4 l) 7 1 4 3 6 3 b) 3· 2 5 1·2 5 12 2 3 4 m) 3: c) 3·5·1 1 : 3 5 26 3 4 n) 13 1 · 24 4 d) 3·5 : 1 62 6 o) 2 1 1 1 3 4 3 5 e) 1 1·4 1 : 3 2 35 6 5 p) 5 5 8· 3· 9 9 f) 3·1·1 : 1 1 543 2 4 q) 1 4 1 1 · 3 5 6 2 g) 1 3 1 · 2 4 8 r) 7 3 1 2 : · 9 5 4 3 h) 1 1 1 : 2 4 3 s) 1 1 7 1 11 · : 4 2 3 12 3 i) 1·1 1·1 24 39 t) 3 11 2 1 · 4 5 3 2 5 7 j) 1· 2 3 2 u) 1 2 1 2 3 4 7 : 2 3 1 5 1 k) : 2 3 6 4 - 15 - 5 11 · 4 24 Ejercicios 90. Opera y simplifica: 1 7 a) 1+ 2 3 4 · 13 5 6 b) 3+ 5·7 4 2 3 5·2 4 6·3 2 c) 1 2 2 1 2 1 2 3 1 : · 5 3 5 3 7 2 3 1 2 d) 3 5 1 4 3 5 3 1 2 3 91. Opera y simplifica: 3 1 2 · 1 5 3 5 a) = 2 2 4 3 3 3 1 2 1 5 3 = 2 : 6 b) 3 4 1 1 4 2 2 5 - 16 - 1 1 3 2 2 5 3 c) = 1 3 2 3 4 4 12 1 3 · : 3 5 3 2 d) = 1 1 3 2 2 2 3 4 2 1 3 1 1 3 1 2 e) : : = 4 3 2 5 3 4 5 10 4 1 2 23 : · 5 3 3 52 f) = 6 1 1 1 : 1 : 2 3 2 2 3 5 g) h) 2 5 3 2 1 1 2 1 1 4 6 3 2 = 1 2 3 4 5 2 3 1 = 2 1 5 2 - 17 - Ejercicios 92. Saca factor común, opera y simplifica: a) 13 17 12 · · · = 25 25 25 b) 23 23 2 = · · 34 35 3 1 3 c) 2· 2· 2 = 5 5 d) 43 43 43 · · · = 74 75 76 93. Realiza las siguientes operaciones: a) 7,84+53,9+697,4+38,25 b) 364,2+69,963+85+72,4 c) 6845,362-437,246 d) 593,74-46,5743 e) 43,25-68,34 f) 531,282-689,1111 94. Realiza las siguientes multiplicaciones: a) 0,6·0,5 b) 0,63·1,2 c) 12,4·3,5 d) 6,52·3,4 e) (-6,53)·4,01 f) (-3,18)·(-2,17) 95. Realiza las siguientes divisiones dando el cociente con dos decimales exactos: a) 75,3:21 b) 32,18:(-12) c) 753:2,25 d) (-3):2,22 d) 0,6:0,5 e) 75,3:2,25 - 18 - 96. El médico receta a Cristina un jarabe que contiene 95 cl. ¿Cuántas tomas necesitará para acabarlo si emplea una cucharita de 5 cl.? 97 Un agricultor vende a una fábrica 1.400 Kg. de algodón. ¿Cuántas camisetas se podrán hacer si se gasta 0,35 Kg. en una docena? 98. Juana recorre en bicicleta 28,56 Km. Andrés recorre el triple que Juana y Luis el doble que Andrés. ¿Cuántos Km. recorren entre los tres? 99. Opera: a) b) c) d) e) 0,3+0,2·0,4= (0,3+0,2)·0,4= 0,3·0,5+0,4:0,2= (0,3·0,5-1)·2= (-0,2)3= 100. Calcula mentalmente: a) d) g) j) m) p) s) v) 5·0,01= 47·0,1= 0,001·0,01= 975·0,1= 58·0,01= 2,13:10= 17,02·1000= (0,1)7= b) e) h) k) n) q) t) w) 62·0,01= 53,8·0,1= 2,01·0,01= 975:0,01= 58:0,01= 2,13·0,1= 5,26:0,001= 0,01 - 19 - c) f) i) l) o) r) u) x) -869·0,01= -47,12·0,001= 975:10= 58:100= 2,13·10= 2,13:0,1= (0,1)3= 0,000001 Ejercicios 101. Halla las cantidades que faltan: a) 35,32· =3532 c) 7,007· =0,7007 e) 7536· =7,536 g) :1000=0,42 b) d) f) h) :100=45,68 :0,01=3,76 46,7· =467000 :0,01=0,42 102. Completa los huecos: a) 24= b) 2 d) 10 =10000000 103. Opera: e) =8 =0,1 3 c) f) =-8 =10 [(0,01:0,01-0,01)·0,01]:100 = ___________________ Soluciones TEMA 1: 1. 11 8. -50 15. -5 22. -40 29. -54 36. 0 43. No existe 50. 5 55. a)16 g)9 2. 3. -21 9. 4. 5 10. 50 16. 128 17. 5 23. 16 24. -40 30. 54 31. -54 -24 37. 38. No existe -7 44. 45. -6 -12 51. -6 b)-8 h)No existe 5. 6. -5 11. -128 18. -5 25. -40 32. 28 39. 8 46. 3 52. 5 c)-2 i)1 21 12. 26 13. -16 14. 16 19. 89 20. -89 21. 40 26. 40 27. -40 28. 54 33. 54 34. 2 35. 0 40. 0 41. 1 42. -1 47. 1 48. -3 53. d)-27 j)No existe - 20 - 7. -26 49. -5 0 54. -5 2 e)-1 k)0 f)1 l)10000 Soluciones 56. a)2 b)-3 c)3 d)7 e)-6 f)0 g)-4 h)5 i)-2 j)-2 k)-3 l)3 57. a)10 i)-3 58. a)-40 59. b)9 j)0 b)-180 c)-33 k)-2 c)24 a) 53 60. a)24 i)4 61. b)13 j)-18 d)300 d)11 l)17 e)64 f)-3 n)8 g)1 c) 8 d)4 l)-8 a)3·(-5+12)=21 d)–20·(8+5)=-260 g)5·(2+7-1)=40 62. a)6 f)-14 b) 139 c)-9 k)-8 e)7 m)5 h)-21 g)-6 o)-36 i)0 d) –3 e)–1 m)0 h)11 p)-27 j)25 k)–2 l)17 e) 26 f)25 n)0 g)–71 o)-8 b)–8·(6+3)=-72 e)5·(2+3-6)=-5 h)5·(2+7-1)=40 h)72 p)-8 c)3·(9-8)=3 f)3·(7-2+4)=27 i)–4·(3+2+1)=-24 63. b)3 c)6 d)3 e)-5 f)5 g)-7 h)0 I)1 a) 9 22 b) 25 17 c) 15 100 64. 65. 66. 67. a)40 b)48 c)14 d)-30 175 175 a)120 b)25 c)20 d)25 e)6 f)30 68. 69. 70. 71. 7 12 Victoria. Mañana 150, tarde 250, quedan 200. 72. Juan 315000, Ana 280000, Margarita 245000. 73. Menos de 20 = 12500. Entre 20 y 50 = 7500. Más de 50 = 10000. 74. Sí; 7=7/1 ; -3=-3/1 75. 76. 2 4 6 30 10 9 21 12 1 4 3 6 a) b) c) ; ; 18 2 8 2 9 15 6 14 3 6 9 45 77. 78. 2 2 3 2 2 a) b) c) d) e)5 f)0 g)2 h) a)6 b)15 c)36 d)135 3 3 4 3 3 79. a)sí b)no c)no d)no e)no f)sí g)no h)sí i)sí j)sí k)no l)sí 80. 9 24 126 0 26 15 10 6 18 12 12 16 9 1 8 10 , , , , , , a) b) c) d) , , , , , , 30 30 30 12 12 12 12 24 24 24 24 18 18 18 18 18 81. 4 1 5 4 3 2 15 17 a) b) c) d) e) f) g) h) 15 15 7 9 5 17 20 12 67 15 21 19 23 17 17 23 i) j) k) l) m) n) o) p) 9 12 10 5 3 5 24 2 115 19 11 19 19 q)-2 r) s) t) u) v) 6 6 24 6 6 82. 83. 23 5 1 23 1 a) b) c) d) 6 20 6 6 6 84. 8 10 21 1 1 12 1 1 1 3 a) b) c) d) e) f) g) h)4 I) j) k) 5 2 2 6 2 35 3 2 15 3 3 1 1 1 1 7 l) m)3 n) o) p) q)10 r)9 s) t) u) no existe 2 5 3 10 10 9 - 21 - Soluciones 85. a) 3 35 b) 3 14 c) 7 8 e) 7 4 d) 7 10 e) 10 9 f)-1 86. a) 8 27 b) 27 8 c) 9 4 d) 16 625 f)3 g)no existe 5 12 f) 87. a) 31 24 b) 1 3 c) 59 21 d) 61 20 e) 10 23 g) 163 63 h) 64 3 i) 2 9 88. j) 40 9 12 35 89. a)47/20 b)1/12 c)-7/36 d)15/2 e)23/45 f)7/20 g)7/16 h)6/7 i)19/216 j)1 k)15/22 l)7/2 m)91/40 n)1/8 o)11/20 p)25/9 q)29/36 r)70/69 s)41/22 t)-19/30 u)-179/48 90. a)1252/15 b)265/2 c)14/11 d)-16 91. 16 40 4 8 45 20 49 a) b) c) d)e)f)1 g) h)17 33 5 5 7 57 1575 92. 1 3 7 2 4 2 3 3 7 1 a) b) 3 4 5 30 2 5 5 5 5 3 2 4 3 3 3 17 1 1 c)2 d) 7 4 5 6 35 5 5 5 93. a)797,39 b)591,563 c)6408,116 d)547,1657 e)-25,09 f)-157,8291 94. a)0,3 b)0,756 c)43,4 d)22,168 e)-26,1853 f)6,9006 95. a) 3,58 b)-2,68 c)334,66 d)-1,35 e)1,2 f)33,46 96. 97. 98. 19 48000 285,6 Km. 99. a)0,38 b)0,2 c)2,15 d)-1,7 e)-0,008 100. a)0,05 b)0,62 c)-8,69 d)4,7 e)5,38 f)-0,04712 g)0,00001 h)0,0201 i)97,5 j)97,5 k)97500 l)0,58 m)0,58 n)5800 o)21,3 p)0,213 q)0,213 r)21,3 s)17020 t)5260 u)0,001 v)0,0000001 w)0,1 x)0,001 101. a)100 b)4568 c)0,1 d)0,0376 e)0,001 f)10000 g)420 h)0,0042 102. 103. a)16 b)3 c)-2 d)7 e)0,01 f)100 0,000099 - 22 - TEMA 2: RADICALES Recuerda Ya conoces las potencias y sus propiedades básicas: Definición: n veces a a.......a n n=1,2,3, ... a0 = 1, a-n = 1/an Propiedades: an·am = an+m (an)m =an·m an:bn = (a:b)n an:am = an-m an·bn = (a·b)n En particular: 2 3 = 3·3 = 9 2 2 2 4 3 3 3 9 (-4)2 = (-4)·(-4) = 16 a2 = a·a 2 Se define la raíz cuadrada de un número como la operación inversa a elevar al cuadrado: 9 = 3 32 = 9 a = b b2 = a Por supuesto que 32=9 y que (-3)2=9, con lo que podríamos decir que o -3. Para evitar problemas convendremos que en contra de que la ecuación 3. 9 es 3 9 =3 y - 9 =-3. Esto no está 9 = x tenga dos soluciones posibles x = 3 y x = - A partir de la definición es evidente que la raíz cuadrada de un número negativo no existe. Pero no debemos confundir la no existencia con la no exactitud: 4 no existe pues ningún cuadrado da negativo. 2 no es exacto, pero existe (es la hipotenusa de un triángulo rectángulo cuyos catetos miden 1) 1 90º 1 2 por Pitágoras - 23 - Ejercicios 1. Calcula: a) 9 f) 25 36 9 4 b) 25 c) 7 d) 0,36 e) g) 25a2 h) 16a2b4 i) 9a6b 2m4 j) 0,00000001 2. Di entre qué par de números consecutivos se encuentra: a) 3 b) 18 e) d) 6,32 c) 50 25 9 Observa PROPIEDADES DE LAS RAÍCES CUADRADAS 1. a ·b a · b pues: 2. a a por lo anterior: b b a = x x2 = a b = y y2 = b a ·b = z z2 = a·b x2y2 = z2 (xy)2 = z2 xy = z a ·b = b a ·b a · b ab b a = x x b b 3. an a n n = 0, 1, 2, 3,… si n = 0 a0 = 1 = si n es positivo: a 0 por definición. a n a ·.......·a a n Por 1 n veces si n es negativo: n=-7 por ejemplo a 7 1 a 7 1 a 7 Por 2 4. a =a evidentemente 2 Conviene que recuerdes que con sumas y restas: a b a b 9 16 25 5 9 16 3 4 7 - 24 - 1 a 7 a Por lo anterior 7 Ejercicios 3. Calcula de la forma más cómoda posible y sin calculadora: 25 0,0001 a) 4·9·16·100 b) d) 8· 2 e) 10· 1000 g) 128 / 2 h) 4000 / 40 800 200 j) m) 7 16 163 f) 50· 200 2500 i) 3600 8000 2000 l) a4b8c2 3 n) 3 o) 28 q) 25 81 256 r) 3a2 9 2 2 5 p) 1 s) k) c) 3 6 5 16 6a4 25a8 2 Observa INTRODUCCIÓN Y EXTRACCIÓN DE FACTORES DEL RADICAL. Observa: 8 23 22 ·2 22 · 2 2 2 32 25 22 ·22 ·2 22 22 2 2·2· 2 22 2 a9 a2 a2 a2 a2 a a2 a2 a2 a2 a a a a a a a4 a Dicho de otra forma: En una raíz cuadrada “por cada dos de dentro sale uno fuera”. El proceso realizado tiene dos nombres según lo miremos: Así: Extraer factores del radical. Así: Introducir factores dentro del radical. Ejercicios 4. Extrae factores del radical, opera y simplifica: e) 81 8 i) 27xy 3 j) x 11 y8 8x 3 y2 o) a) 12 b) 72 c) 48 d) f) 8a3 g) 48b 17 h) x 4y 3 l) 2a3 m) k) x 10 y3 48x 3 125y 4 - 25 - n) 27 4 1 x 2x 3y 81y 4 8x 3 5.Introduce simplifica: lo que a) 5 2 b) 3 8 f)x g) x k) x2 y y x l) puedas dentro c) 2 5 1 x 3x 2y 3 2 2 3 x y m) 2 radical, 8 i) 2 a n) xy 6 opera y e)3 d) 7 a h) 2y 3x del ax 2 2 3 1 8 2 x 2y 3 o) ab 2 j) ab xy Observa OPERACIONES CON RAÍCES CUADRADAS: LA SUMA Y LA RESTA. Extrayendo factores del radical se pueden agrupar las raíces iguales. Por ejemplo: 27 5 3 2 12 = 33 5 3 2 22 ·3 = 3 3 5 3 2·2 3 = = 3 3 5 3 4 3 = 4 3 Ejercicios 6. Opera y agrupa lo que puedas: a) 6 3 4 3 5 3 b) 3 2 5 2 8 2 c) 6 3 4 3 d) 2 3 3 2 2 3 4 1 19 f) 6 3 3 3 3 3 2 6 h) 2a 3 27a2 a 12 3 2 3 j) 4 12 48 27 75 2 3 5 3 1 l) 20 45 125 4 3 3 e) 23 5 2 7 32 5 3 g) 3 2 3 8 3 18 i) 2a 2 8 3 2 k) 7 54 3 18 24 3 50 5 6 7. Opera y agrupa lo que puedas: 2 3 6 48 8 32 8 32 128 5 50 b) 27 3 72 5 4 4 2 3 6 d) 3 2 3 3 c) 4 12 48 27 75 7 54 3 182 242 50 6 2 3 5 5 a) Observa OPERACIONES CON RAÍCES CUADRADAS. EL PRODUCTO. Igual que siempre: 5·(3+4)=5·3+5·4=35 (5+2)(3+4)=5·3+5·4+2·3+2·4=49 2 2 3 = 2 2 2 3 =2 6 2 3 2 3 = 2 2 2 3 3 2 3 3 =2 6 3 2 3 3 - 26 - Ejercicios 8. Opera y agrupa lo que puedas: 3 2 6 1 d) 2 2 3 3 2 3 4 2 g) 3 3 42 5 3 j) 2 3 b) 3 2 3 a) h) k) e) 2 5 2 3 2 3 5 2 3 52 2 2 3 f) 5 3 i) 3 2 43 l) 1 2 c) 3 2 1 2 3 1 2 24 2 Observa OPERACIONES CON RAÍCES CUADRADAS. EL COCIENTE. No se divide nunca entre una raíz cuadrada. Lo que se hace es transformar la división en una multiplicación mediante un artificio conocido como “racionalización de denominadores” que consiste en hacer desaparecer las raíces cuadradas del denominador. Dicho de otra forma: cambiamos nuestra división por otra cosa, multiplicando dividendo y divisor por lo mismo para no cambiar nada. Veamos algún ejemplo: 3 3 7 3 7 · 7 7 7 7 3 7 5 3 3 · 7 5 = 3 7 3 5 3 7 3 5 7 5 2 7 5 7 5 3 5 3 15 3 15 3 · = 5 3 2 5 3 5 3 5 3 3 3 7 5 21 3 5 21 3 5 · = 49 5 44 7 5 7 5 7 5 5 3 2 5 · 3 2 3 2 3 2 = 15 2 5 15 2 5 2 5 15 34 1 En los últimos cuatro ejemplos se ha multiplicado y dividido por el conjugado del denominador. El conjugado de (a+b) es (a-b) y el de (a-b) es (a+b). Ejercicios 9. Racionaliza, opera y simplifica: a) 1 5 f) 5 2 k) 1 2 p) a b a b 5 5 2 g) 3 2 6 2 5 h) 3 3 b) 3 c) l) 1 1 q) 5 2 3 2 5 2 2 m) r) 2 2 1 3 5 2 3 2 3 3 5 - 27 - 27 8 3 i) 2 x 2 n) 3 2 x s) 2 x d) e) j) o) t) 2 3 1 2 1 3 3 2 5 1 1 3 3 Observa RAICES DE OTROS ÍNDICES Igual que se definió la raíz cuadrada como: 72=49 49 =7 x =y y2=x Podemos definir: 23=8 8 =2 (Raíz cúbica de 8 es 2) 3 =81 4 81 =3 (Raíz cuarta de 81 es 3) 210=1024 10 1024 =2 (Raíz décima de 1024 es 2) 3 4 En general: an=b n b =a n=1,2,3,4,… Si no se pone índice, se entiende raíz cuadrada (índice 2). Se llama índice a n. Ejercicios 10. ¿Cuándo existe la raíz de un número negativo? 11. Calcula: a) 4 16 g) 3 27 8 b) 3 8 c) 3 8 d) 4 16 e) 5 32 f) 5 32 h) 3 0,064 i) 10 1 j) 3 a6 k) 4 b 8 l) 4 81 16 Observa PROPIEDADES DE LAS RAÍCES 1. n a ·n b n a ·b pues: n n n 2. n a =x xn=a b =y yn=b a ·b =z zn=ab a / n b n a / b por lo anterior: n a ·n b n a ·b n a ·b a ·b na n nb b nx x n nb b - 28 - xnyn=zn (xy)n =zn xy=z Observa 3. n a m n a m n=0, 1, 2, 3,… Si m=0 n a 0 n 1 1 n a por definición. 0 Si m es positivo: n a m a ·.....·a n a n a ·.....·n a n a m m veces m veces Si m es negativo: m=-7 por ejemplo n a 7 n 1 a 7 1 n a n 7 1 a a 7 n 7 n por lo anterior por 2 a n =a evidentemente. 4. n 5. n m a nm a porque: n m m nm a =x xn= m a a =y ym=a a =zznm=a(zn)m=a ym=(zn)m y=zn zn=y=xn 6. n a nm a m porque: z=x n a =x xn=a am=(xn)m=xnm nm a m m xnm=ynm nm =y a =y x=y Ejercicios 12. Calcula de la forma más cómoda posible: d) 3 c) b) 5 243·32·0,00001 a) 3 8·27·64 8 0,064 e) 5 13. La sexta propiedad como en el ejemplo: 6 8 6 243 32 nos 23 f) 3 0,0012 permite 6:3 25 0,0001 23:3 2 “simplificar 21 radicales” 2 Hazlo con: a) 4 4 b) 4 9 c) 6 27 d) 10 75 e) 10 72 f) a2 g) 12 a2 h) 12 a4b 8 i) 12 a j) 12 a6 b 4 k) 24 a12b 8 l) 24 a8b6 - 29 - Observa EXTRACCIÓN E INTRODUCCIÓN DE FACTORES EN EL RADICAL A partir de las propiedades tenemos por ejemplo: 3 a 4 3 a 3 ·a 3 a 3 3 a a 3 a 3 a 5 3 a 3a 2 3 a 3 3 a 2 a 3 a 2 4 a 7 4 a 4a 3 4 a 4 4 a 3 a 4 a 3 5 a 12 5 a 5a 5a 2 5 a 5 5 a 5 5 a 2 =a·a· 5 a 2 a 2 5 a 2 A este proceso se le llama extraer factores del radical. Al proceso inverso se le llama introducir factores dentro del radical. Ejercicios 14. Extrae factores del radical: a) 3 16 b) 3 54 c) 5 64 d) 8 1024 e) 3 81 32 f) 3 16a4 b3 15. Introduce los coeficientes dentro del radical: 1 27 e) 4 a) 25 2 b) 23 5 c) 4 2 d) a2 4 b 3 2 g) 7 a18 f) 3 2 3 16 81 16. Escribe con un solo radical y simplifica: 16 a) b) f) 3 32 8 d) 3 c) 2 2 g) a a h) 3 3 1 9 x i) a3 e) 2 3 4 1 a j) a2 a2 Observa OPERACIONES CON RADICALES: LA SUMA Y LA RESTA Funcionan exactamente igual que con raíces cuadradas: 3 2 36 4 3 2 36 22 3 2 33 2 43 2 Habrás visto que siempre, antes de hacer algo, conviene simplificar los radicales. Ejercicios 17. Opera y simplifica: a) 3 54 3 16 c) 3 54 3 16 b) 6 16 33 4 3 250 d) 4 162 - 30 - 4 32 4 1250 Observa OPERACIONES CON RADICALES: EL PRODUCTO Igual que se hacía con raíces cuadradas. Sólo hay que tener en cuenta que el índice de las raíces debe coincidir: 2·3 4 6 23 6 4 2 6 23 4 2 6 27 26 2 Ejercicios 18. Escribe los siguientes grupos de radicales con el mismo índice y procura que éste sea el menor posible: a) 3, 3 2 b) 3 4, 5 2 d) 2, 3 5, 5 x c) 3 7, 6 x 19. Efectúa las operaciones que se indican, extrae los factores que puedas del radical y simplifica: a) 4 2·3 2 b) 5·3 6 c) a·3 a d) 2·3 2·4 2 e) 3·5 5 f) 35 56 2 g) 33 32 6 35 h) a3 a2 i) 5 a2 6 a4 3 a j) 8 : k) 3 3 : 3 81 l) 2 : p) 10a 5 3 6a 3 m) 2 q) 3 6a5 : 3 2a2 23 2 · 3 3 n) 3 a·6 a : r) 23 9 27 s) 5 a3 2 o) 3 16·3 2 2 4 Observa RACIONALIZACIÓN DE DENOMINADORES. De la misma forma que se hacía con las raíces cuadradas, se pueden quitar otras raíces del denominador. La técnica es más complicada, pero en algunos casos podemos hacerlo de forma parecida a la vista en raíces cuadradas: 1 7 x4 1 7 x4 · 7 x3 7 x3 7 x3 7 x7 7 x3 x Ejercicios 20. Racionaliza los denominadores de: 1 a) 3 2 3 b) 3 3 c) 3 3 2 d) 1 5 2 21. Pide al profesor que racionalice: - 31 - e) 3 3 1 3 3 2 2 7 23 f) 3 2 4 Soluciones TEMA 2: 1. a)3 b)5 c)No existe d)0,6 e)3/2 f)5/6 g)5a h)4ab2 i)3a3bm2 j)0,0001 2. 3. a)1 y 2 b)4 y 5 a)240 b)500 c)64 d)4 e)100 f)100 g)8 h)10 i)5/6 c)7 y 8 d)2 y 3 e)1 y 2 j)2 k)2 l)a2b4c m)64 n)27 o)16 p)2 q)30 r)2a s)4 4. 5. 3 9 1 a) 2 3 b) 6 2 c) 4 3 d) 3 e) 2 2 2 a) 50 b) 72 c) 20 d) 49a e) 9 f) x 2 f) 2a 2a g) 4b8 3b h) x2y y i) 3y 3xy 3 2x x3 3x g) x h) i) j) 2 k) l) 5 5 x 1 2 y a 2y x j) l) a 2a m) x k) y y y4 2 2 x 3y 5 2 n) x y m) o) 2 x y 2 1 4x 3x 54 n) 2x o) 3y ab 3 2 y 5 2 x 5y 6. 7. 84 2 b) 5 3 18 2 c) 5 23 3 d) 20 6 2 30 2 a) 7 3 b)0 c) 3 d) 3 2 4 3 e) 55 5 2 7 3 f) 2 3 g) 6 2 h) 3a i) 2a 1 2 j) 7 3 k) 22 6 12 2 l) 8. 11 5 2 9. a) 2 2 3 c) 2 6 b) 3 3 5 3 6 6 2 3 5 3 10 b) 5 c) 2 3 d) e) f) g) h) 4 3 3 9 5 2 3 2 x i) j) 3 2 k) 2 3 l) 2 2 3 m) 2 2 2 2 x 2 3 3 3 2 5 5 4 a2 b2 n) o) p) q) r) 7 11 11 a b 6 a) 2 d) 2 8 6 e)-7 f) 8 2 15 g) 37 14 3 h) 17 4 15 i)2 j) 5 2 6 k) 5 2 6 l) 19 4 15 x 2 x s) 11 4 x 3 2 2 10. Cuando el índice es impar. 13. a) 2 b) 3 c) 3 h) 3 ab 2 e) 5 7 d) 7 j) 6 a3b 2 i) 12 a t) 3 2 11. a)2 b)2 c)-2 d)No existe e)2 f)-2 g)3/2 h)0,4 i)1 j)a2 k)b2 l)3/2 14. 15. 6 k) a3b 2 a) 23 2 g) 6 a f)a 3 2 l) 12 a4b6 3 a) 64 b) 40 c) 32 d) 4 3 3 4 f) 1 2 f) 3 a b e) 4 6 3 2a 3 2a b 17. g) 4 a3 d) 24 2 g) a27 a4 a) 3 2 c)0 h)1 i) 3 a j) a3 e) b) 43 4 d)0 19. a) 6 27, 6 4 b) 15 45 , 15 23 a) 12 27 b) 6 532232 c) 6 a5 d) 212 2 e) 10 3552 f) 30 3105625 c) 6 49, 6 x d) 30 15 2 , 30 510, 30 h) a6 a i) a5 a2 x6 20. 3 c) 25 2 a)2 b) 4 8 c) 4 8 d) 6 x e) 4 24 f) 6 32 8 18. 12. a)24 b)0,6 c)500 d)5 e)3/2 f)0,01 b) 33 2 16. 5 o)2 3 4 j)2 k) g)9 1 32 1 l) 6 2 m) 6 n) 10 243 3 a r) 186 3 s)4 q) a3 3 p)5/3 21. 3 4 12 b) 3 9 c) d) 2 2 3 4 /10 e) 14 2 f) 3 2 a) a) 3 2 3 · 3 3 3 2 3 32 1 3 3 3·2 3 22 3·2 3 2 - 32 - 2 3 9 36 3 2 3 4 3 9 3 6 3 4 TEMA 3: MÁS NÚMEROS Recuerda Hasta ahora hemos trabajado con distintos tipos de números: naturales, enteros, fracciones y decimales. Sabemos operarlos, o, al menos, deberíamos saber. También sabemos representarlos y ordenarlos. El conjunto de los números enteros se representa por Z y está formado por los números naturales 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 .................................... y por los negativos -1, -2, -3, -4, -5, -6 .................................... Tenemos así: Enteros negativos: -1, -2, -3, -4, -5, -6 ......... (debo) El 0 (ni positivo ni negativo) (ni tengo ni debo) Enteros positivos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ........ (tengo) (También +1, +2, +3, ........) Los números enteros se representan sobre una recta: –6 –5 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 5 6 7 Igual que con los naturales, cuanto más a la derecha está un número, mayor es (siempre se tiene más si se deben 2 que si se deben 5): ..........-3<-2<-1<0<1<2<3.......... Observa cómo representar fracciones sobre la recta: 3 Dividimos la unidad en 4 partes iguales y tomamos 3: 4 0 -1 3/4 1 2 7 Dividimos la unidad en 4 partes iguales y tomamos 7: 4 0 -1 1 7/4 2 3 3 pero a la izquierda de cero: Igual que 4 4 -1 -3/4 0 1 - 33 - 2 Recuerda Orden: Cuanto más a la derecha está una fracción, mayor es. Para comparar dos fracciones, según esto: si tienen el mismo denominador, es mayor la del numerador más grande. si tienen el mismo numerador, es mayor la del denominador más pequeño. si son distintos numerador y denominador, las pasaremos a igual denominador para compararlas. Los números decimales se representan como las fracciones, teniendo en cuenta: 327 2 7 3,27 = 3 100 10 100 Dados los números a y b, pueden ocurrir tres cosas: 1ª) Si a-b > 0, se dice que a es mayor que b: a > b. 2ª) Si a-b = 0, se dice que a es igual que b: a = b. 3ª) Si a-b < 0, se dice que a es menor que b: a < b. Ejercicios 1. Escribe dentro del rectángulo el número correspondiente: -6 -5 2. Representa sobre la recta, las fracciones: a) 1 4 b) 2 4 c) 0 4 d) 8 4 e) 3 4 f) 7 4 g) 3 4 3. Escribe la fracción correspondiente: a) -1 0 1 b) 1 -1 0 1 d) e) -1 0 1 2 3 - 34 - c) -1 1 -3 -2 -1 0 1 1 0 1 Ejercicios 4. Escribe en el espacio, el símbolo de orden correspondiente: a) –5 -6 b) –7 3 c) 0 -1 d) 3 4 5. Ordena, usando la simbología apropiada: a)3,-1,0,-4,5,+6 b)-5,2,-7,+1,+3,-1,1 c)0,1,+2,-1,-2,3,-3 d)-5,5,-6,+6,0,8,-8 6. Completa la frase con la palabra que falta: a) Todos los números positivos son ___________ que cero. b) Todos los números negativos son ___________ que cero. c) Cualquier número positivo es ___________ que cualquier número negativo. 7. Escribe los números enteros que se piden: a) Comprendidos entre -3 y 7 __________________________ b) Los seis siguientes a –3 __________________________ d) Los seis anteriores a –3 __________________________ c) Los mayores que -2 y menores que 2 _________________ 8. Ordena de menor a mayor: a) 6,4 ; 6,004 ; 6,0004 ; 6,04 ; 5,4 ; 5,98 ; 6 ; 6,024. b) 1 2 ; ; 2 3 4 12 ; ; 6 30 3 ; 0,6; 0,66; 0,06; 0,665, ; 0,656; 0,666; 5 13 2 ; ;0,01; 0,001;0,11. 30 3 9. En el número 706,050 ¿qué cero suprimirías para…? a) Que aumente __________________________________ b) Que disminuya ________________________________ c) Que no cambie ________________________________ - 35 - Ejercicios 10.Escribe en el espacio, el símbolo de orden correspondiente: a) 7 9 e) 8 9 7 9 b) 7 13 8 7 f) 13 9 7 15 7 15 - c) 3 4 g) - 4 5 3 4 - d) 4 5 7 9 h) - 7 9 9 10 - 9 10 11. Ordena, usando los símbolos apropiados: 3 2 1 1 1 4 4 6 4 7 , , , , , ,0,1,2, 1 ,2, , , , 5 7 2 4 2 14 7 3 2 4 Recuerda RELACIÓN FRACCIONES Y DECIMALES De hecho, los números decimales y las fracciones son el mismo tipo de números. Toda fracción se puede escribir en forma decimal y muchos números decimales se pueden escribir como fracción. Toda fracción se puede expresar en forma decimal: 15 15 25 375 3,75 4 4 25 100 111 1,12121212 .... 1,12 99 111 1,23333333 .... 1,23 90 ya que ya que ya que - 36 - 15 30 20 0 4 111 120 210 12 99 111 210 300 30 90 3,75 1,12 Se repite 1,23 Se repite Recuerda Habrás observado que hay varios tipos de números decimales: Decimales exactos: Tienen un número finito de cifras decimales. Son fáciles de escribir como fracción: 326 123 921 , 0,123 , 92,1 3,26 100 1000 10 Decimales periódicos: Tienen infinitas cifras decimales que se repiten. Estas cifras que se repiten se llaman periodo. Tipos: Periódico puro: Las cifras que se repiten empiezan en la coma: 123,32323232....=123’32 periodo Periódico mixto: El periodo no empieza tras la coma: 123,31254646464...=123,312546 antiperiodo periodo Ejercicios 12. Halla el número decimal correspondiente a las fracciones: a) 9 2 b) 15 4 c) 21 8 d) 1 3 e) 2 11 f) 4 5 13. Halla número: la fracción irreducible correspondiente a) 2,45 b) 0,012 c) 36,5 d) 0,102 - 37 - a cada Recuerda Los números periódicos también pueden escribirse como una fracción: PUROS MIXTOS N = 42,358 1000·N = 42358,358.... N= 42,358.... 999·N = 42316 42316 N= 999 N = 4,2358 10000·N = 42358,358.... - 10 N = 42,358.... 9990·N = 42316 42316 N= 9990 Parte entera y periodo-Parte entera Parte entera, antiperiodo y periodo-P entera y antiperiodo Tantos 9 como cifras periodo Tantos 9 como cifras periodo y 0 como antiperiodo Puedes comprobarlo con: 1 11 2092 3 , , 0,3 , 1,2 21,13 0,59 , 3 9 99 5 11 369 26567 , , , 0,12 3,689 213,1234 100 1110 90 0,9 1 4 1,3 3 Hay números decimales con infinitas cifras decimales no periódicas como pueda ser el número: 0,1234567891011121314151617181920212223......... o el número =3,141592........., pero éstos se salen de este tema. Observa: 49 4 45 1 0,5 0,4 9=0,5 90 90 2 379 37 342 144 38 0,37 9 0,37 9=0,38 900 900 300 100 179 17 162 17, 9 18 17, 9=18 9 9 0,4 9 Saca tus propias conclusiones. - 38 - Ejercicios 14. Busca la escritura decimal de los números: a) c) 4 6 7 10 b) 2 125 d) 1 45 15. Halla la fracción generatriz de los números: a) 48, 63 b) 0, 375401 c) 23,56 7 d) 4,0 0001 e) 3, 9 f) 3,4 9 g) 3,5 h) 4,73 i) 3,47 9 j) 3,48 16. Encuentra otra escritura decimal para los números: a) 86,9 b) 8,759 c) 4,57 d) 5,7 e) 0,9 - 39 - Observa Quedan varias preguntas abiertas y sin contestar: Hemos visto que los números se van representando sobre una recta. ¿Está la recta llena con las fracciones? O por el contrario ¿quedan huecos? Hemos visto que toda fracción tiene una representación decimal. ¿Ocurre que todo número decimal tiene una representación en forma de fracción? La respuesta a esto ya casi la tienes: has visto que todo número decimal periódico tiene una fracción que lo representa, pero hay números decimales no periódicos: 0,1234567891011121314…99100101…10001001… Tenemos los números clasificados en conjuntos que van conteniéndose unos a otros: Naturales N 0,1,2, … Con ellos contamos. Con ellos sumamos y multiplicamos. No restamos siempre con ellos: 7-9 = ¿? Enteros Z 0, ±1, ±2, ±3, … Con ellos ya restamos. No siempre dividimos con ellos: 7:2 = ¿? Q p/q , q 0 Son las fracciones (o sus representaciones decimales) y las cantidades que representan porque 1/2=2/4=3/6 = … representa un único número racional. Racionales ¿Hay otros números fuera de los vistos? N Q Z - 40 - Observa Veamos cómo contestar a lo planteado. Ya sabes que hay números decimales no periódicos: 0,1234567891011121314…99100101…10001001… si vas poniendo cada vez la coma un lugar a la derecha, tienes infinitos de ellos. 1 Sabemos, por el teorema de Pitágoras, que la diagonal del cuadrado de lado 1 mide 2 unidades. Veamos que no se puede escribir como fracción: 12 12 2 1 Supongamos que 2 = p/q, donde p/q es una fracción irreducible (y si no, se simplifica y ya lo es). Entonces: q · 2 = p 2· q2 = p2. Hay dos posibilidades: a) p impar p2 impar (piénsalo tú) b) miembro izquierdo par Imposible y derecho impar p par p = 2x p2 = 4x2 q impar (si no la fracción no sería irreducible) Imposible Par = Impar 2x2 = q2 4x2 = 2· q2 2 p/q. Como ambas posibilidades son imposibles, el supuesto inicial es falso y La 2 se puede representar sobre la recta: Luego había huecos en ella y faltaban números para completarla. 1 Compás 1 2 Estos números no racionales se llaman irracionales, y unidos a los racionales forman los llamados números reales R, que llenan toda la R recta donde representábamos las fracciones y que N Z Q llamaremos recta real. Son números irracionales todas las raíces cuadradas no exactas, el número y otros muchos que desconoces. Las operaciones y el orden de números reales funcionan igual que los racionales. Su representación exacta es más difícil, pero se pueden situar de forma aproximada sobre la recta real, aunque las raíces cuadradas pueden situarse exactamente, por ejemplo 17 Tomando un rectángulo de base 4 y altura 1, la diagonal mide 17 y la podemos trasladar sobre la recta con ayuda de un compás. 1 90º Compás 1 2 3 4 1 - 41 - 17 Ejercicios 17. Escribe un número real comprendido entre: a)1/3 y 2/5 b)1,4142 y 1,4143 c) 2 y 3 18. Di cuál es el menor conjunto numérico al que pertenecen los números: a)-3 e) 6,4 b)5/2 d)0 c) 3 g)8/4 f)5,34 h)-1/5 19. Ordena de menor a mayor los números: 1/3; 2,9 ; 2 ; - 3 ; ; 2/6; -3. 20. Di si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Todo número real es racional ____________________ b) Todo número natural es entero ____________________ c) Todo número entero es racional ____________________ d) Todo número real es irracional ____________________ e) Algún número entero es natural ____________________ f) Algún número irracional es entero __________________ Recuerda Veremos ahora algunas cosas sobre los números reales que interesa conocer. VALOR ABSOLUTO DE UN NÚMERO El valor del dinero es el mismo, tanto si se tiene, como si se debe. Para tener en cuenta esto, se define el valor absoluto de un número x y se representa x : si x es positivo o cero x x x = si x es negativo x x Por ejemplo: 7 7, 0 0, 3 3, - 42 - 3 3 5 5 Recuerda DISTANCIA ENTRE DOS NÚMEROS x y d(x,y) Dados dos números x, y, la distancia entre ellos, d(x,y), es la que separa sus representaciones sobre la recta, como indica el dibujo. Es evidente que: d(x,y) = x y y x Por ejemplo: 12 15 27 27 3 3 3 3 3 3 d , 20 20 20 5 4 5 4 5 4 d 3,5 5 3 2 2 d 5,3 3 5 2 2 Ejercicios 21. Si x es un número entero negativo, di si es verdadera o falsa cada una de las siguientes afirmaciones: a) x<+1 b) x>0 c) x<+2 e) x>0 d) x<0 f) –x>0 22. El símbolo significa que la expresión que hay a su izquierda es menor o igual, que la que hay a su derecha. Y el símbolo significa que lo que hay a su izquierda, es mayor o igual, que lo que hay a su derecha. Teniendo esto en cuenta, di qué desigualdades son ciertas o falsas: a) –7 -7 b) –15 -20 c) 13 0 d) 5 -3 23. Escribe los números enteros que se piden: a) Los negativos mayores que –5. b) Los positivos menores que 5. c) Aquellos números x que cumplen x < 6. d) Aquellos números x que cumplen x = 6. e) Aquellos números x que cumplen x - 43 - 3. Ejercicios 24. Halla el valor absoluto de los siguientes números: a)8 e)-5 b)-4,5 f)0 c)- g)-32 d)-+3 25. Halla la distancia entre los siguientes pares de números: a)-7 y –3 b)-7 y 3 c)3 y 8 d)0 y 4 26. Halla x para que se cumpla: a) x = 3 b) x = 0 c) x 1 = 3 d) x 2 = 2 Recuerda La parte entera de un número x: E(x), es el número entero menor o igual a x más grande posible. Por ejemplo: E(6,9) = 6, E(0,3) = 0, E(-0,2) = -1, E(-7,8) = -8 27. Halla la parte entera de los siguientes números: a)2,3 b)2 c)-3 d)-3,5 e) f) 2 g)4,3 h)-7,2 Recuerda INTERVALOS EN R Se escribe: [a,b] = Todos los números reales comprendidos entre a y b, incluido a, e incluido también b. a b (Intervalo cerrado) ]a,b[ = Todos los números reales comprendidos entre a y b, excluido a, y también excluido b. a b (Intervalo abierto) - 44 - Recuerda ]a,b] = Todos los números reales comprendidos entre a y b, excluido a, pero incluido b. a b (Intervalo semiabierto izquierda) [a,b[ = Todos los números reales comprendidos entre a y b, incluido a, pero excluido b. a b (Intervalo semiabierto derecha) [a,+ [ = Todos los números reales superiores o iguales a a. a a ]a,+ [ = Todos los números reales superiores a a. ]- ,a] = Todos los números reales inferiores o iguales a a. a ]- ,a[ = Todos los números reales inferiores a a. a Ejercicios 28. Representa gráficamente los siguientes intervalos: a)[1,7] b)]-1,3] c)]-7,-3[ d)[0,5[ e)]7,+[ f)]-,3/2[ Recuerda APROXIMACIONES Y REDONDEOS. NOTACIONES Evidentemente, habrá ocasiones en que no se pueda conocer exactamente un número real (o racional incluso). Pero, a efectos prácticos, puede no ser necesario, puede bastar con sustituir el número en cuestión por otro considerado cercano (hacer una estimación). Al hacer una estimación se comete una imprecisión a la que se llama error; así por ejemplo, para estimar el número 3,167 con un error menor que una milésima, podemos dar cualquier cantidad comprendida entre 3,166 y 3,168, es decir, la estimación x debe cumplir: x 3,167 < 0,001. A las estimaciones también se las llama aproximaciones. - 45 - Recuerda El redondeo es una aproximación particular. Para entender cómo se hace veremos un ejemplo: Supongamos que queremos redondear el número 172,3469 1º) A las unidades (2) Miramos la siguiente cifra decimal (3). Como está entre 0, 1, 2, 3, 4 la omitimos, y el redondeo será 172. 2º) A las milésimas (6) Miramos la siguiente cifra decimal (9). Como está entre 5, 6, 7, 8, 9 aumentamos una unidad la que nos interesa, y el redondeo será 172,347. Al hacer un redondeo se comete un error: 1º) A las unidades: 172 es redondeo desde 171,5… a 172,4… Luego el número real está comprendido entre 171,5 y 172,5 y hay un margen de error de ±0,5. 2º) A las milésimas: 172,347 es redondeo desde 172,3465… a 172,3474…, luego hay un margen de error de ±0,0005. Es usual utilizar la notación adecuada en cada campo. La más importante es la Notación científica. Es aquella en la que un número se escribe con unidades y decimales multiplicadas por las potencias de 10 adecuadas. Por ejemplo: 3170000 = 3,17·106 0,000371 = 3,71·10-4 Ejercicios 29. Redondea hasta las milésimas las siguientes cantidades, y da el margen de error de la aproximación: a)42,3541 b)2,34567 c)0,0000009 30. Escribe en notación científica las siguientes cantidades: a)427900000 b)379000 c)609437120 d)0,0000342 e)0,7523 f)0,000432 - 46 - Soluciones TEMA 3: 1. De izquierda a derecha: -1; 6; 16 2. a) b) 0 1 e) c) 1 -1 1 f) 0 0 -2 0 1 -1 1 2 3. 4. a) 4 1 2 b) 5 c) 2 3 0 0 -1 g) 1 0 d) d) 11 4 e) a)> c)> 8 3 0 b)< d)< 5. a)-4<-1<0<3<5<+6 c)-3<-2<-1<0<1<+2<+3 b)-7<-5<-1<1=+1<2<+3 d)-8<-6<-5<0<5<+6<8 6. a) Mayores b) Menores c) Mayor 7. a)-2,-1,0,1,2,3,4,5,6 c)-4,-5,-6,-7,-8,-9 b)-2,-1,0,1,2,3 d)-1,0,1 8. a)5,4 < 5,98 < 6 < 6,0004 < 6,004 < 6,024 < 6,04 < 6,4 2 13 3 0,001 < 0,01 < 0,06 < 0,11 < 0,4 < 0,5 < = 3 30 5 4 2 = 0,6 < 0,656 < 0,66 < 0,665 < 0,666 < = 6 3 b) 9. a)El central. b)El de la izquierda. c)El de la derecha. 10. a)< b)> c)< d)< e)> f)< g)> h)> 11. 2 7 3 4 1 1 2 4 1 6 4 1 0 1 2 4 5 7 2 4 7 14 2 3 2 12. a)4,5 b)3,75 d) 0,3 c)2,625 e) 0,18 f) –0,8 13. a) 14. 49 20 a) 0,6 b) 3 250 b)0,016 c) 73 2 c)0,7 d) 51 500 d) 0,02 15. a) 16. 535 11 b) 375401 21211 399961 473 87 87 7 7 c) d) e)4 f) g) h) i) j) 900 100 25 25 2 2 999999 99990 a)87 b)8,76 c) 4,569 d) 5,69 e)1 - 47 - Soluciones 17. Puedes coger siempre el punto medio de los dos. 18. a)Z b)Q c)R d)N e)Q f)Q g)N h)Q 19. -3=- 2,9 < 1 2 3 < = < 2 < 3 6 20. a)F 21. a)V 23. 24. a)8 26. b)F b)4,5 c)V d)V b)V e)V c)V f)V d)F e)V f)F 22. a)V b)V c)V d)V a)-4, -3, -2, -1 b)1, 2, 3, 4 c)-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5 d)6, -6 e)-3, -2, 0, 1, 2, 3 25. a)4 b)10 c)5 c) d) -3 e)5 f)0 g)9 a)x = ±3 b)x = 0 c)x = 4, x = -2 d)4 d)x = 4, x=0 27. a)2 b)2 c)-3 d)-4 e)3 f)1 g)4 h)-8 28. 1 7 a) c) e) -1 3 0 5 b) -7 -3 d) 7 3/2 f) 29. a)42,354, E = ±0,0005 b)2,346, E = ±0,0005 c)0, E = ±0,0005 30. a)4,279·108 d)3,42·10-5 b)3,79·105 e)7,523·10-1 - 48 - c)6,0943712·108 f)4,32·10-4 TEMA 4: EXPONENTES Y LOGARÍTMOS Recuerda POTENCIAS DE EXPONENTE NATURAL Potencia: es un producto de factores iguales: 25 2 2 2 2 2 32 n veces n 4 a a ....... a 3 3 3 3 3 81 10 7 10 10 10 10 10 10 10 10.000 .000 a=Base n=Exponente Propiedades de la potenciación: 23·24=(2·2·2)(2·2·2·2)=2·2·2·2·2·2·2=2 7= 23+4 an·am = an+m 27:24=cosa (cosa)·24=27 cosa=23 cosa=27-4 an : am = an-m (24)3=24·24·24=24+4+4=23·4 ( an)m = an·m 24·34=(2·2·2·2)·(3·3·3·3)=(2·3)·(2·3)·(2·3)·(2·3)=(2·3)4 an · bn = (a · b)n 64:24=cosa cosa·24=64 cosa=34 cosa=(6:2)4 an : bn = (a : b)n ¡ Y aquí se acaban las propiedades. No inventes otras ! Ejercicios Son sólo para recordar. En condiciones normales, no hace falta que los hagas todos. Si te cuestan los que vienen después, busca tiempo y vuelve a hacer éstos. 1 Escribe con una sola base y un solo exponente: a) 25·27= _________ b) 28:25= _________ c) 37·34= _________ d) 34·3= e) 75:72= _________ f) (33)2= _________ ________ g) (33)3= _________ h) (52)4= _________ i) 84:24= _________ j) 63:23= _________ k) 53·33= _________ l) 122:42= ________ m) 32+42= _________ n) 52-32= _________ o) 23·45= _________ p) 82:43= _________ q) (-2)3·(-2)4= ___ r)(-2)7:(-2)3= ____ - 49 - Ejercicios 2 Opera de la forma más cómoda posible: a) 503·23= _________ b) 153:53= _______________ c) 32+42= __________ d) (23)4:(25·24)= _________ 3. Calcula: 3 a)(-2)3= ___________ 1 b) = _________ 2 c)(-3)2= _________ d)(0,1)4= __________ e)(-0,1)4= _______ 2 f) 3 2 ________ 4 Calcula: a)(-2/3)3= b)(0,2)4= c)1995= d)(-1)1974= e)042= f)1141= g)(-4)1= h)(-4)2= i)-42= j)-104= k)-(-1/2)3= l)(0,3)2= m)(0,01)4= n)(1’1)2= o)(-1)75= 5. Calcula de la forma más cómoda posible: a)26·56= _________________ c) e) 206 26 152 52 = (1000)8 b) (100)8 _________________ 123 d) 3 4 _________________ f)203·53= g)(103)4= ________________ __________________ _____________________ h)(52·22)3= ____________________ __________________ i)27·211-(23)6= _____________________________________________ 2 j) 3 k) 25 2 20 2 5 : · _____________________________________ 3 3 218 222 l)1- 237 2 ___________________________________________ 317 325 350 : (35)2 ___________________________________________ - 50 - 6. Escribe con una sola base y un solo exponente: a)(-2) ·(-2)·(-2) = 1 2 1 4 1 3 b) · : 3 3 3 c)[(-5)4]7= d)(-2)3·(53)= 3 2 7. Indica el signo del resultado sin hacer la operación: a)(-2)6 b)(-7)3 c)(-5)51 d)(-6)18 8. Calcula x en las igualdades siguientes: a)(-4)x·(-4)4=(-4)7 b)6x:65=67 c)(32)x=310 2 d) 3 e) (-9)x:(-9)3=(-9)2 f)(3x)5=320 3 2 3 x 9 2 3 9. Calcula de la forma más cómoda posible: a)(-7)2-62= ______________ b)(-2)2·(-3)2= _______________ 42 c)2 = ________________ 8 52 53 _____________ d)2·3 5 e)72-71= f)52+3-53·23= 2 ________________ g)(-6)3:23+23·32= _________ 2 ________________ h)-(-2)2·3+(-2)3·(-3)3= ______ 10. Calcula: a) 1+5·{(312·34)3:(36)8}-2= _______________________________ b) (53)15-2+5·3-(2+1)·4-(59)5= ____________________________ - 51 - Recuerda EXPONENTES NEGATIVOS Vamos a usar las propiedades de potencias, a ver que sale: 75 7 = 5 = 75-5 = 70 5 a0=1 0n=0 75 78 00 plantea problemas 00 no existe 7 7 7 7 7 1 7 7 7 7 7 7 7 7 73 7-3= 75 7 8 a0=1 70=1 75 7 Un número =1 Mismo número 1 73 a-n=1/an 7 5 8 7 3 Lo dicho puede parecer extraño, pero es lo que sale y además tiene sentido. (Las cosas son como son, no como nos gustaría) Imagina que una determinada bacteria duplica el número de sus individuos, y por tanto su peso, cada día y que el miércoles había 1 gramo de bacterias. El problema se puede describir así: Nº Día -3 -2 -1 0 Día Domingo Lunes Martes Miércoles Número 0,125 gr 0,250 gr 0,500 gr 1 gr -3 -2 -1 gramos 2 2 2 20 2-3=1/23 2-2=1/22 2-1=1/21 20=1 1 Jueves 2 gr 21 2 Viernes 4 gr 22 Ejercicios 11. Calcula: a)50= e)03= b)70= f)00= c)10= g)(0,2)0= - 52 - d)(2/3)0= h)(-3)0= 3 Sábado 8 gr 23 Ejercicios 12. Calcula: a)2-3= ____________ b)3-2= ___________ c)4-1= ____________ d)0-1= ____________ e)(-2)-2= ________ f)(-2)-3= _________ 2 g)(-3) = _________ 5 j) 2 1 m) 2 1 2 h) 3 2 2 i) 3 = _________ 5 l) 2 2 = _________ 5 k) 2 = _________ a n) b 3 = _________ 1 = _________ 3 = __________ 3 a o) b = __________ 2 = __________ 13. Halla el signo de las siguientes cantidades: a)(-2)2 d)(-2)-3 b)(-2)-2 e)(-2)0 c)(-2)3 f)(2/3)-3 14. Utiliza las propiedades de potencias para operar y simplifica al máximo el resultado: a)[(-2)4]2:(-2)2·(-2)-6= __________________________________ 2 b) 3 2 4 2 3 2 3 3 : _______________________________ 2 2 c)1+2-1+3-2= ______________________________________________ 1 d) 2 1 1 4 2 1 3 3 __________________________________ e)2-2·2-3·26= _____________________________________________ f)(2-2)-3= ________________________________________________ g)(2-2·2-3):(3-1·32)= ______________________________________ h)6-4:3-4= ________________________________________________ i)1-(1+1/2)-3= ____________________________________________ j)(-2)-14·(-2)16+32·3-2= ____________________________________ - 53 - Y seguimos... 1 k) 4 5 1 4 7 3 ___________________________________________ 6 1 1 l) ___________________________________________ 9 9 1 2 3 3 m) __________________________________________ 5 3 15. Calcula y simplifica al máximo el resultado: 3 3 5 a) : 4 6 32·(2) b) 6 2 3 2 3 15 3 4 0 3 3 3 4 3 7 c) : 5 5 3 2 11 5 1 2 d) 1 2 10 16 2 2 53 : 510 : 5 19 2 2 e) ((-2)3)-2·(-2)7+ 1 = 3 16. Observa que 10-1= a)10-2= c)10-4= 1 =0,1. Escribe en forma decimal: 10 b)10-6= d)10-8= 17. Escribe como potencia de 10: a)100= d)0,01= b)1000000= e)0,000000001= - 54 - c)0,000001= f)0,00001= 18. Escribe en forma decimal: a) 3·10-6= b) 7·10-3= c) 5·103= d) 6·104= e) 7·10-4= f) 3+7·10-1+5·10-2= g) 5·10-1= h) 8·10-3= i) 42·10-2= j) 13·10-2= k) 15·10-3= l) 2·102+3·10+7·10-2= 19. Calcula: a)3,2·102= b)0,527·102= c)0,0023·103= d)45·10-3= e)1,234·103= f)-2,5·102= g)45·10-2= h)0,45·10-1= i)423,2·10-3= 20. Escribe como una potencia de base 10: a)10·103·10-4·105= b)10-1·10-4= c)10-3·103= d)105:102= e)10-1/10-3= f)105·10-2= g)10-3:102= h)25·55= i)203:23= j)64+44= k)153-53= l)23·54= 21. Halla n para que se cumplan las igualdades: a)25·10n=2500 c)4·10n=4 e)0,23·10n=0,023 g)45·10n=0,45 b)5,4·10n=54000 d)100·10n=1 f)320000·10n=0,32 h)45·10n=0 Recuerda POTENCIAS DE EXPONENTE FRACCIONARIO Volvamos al ejemplo de las bacterias. Teníamos un gramo de ellas que duplicaban su peso cada 24 horas. La fórmula que nos daba el peso en gramos de las bacterias desde que empezamos a medirlo (1 gramo) era: Peso = 2Nº días transcurridos y nos servía: para hoy: 20 = 1 g para mañana: 21 = 2 g para pasado mañana: 22 = 4 g para ayer: 2-1 = 1/2 g para anteayer: 2-2 = 1/4 g - 55 - Recuerda Por supuesto que pesamos las bacterias siempre a la misma hora (pongamos a las 12 h de la noche). ¿Qué pasaría si pesáramos las bacterias a las 12h del mediodía de mañana? Tendrá que haber 21/2 g. ¿Qué pasaría si lo hacemos a las 12h del mediodía de pasado mañana? Tendrá que haber 23/2 g. ¿Qué pasaría si lo hacemos a las 12h del mediodía de ayer? Tendrá que haber 2-1/2 g. ¿Qué pasaría si lo hacemos a las 6h de la mañana de mañana? Tendrá que haber 21/4 g. ¿Qué pasaría si lo hacemos a las 8h de la mañana de mañana? Tendrá que haber 21/3 g. Además, deberá suceder que 23/2 sea el doble de 21/2 (han pasado 24 horas), y así con todo. Dicho de otra forma: Tenemos que dar un sentido y un valor a 2 1/2, 21/3, 21/4, 23/4, etc, y además deben cumplirse las propiedades de potencias. Puedes hacer ensayos, pero verás que fallan salvo en un caso. Por ejemplo, si intentamos: 2-1 0,5 2-1/2 0,75(intento) 20 1 21/2 1,5 21 2 23/2 3(intento) 22 4 25/2 6(intento) 23 8 fallan las propiedades de potencias: 2 1/2 ·23/2 = 1,5 · 3 = 4,5 4 = 21/2+3/2 = 22 Sí hay una cosa que funciona: 21/2 = 2 , 21/3 = 3 2 , 21/4 = 4 2 ,……. 21/n = n 2 Puedes probar que se cumplen todas las propiedades de potencias y además las condiciones del problema. Evidentemente: 2m/n = n 2 m = n 2 pues 2m/n = 21 / n = 2 m y así la fórmula: Peso = 2Nº días transcurridos sirve para fracciones de días. m En general: am/n = n m a m , m y n enteros, n o - 56 - 1/ n Ejercicios 22. Calcula: a)251/2 b)82/3 c)8-1/3 d)8-2/3 e)43/2 f)4-3/2 9 g) 4 1/2 27 j) 8 9 h) 4 2 / 3 27 i) 8 3/4 1/3 k) 81 1/3 l) 27 1/4 n) 81 81 o) 16 1/4 1 / 3 m) 27 81 p) 16 1 / 2 1 q) 8 1 / 3 1/4 1 r) 8 1 / 3 23. Escribe en forma de potencia: 2 2 a) 2 b) f) 3 32 g) 33 k) 5 a b l) a c) 7 h) 3 2 3 m) 4 a a 1 7 d) x e) i) 4 ab 2 j) 4 ab 3 n) 3 7 o) 2 : 24. Escribe en forma de radicales: a)31/2 b)5-1/2 c)53/2 d)x-7/2 e)5-3/2 f)32/3 g)2a1/4 h)(3a)2/5 i)3·25/2 j)8-1/3 k)a-2/5 l)(-2)2/3 m)(2/3)-1/2 n)(3/5)-1/4 o)(1/4)-2/5 p)(42)3 q)(41/2)2/3 r)(42/3)-1/4 s)4-1/2·47/2 t) - 57 - 162 / 3 22 / 3 3 3 Observa Puedes preguntarte cómo se calculan, por ejemplo, 2 2 , 2π y otras potencias de exponente irracional. Piensa que, como podemos aproximar el exponente tanto como queramos, bastará hacer lo siguiente: 1,4 21,4 1,41 21,41 1,414 21,414 1,4142 21,4141 1,41421 …… 21,41421 2,6390… 2,6573… 2,6647… 2,6651… 2,665137562… → → 2 2 2 Ejercicios 25. Resuelve las siguientes ecuaciones exponenciales: a) 2x = 16 b) 3x = 81 c) 2x = 1/64 d) 4x = 2 x e) 16 = 2 x+1 g) 4 f) 52x-1 = +2x+3-320 = 0 3 x2 25 1 4 h) 5x+5x-1 = 6 i) 32(x+1)-28·3x+3 = 0 j) 9x-2·3x+2+81 = 0 k) 3x-1+3x+3x+1 = 117 l) 22x+22x-1+22x-2+22x-3+22x-4 = 1984 m) 4x-10·2x+16 = 0 n) 3x+3-x+2 = 10 o) 2x-4-x = 0 p) 3x+9-x = 0 q) 6x = 36 r) 4x-2x = 2 s) 21 x = 8 t) 2x-1+2x+2x+1 = 7 u) 3x+31-x = 4 v) 52x-1= 25x w) 2x-1+2x-2+2x-3+2x-4 = 960 x) 4x+3 = 2 2 1 / 4 1 2x y) 9x-1 = 33x+1 26. Resuelve exponenciales: los siguientes sistemas de ecuaciones 2x 3y 7 a) x 1 2 3y 1 1 22x 22y 80 b) 22(x y) 1024 2x 2y 24 c) 2x·2y 128 2x 2 5y 33 d) x 3 2 5y 1 11 53x 2y 3125 e) 116x 7y 14641 a2x a2y 2 f) ax y 1 - 58 - Recuerda LOGARITMOS Sea a>0 Si se cumple a = y, se dice que x es el logaritmo en base a de y, y se escribe log a y = x. x A partir de la definición, es evidente que: loga 1 = 0, loga a = 1, loga a2 = 2, loga an = n. Cuando la base es 10, se habla de logaritmos decimales, y se escribe: log x=y ↔ 10y = x (no se expresa ninguna base) Cuando la base es el número e=2,718281…, se habla de logaritmos neperianos o naturales y se escribe ln x=y ↔ ey = x o Lx = y ↔ ey = x (Para trabajar, basta con saber esto de e) Ejercicios 27. Calcula: a) log7 49 b) log3 3 c) log3 9 d) log3 27 3 f) log3 1 g) log3 1/3 h) log3 1/9 j) log3 1/81 k) log3 1/243 l) log 1 1/243 e) log3 i) log4 1/64 3 m) log5 625 - log3243 + log4256 – log2 8 + log 8 2+ log 0,001 n) log3 1+ log264+ log39+ log 1 9- log31/9+ log9 3 3 o) log 1 4- log 1 1/4+ log24- log21/4+ log4 2 - log 2 4 2 2 p) log50,2- log 1 5+ log 1 1/25+ log 5 5 125 - log5 125 5 28. Calcula x en cada caso: a) logx 0,001=-3 b) logx 0,125=3 c) logx 1/3=-1/2 d) logx 3=2 e) logx 2=3 f) logx 2=1/2 g) logx 9=-4 h) logx 8=1/2 i) logx 3=-1/2 j) logx 4=-1/2 k) logx (log2 8)=1 l) log3 (logx 2)=1 m) log3 (logx8)=1 o) log5x=2 p) log4 x=-2 n) logx (log24)=1 q) log 1 x=-4 s) log x=-3 t) log x=2 u) log8 x=1/3 v) log4 x=1/2 w) log3 x=-1 x) log25 x=1/2 y) log 2 2 x=4 - 59 - r) log x=0 Ejercicios 29. Calcula x en cada caso: a) log3 x=-1/2 b) log3 (log2 x)=0 c) log2 (log3 x)=0 d) log2 (log3 x)=-1 e) log3 ( log 2 x)=1 f) log4 2=x g) log 1 1/243=x h) log125 5=x i) log2 1/64=x k) log160,5=x l) log 2 81/16=x n) log 5 27/125=x o) log 3 27/125=x 3 1 =x 5 m) log 2 16/81=x j) log125 3 3 3 5 4 r) log3 (log2 2)=x p) log8 4 2 =x q) log9 27 =x s) log2 (log3 3 )=x t) log 2 ( log3 9)=x 30. Ordena las siguientes cantidades: a) log3 4 y log3 ½ b) log2 9 y log2 1/27 c) log 1 32 y log 1 128 d) log 3 9 y log3 1/27 2 2 Recuerda Los logaritmos tienen unas propiedades importantes que facilitan los cálculos numéricos (de hecho se “inventaron” para esto, para facilitar los cálculos astronómicos y trigonométricos cuando no existían calculadoras ni ordenadores): 1) loga x+ loga y = loga (x·y) aβ = y Si a = x, loga x= a · aβ = a+β = x·y loga (x·y) = +β loga y=β x 2) loga x- loga y = loga y β Si a = x, a =y loga x= → → a : aβ = a-β = x y loga x = -β loga y=β y 3) loga (xy) = y· loga x Si a = x, loga x= a β = xy → aβ = xy = (a )y = a·y loga (xy) = ·y loga xy=β - 60 - Recuerda Observa que, por lo dicho antes, si tuviéramos una tabla de logaritmos de todos los números en una base dada: Por ejemplo: x 2 4 8 16 Log2 x 1 2 3 4 el cálculo de productos se convierte en cálculo de sumas: 2·8 → 1+3 = 4 → 16 1ª col 2ª col 1ª col el cálculo de cocientes se convierte en cálculo de restas: 15:2 → 4-1 = 3 → 8 1ª col 2ª col 1ª col el cálculo de potencias se convierte en cálculo de productos: (4)2 → 2 · 2 = 4 → 16 1ª col 2ª col 1ª col Recuerda Si tuviéramos una tabla de logaritmos en una base dada, (y la tenemos: en la calculadora tienes logaritmos decimales), ¿Cómo podemos trabajar en otra base? De otra forma, si yo sé calcular loga x, ¿cómo calculo logb x? Veámoslo: Logb x = ↔ b = x → loga ( b) = loga x → · loga b = loga x → = loga x = logb x loga b Fórmula de cambio de base Ejercicios 31. ¿En qué base el logaritmo de 100 es igual a 2 más el logaritmo (en la misma base) de 25? 32. Halla x para que se cumpla logx A = 2 y logx (16A) = 4 - 61 - Ejercicios 33. Si log3 N= 4 y log3 P= 1, halla: N P a) log3(NP) b) log3 c) log3 N P 34. Si log2 N = 12, calcula: a)log2 N3 b) log2 4 N 35. Si loga A = 7, calcula: a A a)loga b)loga(a3A) c)loga 4 a A d)loga(a6 A) e)loga A 36. Encuentra la relación que hay entre a y b si se verifica: a) log a + log b = 0 b) log a + log b = 1 37. Sabiendo que loga(1/3)=-1/2, calcula: a)a b) loga81 38. Si loga b = 0,25, calcula logb a. 39. Suponiendo que conoces log 2=0,3, calcula: a)log 125 log 3=0,47 y log 10n=n, b)log 0,02 c)log e)log 0,25 f)log 6 g)log 144 h)log 30 i)log 2,025 j)log 1/250 k)log l)log 8 d)log m)log 1 16 0,3 2 4 0,08 n)log 324 o)log 0,012 p)log 9,375 q)log 1,25/9 r)log s)log t)log 0,025 8 u)log 3 4 781,25 1 72 3 0,02 40. Suponiendo que conoces log 2=0,3, log 3=0,47 y log 10n=n, calcula: 3 240 25,6 1252 a) log 3 b)log c) log 27 9 4 643 d)log3 4 e)log4 3 f)log3 10 g)log4 10 h)log2 3 i)log5 2 j)log5 10 k)log4 5 l)log5 4 m)log4 n)log2 4 0,27 - 62 - Ejercicios 41. Resuelve las siguientes ecuaciones logarítmicas: a)2·log x – 4·log 2 = 3·log 3 b)2·log x = 2+log x c)2 log x - log (x-16) = 2 d) e)log(2x-7) – log(x-1) = log 5 f)2·log x-log(x2+3x) = 1 g)log x = log 2 + 2·log(x-3) h) i) 3 log x log 5 1 log 25 log(35 x3) 3 log(5 x) log(16 x 2) 2 log(3x 4) j)log(2x+4)+log(3x+1)-log 4 = 2·log(8-x) k) log 2 log(11 x 2) 2 log(5 x) l)log8+(x2-5x+7)log3=log24 m)2·logx - log16 = log x/2 n)(x2-x+3)log4 = 3log4 1 o)log(5x+4)–log2 = log(x+4) 2 p)log x2-log 10x 16 = 2 10 q) log 3x 1 log 2x 3 1 log 5 r)log x + log100 x 42. Resuelve logarítmicas: a) x s)log5 x2+log5 10 = log5 25 1 2 los siguientes x y 15 log x log y 2 x y 27 c) log y log x sistemas b) de ecuaciones log x 3 log y 5 log x 2 log y 3 2 log x 2 log y 2 4 d) 2 log x log y 2 2 1 e) log x log y log 12 log 5x log(y 1) 1 (x y)log 2 (x y)log 4 f) xy log 3 log 312 g) x y 29 log x log y 2 h) log x log y 2 log 2 2x 4 8y i) 2 log x log y 3 log x3 2 log y 1 j) x y 20 log x log y 2 - 63 - Ejercicios Y seguimos resolviendo sistemas de ecuaciones logarítmicas… k) logx(y 8) 2 1 log y(4 x) 2 l) 3 log x 2 log y 1 y 2x 0 m) log x log y 3 x y 70 n) log x log y 1 x 2 y 2 11 log(x 2 y 2) log 21 p) ax·ay a7 x log 2 y log 3 log 2592 o) log(x y) 2 log 3 x3 y 3 9 q) log x log y log 5 1 43. Calcula las siguientes cantidades: a) 2log2 3 x c) 10log(log 10 ) b)log(log1010) log3 x ) d) 3log2(2 44. Dí cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas: a)log2 a + log2 b = 2log2(a+b) b)log2 a-log2 b=log2(a/b) log2 a a c) log2 log2 b b d)log1/2 4 = -2 e)log1/2(1/4)=2 f)log1/28 = -log28 g)log1/2(1/4)= -log2(1/4) h)log2x + log3y = log2xy i)log2x + log3y = log5xy Amplía Interés compuesto. Si un banco nos presta una cantidad C a un interés i, el capital a devolver en un tiempo t viene dado por: t i C· 1 (piensa en ello). 100 Ejercicios PROBLEMAS DE AMPLIACIÓN 45. ¿Cuánto dinero tendremos al cabo de 5 años si colocamos a plazo fijo 3000 € al 15%? 46. Pedimos un crédito a un banco de 10.000 € al 10%. Si a los 5 años devolvemos el capital y los intereses, ¿cuánto debemos pagar? - 64 - Soluciones TEMA 4: 1. a)212 b)23 c)311 d)35 e)73 f)36 g)39 h)58 i)44 j)33 k)153 l)32 m)No se puede, salvo 251 n) No se puede, salvo 161 1 o) No se puede, salvo 8192 p)No se puede, salvo 11 q)(-2)7 r)(-2)4 2. 3. a)1003=1000000 b)33=27 a)-8 b)1/8 c)9 c)9+16=25 d)212:29=23 d)0,0001 e)-0,001 f)4/9 4. a)-8/27 b)0,0016 c)1 d)1 e)0 f)114 g)-4 h)16 i)-16 j)-10000 k)1/8 l)0,09 m)0,00000001 n)1,21 o)-1 5. a)1000000 b)100000000 c)1000000 d)27 e)9 f)1000000 g)1000000000000 h)1000000 i)0 j)1 k)6 l)-8 6. 7. a)(-2)6 b)(1/3)3 c)(-5)28 d)(-10)3 a)+ b)c)d)+ 8. 9. a)3 b)12 c)5 d)6 e)5 f)4 a)13 b)36 c)2 d)138 e)42 f)-972 g) 45 h)204 10. 11. a)4 b)1 a)1 b)1 c)1 d)1 e)0 f)no existe g)1 h)1 12. a)1/8 b)1/9 c)1/4 d)No existe e)1/4 f)-1/8 g)9 h)9/4 i)27/8 j)2/5 k)4/25 l)8/125 m)8 n)b/a o)b2/a2 13. a)+ b)+ c)d)e)+ f)+ 14. a)1 b)10/9 c)29/18 d)45 e)2 f)64 g)1/96 h)1/16 i)19/27 j)5 k)1/16 l)1/9 m)3/125 15. 16. a)0,01 b)0,000001 729 32 a) b)9 c)-10 d) e)7 c)0,0001 d)0,00000001 9 1000 17. a)102 b)106 c)10-6 d)10-2 e)10-9 f)10-5 18. a)0,000003 b)0,007 c)5000 d)60000 e)0,0007 f)3,75 g)0,5 h)0,008 i)0,42 j)0,13 k)0,015 l)230,07 19. a)320 b)52,7 c)2,3 d)0,045 e)1234 f)-250 g)0,45 h)0,045 i)0,4232 20. a)105 b)10-5 c)100 d)103 e)102 f)103 g)10-5 h)105 3 i)10 j)No se puede k) No se puede l) No se puede 21. a)2 b)4 c)0 d)-2 e)-1 f)-6 g)-2 h)No se puede 22. a)5 b)4 c)1/2 d)1/4 e)8 f)1/8 g)3/2 h)2/3 i)3/2 j)4/9 k)3 l)-3 m)-1/3 n)No existe o)3/2 p)27/8 q)2 r)-2 23. a)21/2 b)21/2 c)71/2 d)x1/2 e)7-1/2 f)32/3 g)33/2 h)(2/3)1/3 1/4 1/2 3/4 3/4 1/5 1/4 3/8 1/4 i)a ·b j)a ·b k)(a+b) l)a m)a n)63 o)(8/9)1/6 24. a) 3 j)1/2 b) k) 1 5 1 5 a2 c) 125 l) 3 4 d) m) 3 2 1 x7 n) 4 e) 5 3 1 125 f) 3 9 o) 5 16 - 65 - g)2 4 a p)46 q) 3 4 h) 5 9a2 1 r) 3 2 i)3 32 s)64 t)4 Soluciones 25. a)4 b)4 c)-6 d)1/2 e)1/4 f)1/2, 5/2 g)3 h)1 i)1, -2 j)2 k)3 l)5 m)1, 3 n)0, 2 o)0 p)sin solución q)2 r)1 s)sin solución t)1 u)0, 1 v)1/2 w)10 x)-2 y)-3 26. a)x=2,y=1 b)(x=3,y=2),(x=2,y=3) c)(3,4),(4,3) d)(1,2) e)(3,2) f)(0,0) 27. a)2 b)1 c)2 d)3 e)1/2 f)0 g)-1 h)-2 i)-3 j)-4 k)-5 l)5 m)-5/6 n)33/4 o)-15/4 p)7/2 28. a)10 b)0,5 c)9 d) 3 m)2 n)2 o)25 p)1/16 29. e) 3 2 f)4 g)1/ 3 h)64 q)16 r)1 s)0,001 t)100 i)1/9 j)1/16 k)3 l) 3 2 u)2 v)2 w)1/3 x)5 y)4 a) 3 /3 b)2 c)3 d) 3 e) 8 f)1/2 g)5 h)1/3 i)-6 j)-1/6 k)-1/4 l)-4 m)4 n)-3 o)3 p)1/12 q)3/8 r)0 s)-1 t)2 30. a)> b)> c)> d)> Todos son el número de la derecha menor que el de la izquierda. 31. 32. 33. 34. 2 4 a)5 b)3 c)-3 a)36 b)3 35. 36. 37. 38. a)-6 b)10 c)3 d)13 e)3,5 a)ab=1 b)ab=10 a)9 b)2 4 39. a)2,1 b)-1,7 c)0,15 d)0,45 e)-0,6 f)0,77 g)2,14 h)1,47 i)0,28 j)-2,4 k)-0,265 l)-0,275 m)0,4 n)2,48 o)-1,93 p)0,97 q)-0,84 r)-0,92 s)0,725 t)-1,8 u)-0,566… 40. a) 0,4766… b) -0,005 c) 0,05 d) 1,27… e) 0,7833… f) 2,127… g) 1,66… h) 1,566… i) 0,4285… j) 1,428… k) 1,166… l) 0,857… m) -0,49166… n) 2 41. a)12 3 b)100 c)20, 80 d)5 e)sin solución (x=-2 no vale) f)sin solución, x=0 y x=-10/3 no valen g)9/2 (x=2 no vale) h)2, 3 i)2,4 (x=0 no vale) j)3 (x= -42 no vale) k)3, 1/3 l)2, 3 m)8 (x=0 no vale) n)0 y 1 o)0 (x=-16/25 no vale) p)80 y 20 q)13/5 r) 3 10 s)1/250 (x=0 no vale) 42. a)x=20, y=5 (x=-5, y=-20 no vale) b)x=100, y=10 c)x=30, y=3 d)x=10, y=1 e)x=4, y=3 (x=-6, y=-2 no vale) f)(x= 6, y=2), (x=-6 , y=-2) g)(x=4, y=25), (x=25, y=4) h)x=8 , y=2 i)x=10=y j)x=10, y=10 k)x=3, y=1 l)x=40, y=80, (x= 0, y=0 no vale) m)(x=50 , y=20), (x=20 , y=50) n)x=10/3 , y=1/3 (x=-10/3 , y=-1/3 no vale) o)x=5 , y=4 p)x=5 , y=2 q)(x=2 , y=1), (x=1, y=2) 43. 44. a)3 b)1 c)x d)x Verdaderas: b, d, e, f, g 45. 46. 6034,0716 € 16105,1 € - 66 - TEMA 5 : POLINOMIOS Recuerda LAS LETRAS COMO NÚMEROS Ejercicio: Supongamos que un Kg. de naranjas cuesta 0,5 €. ¿Cuánto cuestan…? a) 2 Kg. ____________________________ b) 3 Kg. ____________________________ c) 50 Kg. ___________________________ d) n Kg. ____________________________ e) x Kg. ____________________________ Habrás visto que podemos usar una letra para designar una cantidad indeterminada, pero esa letra representa un número y funciona como un número: Igual que 5+5+5+5 = 4·5 x+x+x+x = 4·x Igual que 4·5+7·5+3·5 = 14·5 4·x+7·x+3·x =14·x Igual que 7·5-3·5 = 4·5 7·x-3·x = 4·x Igual que 5·5·5 = 53 x·x·x = x3 Igual que 53·52·54 = 59 x3·x2·x4 = x9 Igual que 57:54 = 53 x7:x4 = x3 Tenemos entonces una expresión algebraica que consiste en una expresión en la que aparecen letras para designar números tal y como hemos visto en los ejemplos anteriores. - 67 - Ejercicios 1 Escribe en lenguaje matemático: a) Una cantidad aumenta en 10 unidades: __________________ b) Un billete de tren cuesta 5 € menos que un billete de autobús: _________________________________________________ c) Un avión lleva una velocidad 8 veces mayor que la de un coche: ___________________________________________________ d) La edad de mi padre es triple que la mía: _____________ 2. Agrupa lo que puedas: a) d) g) j) 3x+5x= _________ 3x+4x+1= _______ 3x2+4x2= ________ 3x2+4x= _________ b) e) h) k) 2x-5x= _________ 3x+4x+3y= ______ 5x3-7x3= ________ x2+2x·x= ________ c) f) i) l) 3y+4y= _______ 3y-4y+1= _____ 5x2+y= _______ 5x-5= ________ 3. Realiza las siguientes operaciones: a)x2·x3= ________ d)5y3·y= ________ g)x2+x2= ________ b)3x2·2x3= ________ e)(10y4):5y= _______ h)x2·x2= ___________ c)5y4·7y2= ______ f)7x:x= _________ i)x2:x2= ________ 4. Realiza las siguientes operaciones y agrupa lo que puedas: a) b) c) d) e) f) g) h) i) 3·(x+5)= x·(3+5)= x·(x+5)= (x+3)(x+5)= (x-3)(x+5)= (x+3)(x-5)= (x-3)(x-5)= (x2+1)(x2-1)= x2(x2+x+2)= 5. Saca factor común lo que puedas: a) b) c) d) e) 5x+5y= 5x+5= 5x2+5x= 5x+x·y= 2x-4= - 68 - Recuerda EXPRESIONES NOTABLES Observa: a a+b b a+b b a Área cuadrada mayor a ba b a b2 Por trozos a·a+a·b+a·b+b·b = a2 b2 2ab Igualando: a b2 a2 b2 2ab De otra forma, multiplicando: a b a b aa ab ba bb a2 b2 2ab Debemos quitar este trozo sólo una vez b a a-b b a + a + b b Es decir: a2 = (a-b)2+2ab-b2 (a-b)2 = a2 b2 2ab De otra forma: (a-b)·(a-b) = aa-ab-ba+bb = a2 b2 2ab a a+b b a-b a a+b a b a-b a-b b Faltaría este cuadrado para completar el cuadrado de lado a Es decir: (a+b)(a-b) = a2 - b2 De otra forma, multiplicando: (a+b)·(a-b) = aa-ab+ab-bb = a2 - b2 INTENTA HACERLO CON CARTULINAS DE COLORES Y LO VERÁS MEJOR - 69 - Recuerda Trabajando con cubos se pueden encontrar fórmulas parecidas en el espacio, pero es difícil verlo dibujando. Veámoslo operando: (a+b)3= (a+b)·(a+b)2 = (a+b)·(a2+b2+2ab) = a3+ab2+2a2b+ba2+b3+2ab2 = a3+3a2b+3ab2+b3 (a-b)3= (a-b)·(a-b)2 = a3-3a2b+3ab2-b3 (hazlo tú) ¿Cómo obtendrías (a+b)4? Ejercicios 6. Calcula: a)(x+2)2 b)(x+3)2 c)(x-5)2 d)(x+y)2 e)(x-y)2 f)(x+y)·(x-y) g)(x-2)·(x+2) h)(x+3)·(x-3) i)(x+5)·(x-5) j)(6-x)·(6+x) k)(8-a)·(8+a) l)(a-x)·(a+x) m)(x+2)·(x+2) n)(x+3)·(x+3) o)(x-5)·(x-5) p)(x+y)·(x+y) 7. Calcula: a)(x2+x)2 b)(x2-5)2 c)(2x+1)2 d)(2x-3)2 e)(2x2+x)2 f)(2x+5)·(2x-5) g)(3x2+2)·(3x2-2) x h) 1 2 8. Utiliza las fórmulas para hallar: a)(109)2 = b)(91)2 = - 70 - c)91·109 = 2 Ejercicios 9. Calcula: a)(x+2)3 b)(x-2)3 c)(2x+3)3 d)(x2-3)3 Recuerda POLINOMIOS Un monomio es una expresión algebraica formada por un producto de números y letras. Por ejemplo -25x2. Todo monomio tiene dos partes: coeficiente y parte literal. En el ejemplo, el coeficiente es -25 y la parte literal x2. Se llama grado de un monomio al exponente que tiene la letra. En el ejemplo, el monomio es de grado 2. Un polinomio es una suma de monomios (binomio: de dos, trinomio: de tres). Se llama grado de un polinomio, al grado del monomio de mayor grado de los que lo forman. Ejercicios 10. Agrupa lo que puedas: a)5x+3x = c)3x2+12x2 = e)6x+9x = g)-8x2+6x2 = i)6x+2x+x2+1 = k)5x3-6x2+2x2-3 = m)3·x·(-2)·x4 = o)4x2·5x2·6x = q)6x3·2x·3 = s)5·x·2+3·x = b)8x-3x = d)7x3-2x3 = f)9x-4x = h)11x4-3x4 = j)4x+6x+3x-1 = l)3x+5+8x+2 = n)3·x·2·x2·5 = p)2·x·(-5)·x3 = r)3x2·(-1)x·2x = t)5·x·2-3·x·(-1) = 11. Desarrolla los siguientes productos: a)(4+x)·5 = c)6·(x2+2x) = e)(x-5x2)·4x = b)(x+2x3)·x = d)(2+x)·x = f)-8·(x-3) = - 71 - Ejercicios 12. Saca factor común lo que puedas: b) x+5xy+x2 = d) 4x+4y = f) 8x+x2 = a) 2x+2y = c) 6x+x2 = e) x+2xy+x2 = 13. Completa los huecos que faltan: a)4·(+) = 4x2+4x c)5·(+) = 5a+5b b)x·(+) = 6x2+2x d)y·(-) = 3xy-2y 14. Sabiendo que en un polinomio, se llama término principal al término de mayor grado, y término independiente al que no tiene letra (grado cero), dados los siguientes polinomios: A) 3 x+12x3-x5 5 B) 3x4+x7-2 Se pide: a) b) c) d) Grado. Término principal. Término independiente. Valor numérico para x = -2. Recuerda OPERACIONES CON POLINOMIOS Veamos, con un ejemplo, cómo se realiza la suma, resta, producto y cociente de dos polinomios. Sean los polinomios: P(x) = x3+x+5 y Q(x) = x5+x3-x+8 Suma P(x)+Q(x): 5 x x5 x3 + x3 + 2 x3 +x -x x3 x3 +x +x + 2x + 5 + 8 + 13 Resultado Resta P(x)Resultado 5 -x - x5 - - 72 - + 5 Q(x): - 8 - 3 Recuerda Producto P(x)·Q(x): 8x 4 Resultado x6 +x6 +5x5 + 2x6 +5x5 x8 x8 -x +x4 x3 x5 3 +5x3 +13 x3 -x2 +x +5 -x +8 +8x +40 -5x -x2 + 3x + 40 x3 x2 +x +x 3 Cociente Q(x):P(x): x5 - x5 + x3 - x3 -5x2 -5x2 -x +8 -x +8 +5 cociente x 2 Resultado 2 resto 5x x 8 Observa que la división de polinomios se termina cuando el grado del resto es menor que el grado del divisor. Se utiliza la misma terminología que para la división con números: D = dividendo, d = divisor, c = cociente, r = resto, cumpliéndose D = d·c+r. Ejercicios 15. Dados los polinomios: A=3x2 ; B=7x4 ;C=5x3 ; D=3x2+1 ; E=3x+2 ; F=3x3+2x2-x-1 G=5x4-x2+1 ; H=7x6-x5+1 ; I=5x5+6x4-3x3+2x2-x-1 ; J=3x3-2x2+1 Se pide: a) f) k) p) A+B H-J C·D 2·F b) g) l) q) A-D I-H E·F 3·J c) h) m) r) A+B+C A·B I·J 2F+3J d) i) n) s) A+B-C G·H F·G 2F-3J e) j) o) t) I+J G·J F·G·H 2F·3J 16. Halla el cociente y el resto de las divisiones: a) c) e) g) i) (7x+11+4x2+x4):(x2-5x+1) (7x+11+4x2+x4):(x3+x) (4x3+7x):(2x2-1) (4x3+6x2-2x+4):x (x3-3x):(2x2+5) - 73 - b) d) f) h) j) (4x4+2x2+1):(x2-3x) (4x4+2x2+1):(x-3) (x4-5x3+7x2-4x+5):(x2+1) (2x-3):(3x-2) (x2-2x+1):(x3-2) Recuerda REGLA DE RUFFINI Hay ciertas divisiones que se pueden hacer de un modo más sencillo usando lo que se conoce como regla de Ruffini. Estas divisiones son aquellas en las que el divisor es de la forma (x-a). Se verá mejor con un par de ejemplos: Método general x3 - x3 2 -5x +2 +2 x 2 x2 -5x +2 2 x2 +4x -x +2 x -2 0 Ruffini x - 2 x2 + 2x -1 1 2 1 -5 4 -1 2 -2 0 Cociente Cociente X2+2x-1 Resto Método general x3 -5x +2 3 2 - x -3 x -3 x2 -5x +2 3 x2 +9x 4x +2 -4x -12 -10 0 2 2 Resto Ruffini x + 3 x2 - 3x +4 1 -3 1 0 -3 -3 -5 2 9 -12 4 -10 Cociente Cociente X2-3x+4 Resto Resto Ejercicios 17. De las siguientes divisiones haz las que puedas por la regla de Ruffini: a)(4x4+2x2+1):(x-3) c)(x4-x3-1):(x2-x) e)(5x2+x3+1):(x+1) g)(x4-x3-1):(5-x2) i)(x4-x3-1):x b)(4x4+2x2+1):(x2-3) d)(5x3-6x2-7):(x+3) f)(x2-5x+6): (x-2) h)(x4-x3-1):(5+x) j)(x4-x3-1):x2 18. Halla m para que (x2+mx-3) sea divisible por (x-2). 1 19. Halla a para que x sea un factor de (ax2-3x+2). 3 - 74 - Ejercicios 20. Halla el resto de las siguientes divisiones: a)(3x4+5x3-x-8): (x+2) b)(5m-3m3+8m2-6):(m-3) 3 c)(4a3-8a2-6+2a3-2a): a 2 2 11 3 4 d) m2 4 m m3 : m 9 2 3 3 21. Halla p para que sea exacta la división (x2-2x+p):(x+3). 22. Halla t para que (x4-3x3+tx+2) sea divisible por (x+2). 23. Halla m para que (x5-8x2+mx-6x3+1) sea divisible por (x+1). 24. Halla b para que (x-2) sea un factor de (x3-2bx+3). 25. Halla m para que al dividir (x4-x3-3x+m) entre (x+2), el resto sea 8. 26. Halla k para que el polinomio de la izquierda sea divisible por el binomio de la derecha: a)(x2-6x+k) por (x+3) b)(x3-3x2+2x+k) por (x+2) c)(x3-9x2+kx-32) por (x-4) d)(3x5-8x3+kx-20) por (x-2) 27. P(x) es un polinomio de grado 2 con coeficiente de x2 igual a 1. Al dividir P(x) entre (x-5); el resto es 4. Si P(x) es divisible por (x-3); halla P(x). - 75 - Recuerda FACTORIZACIÓN DE POLINOMIOS Haz el siguiente producto: (x-2)·(x+2)·(x-3) = x3-3x2-4x+12 Dicho de otra forma, podemos descomponer el polinomio P(x) = x 3-3x2-4x+12 en un producto de factores más pequeños P(x) = (x-2)·(x+2)·(x-3) Este va a ser el problema al que nos enfrentaremos: ¿cómo localizar los números 2, -2 y 3 que intervienen en los factores? En cualquier división se tiene: D = d·c+r En particular, si dividimos un polinomio P(x) entre (x-a), obtendremos un cociente C y un resto R: P(x) = (x-a)·C+R Si, por otra parte, nos interesa conocer el valor numérico del polinomio P(x) cuando x vale a lo podríamos obtener así: P(a) = (a-a)·C+R = 0·C+R = 0+R = R es decir: P(a) = [Resto de la división de P(x) entre (x-a)] (Teorema del resto) Con un par de ejemplos se verá mejor: P(x) = x3-2x2+1 P(2) = 23-2·22+1 = 8-8+1 = 1 1 2 1 -2 0 1 2 0 0 0 0 1 Coinciden Resto de P(x) : (x-2) P(-3) = (-3)3-2·(-3)2+1 = -27-18+1 = -44 1 -3 1 -2 0 1 -3 +15 -45 0 15 -44 Coinciden Resto de P(x) : (x+3) - 76 - Recuerda Cuando dividimos un polinomio P(x) entre (x-a) puede ocurrir que el resto R sea 0, es decir que: P(x) = (x-a)·C Si ocurre esto, hemos descompuesto P(x) en dos factores más sencillos: (x-a) y C (en este caso, evidentemente, P(x) es divisible por (x-a) o (x-a) es un divisor de P(x) ). Cuando ocurre esto último, el valor del polinomio al sustituir x por a sería: P(a) = (a-a)·C = 0·C = 0. Se dice en este caso que a es una raíz (o cero) de P(x). De lo dicho se desprende que para que P(x) sea divisible por (x-a), debe suceder que a sea raíz de P(x) y lo recíproco: si a es raíz de P(x), entonces P(x) es divisible por (x-a). Observa el siguiente ejemplo: Sea P(x) = x3-2x2-5x+6 1 1 1 -2 1 -2 -5 6 1 -1 -6 -1 -6 0 -2 6 -3 0 P(x) = (x-1)·(x2-x-6) P(x) = (x-1)·(x+2)·(x-3) Hemos descompuesto P(x) en factores lo más sencillos posible (lo hemos factorizado). Así: 1,-2 y 3 son raíces de P(x): P(1) = 0, P(-2) = 0, P(3) = 0 luego P(x) es divisible por (x-1), por (x+2) y por (x-3) - 77 - Ejercicios 28. Comprueba si los siguientes polinomio: P(x) = 2x3-x2-8x+4 a)1 b)-1 c)2 d)-2 números e)1/2 son raíces f)-1/2 del g)1/3 29. Halla el resto de las siguientes divisiones, sin hacerlas: a)(x4-3x+2x2-5):(x+2) b)(3x2+x4-6x+2):(x+1) 30. Resuelve los problemas 18 a 27 sin hacer la división. Recuerda En principio buscamos factores del tipo (x-a) que son los más sencillos. Ello equivale a buscar las raíces a del polinomio con el que trabajamos. ¿Cómo las buscamos? Lo veremos mejor en el ejemplo: P(x) = x3-2x2-5x+6 Queremos que ocurra: 1 -2 -5 6 0 ¿Qué números podemos poner aquí? Si estos números han de ser enteros, debe suceder: 1 -2 -5 6 b 0 a·b = -6 a debe ser un divisor de -6 a Luego los candidatos a raíz entera de un polinomio son los divisores del término independiente. (En el ejemplo serían 1, 2, 3, y 6). Ejercicios 31. Factoriza los siguientes polinomios: a)x2-5x+6 d)x3-4x2-4x+16 g)x2-4 b)x2+6x+9 e)x4-13x2+36 h)x4-34x2+225 - 78 - c)x3-4x2+5x-2 f)x2-3x+2 i)x5-x4-34x3+34x2+225x-225 Recuerda Habrás observado que a veces , un factor aparece más de una vez, por ejemplo: (x2+6x+9) = (x+3)2 Se dice entonces que -3 es una raíz doble de (x2+6x+9) o que su grado de multiplicidad es dos. Si aparece tres veces se dice triple o de grado 3, y así sucesivamente. Si una raíz aparece una sola vez, se dice que es simple. Recuerda Cuando un polinomio no tiene término independiente, podemos hacer lo siguiente: x3-5x2+6x = x· (x2-5x+6) Se factoriza por Ruffini x4-x2 = x2· (x2-1) Se factoriza por Ruffini y así siempre. Evidentemente, en este caso, el 0 es raíz del polinomio (simple en el primer caso y doble en el segundo). Ejercicios 32. Factoriza los siguientes polinomios: a)x3-4x d)x5-x3 b)x3+4x2+4x e)x4-4x3 c)x3-5x2+6x f)x7-x6-2x5 Recuerda Hay polinomios de grado 2 o superior que no se pueden o no sabemos factorizar, por ejemplo x2+1. Cuando ocurre esto, se dejan los factores que parecen tal cual. Por ejemplo: 1 -3 1 -3 3 2 2 x -3x +x-3=(x-3)·(x +1) 3 3 0 3 1 - 79 - 0 1 0 Ejercicios 33. Factoriza los siguientes polinomios: a)(x4+x3-x2+x-2) b)x4-16 34. Halla las raíces de los siguientes polinomios, dí de qué orden son y factorízalos: a)x5-3x4+3x3-x2 d)x3-7x+6 b)x4-2x2+1 e)x4+1 c)x5-16x f)x5+x3 Recuerda Hasta ahora hemos factorizado polinomios buscando sólo raíces enteras, pero en algunos casos podemos afinar más. Veamos los polinomios de segundo grado: P(x) = ax 2+bx +c. Sabemos que un polinomio es divisible por (x-a) si P(a) = 0, y esto, en este caso significa que ax2+bx+c = 0. Es decir, hallar las raíces de P(x) es resolver una ecuación de segundo grado: b b 2 4ac x 2a Veamos como esto nos puede ayudar a factorizar polinomios de segundo grado que antes no sabíamos: 1 6 P1 x 2 x 1 1 1 x x 6 2 3 1 1 4 1 25 1 5 1 1 6 36 6 6 36 2 6 6= = = x x 0 x 2 2 2 6 6 1 1 P2 6 x 2 x 1 6· x x 2 3 6x 2 x 1 0 x 1 1 24 1 5 12 12 Observa que P2 6·P1 - 80 - 1/2 -1/3 1/2 -1/3 Recuerda 1 1 P3 12x 2 2x 2 12· x x 2 3 12x 2 2x 2 0 x 1/2 2 4 96 2 10 24 24 -1/3 3 P4 x 2 2x 3 x 1x 3 x 2 4 12 2 4 2 2 P5 x 2 6x 9 x 32 x 6 36 36 6 0 2 2 P6 x2 x 2 x2 x 2 x -1 3 3 1 1 8 sin solución 2 Ejercicios 35. Factoriza los siguientes polinomios: a)4x2-1 e)x2-2 b)4x2+1 f)x2-3 c)4x2-7x-2 g)x2-5 d)6x2+5x+1 h)3x2-15 Recuerda Veamos ahora cómo extender esto a grados mayores: 6x3-x2-4x-1 = =(x-1)·(6 x2+5x+1) = 1 1 = 6··(x-1)·(x+ )(x+ ) 2 3 6 1 6 x -1 -4 -1 3 0 3 5 1 0 5 25 24 51 12 12 - 81 - -1/2 -1/3 Ejercicios 36. Factoriza los siguientes polinomios: a)4x4-17x2+4 d)6x3+x2-4x+1 b)9x3+18x2-x-2 e)2x3+x2-2x-1 c)x3+2x2-3x-6 f)x4-6x2+5 Amplía Cuando no hay raíces enteras y el grado es mayor que dos: 12x3+4x2-3x-1. No tiene raíces enteras (compruébalo). Podría tenerlas fraccionarias. ¿Cómo buscarlas por Ruffini? 12 4 -3 -1 r/s 0 -1/4 -1/12 r/s 0 P/q 1 1 1 12x3+4x2-3x-1 = 12·(x3+ x2- x- ) 3 4 12 1 1/3 P/q p r 1 · q s 12 En nuestro ejemplo, 12 p divisor del término independiente q divisor del término principal. p = 1, q = 1, 2, 3, 6, 12 candidatos: 1, 1/2, 1/3, 1/6, 1/12 4 -3 -1 6 5 1 10 2 0 -6 -2 12 4 -4 0 12 0 1/2 12 -1/2 -1/3 - 82 - 1 1 1 12· x x x 2 2 3 Ejercicios 37.Calcula las raíces de los siguientes polinomios, di de qué orden son y factorízalos: a)-3x2+12 d)2x4-10x2+8 g)8x3+12x2+6x+1 b)3x2-7x e)2x3+12x2+22x+12 h)2x2+3x+1 c)x4-4x2+4 f)x3+x2-2x-2 i)5x3+2x2-5x-2 Amplía Si lo cree conveniente el profesor se puede ver esto ahora. Si no, se hará en el tema de ecuaciones. ECUACIONES POLINÓMICAS Todo lo visto nos va a permitir resolver algunas ecuaciones polinómicas de grado mayor que 2. Con un ejemplo se entenderá mejor: x3-2x2+3 = x2+x x3-3x2-x+3 = 0 Resolver la ecuación equivale a hallar las raíces del polinomio: x 3-3x2-x+3. Hallar las raíces implica el mismo proceso que factorizarlo: 1 -3 1 -1 -2 3 -3 1 -2 -3 0 -1 3 -3 0 1 -1 1 (x3-3x2-x+3) = (x-1)·(x+1)·(x-3) = 0 x=1 x=3 x=-1 soluciones 1 y aún mejor: -3 -1 3 1 -2 -3 -2 -3 0 1 1 (x3-3x2-x+3) = (x-1)·(x2-2x-3) x=1 - 83 - x 2 4 12 2 4 2 2 3 -1 Ejercicios 38. Resuelve las ecuaciones: a)x3+x2-4x-4=0 d)x+6=4x2-x3 b)2x3+x2=x3+4x+4 e)6x3-x2-4x-1=0 c)x3-4x2+x+6=0 f)2x4-2x3+2x2-2x=0 Observa MCD Y MCM DE VARIOS POLINOMIOS Recuerda lo que hacías con números: 360 = 23·32·5 84 = 22·3·7 108 = 22·33 mcm (360,84,108) = 23·32·5·7 factores comunes y no comunes de mayor exponente. mcd (360,84,108) = 22·3 factores comunes de menor exponente. Con polinomios se actúa exactamente igual: P = x3-5x2+6x = x (x-2)(x-3) Q = x3-4x = x (x-2)(x+2) R = x4-4x3+4x2 = x2 (x-2)2 mcd (P,Q,R) = x·(x-2) mcm (P,Q,R) = x2 (x-2)2(x-3)(x+2) Del mismo modo que : 6 = 2·3 ; 35 = 5·7 mcd (6,35) = 1 ocurre que : P = x2-5x+6 =(x-2)(x-3) mcd (P,Q) = 1 Q = x2+4x+4 = (x+2)2 y al igual que se decía que 6 y 35 son números entre sí, se dice que los polinomios P y Q son primos entre sí. - 84 - primos Ejercicios 39. Halla el mcd y el mcm: a)(x2-1),(x2+x-2) c)(x3-4x2+5x-2),(x5-x3) e)(x2-5x+6),(x2-2x+1) g)(x2-4),(x2+2x+1),(x2-2x+1) i)(3x2-9x+6),(x2-4) k)(6x2-6),(3x2-3) b)(x3+4x2+4x),(x3-4x) d)(x3-5x2+6x),(x4-13x2+36) f)x3,(x2-x),(x2+x) h)(x3-5x2+6x),(x3-4x2+4x) j)(6x2-6),(8x2+8x-16) l)(x2-1),(1-x2) Recuerda FRACCIONES ALGEBRAICAS Una fracción algebraica es una expresión de la forma P (x ) donde P y Q son Q (x ) dos polinomios, Q 0. Con fracciones algebraicas se trabaja exactamente igual que con fracciones numéricas: simplificación: x 2 5x 6 x 2x 3 = x 2x 3 x 3 2 x 2x 2 x 2 x 4x 4 x 22 factorizando sumas y restas: Pasamos a común denominador (mcm de los denominadores) factorizando denominadores x 2 2 x 1 x x x 1x 1 x x 1 x 2 2x 2 x ·x 2·x 1 x x 1x 1 x x 1x 1 x x 1x 1 x 2 2 Agrupamos numeradores. Factorizamos el de arriba y simplificamos si se puede (en este caso no se puede) - 85 - Recuerda Productos y cocientes: operamos Factorizamos todos los polinomios x 2 5x 6 x 2 9 = : x 2 4x 4 x 2 4 x 22 x 3x 2 = x 22 x 3x 3 x 2x 3 x 2 2 x x 2 x 2x 3 = x : 3x 3 2x 2 = 2 simplificamos 1º Paréntesis de dentro hacia fuera. 2º Productos y cocientes 3º Sumas y restas Orden de las operaciones: Ejercicios 40. Simplifica al máximo: 6x 3 2x b) 2x 3 4x 5 c) 6x 4 3x 4 x2 x d) 2 x x e) x2 x x2 x f) x2 3x 2 x2 1 h) x3 2x 1 x3 2x2 1 i) x 3 2x 2 x 3 4x a) g) x2 9 x2 6x 9 x2 4x 4 j) 2 x 5x 6 x2 1 k) 1 x2 - 86 - x 3 3x 2 l) 2 3x x 3 Ejercicios 41. Opera y simplifica: a) x x 3 5 xx d) · 35 b) e) 3 5 x x c) x x : 3 5 f) x 5 3 x 2 x 1 3 5 42. Opera y simplifica: a) 5 x 5 3 x b) x 2 2 2x 4 x 2x x 2 x 2 x 2 x 2 c) 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 d) e) x 3 x 2 x 3 2 x 1 x x x x 1 x 1 x2 3 2 f) x 1 x 1 x 1 g) 1 3x 5x 6 x 1 2x 2 h) - 87 - 3 2 6 2 1 x x 1 x 1 Ejercicios 43. Opera y simplifica: a) x5 x3 x2 4x 4 · x3 4x x2 2x 1 b) x2 5x 6 x2 9 : x2 4x 4 x2 x 2 c) 1 x2 x 1 · 1 x2 2x2 2 d) 2x3 8x 1 : 3x3 3x 3 x 2 x 1 · x2 2x 1 44. Opera y simplifica: x 1 x x x a) · : 3 5 3 x 1 x 1 b) x2 5x 6 x2 4x 4 x 1 · 2 2 x 4x 4 x 4 x 2 x 2 3x c) x x 3 3 2x 1x 1 6 6 8 d) x 5 : 1 2 x x x 45. Opera y simplifica: a) 6 3 2 2 1 x 1 x 1 x b) c) x 2 x 1 : x2 2x 1 d) - 88 - 1 x 2 1 x 1 x 2x 1 x 2 : Soluciones TEMA 5: 1. a) x+10 b)x+5 = y c)x = 8·y d)x = 3·y 2. a)8x g)7x2 b)-3x h)-2x3 c)7y i)5x2+y d)7x+1 j)3x2+4x e)7x+3y k)3x2 f)-y+1 l)5x-5 3. a)x5 b)6x5 c)35y6 d)5y4 e)2y3 f)7 g)2x2 h)x4 i)1 4. a)3x+15 f)x2-2x-15 b)8x c)x2+5x g)x -8x+15 2 d)x2+8x+15 h)x4-1 e)x2+2x-15 i)x4+x3+2x2 5. a)5(x+y) b)5(x+1) c)5x(x+1) d)x(5+y) e)2(x-2) 6. a)x2+4x+4 b)x2+6x+9 c)x2-10x+25 d)x2+y2+2xy e)x2+y2-2xy 2 2 2 2 2 2 f)x -y g)x -4 h)x -9 i)x -25 j)36-x k)64-a2 2 2 2 2 2 2 l)a -x m)x +4x+4 n)x +6x+9 o)x -10x+25 p)x +y2+2xy 7. a)x4+2x3+x2 b)x4-10x2+25 c)4x2+4x+1 d)4x2-12x+9 e)4x4+4x3+x2 f)4x2-25 g)9x4-4 h)x2/4–x+1 8. a)(100+9)2=10000+81+1800=11881 b)(100-9)2=10000+81-1800=8281 c)(100+9)(100-9)=10000-81=9919 9. a)x3+6x2+12x+8 b)x3-6x2+12x-8 c)8x3+36x2+54x+27 d)x6-9x4+27x2+27 10. a)8x b)5x c)15x2 d)5x3 e)15x f)5x g)-2x2 h)8x4 i)x2+8x+1 j)13x-1 k)5x34x2-3 l)11x+7 m)-6x5 n)30x3 o)120x5 p)-10x4 q)36x4 r)-6x4 s)13x t)13x 11. a)20+5x b)x2+2x4 c)6x2+12x d)2x+x2 e)4x2-20x3 f)-8x+24 12. a)2(x+y) b)x(1+5y+x) c)x(6+x) d)4(x+y) e)x(1+2y+x) f)x(8+x) 13. 14. Aa)5 Ab)-1·x5 Ac)0 Ad)-314/5 2 a)4(x +x) b)(6x+2) c)(a+b) d)(3x-2) Ba)7 Bb)x7 Bc)-2 Bd)-82 15. a)7x4+3x2 b)-1 c)7x4+5x3+3x2 d)7x4-5x3+3x2 e)5x5+6x4-x f)7x6-x5-3x3+2x2 g)-7x6+6x5+6x4-3x3+2x2-x-2 h)21x6 i)35x10-5x9-7x8+x7+7x6-x5+5x4-x2+1 j)15x7-10x6-3x5+7x4+3x3-3x2+1 k)15x5+5x3 4 l)9x +12x3+x2-5x-2 m)15x8+8x7-21x6+17x5-x4-4x3+4x2-x-1 7 6 n)15x +10x -8x5-7x4+4x3+3x2-x-1 o)105x13+55x12+46x11-57x10+35x9 p)6x3+4x2-2x-2 3 2 3 2 3 2 6 4 q)9x -6x +3 r)15x -2x -2x+1 s)-3x +10x -2x-5 t)54x -42x +12x3+24x2-6x-6 16. a)C=x2+5x+28; R=142x-17 b)C=4x2+12x+38; R=114x+1 2 3 2 c)C=x; R=3x +7x+11 d)C=4x +12x +38x+114; R=343 e)C=2x; R=9x f)C=x2-5x+6; R=x-1 g)C=4x2+6x-2; R=4 h)C=2/3; R=-5/3 i)C=1/2x; R=-11/2x j)C=0; R=x2-2x+1 17. a)C=4x3+12x2+38x+114; R=343 b)No c)No d)C=5x2-21x+63; R=-196 e)C=x2+4x-4; R=5 f)C=x-3; R=0 g)No h)C=x3-6x2+30x-150; R=749 i)C=x3-x2; R=-1 j)No 18. 19. 20. 21. 22. 23. -1/2 -27 a)2 b)0 c)-27/4 d)0 -15 21 -2 24. 25. 26. 27. 11/4 -22 a) –27 b) 24 c)28 d) -6 x2-6x+9 28. 29. a)No b)No c)Si d)Si e)Si f)No g)No a)25 b)12 30. Son las mismas soluciones del problema correspondiente. 31. - 89 - Soluciones a)(x-2)(x-3) b)(x+3)2 e)(x-2)(x+2)(x-3)(x+3) h)(x-3)(x+3)(x-5)(x+5) c)(x-1)2(x-2) d)(x-2)(x+2)(x-4) f)(x-1)(x-2) g)(x-2)(x+2) i)(x-1)(x-3)(x+3)(x-5)(x+5) 32. 33. 2 a)x(x-2)(x+2) b)x(x+2) c)x(x-2)(x-3) a)(x-1)(x+2)(x2+1) d)x3(x-1)(x+1) e)x3(x-4) f)x5(x-2)(x+1) b)(x-2)(x+2)(x2+4) 34. 35. a)x2(x-1)3 ; o doble, 1 triple a)4(x-1/2)(x+1/2) b)No se puede 2 2 c)4(x-2)(x+1/4) d)6(x+1/2)(x+1/3) b)(x-1) (x+1) ; 1 dobles 2 c)x(x-2)(x+2)(x +4) ; 0, 2 simples e)(x- 2 )(x+ 2 ) f)(x- 3 )(x+ 3 ) d)(x-1)(x-2)(x+3); 1,2.-3 simples g)(x- 5 )(x+ 5 ) h)3(x- 5 )(x+ 5 ) e)x4+1; sin raíces f)x3(x2+1); 0 triple 36. a)4(x-2)(x+2)(x-1/2)(x+1/2) b)9(x+2)(x-1/3)(x+1/3) c)(x+2)(x- 3 )(x+ 3 ) d)6(x+1)(x-1/2)(x-1/3) e)2(x-1)(x+1)(x+1/2) f)(x-1)(x+1)(x- 5 )(x+ 5 ) 37. 38. a) 2 simples: -3(x-2)(x+2) b)0, 7/3 simples: 3x(x-7/3) a) -1,2,-2 2 2 c) 2 dobles: (x- 2 ) (x+ 2 ) b) -1,2,-2 d) 1, 2 simples: 2(x-2)(x+2)(x-1)(x+1) c) -1,2,3 e)-1,-2,-3 simples: 2(x+1)(x+2)(x+3) d) -1,2,3 f)-1, 2 simples: (x+1)(x- 2 )(x+ 2 ) e) 1,-1/2,-1/3 g)-1/2 triple: 8(x+1/2)3 h)-1,-1/2 simples: 2(x+1) (x+1/2) f) 0,1 i) 1,-2/5 simples: 5(x-1)(x+1)(x+2/5) 39. a)mcd=(x-1), mcm=(x-1)(x+1)(x+2) b)mcd=x(x+2), mcm=x(x-2)(x+2)2 c)mcd=(x-1), mcm=x3(x-1)2(x+1)(x-2) d)mcd=(x-2)(x-3), mcm=x(x-2)(x+2)(x-3)(x+3) e)mcd=1, mcm=(x-1)2(x-2)(x-3) f)mcd=x, mcm=x3(x-1)(x+1) 2 2 g)mcd=1, mcm=(x-1) (x+1) (x-2)(x+2) h)mcd=x(x-2), mcm=x(x-2)2(x-3) i)mcd=(x-2), mcm=3(x-2)(x+2)(x-1) j)mcd=2(x-1), mcm=24(x-1)(x+1)(x+2) k)mcd=3(x-1)(x+1), mcm=6(x-1)(x+1) l)mcd=mcm=(x-1)(x+1) 40. x 1 1 x x 1 a)3x2 b)1/2x2 c)2 d) e) x 1 x 1 x 1 x 1 x 3 x 2 x 2 x f) g) h) i) j) k)-1 l)-1 x 3 x 3 x 1 x 2 x 1 41. a) 2x/15 b) -2/x c) x2 15 3x d) x2/15 e) 5/3 f) 13 3x 15 42. x2 15x 15 1 3x 8x x 2 b) c) 2 d) 2 3x 2x x 1 x 4 2 x 5 11x 8 5x 7 7x 5 e) 2 f) 2 g) h) 2 2 x 2 x 1 x x x 1 43. 44. 2x 8 17x 12 x2x 1x 2 x 1x 2 a) b) 2 a) b) 5 x 5 x 4x 4 x 1x 2 x 3x 2 2 2 3x x 3x 1 2x 2x 2 c) 2 d) c) d) x 4 x 1 x 1x 1 2 2x 45. a) a) 1 x 1 b) x2 x 2 2x3 x2 c) - 90 - 2x2 5x 2 x3 x2 d) 1 x 1 x TEMA 6: ECUACIONES Y SISTEMAS Recuerda Este curso ampliaremos el campo de ecuaciones que ya iniciamos en cursos anteriores. Por si alguien ha olvidado cosas, recordaremos algo. Una ecuación es una igualdad donde aparecen cantidades conocidas y desconocidas relacionadas por operaciones matemáticas. Por ejemplo: 2) 2x-1 = 8 1) 3x+4 = 5x-8 Resolver una ecuación es encontrar las cantidades desconocidas, incógnitas, que hacen cierta la igualdad. En nuestros ejemplos, la solución sería: 1) x = 6 2) x = 4 Para resolver una ecuación hay un principio básico: todo lo que hagamos a uno de los lados de la igualdad, miembro, debemos hacérselo al otro para conservarla, por ejemplo: x+5 = 8 x+5-5 = 8-5 x = 8-5 = 3 que se traduce vulgarmente por: lo que está sumando a un lado, pasa restando al otro. x-5 = 8 x-5+5 = 8+5 x = 8+5 = 13 que se traduce vulgarmente por: lo que está restando a un lado, pasa sumando al otro. 20 5·x = 20 5·x:5 = 20:5 x= =4 5 que se traduce vulgarmente por: lo que está multiplicando a un lado, pasa dividiendo al otro. x:6 = 5 (x:6)·6 = 5·6 x = 5·6 = 30 que se traduce vulgarmente por: lo que está dividiendo a un lado, pasa multiplicando al otro. - 91 - Ejercicios ECUACIONES DE PRIMER GRADO 1. Resuelve las siguientes ecuaciones: a) 2x-7 = 3x-8 b) 6x-3 = 2x+1 c) 9(x-1) = 6(x+3) d) 2x+2 = x+2 e) 10x+2x = 7x-15 f) x-7 = 2(x-3) g) 2x+2 = x+5 h) –3x+2 = x+10 i) 12-(x-3) = 6 j) 8(x-2) = -12(3-x) k) 2 1 1 1 x- x2 5 3 4 l) 2x- m) 1 2 x+ x-3 3 5 n) o) 3 2 x+1 = x-2 4 5 p) 3-(2x+1) = 5 2 1 x+ 5 3 1 3 2 1 x+ x+ 3 2 5 2 q) x-(3-2x) = 3 r) 2x+(5x-2) = 3 s) x = 4-(x-2) t) 2x-3 = 4(x+2) u) 3-(x-2) = 4-(2x+1) v) 2(x+1)+x = 7 w) 2x 1 x 3 5 6 4 x) x 11 x 5 0 6 3 2. Si al triple de un número le restamos 7 obtenemos el doble del número inicial. Hállalo. - 92 - Ejercicios 3. Halla el número al que sumándole 5 obtenemos seis veces más que si le restamos 5. 4. Si al doble de un número le restamos su mitad obtenemos 54. Halla el número. 5. Si a un número le restamos 1 obtenemos el doble que si le restamos 10. Hállalo. 6. Eva se gastó los 3/4 partes del dinero que tenía y después la tercera parte de lo que le quedaba. Si acaba con 1 €, ¿cuánto dinero tenía al empezar? 7. Se han consumido 7/8 del contenido de un bidón de aceite. Reponemos 38 l y así el bidón queda lleno hasta sus 3/5 partes. Halla la capacidad del bidón. 8. Se reparten 150000 € entre tres personas A, B y C de modo que entre A y B cobren conjuntamente doble de lo que cobra C y que A cobre 20000 € más que B. ¿Cuánto recibe cada persona? 9. Los 65 viajeros de un avión pertenecen a 4 países. Colocados en orden decreciente, el número de viajeros que corresponde a cada país, México, Venezuela, Argentina y España, cada uno de ellos es 2/3 del anterior. ¿Cuántos viajeros hay de cada país? - 93 - Ejercicios 10. Resuelve las siguientes ecuaciones: a) x 1 x 3 0 10 6 b) x 2 x 1 1 9 3 x 1 3 2 d) x x 2 x 3 3 3 4 9 c) x e) x x 1 x 1 1 2 3 4 f) x 1 x 3 0 5 6 g) x 2 x 1 x 1 0 6 3 2 h) x 1 x 1 x 3 2 8 6 5 i) x 5 2x 3 2 3 j) 2x 1 4x 2 3 5 k) x 1 x 3 1 6 4 l) 2x m) 2x 1 x 2 0 15 9 n) o) x 11 x 5 0 6 3 x 2 x 7 8 3x 2 x 1 7 2x 5 2 11. Resuelve las siguientes ecuaciones: a) x x x 5 2 3 4 c) x 2 3(1 x) 10 3 2 b) x 6 x 2 1 10 3 12. En un triángulo isósceles cada uno de los lados iguales mide 3 cm más que el lado desigual y su perímetro es 24 cm. ¿Cuánto miden los lados? - 94 - Ejercicios 13. La suma de dos números pares consecutivos es 90. Hállalos. 14. El perímetro de un rectángulo es 20 cm y el lado mayor mide 2 cm más que el menor. Halla sus lados. 15. Las edades de María y de su padre suman 54 años. Hace 5 años la edad de su padre era el triple que la de María. ¿Qué edad tiene cada uno? 16. Resuelve las siguientes ecuaciones: a) x 2 3(1 x) 10 3 2 b) 3 x x 1 x 2 x 6 2 5 3 c) x 2 x 1 x 1 0 6 3 2 d) x 1 x 1 x 3 2 8 6 5 x 1 x 1 2 3 f) x 2 1 1 x 3 0 2 2 3 x e) 2 5 x 1 x 1 3 4 g) 2 3 i) x x 1 3 x 7 h) 5 5 1 3 x 2 4 2 - 95 - Ejercicios 17. Resuelve las siguientes ecuaciones: a) x 2 x 2 x 1 x 3 3 2 6 4 2 1 x x 3 2 x 3 2 2 3 4 6 12 x b) c) x d) 3x 1 x 1 x 2 1 2(x 1) 4 5 10 1 2x 5 x 3 1 5 10x 5 2x 3 2 3 2 5 4 3 1 x 1 x 2 4x 3 3x 4 x e) 3 3 1 1 4 4 2 2 5 x x 20 x 1 f) 3 2 30x 5 7 2 3 1 1 1 3 3 4 5 18. ¿Qué número hay que sumar a cada uno de los dos términos 7 2 de la fracción para obtener una fracción equivalente a ? 3 13 - 96 - Ejercicios 19. Halla los tres ángulos de un triángulo A,B,C sabiendo que el ángulo B mide 40º más que C, y que A mide 40º más que B. 20. Calcula los ángulos condiciones que se dan. 3x+20 x del trapecio del dibujo con las 3x+15 x+5 21. En un triángulo ABC, el ángulo A mide el triple que C y el ángulo B mide el doble que C. Halla lo que miden los tres ángulos. 22. La base de un rectángulo mide doble que su altura. Hállalas sabiendo que el perímetro del rectángulo es 30 cm. 23. Halla los ángulos del paralelogramo del dibujo con los datos que se dan. 8x 2x+20 24. Un peatón recorre 22 km en 4 h a velocidad constante. a) Halla su velocidad en km/h. b) Hállala en m/seg. 25. En una reunión hay doble número de mujeres que de hombres y triple número de niños que de hombres y mujeres juntos. ¿Cuántos hombres, mujeres y niños hay, si el total es de 96 personas? 26. La valla que rodea un campo rectangular mide 3200 m. ¿Cuáles son las dimensiones del campo si su largo mide triple que su ancho? 27. Halla el número cuya tercera parte sumada con su triplo nos dé como resultado 40. - 97 - Ejercicios 28. Descompón el número 133 en dos sumandos de forma que al dividir la parte mayor por la menor dé 4 de cociente y 8 de resto. 29. Halla dos números enteros consecutivos tales que la diferencia entre la tercera parte del mayor y la séptima parte del menor sea 1/5 del menor. Recuerda ECUACIONES DE SEGUNDO GRADO Son aquellas en las que la incógnita aparece, como mucho, elevada al cuadrado. Después de operar los dos lados (miembros) de la igualdad, queda reducida a una expresión como: ax2+bx+c = 0, con a,b,c números conocidos. Para su resolución consideremos tres casos: 1º) Cuando c = 0. Tenemos ax2+bx = 0 x(ax+b) = 0 Dos soluciones: x = 0, x = 2º) Cuando b = 0. Tenemos ax2 + c = 0 x2 = b . a c a c c > 0 Dos soluciones: x = a a c b) Si = 0 c = 0 Una única solución: x = 0. a c c) Si < 0 No hay ninguna solución. a a) Si 3º) Caso general, que también incluye los anteriores. La solución de la ecuación viene dada por la fórmula: x (b2-4ac = Discriminante) a) Si b2-4ac > 0 Hay dos soluciones. b) Si b2-4ac = 0 Hay una solución. c) Si b2-4ac < 0 No hay solución. - 98 - b b2 4ac 2a Recuerda Podemos ver que, efectivamente, esta fórmula da la solución de la ecuación, viendo que en ambas expresiones pone lo mismo, haciendo una serie de cálculos: x b b2 4ac 2ax b b2 4ac 2ax b b2 4ac 2a Elevando al cuadrado los dos miembros de la igualdad, nos queda: 4a2x2+b2+4abx = b2-4ac 4a2x2+4abx+4ac = 0 4a (ax2+bx+c) = 0 Y como a 0 ( de lo contrario la ecuación no sería de segundo grado) tenemos que: ax2+bx+c = 0. Veamos algunos ejemplos: x=0 1º) 4x2-8x = 0 x(4x-8) = 0 4x-8 = 0 x = 2 x=3 2º) x2-9 = 0 x2 = 9 x 9 3º) x2-5x+6 = 0 x x = -3 5 25 24 5 1 2 2 x=3 x=2 Ejercicios 30. Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado: a) x2-9x = 0 b) 4x2-16x = 0 c) 4x2-9x = 0 d) x2-x = 0 e) x2-9 = 0 f) x2-6 = 10 g) 3x2-48 = 0 h) 1-4x2 = -8 i) x2-2 = 0 j) x2+4 = 0 k) - 99 - 3 2 9 x 2 2 l) x2-5 = 0 Ejercicios 31. Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado: a) x2-5x+6 = 0 b) x2+5x+6 = 0 c) x2-2x+1 = 0 d) x2+4x+4 = 0 e) -x2-x+2 = 0 f) 6x2-x-1 = 0 g) x2-4 = x-2 h) (x+1)(x+2) = 3(x+2) 3x2 11 2x2 60 36 i) 5 7 j) 5x+4 = 3x2+3x+3 k) 2x2-1 = 1-x-x2 l) 2x2-x+4 = 3x2+3x+3 m) 3x2-2x+1 = 0 n) 3x2+6x-3 = 0 o) x2+x+3 = 0 p) -2x2-2x-2 = 0 32. Se tienen tres tiras de longitudes 8, 15 y 16 cm. Se quiere cortar a cada tira un trozo de igual longitud, de forma que las tiras resultantes formen un triángulo rectángulo. ¿Cuál es la longitud del trozo suprimido? 33. Un depósito de forma cilíndrica cuya altura es de 10 m tiene un volumen de 2,826 m3. Calcula los metros cuadrados de cinc necesarios para ponerle una tapa. - 100 - Ejercicios 34. Aumentando un lado de un cuadrado en 4 m y el otro lado perpendicular en 6 m se obtiene un rectángulo de doble área que el cuadrado. Halla el lado del cuadrado. 35. En un triángulo rectángulo, un cateto mide 24 cm y la hipotenusa supera en 18 cm al otro cateto. Halla el perímetro y el área del triángulo. 36. Haz lo mismo que en el problema 35, si un cateto es 5/13 de la hipotenusa y el otro cateto mide 48 cm. 37. Halla dos números consecutivos cuyo producto sea 182. 38. El cuadrado de un número menos su duplo es -1. Calcula el número. 39. Los lados de un triángulo rectángulo son tres números enteros consecutivos. Halla los lados. 40. El producto de dos enteros consecutivos es 156. Hállalos. 41. La hipotenusa de un triángulo rectángulo mide 13 m y la diferencia entre los catetos es 7 m. Halla los catetos. - 101 - Amplía Evidentemente, si los dos miembros de una ecuación cualquiera se multiplican por el mismo número (distinto de cero), las soluciones no cambian. Ampliando esto a una ecuación de segundo grado: ax 2+bx+c = 0, si dividimos b c por a tenemos: x 2 x 0 . a a Si 1 y 2 son soluciones de esta ecuación, se cumplirá: x 1 · x 2 0 luego: x 2 1 2 x 1 2 0 b a c 1 2 a 1 2 relaciones conocidas como fórmulas de Cardano-Vieta. Ejercicios 42. Determina las ecuaciones de segundo grado con términos en x2 igual a 1, cuya suma de soluciones es S y su producto P. a)S=5, P=6 c)S= b)S=P=4 1 5 , P= 6 6 d)S=-P=1 43. Busca la ecuación de segundo grado con término en x2 igual a 1, cuyas raíces son: a)-1 y 4 b)1/2 y 2 c)-2 y -3/2 d) 2 y - 2 Recuerda ECUACIONES REDUCIBLES A UNA ECUACIÓN DE SEGUNDO GRADO 1º) Ecuaciones formadas por productos de factores de primero y segundo grado igualados a cero. Para resolverlas basta resolver cada factor igualado a 0. Por ejemplo: x-3 = 0 (x-3)(x2-4) = 0 2 x -4 = 0 - 102 - x=2 x = -2 Recuerda 2º) Ecuaciones bicuadradas. Son aquellas en que la incógnita aparece elevada sólo a 2 y 4 o a 3 y 6 o a 4 y 8… Se resuelven sustituyendo la incógnita elevada al mayor grado por z2. Por ejemplo: x4-29x2+100 = 0 z 2 x =z z2-29z+100 = 0 x=5 z = 25 29 841 400 29 21 2 2 x = -5 x=2 z=4 x = -2 3º) Ecuaciones racionales. Son aquellas en las que la incógnita aparece en el denominador. Operando se convierten en una ecuación de segundo grado de la que obviaremos las soluciones que anulen el denominador. Por ejemplo: 1 1 0 2 x x 1 x 1 1 1 0 3 2 x 1 x x 1-x2 = 0 x2 = 1 1x2 0 x 2 x 1 x=1 Solución válida x=-1 Descartada 4º) Ecuaciones irracionales. Son aquellas en las que la incógnita aparece bajo una raíz cuadrada. Aislándola y elevando al cuadrado se convierte en una ecuación de segundo grado, de la que se obvian las soluciones que hacen negativo el radicando. Por ejemplo: 2x 1 x 1 2 2x+1 = x -2x+1 2 0 = x -4x x=0 x=4 Ejercicios 44. Resuelve las siguientes ecuaciones: a)(x-1)(x-2)=0 b)(2x-5)(7x-3)=0 c)(x-1)(x-2)(x+3)=0 d)(x-2)(x2-1)=0 - 103 - ambas válidas Ejercicios 45. Resuelve las siguientes ecuaciones: a)4x4-5x2+1=0 b)x4-13x2+36=0 c)x4+5x2+4=0 d)2x4-x2+1=0 e)12x4+x2-1=0 f)x4+3x2+2=0 g)x4-x2-6=0 h)x4+2x2-3=0 i)2x4+x2-1=0 j)x4+5x2+6=0 k)x6+3x3+2=0 46. Resuelve las siguientes ecuaciones: a) 4 x 12 x 2 x b) x x 1 13 x 1 x 6 c) 3 x 2 4 5 x 5 d) 4 x 1 x 2 e) 2x 1 x 7 3x 1 4 x 1 x 1 x 2 f) 1 3 2 5 x x g) 3 2 3 x 1 1 x h) 2 5 1 2 2x 5 2x 5x 2 47. Resuelve las siguientes ecuaciones: a) 3x 2 4 0 c) 2x 3 2 b) 2 x 4 x 3 d) x2 3 2 x f) x 3 e) 2x 1 x 1 g) x 1 5x 4 6x 9 x 1 1 48. Hay una fracción de inversa da 13/6. Hállala. denominador 2 49. Halla un número cuadrada dé 24. sumado el que - 104 - con que sumada doble de con su su raíz Recuerda ECUACIONES POLINÓMICAS Todo lo visto nos va a permitir resolver algunas ecuaciones polinómicas de grado mayor que 2. Con un ejemplo se entenderá mejor: x3-2x2+3 = x2+x x3-3x2-x+3 = 0 Resolver la ecuación equivale a hallar las raíces del polinomio: x 3-3x2-x+3. Hallar las raíces implica el mismo proceso que factorizarlo: 1 1 1 -1 1 -3 -1 3 1 -2 -3 -2 -3 0 -1 3 -3 0 (x3-3x2-x+3) = (x-1)(x+1)(x-3) = 0 x=1 x = -1 x=3 soluciones y aún mejor: 1 1 1 -3 -1 3 1 -2 -3 -2 -3 0 (x3-3x2-x+3) = (x-1)(x2-2x-3)= 0 x=1 2 4 12 2 4 x 2 2 x=3 x = -1 Ejercicios 50. Resuelve las siguientes ecuaciones: a)x3+x2-4x-4=0 d)x+6=4x2-x3 b)2x3+x2=x3+4x+4 e)6x3-x2-4x-1=0 - 105 - c)x3-4x2+x+6=0 f)2x4-2x3+2x2-2x=0 Recuerda SISTEMAS DE DOS ECUACIONES LINEALES CON DOS INCÓGNITAS Son aquellos formados por dos ecuaciones de primer grado con dos cantidades desconocidas. Resolverlo es encontrar el valor, o los valores, de las incógnitas que verifican las dos ecuaciones simultáneamente. Hay varios métodos para resolverlas. Veámoslos con un ejemplo: Por sustitución: Consiste en elegir una incógnita en una de las ecuaciones y sustituirla, despejada, en la otra. Veamos un ejemplo: 2x 3y 1 x 2y 0 2(2y)+3y=1 7y=1 y x=2y 1 7 x 2 7 Solución: x = 2/7, y = 1/7 Por igualación: Consiste en elegir una incógnita, despejarla en las dos ecuaciones, e igualar. Veámoslo en el ejemplo: 2x 3y 1 x 2y 0 1 3y 2 x = 2y x 1 3y 1 2y 1 3y 4y y 2 7 Sustituyéndolo en la segunda ecuación: x-2· 1 2 =0 x 7 7 Por reducción: Consiste en operar las ecuaciones de modo que desaparezca una incógnita. Veámoslo en el ejemplo: 2x 3y 1 2x 3y 1 Restando x 2y 0 2x 4y 0 Sustituyéndolo en una ecuación: - 106 - x 2· 7y=1 y= 1 2 0x 7 7 1 7 Recuerda Hay que tener en cuenta que un sistema puede no tener una única solución, por ejemplo: x y 1 No tiene solución. x y 0 Ejemplo 1: Ejemplo2: x y 1 Tiene infinitas soluciones. 2x 2y 2 Ejercicios 51. Resuelve los siguientes sistemas de ecuaciones lineales con dos incógnitas, usando un método distinto para cada uno: a) x y 1 x y 0 b) 2x y 1 2x y 0 c) 2x y 2 2x 3y 1 d) 2x 2y x 3x y y e) 5x 4y 3 0 x y 0 f) 5x 2y 3x y 4x 2y x y x y 1 2 3 g) 3 1 3x y 2 j) 2x y 1 4x 2y 3 x y 1 2 h) 2 x y 2 2 2 k) x y 1 3x 3y 3 - 107 - x y 2 i) 2 2 x y 4 3x 5y 2 2 4 l) 12x 3 1 y 5 4 Ejercicios 52. Cierto día, en una cafetería, hemos consumido un bocadillo y un refresco que nos han costado 3 €. Al día siguiente, por cuatro refrescos y tres bocadillos nos pidieron 10,25 €. ¿Cuál es el precio de cada cosa? 53. Por 5,6 € se han comprado 6 kg de azúcar de clase A y 2 kg de azúcar de clase B. Se mezcla 1 kg de azúcar de cada clase y se obtiene una mezcla de 0,75 € el kg. ¿Cuánto vale el kg de azúcar de cada clase? 54. Un comerciante compra un pañuelo y una bufanda por 20 € y los vende por 22,6 €. ¿Cuánto le costó cada objeto, sabiendo que en la venta del pañuelo ganó el 10% y en la de la bufanda el 15%? 55. Los radios de dos circunferencias concéntricas difieren en 24cm, y uno es 5/7 del otro. Halla el área de la corona circular limitada por las dos circunferencias. 56. Un corral tiene conejos y gallinas, con un total de 35 animales y 116 patas. ¿Cuántos animales hay de cada especie? 57. ¿Cuál es el área de un rectángulo del que se sabe que el perímetro es 16cm y que su base mide triple que su altura? - 108 - Ejercicios 58. La suma de dos números es 79 y el cociente entre ellos nos da como resultado 7 con resto 7. Halla los números. 59. Halla el número de dos cifras del que se sabe que la suma de sus dos cifras es 10 y que al invertir el orden de sus cifras resulta otro número igual a 26 más el doble del inicial. (Pista: 78=7·10+8; 59=5·10+9; 87=8·10+7) 60. Halla un número de dos cifras del que se sabe que su cifra de las unidades es doble que la de sus decenas, y que si se invierte el orden de sus cifras, dicho número aumenta en 36 unidades. 61. La edad de un padre es doble que la de su hijo. Hace 10 años, la edad del padre era triple que la del hijo. ¿Qué edad tienen ahora? 62. Un hermano le dice al otro: “si yo tuviera 5 años más y tú 5 menos, seríamos gemelos”. Y el otro le contesta: “si yo tuviera 10 años más y tú 10 menos, te doblaría la edad”. ¿Qué edades tienen ahora? 63. Hace dos años, un padre tenía el triple de la edad de su hijo, y dentro de 11 sólo tendrá el doble. Halla las edades de ambos ahora. - 109 - Ejercicios 64. Un padre tiene 37 años, y las edades de sus tres hijos suman 25. ¿Dentro de cuántos años las edades de los hijos sumarán como la edad del padre? 65. Un padre tiene 26 años más que su hijo. Cuando pasen dos años, la edad del padre será triple que la del hijo. ¿Qué edades tienen ahora? 66. Luís preguntó a Juan cuántos años tenía, y Juan le contestó: “si al triple de los años que tendré dentro de tres años le restas el triple de los años que tenía hace tres años, tendrás los años que tengo ahora”. ¿Cuántos son? 67. En un colegio, entre chicos y chicas, hay 300 personas. Del total asisten a una excursión 155 personas. Se sabe que a la excursión han ido el 65% de los chicos y el 40% de las chicas. ¿Cuántos chicos y chicas hay en el colegio? 68. Un automóvil sale de Madrid a una velocidad de 68 Km/h. Después de una hora y cuarto sale otro coche en su persecución y le alcanza 5 horas después. ¿Cuál es la velocidad del segundo coche? 69. Dos ciudades velocidad tiempo y si van en coches de línea salen simultáneamente desde dos que distan entre sí 600 km. Si uno lleva una de 56 km/h, y el otro de 64 km/h. ¿Después de cuánto a qué distancia de las dos ciudades se encontrarán, sentidos contrarios y a encontrarse? - 110 - Ejercicios 70. Dos ciudades A y B distan entre sí 180 km. A las 5 de la mañana sale un coche de cada ciudad en el mismo sentido. El que sale de A marcha a 90 km/h, y el que sale de B va a 60 km/h, ¿Al cabo de cuánto tiempo un coche alcanzará al otro? ¿A qué hora ocurrirá esto? ¿Qué distancia habrá recorrido cada coche? 71. Las ciudades A y B distan entre sí 60 km. A la misma hora, salen de ambas, dos coches en el mismo sentido. El que sale de A a 120 km/h, y el que sale de B a 90 km/h. ¿Al cabo de cuánto tiempo se encontrarán? 72. Resuelve el siguiente sistema de tres ecuaciones lineales, sustituyendo una de las incógnitas en las otras ecuaciones: x y z 1 x y 2z 2 x y z 1 Soluciones TEMA 6: 1. a)1 b)1 c)9 d)0 e)-3 f)-1 g)3 h)-2 i)9 j)5 k)28/15 l)13/15 m)48/5 n)-9/25 o)-60/7 p)-3/2 q)2 r)5/7 s)3 t)-11/2 u)-2 v)5/3 w)53 x)1 2. 3. 4. 5. 6. 7. 7 7 36 19 6 € 80 l 8. 9. A=60000 B=40000 C=50000 27 México;18 Venezuela; 12 Argentina; 8 España. 10. a)9 b)7 c)7 d)6 e)19/7 f)9 g)7/2 h)7 i)9 j)-11/2 k)5 l)6 m)7 n)-61/9 o)1 11. 12. 13. 14. 15. a)60/7 b)4 c)-55/7 6, 9 y 9 cm 44 y 46 4 y 6 cm 16 y 38 16. a)73/11 b)-11/4 c)7/2 d)7 e)5/6 f)-5/7 g)60/29 h)-265/36 i)5/2 17. a)-7/11 b)2 c)-25/11 d)-26/11 e)1/8 f)-18/5 18. 19 20. 21. 5 20º, 60º, 100º 40º, 45º, 135º, 140º 30º, 60º, 90º - 111 - Soluciones 22. 23. 128º y 52º Base 10, altura 5 24. a)5,5 b) 1,527 29. 35 y 36 25. 26. 27. 28. 8 H, 16 M, 72 N 400m x 1200m 12 108 y 25 30. a)0 y 9 b)0 y 4 c)0 y 9/4 d)0 y 1 e) 3 f) 4 3 g) 4 h) i) 2 j)No tiene solución. k) 3 l) 2 31. a)2 y 3 b)-2 y -3 c)1 d)-2 e)1 y -2 f)1/2 y -1/3 g)2 y -1 h) 2 i) 9 j)1 y -1/3 k)-1 y 2/3 l) 2 20 2 n) 1 m)No tiene. 32. 33. 8 2 o)No tiene. 34. 5 p)No tiene. 35. P=56cm, A=84cm2 36. 37. 38. P=120cm, A=480cm2 13 y 14 o -13 y -14 1 39. 40. 41. 3,4 y 5 12 y 13 o -13 y -12 5 y 12 42. a)x2-5x+6=0 b)x2-4x+4=0 c)6x2+5x-1=0 d)x2-x-1=0 43. 44. a)x2-3x-4=0 b)2x2-5x+2=0 a)1 y 2 b)5/2 y 3/7 c)2x2+7x+6=0 d)x2-2=0 c)1, 2 y –3 d)2, 1 y -1 45. 3 cm 0,2826 a) 1, 1/2 b) 3, 2 g) f)No solución 12 m c)No solución d)No solución e) 1/2 2 h) 1 i) j)No solución k)-1 , 3 2 2 3 46. a) 4 b)2,-3 c)2,5 d)2,-4 e)5, -5/4 f)No solución 47. a)6 b)12 c)3 d)-1/4 e)0 y 4 f)0 y 12 g)5/4 g)2,-4/3 h)1 48. 49. 3/2 16 50. a)-1,2,-2 b)-1,2,-2 c)-1,2,3 d)-1,2,3 e)1,-1/2,-1/3 f)0,1 51. a)x=y=1/2 b)x=1/4, y=1/2 c)x=5/4, y=-1/2 d)x=y=0 e)x=y=1/3 f)x=y=0 g)x=5/11, y=7/22 h)x=3, y=-1 i)Infinitas soluciones j)Sin solución k)Infinitas soluciones l)x=2/3, y=4/5 52. 53. 54. Ref=1,25, Boc=1,75 0,65 € el kg de A y 0,85 € el de B Pañ=8 €, Buf=12 € 55. 56. 57. 58. 59. 60. 2 2 23 conejos, 12 gallinas 12 cm 70 y 9 28 48 3456 cm 61. 62. 63. 64. 65. 66. 20 y 40 años 40 y 50 años 41 y 15 años 6 años 11 y 37 años 18 años 67. 68. 69. Chicos=140, chicas=160 85 km/h 5 horas, 280 y 320 km 70. 71. 72. 6 horas, 11 de la mañana, 540 y 360 km 2 horas x=0, y=0, z=1 - 112 - TEMA 7: GEOMETRÍA Lee En este tema repasaremos cosas que ya has visto otros años. Muchas ya las sabrás, pero son lo suficientemente importantes como para recordarlas, y vamos a ello. 1ª Parte: UNIDADES DE MEDIDA Recuerda En la época de la revolución francesa, se planteó construir un sistema de medidas que unificara las existentes de una forma racional y ajustada al sistema decimal de numeración. Así nació el sistema métrico decimal que usamos habitualmente y al que nos dedicaremos. LONGITUDES Una longitud es la distancia que hay entre dos puntos. El metro es la principal unidad de longitud. Para medir cosas más grandes y más pequeñas usamos: Abreviatura Unidad Valor (en metros) Km Hm Dam m dm Kilómetro Hectómetro Decámetro Metro Decímetro cm Centímetro mm Milímetro 1000 m 100 m 10 m 1m 1 0,1 m = m 10 1 0,01 m = m 100 1 0,001 m = m 1000 - 113 - Recuerda Hay ocasiones en que las unidades habituales no son operativas: Medir lo grande La unidad astronómica (UA) es la distancia media entre la Tierra y el Sol (150000000 km). El año-luz es la distancia que recorre la luz en un año (la luz viaja a una velocidad de aproximadamente 300000 km por segundo). Medir lo pequeño Para medir bacterias, glóbulos, virus,… son necesarias unidades muy pequeñas. La micra o micrómetro es la milésima parte de un milímetro. La milimicra m es la milésima parte de la micra. SUPERFICIES Una superficie es un trozo de plano limitado por todas partes. Área es la medida de una superficie. Tienes así dos superficies con la misma área. Recortando la figura inicial de varias formas, y pegando, tendríamos superficies distintas con la misma área. El metro cuadrado, m2, es la unidad fundamental de superficie. Es el área de un cuadrado de 1 m de lado. 1 m2 1 m 1m Múltiplos y divisores: 1m 1m Observa 1 m2 1 Dam = 10 m 1 Dam2 = 100 m2 Longitudes: 1 Dam = 10 m Áreas: 1 Dam2 = 100 m2 1 Dam = 10 m - 114 - Recuerda Razonando así tenemos: km2 Kilómetro cuadrado Hectómetro cuadrado Decámetro cuadrado Metro cuadrado Decímetro cuadrado Hm2 Dam2 m2 dm2 Centímetro cuadrado cm2 Milímetro cuadrado mm2 Longitudes: :10 Km Áreas: :10 Hm m x10 x10 :100 :100 :100 Hm2 x100 Dam2 x100 dm x10 m2 cm x10 dm2 x100 mm x10 :100 :100 :100 x100 :10 :10 :10 x10 Km2 10000 m2 100 m2 1 m2 1 0,01 m2 = m2 100 1 0,0001 m2 = m2 10000 1 0,000001 m2 = m2 1000000 :10 Dam 1000000 m2 cm2 x100 mm2 x100 Medidas agrarias. En medida de fincas se utilizan unas medidas con nombres especiales: Hectárea (Ha) = Hm2 , Área (a) = Dam2 , Centiárea (ca) = m2 CAPACIDAD Capacidad de un recipiente es la cantidad de líquido que puede contener. La principal unidad de capacidad es el litro. Tenemos también: Kl Hl Dal l dl kilolitro Hectolitro Decalitro Litro cl Centilitro ml Mililitro Decilitro - 115 - 1000 l 100 l 10 l 1l 1 0,1 l = l 10 1 0,01 l = l 100 1 0,001 l = l 1000 Recuerda MASA La masa es la cantidad de materia de que está formado un cuerpo. La unidad principal de masa es el gramo. Sus múltiplos y divisores más usuales son: Tm Kg Hg Dag g dg Tonelada métrica kilogramo Hectogramo Decagramo Gramo Decigramo cg Centigramo mg Miligramo 1000000 g = 1000 kg 1000 g 100 g 10 g 1g 1 0,1 g = g 10 1 0,01 g = g 100 1 0,001 g = g 1000 La masa está relacionada con la capacidad: Un kilogramo es, aproximadamente, la masa de un litro de agua pura al nivel del mar y a 4º C. La densidad indica si un cuerpo es más o menos pesado que el agua. Masa (kg ) = Densidad Capacidad (l ) Si la densidad es mayor que 1, es más denso que el agua, y si es menor que 1, es menos denso (en este caso flota y en el primero se hunde). El peso de un cuerpo es la mayor o menor resistencia que ofrece al movimiento. Al nivel del mar y a 4º C coincide con su masa, pero en la Luna, por ejemplo, la misma masa pesa menos. VOLÚMENES Un volumen es un trozo del espacio limitado por todas partes. Medir un volumen es averiguar la cantidad de algo que cabe dentro. Podría ser agua, lo que nos dice que, a efectos de medir, un volumen y una capacidad es lo mismo. Sabemos que la cantidad de agua no depende de la forma del envase que la contiene. 1m El metro cúbico, m3, es la unidad fundamental de volumen. 1m Es el volumen (el agua que cabe) de un cubo de 1 m de lado. 1m - 116 - Recuerda Múltiplos y divisores: 1 Dam = 10 m 1m 1m 1 Dam3 = 1000 m3 1 Dam = 10 m 1m 1 m3 1 Dam = 10 m 3 3 Observa que en 1 Dam caben 1000 m : una primera capa de 100 m3 en el “suelo” y otras 9 capas iguales, una sobre otra hasta el “techo”, que harán: 10 · 100 = 1000 m3 Razonando así tenemos: Kilómetro cúbico Hectómetro cúbico Decámetro cúbico Metro cúbico Decímetro cúbico km3 1000000000 m3 Hm3 Dam3 m3 dm3 Centímetro cúbico cm3 Milímetro cúbico mm3 1000000 m3 1000 m3 1 m3 1 0,001 m3 = m3 1000 1 0,000001 m3 = m3 1000000 1 0,000000001 m3 = m3 1000000000 :1000 Km3 Hm3 x1000 :1000 Dam3 x1000 :1000 :1000 m3 x1000 :1000 dm3 x1000 cm3 x1000 Relación con las medidas de capacidad vistas: m3 = kl , dm3 = l , cm3 = c·c = ml - 117 - :1000 mm3 x1000 Ejercicios 1. Sabemos que una película consta de 80000 imágenes y cada imagen tiene 25 mm de largo. ¿Cuántos kilómetros tiene? 2. Una persona avanza en cada paso 0,60 m y otra 0,75 m. ¿Qué distancia las separa después de dar cada una 200 pasos, si salieron del mismo punto? a) En el mismo sentido. b) En sentido opuesto. 3. ¿Cuántos kilómetros tiene un año-luz? 4. ¿Cuántos minutos tarda la luz del Sol en llegar a la Tierra? 5. ¿Cuántas UA tiene un año-luz? 6. Si la estrella más próxima al Sol está a 3 años-luz, ¿a cuántos kilómetros se encuentra? 7. ¿Cuántas micras tiene un milímetro? 8. Un glóbulo rojo de la sangre tiene un diámetro de 6 . a) Expresa ese diámetro en mm y en cm. b) ¿Qué longitud en metros, tienen 50000000 glóbulos rojos puestos en fila? 9. Una célula mide 3428 m. Expresa esa longitud en: a) b) mm 10. Expresa en metros: a) 1 mm b) 3 e) 3 UA f) 1 m c) m d) km c) 7 cm d) 6 km g) 1 año-luz h) 1000 años-luz 11. Haz el problema 10 usando potencias de 10. - 118 - Ejercicios 12. Completa los huecos: a) 4578 m2 = _________ km2 c) 481 km2 = _________ m2 e) 0,034 Hm2 = _______ dm2 b) 0,89 Dam2 = __________ cm2 d) 0,005 cm2 = __________ dm2 f) 0,000001 m2 = ________ mm2 13. Ordena de menor a mayor las áreas: 6 Dam2; 573 m2; 5,1 km2; 8653 dm2 14. Queremos poner en el techo de un salón de 30,6 m2 placas de escayola de 6000 cm2 cada una. ¿Cuántas necesitamos? 15. Un cristalero ha comprado una luna de 7,4 m2 por 133,2 €, y quiere ganar en la venta 33,3 €. ¿A cuánto debe vender el m2 de cristal? 16. Un agricultor tiene una finca de 5 Ha. La planta de robles que le cuestan a 2 € por árbol. Cada roble ocupa 25 m2. La máquina que le hace los hoyos le cobra 800 €. El Ministerio de agricultura le da una subvención por árboles de 1000 € por Ha. ¿Cuánto dinero ha tenido que poner el agricultor? 17. ¿Cuántos kg pesan 5 depósitos de gas argón de 3 kl cada uno, si un litro pesa 1,38 g? 18. Si la densidad del hierro es 7,8, ¿cuánto pesan 100 l? 19. Un litro de aceite pesa 850 g. a) ¿Cuál es la densidad del aceite? b) ¿Cuántos kg pesan 40 l de aceite? c) ¿Cuántos litros ocupa una Tonelada métrica de aceite? 20. Haz los cambios de unidades siguientes: a) 3 m3 = c) 4578 dm3 = e) 38,467 cm3 = dm3 m3 m3 - 119 - b) 8 Hm3 = d) 0,45 m3 = f) 0,006 m3 = m3 dm3 dm3 Ejercicios 21. Una fuente mana 5 l por segundo. ¿Cuántos m3 de agua dará en 10 días? 22. Al llenar con agua destilada a 4º C un dm3, usamos un litro, y el peso del agua usada es 1 kg (hecho al nivel del mar). a) ¿Cuál es la densidad del agua? b) Si la densidad del aluminio es 2,7 kg/l, ¿qué volumen ocupan 100 kg de éste metal? c) ¿Cuánto pesan 28 l de aceite, si la densidad es 0,82? d) Sabiendo que la densidad del oro es 19,3 kg/l, ¿cuánto ocupa 1 kg de oro? 2ª Parte: GEOMETRÍA DEL PLANO Lee Figuras planas son aquellas que se representan sobre el plano (como esta hoja de papel). Pueden ser abiertas o cerradas. Nosotros sólo estudiaremos las cerradas y no en todas sus posibilidades: Polígonos: cuando las líneas que lo forman son rectas. Tienen: Ángulo exterior Ángulo interior Lado Diagonal Vértice Lados segmentos que lo limitan. Vértices puntos comunes a dos lados. Diagonales segmentos que unen dos vértices no consecutivos. Ángulos exteriores formados por un lado y la prolongación del consecutivo. Ángulos interiores formados por dos lados consecutivos. - 120 - Recuerda Cuando tienen todos los lados y ángulos iguales, se llaman regulares, y en ellos se consideran: Centro punto equidistante de los vértices. Radio segmento que une el centro con el CentroRadio vértice. Apotema Apotema segmento perpendicular a un lado, que une su punto medio con el centro. De éstos últimos veremos: Perímetro: medida de todos sus lados. Área: verás que siempre es : Perímetro x Apotema 2 Circunferencia: conjunto de puntos que equidistan de uno interior llamado centro. A esa distancia se la llama radio. Como sabes es una línea curva. Sabemos de cursos anteriores que un polígono es una porción del plano limitada por lados rectos. Cuando todos los lados de un polígono son iguales, se dice polígono regular. Según el número de lados reciben nombres: 3 lados: Triángulo 90º Equilátero (3 lados iguales) Isósceles (2 lados iguales) Escaleno (3 lados distintos) Triángulo rectángulo (uno de los ángulos mide 90º) 4 lados: Cuadrilátero Cuadrado: 4 lados iguales y 4 ángulos rectos Rombo: 4 lados iguales y 2 medidas de ángulos Rectángulo: 4 ángulos rectos y 2 medidas de lados - 121 - Recuerda Romboide: 2 medidas de ángulos y 2 medidas de lados Trapecio isósceles: lo que queda al cortar un triángulo isósceles, paralelamente a la base Trapecio rectángulo: lo que queda al cortar un triángulo rectángulo paralelamente a la base. 5 lados: Pentágono Pentágono regular: 5 lados y 5 ángulos miden lo mismo 6 lados: Hexágono Hexágono regular: 6 lados y 6 ángulos miden lo mismo. TRIÁNGULOS Un triángulo es un polígono de 3 lados. Clases de triángulos y clasificación: Según el número de lados: Equilátero (3 lados iguales) Isósceles (2 lados iguales) Escaleno (3 lados distintos) Según los ángulos: 90º Acutángulo (3 ángulos agudos) Triángulo rectángulo (uno de los ángulos mide 90º) La suma de los ángulos de un triángulo es 180º. - 122 - Obtusángulo (1 ángulo obtuso) Recuerda PERÍMETRO Y ÁREA El perímetro del triángulo, como el de cualquier polígono, es la medida de su contorno, es decir, la suma de las longitudes de sus lados: c a p = a+b+c b El área: El área más fácil de calcular es la del rectángulo. Área = 3·2 = 6 m2 2m 3m Con decimales también funciona: 0,5 m 0,25 m2 0,5 m 0,5 0,5 0,5 0,25 1 1 1 0,5 1 1 1 0,5 3,5·2,5 = 8,75 1+1+1+1+1+1+0,5+0,5+0,5+0,5+0,5+0,25 = 8,75 Luego el área del rectángulo es: Altura h A=b·h Base b El área de un romboide es la misma: Altura h h Base b b Todo triángulo es medio romboide: Por lo tanto, el área de un triángulo es: b ·h A= siendo b el lado horizontal y h la longitud desde el vértice que no 2 está en b hasta la horizontal b. h h h b b - 123 - b Recuerda EL TEOREMA DE PITÁGORAS En un triángulo rectángulo, el lado más largo se llama hipotenusa, y los lados más cortos se llaman catetos. Veamos qué ocurre en un triángulo rectángulo: Área h2 h h b a b Área b2 a Área a2 a b b a b 2 a b 2 a h2 a a b 2 a b 2 a b b Área del cuadrado grande: (a+b)·(a+b) = a·a+a·b+b·a+b·b = a 2+b2+2·a·b Por trozos: h2+4· ab 2 = h2+2ab Igualando: h2+2ab=a2+b2+2ab Teorema de Pitágoras: En un triángulo rectángulo, la suma de los cuadrados de los catetos es igual al cuadrado de la hipotenusa: h b a2+b2 = h2 a - 124 - Recuerda Mediatriz de un segmento: Es la recta perpendicular trazada por su punto medio. Para trazarla, se abre el compás con un ángulo que supere medio segmento, y apoyándolo en los dos extremos del segmento, se sitúan dos puntos P y Q, como indica el dibujo, y con esos puntos se traza la mediatriz. P Compás Q Posición relativa de dos rectas en el plano. Se cortan Paralelas Distancias en el plano: punto-recta P r distancia = 0 P d recta-recta 90º º r d distancia = d distancia = 0 90º 90º º º distancia = d Bisectriz de un ángulo: es la semirrecta que lo divide en dos partes iguales. Empieza en el vértice del ángulo. Para trazarla se apoya el compás en el vértice del ángulo y se marcan dos puntos en los lados que lo forman. Con el compás en esos puntos se localiza el punto P que determina la bisectriz buscada. Compás P (1) Compás (2) Rectas y puntos notables de un triángulo: Medianas y baricentro. Las medianas son los segmentos que unen el vértice con el punto medio del lado opuesto. Se cortan en un punto que se llama baricentro. Este punto es interior al triángulo y divide a cada mediana en dos segmentos, uno doble del otro. - 125 - Mediana Recuerda Mediatrices y circuncentro. Las mediatrices son las de sus lados. Se cortan en un punto llamado circuncentro, que equidista de los tres vértices y nos permite hallar la circunferencia que pasa por los tres vértices. Piensa en cómo esto te permite dibujar la circunferencia que pasa por tres puntos. C Circuncentro (centro circunferencia C) Mediatriz Alturas y ortocentro. Las alturas de un triángulo ya sabes que son los segmentos perpendiculares, trazados desde cada vértice al lado opuesto o a su prolongación. Ellas o sus prolongaciones se cortan en un punto llamado ortocentro. Altura Ortocentro Bisectrices e incentro. Las bisectrices son las de sus ángulos. Se cortan en un punto interior al triángulo llamado incentro, que es el centro de la circunferencia tangente a los tres lados. r Incentro - 126 - Bisectriz Ejercicios 23. Fíjate en los dibujos y contesta, sin saltarte ningún apartado. a) b) c) La suma de los ángulos de un rectángulo es: La suma de los ángulos de un romboide es: La suma de los ángulos de un triángulo es: d) La suma de los ángulos de un cuadrilátero es: e) La suma de los ángulos de un pentágono es : f) La suma de los ángulos de un hexágono es: 24. Halla el ángulo que falta en las figuras siguientes: a) 60º 30º 75º b) 25º c) 160º 45º 35º 25. Un pentágono regular contiene 5 triángulos isósceles. Dibújalos y halla la medida de los ángulos de cada uno. 26. Un hexágono regular contiene 6 triángulos isósceles. Dibújalos y halla la medida de los ángulos de cada uno. - 127 - Ejercicios 27. En un rombo, un ángulo mide 124º 32´54´´. Halla los otros tres ángulos. 28. Contesta razonadamente: a) ¿Puede, un triángulo rectángulo, ser equilátero? b) ¿Puede, un triángulo rectángulo, ser isósceles? c) ¿Puede, un triángulo rectángulo, ser escaleno? 29. Tenemos tres listones con longitudes las que se dan, y queremos formar con ellos un triángulo. ¿En qué casos es posible y en cuales no? Razona la respuesta. a) 10, 8, 7 b) 10, 3, 5 c) 10, 5, 5 d) 10, 6, 6 30. Si sabemos dos lados de un triángulo y el ángulo que forman esos dos lados, ¿podemos construir el triángulo? Piénsalo con lados 3 y 5, y ángulo de 30º por ejemplo, y di cómo lo harías.( Sólo a criterio del profesor o profesora) 31. Si sabemos dos ángulos y el lado común a ambos, de un triángulo, ¿podemos construirlo? Piénsalo con el lado 5 y los ángulos 35º y 70º por ejemplo, y di cómo lo harías. ( Sólo a criterio del profesor o profesora) 32. Si sabemos los lados y un ángulo que no es el que forman, de un triángulo, ¿podemos construirlo? Piénsalo con los lados 3 y 4, y el ángulo de 60º, por ejemplo, y di cómo lo harías. ( Sólo a criterio del profesor o profesora) - 128 - Ejercicios 33. Un triángulo isósceles tiene 14,25 cm de perímetro. Si su lado desigual mide 6,10 cm ¿Cuánto miden los otros dos lados? 34. La altura de un triángulo mide el doble que su base. Si ésta mide 18 cm, ¿cuántos m2 tiene su área? 35. Halla la base de un triángulo del que se conoce el área, 36 m2 y su altura, 900 cm. 36. Halla la diagonal de un cuadrado de 5 cm de lado (recuerda que la diagonal de un polígono es la recta que une vértices no consecutivos). 37. Halla la diagonal de un cuadrado de 25 cm2 de área. 38. Halla la altura de un triángulo equilátero de lado 8 cm. 39. Halla el área de un triángulo equilátero de lado 8 cm. - 129 - Ejercicios 40. Halla la longitud del lado de un rombo, si su diagonal mayor mide 20 cm y la menor 16 cm. 41. Los lados de un triángulo miden 5 cm, 6 cm y 8 cm ¿Es rectángulo? 42. Halla h en la figura: 6 m 8 m h 12 m 6 m 43. Halla la apotema de un hexágono regular de lado 6 cm ( la apotema es la línea que une el centro de la figura con el punto medio del lado). Recuerda CUADRILÁTEROS Un cuadrilátero es un polígono de 4 lados. A la línea que une dos vértices no consecutivos se la llama diagonal. Diagonales La suma de los cuatro ángulos de un cuadrilátero es 360º. - 130 - Recuerda Clasificación: 1. Paralelogramos: lados paralelos dos a dos. a 1.1. Cuadrado: 90º 90º a a 4 lados iguales y 4 ángulos rectos. 90º 90º a 1.2. Rectángulo: Lados iguales dos a dos y 4 ángulos rectos. a 1.3. Rombo: 4 lados iguales y ángulos iguales dos a dos. b 90º 90º 90º 90º a b 1.4. Romboide: Lados iguales dos a dos y ángulos iguales dos a dos. 2. Trapecios: un par de lados paralelos. 2.1. Trapecio isósceles. 90º 2.2. Trapecio rectángulo. 90º 2.3. Trapecio ( en general). b a d c 3. Trapezoide: ningún par de lados paralelos. a b c d PERÍMETROS Y ÁREAS El perímetro de cualquier polígono es la suma de las longitudes de los lados. Áreas: Altura h 1. Rectángulo: b·h (base por altura) Base b 2. Cuadrado: a·a = a2 (lado por lado) a a - 131 - Recuerda 3. Rombo: d d o también D D DD DD Diagonal D ·d DD mayor · diagonal menor D 2 2 D DD DD DD 4. Romboide: a·b D D (base por altura) DD DD Altura h h D D Base b b 5. Trapecio: a ab ·c 2 b c b a d/2 D/2 d / 2 ·D / 2 4· 2 D ·d 2 Base mayor Base menor · altura 2 Si juntamos dos veces el mismo trapecio, obtenemos un romboide de base (a+b) y altura c. Nuestro trapecio es la mitad y su área, por tanto, también. 6. Trapezoide: Descomponer en triángulos. Ejercicios 44. ¿En qué cuadrilátero ocurre que perpendiculares? ¿E iguales en medida? las 45. Halla los ángulos que faltan en el rombo: A diagonales son 140º C B 46. ¿Cuántos grados suman entre dos ángulos consecutivos de un rombo? ¿Y los de un romboide? - 132 - Ejercicios 47. Halla el área y el perímetro de la figura: 12 cm 3 cm 19 cm 7 cm 48. Halla el área del romboide: 4 cm 6 cm 49. Halla el área de la figura: 31 cm 9 cm 30 cm 9 cm 50. Halla el área de los polígonos regulares: a) b) 4,5 cm 6,4 cm 4,8 cm 4,5 cm 2 cm 2 cm 51. Halla el perímetro y el área de las figuras siguientes: a) Cuadrado b) Rectángulo 3 m 3 m 5 m c) Rombo d) Rombo 5 m 3 m 8 m 4 m - 133 - Ejercicios 52. Halla el perímetro y el área de las figuras siguientes: a) Romboide 7 m b) Romboide 120 cm 4 m 30 cm 50 cm 10 m c) Trapecio isósceles d) Trapecio rectángulo 2 m 3 m 5 m 4 m 4 m 8 m 8 m 53. De una cartulina de 50x40 cm cortamos dos cuadrados de 15 cm de lado, y un rectángulo de 20 cm de base y 15 cm de altura ¿Cuánta cartulina hemos cortado? ¿Cuánta nos queda? 54. Una finca de forma rectangular, que tiene de largo 200 m y de ancho 80 m, se siembra de patatas. Sabemos que cada 500 m2 producen 2 Tm. ¿Cuántos Kg produce la finca? 55. Queremos poner el suelo de una habitación de 3,5x4,25 m de parqué. Las tablas de parqué son de forma rectangular y miden 5x20 cm ¿Cuántas tablas necesitamos? 56. Vamos introduciendo un cuadrado dentro de otro, tal y como indica la figura. Si el primer cuadrado tiene un área de 1 m 2, ¿cuál es la suma de las áreas de los 5 primeros cuadrados del proceso? 1 m 1 m - 134 - 57. Halla el área de las zonas rayadas: a) b) 1 m 1 m 1 m 1 m Recuerda CIRCUNFERENCIA Y CÍRCULO CIRCUNFERENCIA Una circunferencia es una línea curva, cerrada y plana, cuyos puntos están todos, a la misma distancia de otro interior, llamado centro. Radio: Segmento que une el centro con un punto cualquiera. Su longitud es la distancia citada. Cuerda Radio Arco Cuerda: Segmento que une dos puntos de la circunferencia. A lo que pasa por el centro, se le llama diámetro. Centro Diámetro Arco: Parte de la circunferencia comprendida entre dos puntos de la misma. Si es igual a media circunferencia, se llama semicircunferencia. Posición relativa recta-circunferencia: Recta Secante Recta secante: Corta en dos puntos. Recta tangente: Un punto común con la circunferencia. Exterior: Ningún punto en común con la circunferencia. Recta Tangente Recta Exterior - 135 - Recuerda Posición relativa de dos circunferencias: Secantes Exteriores Tangentes Exteriores Interiores Tangentes interiores Concéntricas (mismo centro) Si tienes una circunferencia y su diámetro, y cortas una cuerda de longitud, ese diámetro, verás que la puedes poner sobre la circunferencia, tres veces y un poco más. Esto sucede para todas las circunferencias. Dicho de otra forma: si dividimos la longitud L, de una circunferencia, entre su diámetro d, obtenemos un número constante, algo mayor que 3, al que llamamos “pi”, y se escribe : L = = 3,141592654… d Este número tiene infinitas cifras decimales no periódicas, y cuantas más tomemos, más precisos seremos. Nos conformamos aquí con 3,14. Según esto, la longitud L, de una circunferencia, conocido su radio R, es: L = 2· ·R Y la longitud de un arco de circunferencia podemos obtenerla mediante regla de tres, pues el arco y el ángulo que determina, son magnitudes proporcionales: L ___________ 360º x ___________ x - 136 - Recuerda CÍRCULO El círculo es la circunferencia y la parte del plano que contiene. Segmento Circular Corona Circular Concéntricas (mismo centro) Sector Circular El área del círculo se obtiene así: A = ·R2 ( en la página siguiente hay una forma de ver por qué es así). El área de un sector circular se puede obtener por regla de tres, pues el área y el ángulo comprendido, son magnitudes proporcionales: A círculo __________ 360º A sector __________ El área de un segmento circular, la puedes obtener, restando el área de un vector y el área de un triángulo (piensa cómo). El área de una corona circular, puedes hallarla, restando las áreas de las dos circunferencias que la forman. - 137 - Recuerda El área del círculo. Veamos las de los polígonos regulares: 4 h l 4·l ·h P ·h 2 2 2 P = Perímetro Acuadrado = 4· h l 5 h l Apentágono = 5· h l l 6 h Ahexágono = 6· h l ·h l ·h 2 l ·h 2 5·l ·h P ·h 2 2 6·l ·h P ·h 2 2 16·l ·h P ·h 2 2 l l h 16 Apolígono regular 16 lados = 16· h l ·h 2 l Si vamos aumentando el número de lados, cada vez nos acercamos más a la circunferencia, y su área será: Círculo = P ·h 2 2· ·R ·R ·R 2 2 Ejercicios 58. La rueda de una bicicleta tiene un diámetro de 50 cm ¿Cuántas vueltas da, cuando recorre 1 km? 59. Calcula la longitud del arco de circunferencia de radio 4,8 m, correspondiente a un ángulo de 60º. - 138 - Ejercicios 60. El diámetro de una circunferencia mide 43,56 m. halla la longitud del arco correspondiente a 80º. 61. Calcula mentalmente: a) Si una circunferencia mide 12 m, ¿cuánto mide el arco correspondiente a 90º? b) ¿Cuánto mide el radio de una circunferencia de 8 m de diámetro? 62. Halla el área de las zonas rayadas: a) b) 240º 12 20 20 concéntricas c) d) 270º 270º 20 20 63. Halla el área de un sector circular de una circunferencia de radio 2,5 cm y amplitud 150º. 64. Halla el área del segmento circular de la figura: 5 m 60º - 139 - Ejercicios 65. Queremos hacer un jardín en forma de corona circular. El radio de la circunferencia mayor debe medir 9,4 m, y el de la menor, la mitad. Halla el área del jardín. 66. Con un tablero cuadrado de 2 m de lado, queremos hacer el mayor círculo posible. Halla el área del tablero desechado. 67. En una circunferencia de 7 cm de radio, inscribimos un cuadrado. Halla el área comprendida entre un lado del cuadrado, y el arco que determina ( un polígono inscrito en una circunferencia es aquel que tiene sus vértices sobre ella). 68. En una circunferencia de 7 cm de radio, circunscribimos un cuadrado. Halla el área de la región del cuadrado que no pertenece a la circunferencia (un polígono circunscrito a una circunferencia es aquel cuyos lados son tangentes a la circunferencia). - 140 - Recuerda 3ª Parte: GEOMETRÍA DEL ESPACIO CUERPOS EN EL ESPACIO Son muchos los cuerpos de posible estudio. Aquí sólo estudiaremos unos pocos, por su importancia y sencillez. Prisma recto: Es un cuerpo limitado por caras poligonales, con dos polígonos paralelos iguales (bases), y caras laterales el resto: altura Triangular Cuadrangular Pentagonal Pirámide: Es un cuerpo limitado por caras poligonales, con un polígono por base, y caras laterales triangulares, con un vértice común. Cilindro: Un bote de conservas. Cono: Un cucurucho. Esfera: Una bola de billar. Generatriz o altura Cilindro Cono Esfera Para poder utilizar cosas que conocemos, centraremos nuestro estudio en los prismas rectos y en el cilindro, y hallaremos el área del material necesario para construirlos (su área) y el volumen o capacidad que tienen. - 141 - Recuerda Área de prismas rectos y cilindro: Basta ver que se pueden desarrollar en figuras de las que conocemos el área: Área de dos triángulos más área de tres rectángulos Área de dos rectángulos más área de cuatro rectángulos Y de la misma manera, muchos más. Área de dos círculos más área de un rectángulo - 142 - Recuerda Volumen de prismas rectos y cilindro: Sabemos hallar el área de un rectángulo. Si sobre el borde de un rectángulo construimos una pared de 1 m de altura: El volumen o capacidad de esta balsa será x·y m3. ym 1m xm Si levantamos una pared de z m de altura: z y x El volumen será ahora: V = x·y·z m3 Si recortamos el rectángulo y repegamos los trozos, dando otra forma a su superficie, al levantar un tabique por el borde, de z metros de altura, tendremos la misma capacidad. V y z x y x Y así con cualquier forma que demos a la base, incluido el círculo. Por tanto, el volumen de un prisma recto y del cilindro es el siguiente: V = (área de la base) x (altura) Siendo la base un polígono o un círculo, de los que conocemos el área. - 143 - Recuerda Poliedros: Los poliedros son cuerpos limitados por caras poligonales. Sus elementos son: Caras: Polígonos que lo limitan. Aristas: Lados de las caras. Vértices: Puntos de intersección de tres o más aristas. El orden de un vértice es el número de caras que concurren en el vértice. Angulo diedro: El formado por dos caras con arista común. Diagonales de una cara: Las de los polígonos que las forman. Diagonales del poliedro: Segmentos que unen dos vértices de distintas caras. Desarrollo plano: Figura formada al cortar el poliedro por el suficiente número de aristas para que quede una pieza plana. Vértice de orden 3 Diagonal cara Angulo diedro arista Diagonal de una cara Desarrollo plano Clasificación: Regulares: Todas las caras son polígonos regulares iguales y los vértices son del mismo orden. x x Irregulares: No regulares. Convexos: Todos sus ángulos diedros son menores de 180º. Cóncavos: Alguno de los ángulos diedros es mayor de 180º. - 144 - x Recuerda Teorema de Euler: Se puede demostrar que, en todo poliedro convexo se cumple: Nº de caras + Nº de vértices = Nº de aristas + 2 (Comprueba tú que se cumple con algún ejemplo) Poliedros regulares: son cinco, cuyos nombres, área y volumen te doy. a a TETRAEDRO (4 triángulos equiláteros) A = 3 · a2 2 3 V= ·a 12 HEXAEDRO O CUBO (6 cuadrados) A =6· a2 V = a3 a OCTAEDRO (8 triángulos equiláteros) A = 2 3 · a2 2 3 V= ·a 3 a a ICOSAEDRO (20 triángulos equiláteros) A = 5 3 · a2 5(3 5 ) 3 V= ·a 12 DODECAEDRO (12 pentágonos regulares) A = 3 25 10 5 · a2 V= 15 7 5 3 ·a 4 - 145 - Recuerda Prismas. Un prisma es un poliedro que tiene por bases dos polígonos paralelos iguales, y sus caras laterales son paralelogramos. Si tiene por caras laterales rectángulos, se dice recto, y en caso contrario, oblicuo. Recto Prisma regular es el prisma recto cuyas bases son polígonos regulares. Oblicuo Altura del prisma es la distancia entre las bases. Si es recto, la altura coincide con la longitud de la arista lateral. Se denominan según el polígono que forma las bases: Triangular Cuadrangular Pentagonal Hexagonal Sobre su desarrollo plano, vale lo dicho para poliedros. Sobre el área y el volumen de prismas rectos, tienes más información en la página 104 y siguientes. Cuando el prisma es oblicuo: El área se calcula hallando el área de todas las caras y sumándolas. El volumen sigue siendo el área de la base por la altura. - 146 - Recuerda Un prisma frecuente es el ortoedro o paralelepípedo (recto rectangular) (una caja de cerillas): S = 2·(ab+ac+bc) c a b V = a·b·c Pirámides. Una pirámide es un poliedro que tiene por base un polígono, y sus caras laterales son triángulos con vértice común. Pirámide recta es la que tiene por caras laterales, triángulos isósceles. Si no es recta, se dice oblicua. Una pirámide recta cuya base es un polígono regular, se dice regular. Altura de una pirámide es la distancia entre la base y el vértice opuesto. En pirámides regulares, se llama apotema a la altura de los triángulos de las caras laterales. La apotema de la base, la de la pirámide y su altura forman un triángulo rectángulo. a b Pirámide a a a a a b Pirámide recta Pirámide oblicua Apotema Altura a a Pirámide regular - 147 - Recuerda Las pirámides se clasifican según el polígono que forma la base: Triangular etc. Pentagonal Cuadrangular El área de una pirámide se halla sumando la de los polígonos que la forman: A1 Pentagonal A2 A3 A4 A5 A6 A = A1+A2+A3+A4+A5+A6 Se puede demostrar que el volumen de una pirámide es: V= 1 (Área de la base)· Altura 3 Un tronco de pirámide es el poliedro que se obtiene al cortar una pirámide por un plano paralelo a la base. - 148 - Ejercicios 69. El metro cuadrado de cartón para construir envases de leche cuesta 0,8 €. Las medidas de un cartón de leche son 9,5 cm, 6,4 cm y 16,5 cm ¿Cuánto cuesta cada envase? 70. Un silo para guardar trigo tiene forma de prisma recto, con base un cuadrado. La base tiene por lado 5 m, y la altura del silo es 8 m. Si 1 dm3 de trigo vale 0,3 €, ¿cuánto vale el trigo del silo lleno? 71. Halla el área y el volumen de los prismas rectos y del cilindro: b) a) 7 m 7 m 4 m 4 m 3 m 4 m c) d) 4 m 8 m 8 m 6 m 6 m 6 m 72. Un bote de refresco contiene 333 cc. Si el radio de la base es de 4 cm, ¿cuánto mide su altura? - 149 - Ejercicios 73. Halla el área de las pirámides: a) b) 6 6 6 4 4 7 m 6 m 7 m 7 m 6 m 6 m 4 6 m 4 Recuerda CUERPOS REDONDOS EN EL ESPACIO Cilindro. Un cilindro recto es un cuerpo de revolución que se obtiene cuando el rectángulo gira sobre uno de sus lados. Sus elementos están representados sobre el dibujo de abajo. Radio Altura Generatriz Un cilindro oblicuo es el resultado de cortar un cilindro por dos planos paralelos no perpendiculares a su altura. - 150 - Recuerda Cono. Un cono recto es el cuerpo de revolución que se obtiene cuando un triángulo rectángulo gira sobre uno de sus catetos. Sus elementos están en el dibujo: Generatriz Altura Base Radio Se puede demostrar que el área del cono es: G A = AL+AB AL = RG R AB = R2 Se puede demostrar que el volumen de un cono es: V= 1 AB· (Altura) 3 Un tronco de cono recto es el cuerpo que se obtiene al cortar un cono recto por un plano paralelo a la base: - 151 - Recuerda Esfera. Una esfera es el cuerpo de revolución que se obtiene cuando un semicírculo gira sobre su diámetro. Centro Radio R Se puede demostrar que el área de una esfera es el área de cuatro círculos máximos de ella: A = 4· ·R2 Se puede demostrar que el volumen de una esfera es: V= 4 · ·R3 3 La esfera no tiene desarrollo. Es imposible cortarla y desplegarla para que quede plana. Este es el motivo de que los planisferios o mapas terrestres no se ajusten nunca a la realidad y siempre se deformen los elementos de la superficie terrestre que representan. Lo mismo ocurre con planos de grandes trozos de la superficie terrestre. Ejercicios 74. Halla la altura del cono del dibujo: G=5 m H 3 m 75. Halla el radio de la base del cono: 10 m 8 m R - 152 - Ejercicios 76. Halla el área exterior y el volumen (considerar = 3’14) a) 4 m 8 m b) 8 m 4 m c) 7 m 77. Halla la superficie y el volumen aproximado de la Tierra sabiendo que es prácticamente una esfera de radio 6370 km. 78. Halla el volumen del depósito cilíndrico del dibujo sabiendo que el envoltorio exterior es un cubo de lado 16 m y que dentro de éste cabrían 4 depósitos iguales. - 153 - Ejercicios 79. Halla el área y el perímetro de la zona rayada de la figura: 10 cm 10 cm 5 cm 5 cm 80. Halla el área de un triángulo equilátero de 8 cm de lado. 81. Halla la longitud de la valla necesaria para cercar el terreno de la figura: 132 m 90º 99 m 82. Obtén el perímetro y el área del triángulo isósceles de la figura: 12 m 18 m 83. Encuentra el área y el perímetro del paralelogramo de la figura: 16 cm 15 cm 25 cm 84. Calcula el perímetro del cuadrado, y la longitud de la circunferencia de la figura: 4 m - 154 - Ejercicios 85. Halla el lado de un cuadrado que tenga la misma área que un circulo de radio 10 cm. Toma = 3,14. 86. Las ruedas de un coche tienen 30 cm de radio. ¿Cuántas vueltas tiene que dar cada rueda para completar una vuelta a la Tierra (aprox. 40000 km)? Toma = 3,14. 87. Halla el área de la zona sombreada de la figura, sabiendo que todo son circunferencias. Toma = 3,14. 10 cm 7 cm 88. Resuelve las siguientes cuestiones: a) Imagina la Tierra como una esfera perfecta de radio 6000 km. Queremos rodearla por el ecuador con un aro. ¿Cuál será la longitud? b) Imagina también una moneda de 1 cm de radio. Queremos rodearla con otro aro. ¿Cuál será su longitud? c) Ahora queremos, en ambos casos, que el aro que rodea a la Tierra y a la moneda esté separado del ecuador y del borde de la moneda 1 m, para lo cual tenemos que añadir un trozo a los aros anteriores. ¿En qué caso tendremos que añadir más trozo, y cuánto? - 155 - Ejercicios 89. Calcula los volúmenes siguientes: a) De un cubo de 8 m de lado. b) De una caja de cerillas de 8 cm de largo, 4 cm de ancho y 2 cm de alto. c) De un bote de conservas cilíndrico, cuyo radio de la base es de 5 cm y la altura es de 10 cm. Toma =3,14. 90. Si un brick de 1 litro de leche tiene base rectangular de 9,3 x 6,3 cm, ¿cuál es su altura? 91. Los brick de zumos de 200 cc tienen base rectangular de 4,8 x 3,7 cm. ¿Qué altura tienen? 92. Una lata de refresco de cola es un cilindro. Normalmente contienen un tercio de litro. Si el círculo de la base tiene radio 3,5cm, ¿cuál es su altura? 93. ¿Cuánto material se necesita para fabricar un brick como el del ejercicio 90? 94. ¿Cuánto aluminio se precisa refresco como la del problema 92? - 156 - para hacer una lata de 4ª Parte: SEMEJANZAS Recuerda EN EL PLANO En el plano trabajamos con: Puntos Imagínalos como granos de arena tan pequeños que no tienen grosor. Rectas Imagínalas como hilos tensos infinitamente largos, sin principio ni fin y sin grosor. Curvas Imagínalas como hilos como el anterior, alguno con principio o fin, pero sin tensar. Llamamos: Semirrecta Es cada una de las mitades en que se divide una recta por un punto. Tiene principio pero no tiene fin. Segmento Trozo de recta comprendida entre dos puntos a los que se llama extremos. Sabemos que: Por un punto pasan infinitas rectas. Por dos puntos pasa una sola recta. Punto Semirrecta Recta Segmento Posición relativa de dos rectas en el plano: r s Secantes: tienen un punto en común. Paralelas: No tienen ningún punto en común. Segmentos proporcionales: La razón entre dos segmentos es el cociente de la longitud del primero entre la del segundo (en la misma unidad): B C A D b a - 157 - Razón = a b Recuerda Dos pares de segmentos son proporcionales cuando sus razones son iguales. a c b a c 0,5 b d d a,b y c,d proporcionales Esto lo podemos utilizar para dividir un segmento en cualquier número de partes iguales, con regla y compás: Vamos a dividir el segmento AB en 5 partes iguales. A Semirrecta cualquiera B A B a = longitud cualquiera Y X A A R B S T U V B Trazamos paralelas en el orden indicado Los pares de segmentos R, X y S, Y son proporcionales. X Y Luego y como X = Y, tenemos R = S. Razonando así: R=S=T=U=V, con R S lo que hemos dividido el segmento en 5 partes iguales. También podemos usarlo para dividir un segmento en dos trozos proporcionales a dos longitudes dadas. Por ejemplo, para dividir un segmento AB en dos trozos proporcionales a las longitudes 3 y 5, haremos: 5 8 3 Paralelas A R S B - 158 - Los segmentos R y S cumplen la condición dada. Recuerda Este mismo principio se conoce como el teorema de Thales: a b r Si tres o más paralelas (r, s, t, u) son C A cortadas por dos transversales (a, b), s A entonces dos segmentos de una de estas (A, B) son proporcionales a los segmentos correspondientes de la otra (C, D): A B C D D B t u Figuras semejantes: Dos figuras son semejantes si los segmentos que se corresponden son proporcionales, y los ángulos son iguales (es decir, tienen la misma forma pero distinto tamaño: una es fotocopia ampliada de la otra). b c a B Semejantes A 0 C a b c razón de semejanza A B C Es fácil ver que si dos figuras semejantes tienen por razón de semejanza un número R, sus perímetros tienen la misma razón de semejanza R. En el ejemplo: a b c a bc A B C ABC Sin embargo, no ocurre así con las áreas: 6 3 4 2 Al doblar el lado, el área se cuadruplica. 9 3 3 1 Al multiplicar por 3 el lado, el área se multiplica por 9 = 3 2. - 159 - Recuerda Proyecciones sobre una recta. La idea es la siguiente: P 90º B B A r P’ P´ es la proyección de P sobre r r 90º A 90º A’ B’ El segmento A´B´ es la proyección del segmento AB sobre r r 90º 90º A’ B’ El segmento A´B´ es la proyección de la curva C sobre r Mapas y planos. Ya has visto algo sobre este tema. Aquí matizaremos algunas cosas. Diferencia entre mapa y plano: Mapa es una representación de toda la superficie terrestre o de parte de ella, en la que la escala es inferior 1:10000. Siempre se representa poniendo el Norte en la parte superior. Plano es una representación de un edificio, un terreno, una pieza, etc. hecho a escala superior a 1:10000. Ya sabes qué es una escala: el cociente entre una longitud medida en el dibujo, y la longitud medida en la realidad. Lo que quizá no sepas es que no tienen porqué ser menores que la unidad. Pueden ser de tres tipos: Reducción: cuando el dibujo es más pequeño que lo que representa: 1:100 Naturales: dibujo igual a la realidad: 1:1. Ampliación: dibujo mayor que lo representado: 10:1 (usada para planos de piezas pequeñas). En algunos tipos de mapas aparecen las llamadas curvas de nivel: son las líneas que unen los puntos del terreno con la misma altura sobre el nivel del mar. 30 Cuanto más juntas están, mayor es la 60 pendiente. 50 40 - 160 - Recuerda ESCALAS El estudio de las figuras se hace para entender mejor la realidad. En particular, los mapas y los planos representan la realidad. Para interpretarlos bien, es necesario conocer bien la escala a que están hechos. La escala son dos números separados por “:”, que dan la relación entre las medidas en el plano o mapa, y en la realidad. Por ejemplo, la escala 1:2000, indica que 1 cm en el mapa, son 2000 cm en la realidad. A veces se usa la llamada escala gráfica, que es un segmento graduado en m o km, con lo que se puede medir directamente la distancia en una representación gráfica (mapa o plano): 0 2 4 6 8 10 Km 2 cm EN EL ESPACIO El plano tenía dos dimensiones: largo y ancho. El espacio tiene tres: largo, ancho y alto. En el espacio trabajamos con: Punto: Podemos imaginarlo como un grano de arena sin grosor. Recta: Podemos imaginarla como un hilo tenso sin principio, ni fin, ni grosor. Plano: Podemos imaginarlo como una plancha de metal sin principio ni fin, en ninguna dirección, y sin grosor. Posiciones relativas en el espacio: Dos rectas: Secantes Paralelas Se cruzan Dos planos: Secantes Paralelos - 161 - Recuerda Recta y plano: Secantes Recta contenida en el plano Paralelos El equivalente a los planos y mapas en el espacio son las maquetas: reproducciones, a escala reducida, de un edificio, coche, monumento, máquina, etc. considerando las tres dimensiones. Las escalas significan lo mismo que en el plano. Figuras semejantes. La idea es la misma que en el plano pero teniendo en cuenta las tres dimensiones. 4 2 3 1 2 6 Observa en los dibujos que al duplicar las dimensiones de la figura de la izquierda, su volumen ha pasado a ser: 3·1·2 = 6 6·2·4 = 48 = 6·23 Ejercicios 95. Si dos rectángulos son semejantes, uno tiene base 5 m y altura 2 m, y el otro tiene perímetro 28, halla la base y la altura del segundo. 96. Dos rectángulos son semejantes, uno tiene base 5 m y altura 2 m, y el otro tiene área 40 m2. Halla la base y la altura de este último. 97. Un triángulo rectángulo tiene catetos de longitudes 3 y 4 metros. Halla la hipotenusa de otro triángulo semejante al anterior de área 24 m2. - 162 - Ejercicios 98. A cierta hora, una persona de 150 cm de altura, proyecta una sombra de 2 m. ¿Cuál es la altura de un árbol que, a la misma hora, proyecta una sombra de 18 m? 99. Expresa en una escala numérica: a) 1 cm en el plano representa 10 m en la realidad. b) 1 cm en el plano representa 10 km en la realidad. c) 1 cm en el plano representa 25 km en la realidad. 100. ¿A qué escala está dibujado un mapa si sabemos que a 1 cm corresponden 10 km en la realidad? 101. La distancia entre dos poblaciones es de 75 km. ¿Qué distancia les separa en un mapa a escala 1:1000000? 102. En un mapa, la distancia entre dos poblaciones es de 4 cm. Si en realidad está separadas por 40 km, ¿cuál es la escala del mapa? 103. Indica cuánto deben medir los segmentos representados por cada una de las letras: a) x b) 2 cm 3 cm 1 cm a cm 2,5 cm 3,2 cm 3,2cm 104. Halla la altura de una torre que, por la mañana, proyecta una sombra de 10 m si, en ese mismo momento, una farola que mide 2,5 m proyecta una sombra de 2 m. 105. Para calcular la altura de un árbol, un chico ve la copa reflejada en un charco con las medidas del dibujo. Hállala tú. 162 cm m 1,2 m m 4 m - 163 - Ejercicios 106. La razón de semejanza de dos triángulos es 3/4. Las longitudes de los lados del pequeño son 3,2 cm, 2 cm y 4,1 cm. Halla la longitud de los lados del otro. 107. Dadas dos figuras semejantes: a) ¿Cuál es la razón entre sus áreas? b) ¿Cuál es la razón entre sus volúmenes? 108. El perímetro de un triángulo isósceles es 64 m, y el lado desigual mide 14 m. Calcula el área de otro triángulo semejante al dado, de perímetro 96 m. 109. ¿Qué relación hay entre las alturas de dos triángulos semejantes? 110. La razón de semejanza de dos figuras es 4. Si el área de la pequeña mide 10 cm2, ¿cuál es el área de la grande? 111. El área de un cuadrado es 36 cm2. Calcula la longitud del lado de otro semejante a él, sabiendo que la razón de semejanza es 9. 112. El volumen de una esfera es 100 cm3. Calcula el volumen de otra semejante en la que se duplique el radio. 113. Una goma para regar el jardín tiene de radio 1,2 cm. Queremos comprar otra que eche exactamente el doble de agua. Calcula el radio que debe tener. 114. Si el área de un círculo es 5 cm2 y aumentamos el radio el doble, ¿cuál será el área del nuevo círculo? 115. Si el volumen de una esfera es 10 cm3 y aumentamos el radio el doble, ¿cuál será el volumen de la nueva esfera? - 164 - Soluciones TEMA 7: 1. 2. 3. 4. 5. 2 km a)30 m b)270 m 94608·1012 8,33 63072·104 6. 7. 8. 283824·1012 1000 a)0,006mm; 0,0006cm b)0,3m 9. a)3,428 b)0,003428 c)0,000003428 d)0,000000003428 10. a)0,001 b)0,000003 c)0,07 d)6000 e)450000000000 f)0,000000001 g)94608000000000000000 h)94608000000000000000000 11. a)10-3 b)3·10-6 c)7·10-2 d)6·103 e)45·1010 f)10-9 g)94608·1015 h)94608·1018 12. a)0,004578 b)890000 c)481000000 d)0,00005 e)34000 f)1 13. 14. 15. 8653 dm2 < 573 m2 < 6 Dam2 < 5,1 km2 51 22,5 € 16. 17. 18. Le devuelven 200 € 20,7 780 kg 19. a)0,85 b)34 c)Aproximadamente 1176,47 l 20. 21. a)3000 b)8000000 c)4,578 d)450 e)0,000038467 f)6 4320 22. a)1 b)37,037 l c)22,96 kg aproximadamente d)0,051 l aproximadamente 23. 24. a)360º b)360º c)180º d)360º e)540º f)720º a)90º b)80º c)120º 25. 26. 27. 72º y 54º 60º 124º 32´ 54´´ y 55º 27´ 6´´ 28. a)No. Equilátero tiene los ángulos de 60º. b)Sí x c)Sí x 29. Posible si la suma de 2 lados supera al tercero. a) Sí b)No c)No d)Sí 30. 31. Sí. Ver en clase Sí. Ver en clase 32. Se complica ¿verdad? Para que veas que no se han agotado todas las posibilidades. Ver en clase 33. 34. 35. 4,075 cm cada uno 0,0324 8 m 36. 37. 38. 39. aproximadamente 7,07 cm 50 48 6,9 cm 4 48 27,6 cm2 40. 41. 164 12,8 cm 42. No 43. 32 5,6 m 45. 44. 27 5,18 cm Perpendiculares: cuadrado y rombo. A=40º=C; B=140º Iguales en medida: cuadrado y rectángulo. 46. 47. 48. En ambos casos 180º. P=68 cm; A=249 cm2 24 cm2 49. 50. 1156,92 cm2 a)144 cm2 b)57,6 cm2 - 165 - Soluciones 51. a)P=12 cm; A=9 cm2 b)P=16 m; A=15 m2 c)P=20 cm; A=24 cm2 d)P=20 cm; A=24 cm2 52. a)P=30 m; A=40 m2 b)P=400 cm; A=6000 cm2 c)P=20 m; A=20 m2 d)P=22 m; A=26m2 53. 54. 55. Cortada 750 cm2, queda 1250 cm2 64000 kg 1488 56. 57. 31/16= 1,9375m2 a)1/2=0,5 m2 b)1/4=0,25 m2 58. 59. 60. 61. 636,94… 5,024 m 30,3952 m a)3 m b)4 m 62. 63. 64. 2 2,258 m2 a)803,84 u2 b) 418,6 u2 c)314 u2 d)114 u2 8,177..... cm 65. 66. 67. 68. 208,0878 m2 0,86 m2 13,965 cm2 42,14 cm2 69. 70. 0,051704 60000 € 71. a)Área=144 m2, Vol=112 m3 b)A=122 m2, V=84 m3 2 3 c)A175,17 m , V124,70 m d)A301,59 m2, V402,12 m3 72. 73. a)61,12 m2 aproximadamente b)72,5 m2 aproximadamente 6,62 cm 74. 75. 76. a)A = 301,44 m2, V = 401,92 m3 4 m 6 m b)A = 162,52 m2, V = 133,97 m3 c)A = 615,44 m2, V = 1436,02 m3 77. 78. A = 509645864 km2, V = 1082148051226,66 km3 803,84 m3. 79. 80. 81. 82. A=50 cm2, P=28,28 cm 27,71 cm2 318,31 m P=48 cm, A=108 cm2 83. 84. 85. P=80 cm, A=300 cm2 17,72 cm P=16 cm, Long=4 12,57 86. 87. 21220659 aproximadamente 439,8 cm2 88. a)37699 km b)0,0628 m c) El mismo: 6,28 aproximadamente 89. a)512 m3 b)64 cm3 c)785,4 cm3 90. 91. 92. 93. 94. 17,07 cm 11,26 cm 8,65 cm 0,065 m2 0,027 m2 95. 96. 97. 98. 10 y 4 10 y 4 10 m 13,5 m 99. 100. a)1:1000 b)1:1000000 c)1:2500000 1:1000000 101. 102. 103. 104. 105. 7,5 cm 1:1000000 a)x = 4,5 cm b)a = 2,5 cm 12,5 m 5,4 m 106. 107. a) El cuadrado de la razón de semejanza. 4,26 cm ; 2,6 cm ; 5,46 cm b) El cubo de la razón de semejanza. 108. 109. 110. 111. 378 m2 La razón de semejanza. 160 cm2 54 cm 112. 113. 114. 115. 800 cm3 20 cm2 80 cm3 1,2· 2 cm 1,7 cm - 166 - TEMA 8: TRIGONOMETRÍA BÁSICA Observa TRIÁNGULOS RECTÁNGULOS La trigonometría se ocupa de hallar las relaciones entre los lados y los ángulos de un triángulo; es decir de “medir” un triángulo. La utilidad de esto es clara, pues todo polígono cerrado de lados rectos se puede descomponer en triángulos, y si sabemos medir estos, sabemos medir aquel. Como todo triángulo podemos descomponerlo en dos triángulos rectángulos, empezaremos estudiando estos. B a C A b S t r T s R Dados dos triángulos rectángulos semejantes (como los de la figura), sabemos que: c a b (recuerda el tema de semejanza). t r s Es decir, operando: c t b s c t , , a r a r b s Esto nos permite definir: Seno de : sen c cateto opuesto a a hipotenusa Coseno de : cos b cateto contiguo a a hipotenusa Tangente de : tg Cosecante de : c cateto opuesto a sen b cateto contiguo a cos cos ec Secante de : sec hipotenusa a 1 c cateto opuesto a sen hipotenusa a 1 b cateto contiguo a cos Cotangente de : cotg b cateto contiguo a cos 1 c cateto opuesto a sen tg Razones trigonométricas del ángulo (que por supuesto dependen de ) - 167 - Observa Es importante que recuerdes: 2 c2 b2 c2 b2 a2 c b 2 1 sen cos sen cos 2 2 a a a a2 a a 2 2 2 2 2 Teorema de Pitágoras En resumen, dado un triángulo rectángulo, sabemos: a 2 b 2 c 2 (Teorema de Pitágoras) B a C B = 90º- c 90º sen = A b c a cos = b a tg = c b Los senos, cosenos y tangentes de un ángulo se pueden obtener de la calculadora o a partir de algún dato que nos den. Amplía Sin embargo, hay algunos ángulos especiales de los que podemos deducir las razones: 45º l 2 l 2 =l · 2 l 1 2 sen 45º = 2 l 2 2 l l 45º 45º l l cos 45º = tg 45º = Cuadrado 30º l l 2 l 1 l l l l 30º 60º 60º l l2 l2 4 l 60º l/2 3l 2 3 l 4 2 - 168 - 1 2 2 2 21 l 2 l 3 2 3 cos 30º = l 2 l 2 1 tg 30º = l 3 3 2 sen 30º = 60º l Amplía 60º 3 2 1 cos 60º = 2 tg 60º = 3 sen 60º = 60º 30º l 30º 60º 3 l 2 l/2 Nota: Pídele al profesor que te explique cómo hallar las razones trigonométricas de un ángulo con la calculadora y cómo hallar un ángulo a partir de sus razones trigonométricas. Ejercicios Para todos los problemas de este tema, salvo que se diga lo contrario, no se pueden tocar las teclas trigonométricas de la calculadora. 1. En un triángulo rectángulo, los catetos CA y AB miden, respectivamente, 6 m y 8 m. Calcula todas las razones trigonométricas del ángulo de vértice B. 2. Calcula las restantes razones trigonométricas del ángulo , si se sabe: a)sen =0,27 d)cos =0,6 b)cos =0,8 e)sen =4/5 c)tg =1,65 f)tg =2 3. Utiliza la calculadora como quieras, para hallar el ángulo que cumple: a)sen =0,27 d)sec =10,6 g)sen =2 b)cos =0,8 e)cosec =0,8 h)cos =1,5 c)tg =1,65 f)cotg =3 i)tg =1000 4. Resuelve el triángulo rectángulo del que se sabe: a) Ángulo 30º y cateto opuesto 48 cm. Dato: sen30º=0,5 b) Hipotenusa 30 cm y ángulo 36º. Dato: sen36º=0,59 c) Ángulo 66º38´ y cateto opuesto 32,8 m. Dato: sen(66º38´)=0,92 Nota: Resolver un triángulo es averiguar las medidas de todos sus ángulos y de todos sus lados. - 169 - Ejercicios 5. Con los datos de la figura, halla la altura de la torre. Dato: sen30º=0,5. 30º 20 m 6. Antonio está haciendo volar una cometa con una cuerda de 12 metros que sujeta con la mano a una altura de 1 m del suelo. Si el ángulo que forma la cometa con la horizontal es de 60º, ¿a qué altura del suelo está la cometa? Dato: cos60º=0,5. 7. Se desea construir una escalera que en 4 m suba 3 m. ¿Cuál debe ser la longitud del barandal? ¿Qué ángulo forma el barandal con el suelo? Puedes usar la calculadora como quieras. 8. El piloto de un aeroplano que vuela a 1000 m sobre el nivel del mar descubre una isla. Calcula la anchura de la isla con 2 los datos de la figura. Datos: sen45º= , sen30º=0,5. 2 45º 30º 9. Un topógrafo observa la cima de una montaña con un ángulo de 38º sobre la horizontal. Se aleja de la montaña 200 m y observa entonces la cima con un ángulo de 29º. ¿Cuál es la altura de la montaña? Datos: sen38º=0,62, cos29º=0,87 10. Una estatua sobre un pedestal se observa a 24 m de su pie. La parte superior de la estatua se ve con un ángulo de 45º sobre la horizontal y la parte superior del pedestal con un ángulo de 30º sobre la horizontal. ¿Cuál el la altura de la estatua si el ojo del observador se halla a 1 m del suelo? 2 3 Datos: sen45º= , cos30º= 2 2 - 170 - Ejercicios 11. Un observador se encuentra en la parte superior de una estructura que dista 430 m de otra. Desde dicho punto, observa el extremo superior del otro edificio con un ángulo de 18º sobre la horizontal y el extremo inferior con un ángulo de 25º bajo la horizontal. (Datos: sen18º=0,31; cos25º=0,91) a) ¿Qué altura tiene el edificio de enfrente? b) ¿Qué altura tiene el edificio del observador? 12. Dado el triángulo isósceles de la figura, calcula los lados iguales, la altura y el área. Dato: sen48º= 0,74. 48º 20,4 m 48º 13. Un piloto de avión situado a una altura de 2345 m sobre el nivel del suelo, observa la luz del aeropuerto con un ángulo de 30º bajo la horizontal. ¿A qué distancia está el aeropuerto en línea recta? Dato: sen30º=0,5. 14. De un triángulo isósceles conocemos la altura, 33 cm, y que el ángulo que forma ésta con uno de los lados es 58º. Halla sus lados. Dato: sen 58º=0,85. 15. Nuestra casa dista del pie de un árbol 100 m y lo vemos con un ángulo de 25º sobre la horizontal. ¿A qué distancia estamos del árbol cuando lo vemos con un ángulo de 13º sobre la horizontal? Datos: sen25º=0,42; cos13º=0,97. 16. Una persona de 169 cm de altura proyecta una sombra de 112 cm. Calcula la altura del sol en ese instante. (Se llama altura de un astro al ángulo al que está sobre el horizonte). Puedes usar la calculadora como quieras. - 171 - Ejercicios 17. Un triángulo equilátero tiene de lado 16,7 m. Halla su altura y su área. Dato: sen30º= 0,5. 18. El lado de un pentágono regular es 8,6 m. Halla el radio de la circunferencia circunscrita. Dato: sen 36º= 0,59. 19. Halla los ángulos de un trapecio isósceles cuyas bases miden 83 m y 51 m y cuya altura mide 61 m. Puedes usar la calculadora como quieras. Soluciones TEMA 8: Ten en cuenta que el uso de la calculadora que hagas y los decimales que cojas influirán en el resultado, que puede diferir ligeramente de estos. 1. sen =0,6; cos =0,8; tg =0,75; cotg =1,33…; sec =1,25; cosec =1,66… 2. a)cos =0,96; tag =0,28 b)sen =0,6; tg =0,75 c)cos =0,51; sen =0,86 d)sen =0,8; tg =1,33… e)cos =0,6; tg =1,33… f)cos =0,45; sen =0,9 3. a)15,66º b)36,87º c)58,78º d)84,59º e)Imposible f)18,43º g)Imposible h)Imposible i)89,94º 4. a)A=90º, B=30º, C=60º, a=96, b=48, c=83,14 b)B=36º, C=54º, a=30, b=17,7, c=24,22 c)B=23º22´, C=66º38´, a=35,65, b=13,97, c=32,8 5. 6. 7. 8. 9. 11,55m 11,39m 5m; 36,87º 725m aprox. 373m aprox. 10. 11. 10,14 m aproximadamente a)340 m aproximadamente b)202,5 m aproximadamente 12. Lado=15,22 m, altura=11,32 m, Sup= 115,5 m2 aproximadamente 13. 14. 4690 m Lados iguales=62,27; el otro = 105,6 aprox. 15. 16. 17. 202 m aprox. 56,5º aprox. h=14,4 m aprox. A=120,7 m2 aprox. 18. 19. 7,3 m aproximadamente. 75,3º y 104,7º aproximadamente - 172 - TEMA 9: VECTORES Y GEOMETRÍA AFÍN DEL PLANO Observa Hay magnitudes (peso, temperatura, etc) que sólo precisan de un número y una unidad para estar determinadas. Éstas se llaman magnitudes escalares. Hay otras magnitudes que con un número no están determinadas: un desplazamiento, una fuerza, una velocidad. A estas magnitudes se las denomina vectoriales, y la mejor forma de determinarlas es con una flecha: v Por ejemplo, el desplazamiento desde el punto A al B se determina por la flecha v (con origen en A y extremo en B). B A Estas flechas, que llamamos vectores fijos, se caracterizan por: 1º) Dirección: recta determinada por la flecha. Más bien, la dirección de todas las rectas paralelas a la flecha. 2º) Sentido: Hacia donde va dirigida la flecha. Toda dirección tiene dos sentidos. 3º) Módulo: Se representa v y es la longitud de la flecha. Son muchas ( infinitas) las flechas que tienen el mismo módulo, dirección y sentido (de la misma forma que hay infinitas fracciones que representan el 1 2 3 mismo número: …) 2 4 6 Cuando ocurre esto, decimos que son equipolentes (de la misma forma que hablamos de fracciones equivalentes) y representan al mismo “vector libre” o “vector” sin más. Dicho de otra forma, un vector es una flecha que nosotros aplicamos donde queramos (sin girarla), conservando la dirección, el sentido y la longitud. - 173 - Observa OPERACIONES CON VECTORES Para entender mejor el porqué de estas operaciones, puedes interpretar un vector como un desplazamiento desde su origen hasta su extremo. Suma de vectores: b a a b (a +b ) (un desplazamiento a continuación del otro). Producto de un número por un vector: Si el número es positivo: se produce el desplazamiento tantas veces seguidas como indica el número. 5 a 2 a 2a 1,5 a Si el número es cero: Cero veces un desplazamiento es no moverse. Representaremos por 0 la falta de desplazamiento. 0·a 0 Estarás de acuerdo con el resto del mundo en que si al desplazamiento le sumamos el desplazamiento tenemos 0 . Según esto, si el desplazamiento se llama a , convendrá llamar (- a ) al desplazamiento . -a a Dicho de otra forma: Un signo (-) delante de una flecha indica cambio de sentido. Si el número es negativo: se produce el desplazamiento tantas veces seguidas como indica el valor absoluto del número y se le cambia el sentido. a -2 a 1,5 a Con lo cual queda resuelta la “resta” de vectores, que no es una operación como tal: a b a (b ) - 174 - Ejercicios Puedes interpretar una fuerza como si fuera un desplazamiento a efectos prácticos. Lo mismo ocurre con cualquier magnitud vectorial. 1. Supongamos que sobre el punto A se aplican las fuerzas que se indican. ¿Cuál es la fuerza resultante en cada caso? a) d) 3 u F1 F2 3 u F1 b) F2 3 u 3 u F1 F2 F1 c) 5 u 3 u 3 u 7 u 3 u e) F2 F1 F2 7 u f) F2 F1 3 u 2 u 2. Supongamos que sobre el punto A se aplica F1. Representa la fuerza que se indica aplicada al punto A: A F1 2 3 u b) F1 a)3 F1 c)– F1 d)-2 F1 e)- F1 +3 F1 3 3 u a 3. Dados los vectores: 4 u b 3 u 2 u c 4 u Representa: a) a b b) a c c) a b c f) 2a b g) 2a 3b h) 1 a b 2 4. En Física, se usan los vectores Representa los vectores: a) 2i 3j b) i 2j c) 2i d) a b i) b i 1 u j j 1 a 2 e) a b j) 0·a 1 u d) 3i 4j e) i j 5. Halla la resultante de dos fuerzas F1 y F2 de igual intensidad, y aplicadas en el mismo punto, cuando tienen: a) Misma dirección y sentido. b) Misma dirección y sentido opuesto. c) Forman ángulo recto. 6. Una lancha zarpa de un punto O situado a la orilla de un río, en dirección perpendicular a las orillas, a una velocidad de 80 m/min. Al mismo tiempo, la corriente empuja a la lancha aguas abajo a una velocidad de 60 m/min. Se pide: a) Dibuja la trayectoria de la lancha hasta la otra orilla. b) Si el río tiene 400 m de anchura, calcula la longitud de la trayectoria y el tiempo que tarda en llegar. - 175 - Ejercicios 7. Si A, B, C y D son los vértices de un cuadrado, ¿cuántos vectores fijos y cuántos libres determinan? 8. Si A, B, C, D, E y F son los seis vértices de un hexágono regular, ¿cuántos vectores fijos y cuántos libres determinan? C 9. Dado el triángulo isósceles ABC del dibujo, si P es el punto medio del segmento AB, b a expresa m en función de a y b . m A B c Observa COMPONENTES DE UN VECTOR Trabajaremos en el plano, y recurriremos a los ejes cartesianos. Ya sabemos que esto nos permite asignarle a todo punto dos coordenadas: A= (1,2). También nos permite asignarle a cada vector dos componentes: c a 5 u derecha, 3 u abajo a = (5,-3) b 2 u derecha, 1 u arriba b = (2,1) c 2 u izquierda, 1 u abajo c = (-2,-1) v v = (v1,v2) b a Esto nos permite no tener que andar con reglas, cartabones, ni semicírculos graduados para trabajar con vectores. Veámoslo (ten en cuenta lo que es un desplazamiento y que lo horizontal y lo vertical no se mezclan): OPERACIONES CON VECTORES Suma: v w = (v1,v2)+(w1,w2)= (v1+w1,v2+w2) Ejemplo: (3,-4)+(-1,2) = (3-1,-4+2) = (2,-2) Producto de un número por un vector: ·v ·(v1,v2) = ( v1, v2) Ejemplo: -5(3,-2) = (-5·3,-5(-2)) = (-15,10) (piensa que cambiar el sentido es cambiar izquierda por derecha, derecha por izquierda, arriba por abajo y abajo por arriba). - 176 - Observa ORIGEN Y EXTREMO DE UN VECTOR. CÁLCULO DE LAS COMPONENTES DE UN VECTOR. A(a1,a2) Y Intuitivamente OA AB OB : AB OB OA v AB (v1,v2) X O(0,0) OB AB OA A v B v B A B v A (1) (2) (3) B(b1,b2) Extremo-Origen = Desplazamiento (a1,a2) + (v1,v2) = (b1,b2) (v1,v2) = (b1,b2) - (a1,a2) (b1,b2)- (v1,v2) = (a1,a2) En componentes (1) (2) (3) Módulo de un vector: si v = (v1,v2), por el teorema de Pitágoras: v v 12 v 22 Ejercicios 10. Halla las componentes del vector AB , si A=(4,-1) y B=(0,3) 11. Halla el extremo del vector CD si sabes componentes son (3,-1) y su origen es C=(-2,4). que sus 12. Las coordenadas de un vector son (1,5) y las de su extremo son (4,-2). Calcula su origen A. 13. Dados los puntos A(1,0), B(2,-1), C(9,9). Halla el punto D que cumple AB CD . 14. Halla los puntos D y E sabiendo que 2 1, C , 6 3 5 F 3, y que CD EF 4,0 . 2 15. Calcula m y n para que se cumpla que u v vectores u 3 m,3n y v 6,4 n . siendo los 16. Si u = (3,1), v = (-4,3), w = (3,6), r = (-2,-4), calcula: a) u + v b) w + r c)2 u d)3 v e)-u f)3 v - u g) w - r h)3 r +u i)-1/2 r j)1/2 r -1/3 w - 177 - Ejercicios 17. Sabiendo que A(-1,-1), B(0,1), C(1,1), D(2,3), halla el vector AB 2CD . 18. Halla el punto medio del segmento AB si A(3,5), B(6,-8). 19. Encuentra un método general para hallar el punto medio del segmento AB si A(a1,a2) y B(b1,b2). 20. Halla los puntos que dividen al segmento de extremos (3,5) y (6,-8) en: a)Dos partes iguales. b)Tres partes iguales. 21. Halla las componentes y el módulo del vector que tiene el origen en A(-3,5) y el extremo en (0,-8). 22. Un vector tiene componentes (-5,7) y el origen en (3,-3). Halla el extremo y el módulo del vector. 23. Calcula el vértice que falta en el paralelogramo ABCD sabiendo que tres vértices consecutivos son A(1,2), B(5,-1) y C(6,3). 24. Calcula el vector c 3a 2b ,siendo a =(2,2), Represéntalo. b = (0,3). 25. Halla el punto P que cumple: 3PQ 2QR O siendo Q=(3,2) y R=(-1,5). 26. Un vector se dice unitario cuando su módulo es uno. Sabiendo esto calcula los vectores unitarios con la misma dirección que: a)(2,7) b)(5,-1) c)(-7,3) d)(8,2) 27. ¿Qué condición deben cumplir los vectores v = (v1,v2) y = (w1,w2) para ser paralelos? w 28. ¿Están alineados los puntos A(4,-1), B(-2,5) y C(6,-6)? 29. Si u (2,1) y v (6, m), halla m para que u paralelos. y v sean 30. Determina las componentes de un vector que sea paralelo a (-2,1), tenga sentido contrario al suyo y tenga módulo 5. 31. Si P es el punto medio del segmento AB , también se dice que A es el simétrico de B respecto de P y que B es el simétrico de A respecto de P. Halla el simétrico de (3,-5) respecto de (4,-20). 32. Halla los puntos que dividen al segmento AB en tres partes iguales, siendo A(-3,7) y B(12,-2). - 178 - Ejercicios 33. Si A = (2,-5) y B = (11,10), halla el punto del segmento AB cuya distancia a B es 4/5 de su distancia a A. 34. Halla los extremos de un segmento del que se sabe que los puntos (3,8) y (7,1) lo dividen en tres partes iguales. 35. Si a = (3,4) y b = (1,1), calcula: a) a b) b c) 2a d) 3b e) a b 36. Halla la distancia entre los puntos (3,4) y (6,9). 37. Si A(3,-2), B(2,5), C(4,3) son tres vértices consecutivos de un paralelogramo, halla el vértice que falta y el punto donde se cortan las diagonales. 38. El centro de un paralelogramo es (-1,0), y dos vértices consecutivos son A(1,-2) y B(0,1). Halla los vértices que faltan. 39. a) ¿Qué puedes decir de a b respecto de a y b . b) ¿Cuándo a b = a b ? c) ¿Cuándo a b 0 ? 40. A(1,3) es el vértice de un triángulo. Si el punto medio del lado AB es M(-1/2,0) y el punto medio del lado BC es N(1/2,-3/2). Halla B y C. 41. Halla los tres vértices de un triángulo sabiendo que los puntos medios de los lados son (0,0), (3,1) y (-1,4). 42. Halla los cuatro vértices de un paralelogramo ABCD, sabiendo que A=(-3,-3) y que los puntos medios de AB y CD son, respectivamente, (2,-1) y (-2,3). 43. De un hexágono regular conocemos dos vértices consecutivos A(5,0), B(6, 3 ) y el centro O(4, 3 ). Halla los vértices que faltan. VECTORES EN EL ESPACIO Todo lo visto se puede ampliar al espacio teniendo en cuenta que un punto tiene tres coordenadas A=(a1,a2,a3) y todo vector tres componentes v =(v1,v2,v3). Por lo demás, piensa que no hay grandes variaciones. - 179 - Observa ECUACIÓN DE LA RECTA EN EL PLANO Puntos A = (a1,a2) Estamos en el plano, y vamos a trabajar con Vectores v = (v1 ,v2) Una recta en el plano viene determinada por dos puntos por los que pasa, A y B o por uno de ellos A y el vector que los une v AB (vector director de la recta). Supongamos que A = (a1,a2) es un punto de la recta que nos interesa y que el vector v =(v1,v2) es su vector director. Y r A Si P = (x,y) es un punto cualquiera de la recta, v debe cumplirse: AP ·v , un número real X O P Es decir: (x,y)- (a1,a2) = (v1,v2) En los recuadros coloreados, se realizará un ejemplo para todos los tipos posibles de ecuaciones de la recta usando en todos los casos el mismo punto A=(1,2) y el mismo vector v =(3,4). Debes identificar y reconocer en cada ecuación cuáles son las coordenadas del punto y cuáles las componentes del vector. Ejemplo: Ecuación vectorial (x,y) = (1,2)+ (3,4) (x,y)=(a1,a2)+ (v1,v2) Ecuación vectorial x a1 v 1 Separando las componentes y a2 v 2 Eliminando el parámetro e igualando: x a1 y a2 Ecuación continua v1 v2 Ejemplo: x 1 3 y 2 4 Ecuaciones paramétricas Ejemplo: x 1 y 2 3 4 (Cuando alguna de las componentes del vector es 0, ésta igualdad se entiende como una expresión formal, no como cociente) v2x-v2a1 = v1y-v1a2 Operando en la ecuación continua Ejemplo: 4x-3y+2 = 0 v2x-v1y-v2a1+v1a2 = 0 Ecuación implícita, general o cartesiana Ax+By+C=0 Comparando las expresiones: A = v2, B = v1 v = (-B,A) A C Despejando y: y x y = mx+k Ecuación Explícita B B v m = pendiente de la recta m 2 tg v1 k = ordenada en el origen. - 180 - Ejemplo: 4 2 y x 3 3 Ejercicios 44. Justifica que si A=(a1,a2) y v =(v1,v2) determinan una recta, cualquier punto (x,y) de esa recta verifica la igualdad y a2 m (m = pendiente de la recta). Esta forma de escribir x a1 una recta es la forma punto-pendiente. 45. Justifica que si una recta corta al eje de abscisas en el punto (a,0) y al de ordenadas en (0,b), podemos escribir su x y ecuación como: (forma canónica). 1 a b 46. Calcula el vector director y la pendiente de las rectas: a) y = 2x+5 x 1 2 c) y 5 3 b) 4x-10y+1 = 0 x 6 d) y 1 2 47. Halla la ecuación general de la recta que: a)Pasa por (2,-1) y tiene por vector director (2,2). b)Pasa por (3,0) y (1,4). c)Pasa por (1,-2) y forma un ángulo de 45º con el eje de abscisas. d)Pasa por (0,3) y es paralela a la bisectriz del 2º cuadrante. e)Es paralela a x-y+1 = 0 y su ordenada en el origen es 5. f)Pasa por (4,-3) y es paralela al eje de ordenadas. g)Pasa por (-1,5) y es paralela al eje de abscisas. h)Pasa por (-3,7) y el segmento que determina sobre el eje OX mide el doble que el que determina sobre el eje OY. x 1 4 i)Pasa por (2,-3) y tiene la misma pendiente que y 2 2 48. Determina alineados. si los puntos (1,1), (3,4), y (4,6) están 49. Dada la recta 2x+y-3 = 0, ¿son P(1,1), Q(3,-2), R(-1,-2) puntos de ella? 50. Dada la recta x+y-1 = 0, halla tres puntos que pasen por ella y tres vectores directores. 51. Dadas las rectas 5x-4y+7 = 0, -4x+7y-16 = 0, ¿Para qué valor de x tienen las dos rectas ordenadas iguales? 52. Halla cinco puntos y tres vectores directores de la recta que pasa por (5,-8) y tiene por vector director (-7,3). Dibújala. 53. ¿Pertenecen los puntos (-39´5 ,18) y (48,-20) a la recta que pasa por (-2,3) y tienen por vector director (5,-2)? - 181 - Ejercicios 54. Si los puntos (15,a), (-12,b), (c,-7), (d,-5) pertenecen a x 3 y 7 la recta , halla a, b, c, d. 6 11 55. ¿Qué particularidad tienen explícita de las rectas que coordenadas? las ecuaciones pasan por el general y origen de 56. Escribe, en todas sus formas, las rectas: a)(x,y)=(2,1)+ (3,2) d) 5x+3y-2 = 0 x 5 3 b) y 2 e) y = 2x-2 c) x 1 y 3 2 1 f) x y 1 2 1 57. Una recta pasa por el punto (3,3/4) y determina con los ejes de coordenadas un triángulo de área 6 u2. Halla la recta. (Pista: usa la ecuación canónica) 58. Ecuación explícita de la bisectriz del 1º/3º cuadrante. 59. Ecuación explícita de la bisectriz del 2º/4º cuadrante. 60. Ecuación de los ejes de coordenadas. 61. Ecuaciones coordenadas. de las rectas paralelas a los ejes de Observa mplía POSICIÓN RELATIVA DE DOS RECTAS Dadas dos rectas r:Ax+By+C = 0, s:A´x+B´y+C´= 0 en el plano, pueden estar de las siguientes formas: a) r y s se cortan b) r y s son paralelas r c) r y s son coincidentes r P s s s A continuación estudiaremos cada caso por separado. - 182 - r Amplía a) r y s se cortan en el punto P. r P s Para que esto ocurra, los vectores directores de r ( v r ) y de s ( v s ) no deben ser proporcionales. A B Como v r = (-B,A) y v s = (-B´,A´), debe cumplirse A´ B ´ Si deseamos hallar el punto de corte P, como éste debe verificar las ecuaciones de r y s, deberá ser solución del sistema: Ax By C 0 A´x B ´y C ´ 0 Por ejemplo: r x-y+1 = 0, s 2x+y-3 = 0. Como x y 1 x = 2/3 , y = 5/3 2x y 3 1 1 Se cortan. 2 1 Se cortan en el punto P(2/3,5/3) b) r y s son paralelas. Para que esto ocurra, los vectores directores deben ser B A proporcionales y no deben tener puntos en A´ B ´ común ( si no, serían la misma recta). Para que ocurra esto: A B C A´ B ´ C ´ r s Por ejemplo: r2x-y+5 = 0, s4x-2y+7 = 0. Como c) r y s son coincidentes. s r 2 1 5 Son paralelas. 4 2 7 Para que esto ocurra, las ecuaciones de ambas deben verificarse para los mismos puntos: A B C A´ B ´ C ´ Por ejemplo: r 2x-y+5 = 0, s 4x-2y+10 = 0 2 1 5 Como se cumple que Son coincidentes. 4 2 10 Observa que todo se reduce a discutir el sistema de ecuaciones: Ax By C 0 A´x B ´y C ´ 0 Una solución Se cortan Ninguna solución Paralelas Infinitas soluciones Coincidentes con lo que tienes una interpretación geométrica del sistema de dos ecuaciones lineales con dos incógnitas. - 183 - Ejercicios 62. Calcula a y b para que las rectas ax+2y+4=0, 10x+by-2=0 se corten en (-2,-2). 63. Halla m coincidentes. y p para que mx+3y+5=0, 2x+6y-p=0 sean 64. Halla a para que 4x-2y+1=0, x-ay+4=0 sean paralelas. 65. Halla el punto de corte de las rectas: a) 3x+2y-8=0, 5x-y-9=0 b) y=2x+1, x-2y-4=0 66. Halla m para que las tres rectas siguientes tengan un punto en común: mx+y-11=0, x-5y+7=0, x-y-1=0 67. Estudia la posición relativa de los siguientes pares de rectas: a) 2x+y-3=0, 4x-2y+1=0 b) x-3y+2=0, 5x-15y+3=0 c) x-3y+2 =0, 2x-6y+4=0 d) x-1=0, x=5 68. ¿Son concurrentes las ternas de rectas siguientes? a) 4x-2y-14=0, x+2y+4=0, 3x+3y+3=0 b) x-y-6=0, 3x-y-10=0, x+y-6=0 69. Halla m para que sean paralelas: 2mx+(m-5)y=m, 9x-my=-8 70. Halla m y n para que sean coincidentes las siguientes rectas: 15x-10y+m=0, nx+4y+8=0 71. Halla h y k para que sean paralelas: 3x-hy=2, kx+4y=5 si sabemos que la primera de ellas pasa por (2,-2). 72. Halla la ecuación de la recta que pasa por el origen de coordenadas y es paralela a la determinada por los siguientes puntos (1,1), (-3,6). 73. Estudia la posición relativa de los siguientes pares de rectas y, cuando sea posible, halla el punto de corte: a) (x,y)=(3,-2)+ (4,-5); x-2y+7=0 b) (x,y)=(5-3t,-4t); 4x-3y+2=0 c) 3x-5y+9=0; 2x+5y-8=0 9 4 d) y=2x- ; y=- x+5 5 2 e) 3x-5y+9=0; -6x+10y+1=0 f) 3x-5y+9=0; -6x+10y-18=0 74. Halla m y n sabiendo que 8x+ny=5 pasa por (1,3) y es paralela a mx+3y-2=0 - 184 - Ejercicios 75. Halla la ecuación de la recta paralela a 5x-7y+9=0 que pasa por el punto (-4,6). 76. ¿Son paralelas las rectas: 8x-12y+7=0, -6x+9y+8=0? 77. Interpreta geométricamente los siguientes sistemas: a) 2x y 3 x y 5 b) x y 1 0 x y 1 0 c) x y 1 0 3x 3y 2 0 El rincón matemático ¡AQUÍ HAY TOMATE! El descubrimiento, a principios del siglo XVI, de la fórmula que da la solución de las ecuaciones de tercer grado desencadenó una de las polémicas más famosas de toda la historia de las matemáticas. A finales del siglo XV, ya se conocía la fórmula de las soluciones de la ecuación de 2º grado utilizando un lenguaje parecido al que usamos hoy. El primero en descubrir cómo resolver la ecuación de tercer grado de cierto tipo fue, a principios del XVI, Escipión del Ferro, profesor de la Universidad de Bolonia, pero sólo confió el secreto a su discípulo Antonio de Fior. En aquella época era normal que los matemáticos, si querían subsistir o adquirir prestigio, se retaran a competiciones públicas; así las cosas, al morir del Ferro, su discípulo retó públicamente al matemático Niccolo Fontana (Recibió el sobrenombre de Tartaglia (tartamudo) por un defecto en el habla a consecuencia de una herida durante el saqueo de su ciudad natal) a resolver en un tiempo determinado 30 problemas que llevaban a ecuaciones reducidas de tercer grado. Pero éste contraatacó proponiendo otros tantos problemas que conducían a ecuaciones reducidas de otro tipo, para las que él había descubierto ya una fórmula. El resultado fue que Tartaglia consiguió descubrir también la primera fórmula en el tiempo previsto y ganó por 30 a 0, lo cual le lanzó a la fama. Enterado de ello Cardano, se puso en contacto con Tartaglia y le pidió que le dijera la fórmula; además de jurar no divulgarla, a cambio él le presentaría a un personaje que patrocinaría sus proyectos. Aunque con alguna resistencia, Tartaglia accedió. Poco después, Ferrari descubrió un método para resolver la ecuación de 4º grado, y Cardano dio con la fórmula para resolver la ecuación general de tercer grado, aunque el proceso que utilizaba se basaba en la fórmula de Tartaglia. Sin embargo, por entonces, ambos tuvieron acceso a los los trabajos de del Ferro. La fórmula de éste resultaba ser la misma que la de Tartaglia, pero ellos consideraron que era anterior y, por lo tanto, dedujeron que ello liberaba a Cardano de la obligación de cumplir su juramento y optaron por incluirla en su libro de álgebra Ars magna. Aunque Cardano reconocía en el libro su deuda con Tartaglia, éste se sintió ultrajado y le acusó públicamente de cuervo que se alimentaba del trabajo de otros. Curiosamente, a estas acusaciones respondió Ferrari, y este nuevo conflicto acabó en un reto entre ambos que ganó claramente Ferrari. La guerra entre ellos continuó realmente hasta la muerte de Tartaglia. El primogénito de Cardano fue ajusticiado por haber envenenado a su esposa, y el propio Cardano fue encarcelado en 1570 acusado de hereje al haber publicado un horóscopo de Jesucristo (se consideraba herejía por deducirse que Dios dependía de las estrellas), pero se le liberó tras retractarse; hay una leyenda que mantiene que mediante la astrología predijo el día de su muerte y que se sintió obligado a suicidarse para que su predicción fuera cierta. - 185 - Soluciones TEMA 9: 1. a)6u derecha b) 0 c)4u izquierda d)3u derecha, 3u abajo e)5u derecha, 3u abajo f)5u derecha, 3u abajo 2. a)9u derecha b)2u derecha c)3u izquierda d)6u izquierda e)6u derecha 3. a)8u derecha, 3u arriba b)7u derecha, 2u abajo c)11u derecha, 1u arriba d)3u abajo e)3u arriba f)4u izquierda, 3u arriba g)20u derecha, 9u arriba h)6u derecha, 3u arriba i)2u derecha, 3u arriba j) 0 4. a)2u derecha, 3u abajo b)1u izquierda, 2u arriba c)2u derecha, 1u abajo d)3u derecha, 4u arriba e)1u izquierda, 1u abajo 5. a) Misma dirección y sentido. Intensidad doble. b) 0 c) Dirección y sentido formando un ángulo de 45º con el sentido de F1 y F2. Intensidad: 2 ·(Intensidad de F1). 6. a)Vector de orilla a orilla que por cada 4u derecha tiene 3u abajo. b)500 m, 5 min. 7. 8. 9. 10. 1 16 fijos, 9 libres 36 fijos, 19 libres (-4,4) m a b 2 11. 12. 13. 14. 15. (1,3) (3,-7) (10,8) D=(-10/3,-1/6), E=(1, 5/2) m=-3, n=1 16. a)(-1,4) b)(1,2) c)(6,2) d)(-12,9) e)(-3,-1) f)(-15,8) g)(5,10) h)(-3,-11) I)(1,2) j)(-2,-4) 17. 18. 19. 20. 21. (-1,-2) (9/2,-3/2) a1 b1 a2 b2 , 2 2 22. 23. Ext=(-2,4), v 26. 27. (2,6) 74 a)(9/2,-3/2) b)(4,2/3) y (5,-11/3) v =(3,-13) 24. (6,0) (6 u derecha) 25. (17/3,0) v = 178 2 2 7 7 y , , a) 53 53 53 53 5 5 1 1 y , , b) 26 26 26 26 7 7 3 3 y , , c) 58 58 58 58 8 8 2 2 y , , d) 68 68 68 68 28. 29. 30. 31. 32. v1·w2= v2·w1 No m= -3 (5,-35) (2,4) y (7,1) 2 5, 5 33. 34. 35. (6,5/3) (-1,15) y (11,-6) a)5 b) 2 c)10 d) 3 2 e) 41 36. 37. 38. D(5,-4), M(7/2,1/2) (-3,2) y (-2,-1) 34 39. a) 0 a b a b b) a y b misma dirección y sentido. c) a y b misma dirección y sentido opuesto. 40. 41. 42. B(-2,-3) C(3,0) (4,-3), (2,5), (-4,3) (-3,-3), (7,1), (-11,5) y (-21,1) - 186 - Soluciones 43. 44. Basta ver cual es el vector director. (5,2 3 ),(3,0), (2, 3 ), (3,2 3 ) 45. Basta comprobar que pasa por los puntos dados. 46. a) (1,2), 2 b) (5,2), 0’4 c) (2,-3), -1’5 d) (-2,1), -0’5 47. a) x-y-3=0 b) 2x+y-6=0 c) x-y-3=0 d) x+y-3=0 e) x-y+5=0 f) x=4 g) y=5 h) x-2y-11=0 i)x+2y+4=0 48. 49. No P si, Q no, R no 50. Puntos que verifiquen la ecuación, vectores múltiplos de (1,-1) 51. 52. Puntos: dar valores a en (5,-8)+ (-7,3). x= 15/19 Vectores proporcionales a (-7,3). Para dibujar ésta y cualquier otra recta, basta tener dos puntos de ella y situarlos en el plano. 53. 54. El primero sí, el segundo no. a=15, b=-69/2, c=3, d=45/11. 55. Término independiente y ordenada en el origen 0. 56. a) General: 2x-3y-1=0 b) General: x+3y-11=0 c) General: x-2y-7=0 d) Vectorial: (x,y)=(1,-1)+(-3,5) e) Vectorial: (x,y)=(1,0)+(1,2) f) Vectorial: (x,y)=(2,0)+(2,1) 57. 58. 59. x x y y=x y=-x y 1 1, Dos soluciones: 12 4 3 60. 61. Vertical: x=0, horizontal: y=0 Verticales: x=cte, horizontales: y=cte. 62. 63. 64. 65. 66. a=0, b=-11 m=1, p=-10 a=1/2 a) (2,1) b) (-2,-3) m=3 67. a) Se cortan b) Paralelas c) Coincidentes d) Paralelas 68. 69. 70. 71. 72. a) Si, en (2,-3) b) No m=3 o m=-15/2 m=-20 , n=-6 h=-2, k=6 5x+4y = 0 73. a) Se cortan en (-1,3) b) Paralelas c) Se cortan en (-1/5,42/25) d) Se cortan en (95/28,16/7) e) Paralelas f) Coincidentes 74. 75. 76. m=-24, n=-1 5x-7y+62=0 Si 77. a) Dos rectas en el plano que se cortan en el punto (8/3,7/3) b) Dos rectas coincidentes en el plano c) Dos rectas paralelas en el plano. - 187 - TEMA 10: FUNCIONES Recuerda EL CONCEPTO DE FUNCIÓN Son muchos los aspectos de la vida diaria donde encontramos dos o más cantidades relacionadas entre sí de forma que unas dependen de otras. Por ejemplo, la longitud de un muelle depende del peso que le colguemos, la presión de una olla depende de la temperatura que alcance, la balanza de pagos de un país depende de las importaciones y las exportaciones. Una función es el concepto matemático que expresa estas relaciones. Nosotros nos limitaremos a estudiar aquellos casos en que se relacionan números reales con números reales (funciones reales de variable real). Básicamente tenemos, pues, un conjunto de partida (a cuyos elementos llamaremos variable independiente), un conjunto de llegada (variable dependiente) y algo que me permite asignarle a cada elemento del conjunto de partida, como máximo un elemento del conjunto de llegada (función): A (conjunto partida) f (función) B (conjunto llegada) Si a (de A) está relacionado con b (de B), escribiremos f(a) = b, y diremos que b es la imagen de a, o que a es el original o la antiimagen de b. Esta relación se escribe f(a) = b o f-1(b) = a . Una función puede venir dada de varias formas: a) Por una tabla de valores. Por ejemplo, la temperatura máxima alcanzada en una ciudad (T) los siete primeros días del mes de agosto (D): D T 1 28º 2 30º 3 33º 4 31º 5 29º 6 30º 7 29º b) Por una expresión analítica. Fórmula que nos da la relación entre las variables. Por ejemplo f(x) = 2x es la función que a cada número real le asigna su doble, es decir, f(3) = 6, f(-1) = -2, f(0,3) = 0,6 etc. - 188 - Recuerda c) Cualquier norma que deje bien claro cuál es la imagen de un elemento del conjunto de partida. Por ejemplo: asigna a los números negativos su doble 2x , si x 0 f (x ) 1 el 0 no tiene imagen y asigna a cada número positivo su inverso x , si x 0 d) Representación gráfica. Aprovechando que podemos poner en el eje horizontal (del sistema de referencia cartesiano) el conjunto de partida y en el vertical el de llegada, se pone un punto para indicar que dos números están relacionados. En los ejemplos de los apartados anteriores sería: T a) b) y=f(x) c) y 33 x 30 x 28 1 2 3 4 5 6 7 Ejercicios 1. Sabiendo que el espacio recorrido e en km por un coche en 5 horas viene dado por la siguiente gráfica, se pide: a)¿Cuándo ha estado parado? b)¿Cuándo ha retrocedido? c)¿Cuál ha sido su velocidad media? d)¿Cuándo ha llevado velocidad constante? e)¿Cuántos kilómetros ha recorrido en total? e 100 80 60 40 20 t 1 2 3 4 5 2. A continuación siguen las gráficas que corresponden al nivel que alcanza el agua en las botellas de la derecha que se van llenando con un grifo que gotea de forma constante. a) Relaciona cada gráfica con su botella. Altura 1 2 3 A B D C 4 b) Inventa una botella cuya gráfica sea: - 189 - Tiempo Ejercicios 3. Cierta empresa ofrece diariamente un recorrido turístico para un grupo de 12 personas como máximo. El precio de la visita, por persona, depende del tamaño del grupo: 20 € en grupos de menos de 4 personas, 10 € en grupos de 4 a 7 personas y 6 € en grupos mayores. Sea f(x) la función que describe el dinero que ingresa la empresa con un grupo de x personas. Representa gráficamente f(x). 4. Los pájaros de cierta especie emigran de la zona A a la B que distan 1000 km entre sí. Suponemos que la zona A corresponde al km 0 de la ruta, y la B al km 1000. Al principio y al final de la ruta se encuentran diversas fuentes de alimentación, pero a lo largo de la ruta, los pájaros sólo encuentran alimento en el km 400. a) Representa gráficamente la función distancia del km. x del recorrido alimentación más cercana. que describe a la fuente la de b) ¿En qué km. del recorrido se alcanza la máxima distancia al alimento? c) Da la forma analítica (fórmula) de la función. 5. Dadas las funciones siguientes, halla para cada una de ellas: a)f(0) b)f(-4) c)f(1) d)f-1(1) e)f-1(0) f)f-1(3) Funciones: 5.1) y 5.2) y x x 17/4 6,5 Recuerda 5.3) f(x)=5 5.4) f(x)=3x-2 5.5) f(x)=x2-5x+6 5.6) f(x)= x 5.7) f(x)=1/x 5.8) f(x)=x3 DOMINIO Y RECORRIDO Se llama dominio de definición o campo de existencia de una función al conjunto de valores de x (conjunto de partida) para los que existe una función o está 1 definida. Por ejemplo, y = no existe cuando x=1, luego su dominio es todos x 1 los números reales excepto el 1. Se llama recorrido de una función al conjunto de valores y (conjunto de llegada) que están relacionados por ella con algún valor del dominio. Por ejemplo, y = x 2, cuando y = 1 está relacionado con x = 1 y x = -1, luego está en el recorrido; sin embargo, no hay ningún número que elevado al cuadrado nos dé -1, luego y = -1 no está en el recorrido. - 190 - Ejercicios 6. Halla el dominio de las siguientes funciones: a) y b) y y c) x x x f)y=x2-6x+9 g)y= x 1 h)y=1/x i)y= x 1 j)y= k)y= x 2 x 1 7. Halla el recorrido de las funciones del problema 6. 8. Halla el dominio de las siguientes funciones: d)y=5 e)y=2x+1 2x 2 3 b)y= 2 x x 2 x 2 3x 2 c)y= 3 x 5x 2 x 3 d)y= x 2 3x 5 e)y= x 2 4 f)y= x 2 1 g)y= x 2 5x 6 h)y= a)y= x3 1 x2 2 1 x 1 2 i)y= 1 x 2 4 9. Halla el dominio de: a)y= x 1 x 2 b)y= x 2 5x 6 x 2 2x 1 c)y= d)y= x 1 x2 1 e)y= x2 4 x 1 x 22 f)y= x 33 x 2 5x 6 x2 1 Recuerda No confundas nunca el dominio de una función con el conjunto de valores para los que tiene sentido en un problema concreto. Por ejemplo, en el problema: “A un cuadrado de lado 30 cm. se le recortan 4 cuadrados de lado x en las esquinas para formar un prisma como el de la figura, halla el área y el volumen del prisma en función de x” La solución sería: A = 302-4x2 = 900-4x2 V = x(30-2x)2 = 900x-120x2+4x3 x x 30 x x 30 x x x x x x 30-x 30-x En ambos casos, las funciones tienen por dominio R, pero en el problema concreto que resuelven, x toma valores sólo entre 0 y 15: 0<x<15 ( si no, no habría caja). - 191 - - 192 - - 193 - - 194 - - 195 - - 196 - - 197 - Observa FUNCIONES MÁS USUALES Hay una serie de funciones que, por su importancia y utilidad, interesa tener en cuenta y recordar su gráfica. Veámoslas: 1ª) La recta y = mx+k (bastan dos valores para representarla) Si m > 0, la recta es creciente Si m < 0, la recta es decreciente A mayor m mayor inclinación de la recta. m = pendiente K = ordenada en el origen. k k → ,0 m m Con el eje OY → x = 0 → y = k → (0,k) Con el eje OX → y = 0 → x = Cortes con los ejes 2ª) La parábola y = ax2+bx+c, a ≠ 0. Si a > 0 Cóncava b b Vértice: V = , sustituirx por 2a 2a Si a < 0 Convexa A mayor a más cerrada. OX Cortes con los ejes y → = 0 x → = b b 4ac 2a OY → x = 0 → y = c 2 3ª) Función exponencial Se llama función exponencial a y = ax, con a>0 un número fijo y xR, x variable. Puedes ayudarte de una tabla de valores para dibujar las gráficas de: a) y = 2x b) y = 3x c) y = 5x d) y = (1/2)x e) y = (1/3)x y llegarás a las siguientes conclusiones: y Si a>1 Si a<1 y 1 f) y = (1/5)x 1 x x b>a>1 y=ax y=bx y y=bx y=b y=ax 1 x x y=ax y a<b<1 1 y=bx y=ax - 198 - x Puedes preguntarte cómo se calculan, por ejemplo 2 2 , 2 y otras potencias de exponente irracional. Piensa que como podemos aproximar el exponente tanto como queramos, bastará hacer lo siguiente: 1,4 21,4 2,6390… 1,41 21,41 2,6573… 1,414 21,414 2,6647… 4ª) Función logarítmica: Si a>1 a>0 1,4142 21,4142 2,6651… 1,41421 21,41421 2,665137562 y = loga x y y x 1 … … 2 2 2 Si a<1 1 x Compruébalo, mirando las gráficas de la función exponencial que has hecho anteriormente y saca conclusiones. 5ª) Hipérbola equilátera Función de proporcionalidad inversa y = y x 6ª) y = 1 x Para representar la función realiza una tabla de valores. x y Para representar la función realiza una tabla de valores. x 7ª) Función parte entera y = E[x] 3 Recuerda que la parte entera de un número real es el número entero más alto que es menor o igual al dado. Así, por ejemplo: 2 1 -4 E[0,7] = 0, E[-0,7] = -1, E[3] = 3 E[-3] = -3 -3 -2 -1 -1 -2 -3 - 199 - 1 2 3 Ejercicios 22.Contesta a las siguientes cuestiones: 1 a)Dominio de y=logx b)Dom de y= x 23. Empareja las gráficas siguientes con sus correspondientes expresiones analíticas, sabiendo que no sobra ninguna gráfica ni ninguna expresión. a)y=7x b)y=(0,6)x c)y=(3,2)x d)y=1x e)y=(4,6)x f)y= (0,8)x g)y=(3/4)x 1 y 2 3 4 5 6 7 x 24. Empareja las seis gráficas con sus correspondientes, sabiendo que no sobra ninguna. y a)y= log2 x b)y= log0,5 x c)y= log 1 x funciones 1 2 3 3 d)y= log7,2 x e)y= log5 x f)y= log0,4 x x 4 5 6 25. Dada la recta y = 3x-5, di por cuales de los siguientes puntos pasa y por cuales no: a)(0,-5) b)(1,-2) c)(1,2) d)(2,5) e)(2,1) f)(1/3,-4) 26. Halla el valor de a y de b para que los puntos siguientes pertenezcan a la recta y = 2x-1: a)(a,1) b)(1,b) c)(a,3) d)(3,b) e)(b,-1) f)(-1,a) 27. Halla tres puntos de cada una de las rectas siguientes, y otros tres por los que no pasen: 1 a)y=x+1 b)y=-3x+2 c)y= x-2 d)y=-3x e)y=x 2 28. Dibuja, de la forma más rápida posible, las rectas: a) y = 3x+1 b) y = -2x+3 - 200 - Ejercicios 29. Halla la ecuación de cada recta, con los datos que se dan en cada caso: a)Tiene pendiente 5 y ordenada en el origen -1. b)Tiene pendiente -1 y ordenada en el origen 5. c)Tiene pendiente 3 y pasa por el punto (1,2). d)Tiene pendiente -1 y pasa por el punto (1/2,2). e)Es paralela a la recta y = 3x y pasa por (1,2). x f)Es paralela a la recta y = +1 y pasa por (0,0). 4 g)Tiene ordenada en el origen 4 y pasa por (1,2). h)Tiene ordenada en el origen 7 y pasa por (10,3). i)Pasa por los puntos (1,2) y (2,3). j)Pasa por los puntos (3,1) y (1,3). k) y x l)Corta al eje de abscisas en 2 y al de ordenadas en -3. 30. ¿Cuál será la pendiente de una recta horizontal? 31. Empareja cada relación de la izquierda con su gráfica correspondiente de la derecha: 2 y 7 6 4 a)y = x+2 3 1 b)y = -x/2 c)y = 3x 9 d)y = x e)y = 2x X f)y = -x g)y = -2x 5 h)y = 2x-3 i)y = 2 8 32. Halla el punto de corte con el eje de abscisas de las siguientes rectas: a)y = x+1 b)y = -3x+2 c)y = 1/2x+2 d)y = -3x 33. Halla el punto de corte con el eje de ordenadas de las rectas del problema anterior. 34. Encuentra el punto de corte de los siguientes pares de rectas: a) y = x+3 y = 2x-5 b) y = -x y = x+6 c) y = -x-1 y = x-2 - 201 - d) 3x-y = 2 -6x+2y = 14 Ejercicios 35. Escribe las ecuaciones de las parábolas que tienen la misma forma que y = x2 y que tienen el vértice en el punto: a)(2,3) b)(-5,4) c)(1,-5) d)(-4,-6) e)(5,4) f)(6,-4) 36. Halla el vértice de las parábolas siguientes: a)y=x2-2x+5 b)y=x2+4x-3 c)y=x2-8x+4 d)y=x2+6x-1 e)y=-x2+4x+5 f)y=-x2+2x-3 g)y=-x2-8x-3 h)y=2x2+4x-6 37. Halla el valor de b sabiendo que la parábola ecuación es y=x2+bx+3 tiene el vértice en (2,-1). cuya 38. Para las siguientes parábolas se pide que halles el vértice, los puntos de corte con los ejes de coordenadas y que dibujes su gráfica aproximada: a)y = x2-5x+6 b)y = x2-4x+3 c)y = 2x2-2x-5/2 d)y = 1/2x2-2 e)y = x2-5x+4 f)y = x2-4x+4 g)y = x2-x+4 h)y = x2+3 i)y = x2-6x j)y = x2-8x+12 k)y = 2x2-10x+8 l)y = 6x2+5x+1 El rincón matemático Cuatro piezas iguales Muestra cómo puede dividirse esta figura en cuatro piezas iguales. - 202 - Soluciones TEMA 10: 1. a)1 a 2 2. b)3 a 4 c)20 km/h d)0 a 1, 1 a 2 y 3 a 4 e)140 3. a)(A,1), (B,2), (C,4), (D,3) b) Nº pers. 10 4. y 300 a) 200 b)Máximo km 700 100 100 5. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. a)1 a)2 a)5 a)-2 5.5. a)6 700 x x, 0 x 200 c) f(x) 400 x, 200 x 400 x 400, 400 x 700 1000 x, , 700 x 1000 b)-2 c)No existe d)[-3,1[ e)17/4 f)5 b)0 c)No existe d)-1 y 6,5 e)-4 y 6 f)8 b)5 c)5 d)No existe e)No existe f)No existe b)-14 c)1 d)1 e)2/3 f)5/3 5 5 5 5 y e)2 y 3 2 2 a)0 b)No existe c)1 d)1 e)0 f)9 a)No existe b)-1/4 c)1 d)1 e)No existe a)0 b)-64 c)1 d)1 e)0 f) 3 3 b)42 c)2 d) f) 5 13 2 y 5 13 2 5.6. 5.7. f)1/3 5.8. 6. a)Todos los números reales (R) excepto [1,2[ b)Todos los números reales excepto x=-4 y ]-1,2[ c)R excepto ]-6,-4[ y ]0,2] d)R e)R f)R g)[0,+[ h)R excepto el 0 i)Todos los números desde el 1 en adelante, incluido el 1 j)R excepto 1 k)Desde -2 incluido, en adelante 7. a)R excepto [-3,-2[ b)Los números superiores o iguales a -3 excepto ]1,2[ c)Números superiores o iguales a –2 d)5 e)R f)Números positivos y 0 g)Números positivos y 0 h)R excepto el 0 i)Números positivos y 0 j)R excepto el 0 k)Números positivos y 0 8. a)R excepto 1 b)R excepto -2 y 1 c)R excepto 1, 2+ 7 , 2- 7 d)R e)No tiene (conjunto vacío) f)R g)R excepto ]2,3[ h)R i)R 9. a)]-,-1] y ]2,+] b)]-,1[ y ]1,2] y [3,+[ c)]-,-1[ y ]1,2] y [3,+[ d)[-1,+[ e)]1,+[ f)]3,+[ 10. 1.1. a)3 b)1 c)No existe d)3 e)No existe f)2 g)-1 h)2 1.2. a)1 b)1 c)2 d)2 e)+ f)- g)2 1.3. a)No existe b)No existe c)2 d)0 e)-1 f)3 g)-1 h)No existe 1.4. a)0 b)+ c)0 d)- e)- f)-2 - 203 - Soluciones 11. Por ejemplo: y a) b) 2 y c) e) x x x y d) 1 1 1 y y 2 12. a)101 x x b)+ c)- d)+ e)1/3 f)0 g)+ h)3 13. a)2 b)2 c)2 d)+ e)- f)2 g)0 h)0 i)31/82 j)2 k)- l)0 14. 15. a)+ b)0 c)0 d)1/3 e)1 f)0 a)+ b)0 c)2 d)0,5 e)e f)e3 g)9/4 h)1 16. a)x=-2 salto, x=1 evitable, x=3 esencial, x=4 evitable, x=5 esencial b)x=-4 esencial, x=-2 esencial, x=0 evitable, x=2 salto, x=5 evitable c)x=-4 evitable, x=-2 salto, x=2 esencial, x=4 salto d)No hay e)No hay f)x=0 esencial g)Continua en [0,+[ h)x=-1 esencial i)x= 2 esenciales j)No hay k)x=0 esencial l)x= 1 esenciales m)Continua en [1,+[ 17. a)No existe b)2 c)Discontinuidad Evitable d)No existe e)5 f)Discontinuidad salto g)No existe h)No existe i)Discontinuidad esencial 18. 19. a)R excepto 2 b)+ a)R excepto 2 b)- c)+ d)+ c)- d)esencial e)- f)0 g)0 h)x= 2 esenciales 20. m=-3; discontinuidades: x=1 esencial, x=2 evitable 21. m=5, n=0; discontinuidades: x=-7 esencial, x=0 evitable, x=2 evitable. 22. a)]0, +[ b)R excepto 0 23. 24. (1,b),(2,g),(3,f),(4,a),(5,e),(6,c),(7,d) (3,d),(2,e),(1,a),(4,c),(5,f),(6,b) 25. 26. a)si b)si c)no d)no e)si f)si a)1 b)1 c)2 d)5 e)0 f)-3 27. Pasan por los que verifican la igualdad y no por los que no la verifican. 28. a) Basta obtener dos puntos en cada caso: Puntos (1,4) y (0,1) b)Puntos (0,3) y (1,1) 29. a)y=5x-1 b)y=-x+5 c)y=3x-1 d)y=-x+5/2 e)y=3x-1 f)y=-x/4 g)y=-2x+4 h)y=-2/5x+7 i)y=x+1 j)y=-x+4 k)y=1/3x+1 l)y=3/2x-3 30. 31. m=0 (a,2) (b,5) (c,6) (d,1) (e,7) (f,3) (g,4) (h,8) (i,9) 32. 33. a)(-1,0) b)(2/3,0) c)(-4,0) d)(0,0) a)(0,1) b)(0,2) c)(0,2) d)(0,0) 34. a)(8,11) b)(-3,3) c)(1/2,-3/2) d)No hay. 35. a)y = (x-2)2+3 b)y = (x+5)2+4 c)y = (x-1)2-5 d)y = (x+4)2-6 e)y = (x-5)2+4 f)y = (x-6)2-4 36. 37. a)(1,4) b)(-2,-7) c)(4,-12) d)(-3,-10) b=-4 e)(2,9) f)(1,-2) g)(-4,13) h) (-1,-8) 38. - 204 - Soluciones 5 1 a)V= , 4 2 (0,6),(2,0),(3,0) b)V=(2,-1) (0,3),(1,0), (3,0) c)V=(1/2,-3) (0,-5/2),(1/2, 6 / 2 ) 6 5 6 5 4 10 4 9 3 8 3 7 2 2 6 1 1 5 0 4 0 -1 3 -2 0 1 2 3 4 -1 0 5 1 2 3 -1 -1 2 -2 1 -2 0 -1 0 1 2 3 4 5 -3 6 -1 -4 d)V=(0,-2) (0,-2),(2,0),(-2,0) e)V=(5/2,-9/4) (0,4),(1,0),(4,0) 1,5 8 1 7 f)V=(2,0) (0,4), (2,0) 7 6 6 0,5 5 5 0 -3 -2 -1 0 1 2 3 -0,5 4 4 3 3 -1 2 -1,5 1 2 1 0 -2 -2 0 2 4 6 0 -1 -1 -2,5 0 -2 1 2 3 4 5 -1 -3 g)V=(1/2,15/4); (0,4) h)V=(0,3); (0,3) i)V=(3,-9); (0,0),(6,0) 8 4 7 9 2 6 8 5 0 7 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 4 6 -2 3 5 -4 2 4 1 3 -6 0 -3 2 -2 -1 0 1 2 3 -8 1 -10 0 -2 -1 0 1 2 3 j)V=(4,-4); (0,12),(6,0),(2,0) k)V=(5/2,-9/2); (0,8),(1,0),(4,0) 20 25 15 20 10 15 5 10 l)V=(-5/12,-1/24); (0,1),(-1/2,0),(-1/3,0) 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0 -2 0 2 4 6 8 5 10 0,6 0,4 -5 0 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 0,2 -10 -5 0 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 -0,2 -10 Cuatro piezas iguales - 205 - 0,2 TEMA 11: DERIVADAS Observa LA TASA DE VARIACIÓN MEDIA Es muy frecuente describir, mediante una tabla, la dependencia entre cantidades. En muchos casos interesa estudiar la variación de unas cantidades respecto de otras. Al cociente de estas variaciones se le llama Tasa de Variación Media (TVM). Ejemplo 1 Un atleta está controlando sus entrenamientos. Los espacios recorridos en los distintos tiempos de su carrera se recogen en la siguiente tabla: Tiempo t (seg) Distancia d (m) 0 0 1 8 2 16 3 24 4 32 5 40 6 48 ... ... Una forma de estudiar su carrera es calcular la TVM del espacio respecto al tiempo: 24 16 En el intervalo [2,3]: = 8 m/s TVM([2,3]) = 8 32 40 8 En el intervalo [1,5]: = 8 m/s TVM([1,5]) = 8 5 1 En este caso, todas las TVM valen 8 m/s. Esto indica al corredor que su velocidad media es constante (8 m/s). La TVM, cuando las variables son espacio y tiempo, se llama velocidad media. Ejemplo 2 Un fabricante tiene un artículo en fase de lanzamiento. Los gastos de producción y publicidad son muy elevados. Tratando de analizar costos encuentra la siguiente relación entre el costo del artículo y la cantidad vendida: Coste c (miles €) Producto vendido q (millares) 21 0 27,8 36,2 46,2 57,8 2 4 6 8 - 206 - 71 10 85,8 12 Observa Una manera de analizar su negocio es calcular su TVM: 27,8 21 En [0,2] = 3,4 3400 €/1000 productos vendidos. 20 57,8 46,2 En [6,8] = 5,8 5800 €/1000 productos vendidos. 86 85,8 71 En [10,12] = 7,4 7400 €/1000 productos vendidos. 12 10 Estas TVM, junto con la gráfica, muestran: c 100 90 a) Que hay algún costo aunque la venta es 0. 80 70 b) Que el costo total aumenta con la venta. 60 50 40 c) Que el costo aumenta en proporción creciente al aumentar la venta. 30 20 q 10 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Ejemplo 3 Se quiere estudiar la potencia de frenado de un automóvil. La velocidad disminuye según la tabla siguiente: Velocidad v (km/h) Tiempo t (seg) 120 0 78 2 44 4 18 6 0 8 La tabla y la gráfica indican claramente que la velocidad disminuye. Las TVM indicarán cómo es esa disminución: En [0,2] En [4,6] En [6,8] 78 120 = -21 20 18 44 = -13 64 0 18 = -9 86 140 v 120 100 80 60 En un segundo su velocidad ha disminuido en 9 km/h en el intervalo de 6 a 8 seg. 40 20 t 0 0 2 4 6 8 10 Según esto, la capacidad de los frenos para aminorar la velocidad va disminuyendo con el tiempo (siempre hablando en la misma frenada). Además, las TVM son negativas porque la velocidad decrece. - 207 - Observa LA TVM PARA FUNCIONES. LA TASA INSTANTÁNEA. En matemáticas, la dependencia entre cantidades se puede describir mediante funciones. Al conocimiento de una función puede llegarse de muchas formas. Entre ellas está una tabla de valores obtenida a través de un experimento. Así, es posible que un estudio en profundidad de los tres ejemplos anteriores nos lleve a la conclusión de que las funciones que rigen las tablas de valores son, respectivamente: Ejemplo 1 Ejemplo 2 Ejemplo 3 d=8·t c = 0,2 · q2+3 · q+21 v = t2-23 · t+120 Puede aplicarse el concepto de TVM a una función y = f(x) en un intervalo [a,b] de forma análoga: f(b) f( a) TVM (f,[a,b]) = ba Ejemplo 4 TVM de f(x) = 2x+1 en los intervalos que se indican: f( 4) f(3) 9 7 =2 4 3 1 f(3,5) f(3) 8 7 [3,3’5] =2 3,5 3 0,5 f(3,1) f(3) 7,2 7 [3,3’1] =2 3,1 3 0,1 f(3,01) f(3) 7,02 7 [3,3’01] =2 3,01 3 0,01 Siempre igual a la pendiente. ¿Puede generalizarse este resultado para cualquier recta? [3,4] Ejemplo 5 TVM de f(x) = 0,2x2+1,5x+7 en los intervalos que se indican: 8,7 = 2,9 Parece que, si b2, la TVM en [2,b] se acerca 3 al valor 2,3, es decir: 2,5 [2,3] = 2,5 f(b) f(2) 1 = 2,3 lim b2 b 2 1,2 [2,2´5] = 2,4 Se habla entonces de Tasa instantánea en x = 2. 0,5 0,232 [2,2´1] = 2,32 0,1 0,02302 [2,2´01] = 2,302 0,01 [2,5] - 208 - Observa Posibles interpretaciones: En el ejemplo 5. Si f(x) representa el espacio recorrido por un móvil en el instante x, las TVM representan las velocidades medias y el número 2,3 es la velocidad instantánea en x=2. Es la velocidad que debe marcar el cuentakilómetros del coche en ese instante. En el ejemplo 2. Si f(x) representa el coste de x unidades de producto, las TVM son los costes medios adicionales y el número 2,3 sería el llamado costo marginal cuando x = 2. En Economía, este concepto es importante a la hora de aumentar o disminuir la producción y el precio de venta. Además, en este caso, la variable no es el tiempo y la producción se puede estabilizar. En el ejemplo 5. Si f(x) representa la velocidad de un móvil en el instante x, el número 2,3 es la aceleración instantánea en x = 2. Si en lugar de x = 2, tomamos un punto cualquiera x = a, la tasa instantánea se define como: f(b) f( a) lim b a ba DEFINICIÓN DE DERIVADA Se llama derivada de la función f(x) en x = a al límite (si existe): f´(a) = lim xa f(x) f( a) f( a h) f( a) = lim h0 h xa si h = x-a, a+h = x, xa equivale a h0 Por ejemplo, si f(x) = x2+2 y a=5: lim x 5 f(x) f(5) (x 2 2) (5 2 2) (x 5)( x 5) x 2 25 = lim = lim = lim = x 5 x 5 x 5 x 5 x 5 x 5 x5 indeterminación 0/0 = lim(x+5) = 10 x 5 f´(5) = 10 - 209 - Observa SIGNIFICADO GEOMÉTRICO. TANGENCIA y f(a+h) ) B y ) sy=mx+k B II B’ I B’’ y=f(a+h)-f(a) f(a) C x=h a ) C f(a) x ) a+h B’’’ a ) ty=px+q x ) Observando las figuras, tenemos: 1. En ambas se representa la función y=f(x) y se considera el punto C de coordenadas (a,f(a)). 2. En (I) se incrementa la variable desde a hasta (a+h) y entonces el valor de la función pasa de f(a) a f(a+h). Se ha pasado del punto C al B. 3. La recta secante que pasa por C y B tiene por ecuación y=mx+b y forma un ángulo α con el sentido positivo del eje horizontal (que se llama inclinación de s). Además la tgα es la pendiente de la recta s: tg α = m. Ten en cuenta que: tg α = y y f( a h) f( a) = = h x h 4. Si Δx = h 0, el punto B tiende a confundirse con C (pasa a ser B´, B´´ y así sucesivamente) y la recta secante tiende a ser tangente a la función f(x) en C. El ángulo α tiende a ser el ángulo β, luego: tg β = lim h0 y f( a h) f( a) = lim = f´(a) h0 h h Como tg β es la pendiente de la recta de ecuación y = px+q tenemos: f´(a) nos da la pendiente de la recta tangente a la gráfica de la función y=f(x) en el punto de coordenadas (a,f(a)). Por ejemplo, si f(x) = x2+2 y a = 5, sabemos que f(a) = 27 y f´(a)=10, luego la recta tangente a esta función en (5,27) es: y 27 = 10 y-27 = 10x-50 y = 10x-23 x 5 - 210 - Observa CÁLCULO DE DERIVADAS Calcular derivadas plantea un problema: hay que hallar un límite indeterminado del tipo 0/0 y esto no siempre es fácil. Veamos un ejemplo: Supongamos que deseamos obtener la derivada de la función y= x en x=4. Lo podemos realizar de dos formas. Aplicando la definición: f´(4) = lim x4 ( x 2) x 4 = lim = lim x 4 ( x 2)( x 2) x4 x4 1 = 1/4 x 2 0/0 En lugar de hallar la derivada en un punto concreto (x=4), lo podemos hacer en un punto cualquiera (x = a): f´(a) = lim xa 1 1 x a x a = lim = lim = xa ( x xa 2 a a )( x a ) xa x a 0/0 Con esto, sustituyendo a por 4: f´(4) = 1 = 1/4 2 4 Tenemos así, dada la función f(x)= x , hemos obtenido otra función f´(x)= 1 (función derivada de la primera) que nos sirve para hallar la derivada de 2 x la función original en cualquier punto sin más que sustituir este punto en f´(x). Bastará con que alguien se encargue de hallar la función derivada de las funciones más usuales para que nosotros podamos utilizarlas, y eso haremos a continuación. - 211 - Observa Y “ese alguien” nos ha dicho: Ejemplo Caso general y = constante y´= 0 y = xn y´= n·xn-1, n fracción y = 3 y´= 0 y = π y´= 0 y = 7 y´= 0 y = x7 y´= 7x6 7 1 y = 7 = x-7 y´= -7x-8 = 8 x x 3 3 y = 5 x 3 = x3/5 y´= x-2/5 = 5 55 x 2 y= 1 7 y= x4 = x-4/7 y´ = -4/7x-11/7 = x y´= 1 2 x y = 2x y´= ln 2· 2x y = ax y´= ln a ·ax y = (0,5)x y´= ln(0,5)·(0,5)x y = ex y´= ex y = log a x y´= 1 x·ln a 1 x ln 2 1 y = log x y´= x ln 10 y = ln x y´= 1/x y = log2 x y´= y = k·f y´= k·f´, k = cte y = 3·ln x y´= 3/x y = f+g y´= f´+g´ y = x4+ln x y´= 4x3+1/x y = f-g y´= f´-g´ y = x4-ln x y´= 4x3-1/x y = f·g y´= f´·g+f·g´ 1 y = x4·ln x y´= 4x3 ln x+x4. /x y = f/g y´= f´·g f·g´ g2 4x 3 ·1/x x 4 ·ln x x4 ln 2 x lnx y= y´= - 212 - 4 7 7 x 11 Ejercicios 1. Calcula las derivadas de las funciones siguientes: 1.1) y=4 1.2) y=2x+6 1.3) y=(1/2)x+1 1.4) y=1/4(x+1) 1.5) y=(x+1)/2 1.6) y=x2+2 1.7) y=x2+x 1.8) y=x2+x+1 1.9) y=x2+2x+3 1.10) y=2x2+3x+4 1.11) y=(x+1)·(x+2) 1.12) y=(x-1)·(x-2) 1.13) y=(x-1)2 1.14) y=(2x+1)2 1.15) y=1/2(x+1)2 1.16) y=x·(x2+1) 1.17) y=2x·(x2-4) 1.18) y=x2·(7-x) 1.19) y=-x·(x2-2x+3) 1.20) y=x·(x+1)·(x+2) 1.21) y=x·(3x2-4)+5 1.22) y=(x2-1)(x+5) 1.23) y=(x+1)(x+2)(x+3) 1.24) y=5/x 1.25) y=7/x3 7 3x 2 1.29) y= x 1.27) y=7x-3 1.32) y= 4 x2 1.35) y=x2/5 1.33) y= 5 x 1.38) y=1/ x 1 1.41) y= 5 x2 2x 2 1 1.44) y= 2 x 2 x 3 1.47) y= x 3 1.50) y= 2 x 1 x 2 1.53) y= x 2 x 2 1.56) y= x 2 1.39) y=1/ 3 x 3 1.42) y= 5 x3 2x 3 1.45) y= 3x 1 x2 1 1.48) y= 2 x 1 x2 2 1.51) y= x 3 x 3 1.54) y= x 3 x 3 1.57) y= x 3 1.26) y= 1.28) y=2x-2 1.31) y= 4 x 1.34) y= 5 x2 1.37) y=1/2 x-1/2 3 1.40) y= 4 x 2 x 1 1.43) y= x x 1 1.46) y= x 2 x 1 1.49) y= 2 x 4 x 1 1.52) y= x 1 x 1 1.55) y= x 1 1.30) y= 3 x 1.36) y=- x Soluciones TEMA 11: 1. 1)0 2)2 3)1/2 4)1/4 5)1/2 6)2x 7)2x+1 8)2x+1 9)2x+2 10)4x+3 11)2x+3 12)2x-3 13)2x-2 14)8x+4 15)x+1 16)3x2+1 17)6x2-8 18)14x-3x2 19)-3x2+4x-3 20)3x2+6x+2 21)9x2-4 22)3x2+10x-1 23)3x2+12x+11 24)-5/x2 25)-21/x4 26)-14/3x3 27)-21/x4 28)-4/x3 29)1/(2 3 x) 30)1/(3 x2 ) 34)2/(5 x3 ) 35)2/(5 x3 ) 5 5 4 31)1/(4 x3 ) 32)1/(2 x ) 36)-1/(2 x ) 37)-1/(4x x ) 5 5 5 33)1/(5 x4 ) 38)-1/(2x x ) 39)- 40)-3/(4x 4 x ) 41)-2/(5x x 2 ) 42)-9/(5x x3 ) 43)(x2+1)/x2 44)6x/(x2-2)2 45)11/(3x+1)2 46)-1/x2 47)-3/x2 48)-4x/(x2-1)2 49)-6x/(x2-4)2 50)-6x/(x2+1)2 51)(x2+6x-2)/(x+3)2 2 2 2 52)2/(x+1) 53)4/(x+2) 54)6/(x+3) 55)-2/(x-1)2 56)-4/(x-2)2 57)-6/(x-3)2 58)xsenx 59)xcosx 60)x2senx 61)x2cosx 62)-2xsenx 63)3xcosx 64)xex 65)x2ex 66)(x2/2)ex 67)exsenx 68)excosx 69)1+xcosx 70)1-xsenx 71)e-x 72)xe-x 73)x2e-x 74)-2xe-x 75)-3x2e-x 1/(3x 3 x ) - 213 - TEMA 12: ESTADÍSTICA Recuerda INTRODUCCIÓN La estadística es la ciencia que se encarga de recoger datos, describirlos y sacar conclusiones a partir de ellos. Se distinguen dos ramas. 1ª) Estadística descriptiva. Se ocupa de la recogida de datos, ordenación en tablas, su representación gráfica y su descripción por medio de números que resumen la totalidad de los datos. 2ª) Estadística inferencial. Se ocupa de la obtención de conclusiones a partir de los datos recogidos y estudiados y su extensión a una población. En un estudio estadístico, se llama población al conjunto de personas, animales o cosas que se desea investigar. De esta población (de cada uno de sus individuos, más bien) interesa conocer una característica concreta a la que llamaremos variable estadística. Las hay de dos tipos: 1ª) Cualitativas. Aquellas cuyos valores no son expresables en forma numérica (por ejemplo: color de ojos de una población). 2ª) Cuantitativas. Aquellas con valores numéricos. 2.a) Discretas. Aquellas que sólo pueden tomar valores en un conjunto finito de números (por ejemplo, el número de hermanos de los individuos de la misma población). 2.b) Continuas. Aquellas que pueden tomar valores en un conjunto infinito de números que forman intervalos (por ejemplo, la altura de los mismos individuos de antes). Hay ocasiones en las que aunque la variable sea discreta formalmente, los valores de la variable son tan numerosos que interesa agruparlos en lo que llamamos clases (por ejemplo las edades de la población de un país) y se trata la variable como si fuera continua. - 214 - Recuerda En ocasiones se puede saber lo que se desea de todos los individuos de una población (cuando son pocos o cuando hay un censo donde se puede consultar la variable). Hay otras en las que esto no es posible, práctico o rentable (por ejemplo, conocer la altura de los españoles al alcanzar la mayoría de edad). En estos casos se extrae una muestra de la población y se estudia la variable en los individuos de la muestra. De cómo se elige una muestra representativa de una población se ocupa la Teoría del muestreo, y de cómo se extienden conclusiones de ella a toda la población se ocupa la estadística inferencial. Los tipos de muestreo más importantes son: 1º) Muestreo aleatorio simple. Donde se eligen los individuos al azar y que se utiliza cuando la población es homogénea, sin grandes diferencias entre los individuos. Por ejemplo, en una fábrica de cervezas interesa saber si el contenido de los botellines se ajusta al que debe ser (200 cc). La experiencia no puede realizarse con toda la producción por problemas de coste (habría que abrir toda la producción), por lo que se decide inspeccionar una muestra de 50 botellines elegidos al azar. Tendríamos que sortear, de alguna manera, las 50 botellas que vamos a observar. Este sorteo al azar puede hacerse de diversas formas, y una de las más usadas es el uso de las llamadas tablas de números aleatorios, que aparecen en libros completos y que son listas de cifras de 0 a 9 obtenidas al azar, como la de la página 159. Estas tablas deben usarse eligiendo una página al azar, empezando por un dígito al azar y ajustando una regla que nos permita simular el experimento que nos interesa. En el ejemplo (empezaremos por el primer dígito para evitar confusiones), si se fabrican 300 cajas de 50 botellines diariamente, podemos elegir la primera botella de cada caja, y la caja seleccionada obtenerla así: como los dígitos vienen en grupos de cinco, cogemos el número que forman los tres primeros dígitos de cada grupo (346 el primero), al que restaremos 300 si está entre 301 y 600, 600 si está entre 601 y 900, e ignoraremos si pasa de 900 o es 000. Así sólo obtenemos números entre 1 y 300, y los 50 primeros nos darán las cajas elegidas (si alguna se repite se obvia): 46, 191, 191 (como se repite, se obvia), 130 … - 215 - Recuerda Tabla de Número Aleatorios Renglón 1 2 3 4 5 1 34600 96207 51148 54813 70505 2 19108 18877 73026 56856 06395 3 79151 69812 70523 43306 24316 4 13078 93480 29690 89484 70468 5 92494 01872 65191 44458 33330 6 97825 84469 57359 99242 19093 7 44852 58734 83906 24408 35456 8 06858 08516 06881 36527 39595 9 97467 81140 37704 22936 60414 10 69926 89296 20133 49856 94913 6 7 8 9 10 97607 60337 98035 02435 03465 04230 14292 63712 72480 49651 54808 04812 12704 25899 99308 57036 88937 08359 61025 66631 90027 30697 96641 36120 35983 08372 44518 22579 29596 46596 80101 60331 57792 73721 67888 48435 18044 97046 31921 93498 87653 18237 08728 99380 35923 32716 87670 03094 17005 14615 11 12 13 14 15 30846 40883 67961 95378 76236 55406 03776 65714 01544 27897 90558 22689 70218 61082 76192 38744 88659 24572 75324 69697 17864 11275 83363 67326 85711 56993 83301 17664 26462 68100 59199 98537 68761 88351 87248 36711 72231 46051 55077 17841 74984 03279 67671 17313 07062 72836 15780 08649 89765 17763 16 17 18 19 20 00076 60613 42740 84149 72580 37890 60318 57149 79121 53039 17142 69373 05146 95722 41425 49988 83061 02800 26655 91820 29253 96564 32370 19752 74689 70416 96447 43278 28685 06488 91197 17232 51142 45683 28588 62429 38553 19597 63873 43556 87067 68027 21685 99371 88430 78185 21201 22376 57461 66485 21 22 23 24 25 20036 06903 37566 54177 34315 00612 21488 74944 23443 22973 43441 19257 50694 20588 68713 98578 63458 63228 98308 40962 04102 54184 57497 23797 44238 66022 45921 08098 55052 95669 39904 43084 65127 74158 95424 89072 52345 01318 72297 98332 66010 54856 42530 68949 49124 50637 41955 13834 48418 66002 26 27 28 29 30 74466 32001 17194 73503 73369 36981 79866 75596 97694 85440 71948 62140 31301 56225 68497 22061 54336 48747 48613 94423 66760 65262 98307 93177 19599 59066 45078 84174 34517 79610 78727 51208 31623 31450 05604 90871 26809 68896 67320 90547 30624 08582 54870 05562 24019 05323 59089 28032 69511 93067 31 32 33 34 35 62705 09378 14561 42903 90253 87371 90060 27064 39980 64489 79052 27786 82564 20533 98344 64426 60655 32916 91217 59800 77042 81519 04768 71102 63644 31204 48547 28167 81222 53458 92857 27133 52989 89910 74533 14367 25775 10767 73654 11621 38651 89222 26464 44335 39125 89649 76064 74715 37239 08345 36 37 38 39 40 39975 58472 43323 64544 62728 01336 38563 68349 75657 78882 09105 42007 80929 46162 73059 40317 40047 47058 58002 29497 29486 53059 74764 12195 87133 71233 66560 97880 90969 02449 40351 82725 58615 77927 31013 58349 70760 33807 89534 97111 10693 24415 91582 68385 77898 96972 34840 39506 92748 23641 Fuente: R Development Core Team (2008). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. ISBN 3-900051-07-0, URL http://www.R-project.org. - 216 - Recuerda 2º) Muestreo estratificado. Donde se divide la población en grupos con iguales características, estratos, y dentro de cada estrato se obtiene una muestra aleatoria de forma proporcional al tamaño del estrato respecto de la muestra total. Es adecuado cuando la población es heterogénea. Por ejemplo, en la misma fábrica del ejemplo anterior, supongamos que el envasado lo realizan tres máquinas A, B, C, cada una de las cuales envasa, respectivamente, el 20%, el 30% y el 50% de la producción. Sabiendo esto nos interesará coger 10 botellas envasadas por A, 15 por B y 25 por C. Hay que tener en cuenta, que la recogida de datos no siempre consiste en efectuar mediciones. A veces se recogen opiniones o datos que se pueden falsear (preguntemos, por ejemplo, a los alumnos de una clase quién copia en los exámenes). En tales casos es muy difícil elegir una muestra y además hay que tener cuidado con las preguntas que se hacen y en qué momento (puede haber testigos que impidan la sinceridad, etc.). Observa que la teoría del muestreo es complicada y no es sólo matemáticas. Hace falta saber psicología, sociología y alguna otra cosa. Y esto sin hablar de la fiabilidad que podemos dar a la extensión de las conclusiones obtenidas a toda la población (recuerdo que los sondeos electorales a veces reflejan perfectamente los resultados pero otras no). Ejercicios 1. En 1936, poco antes de las elecciones presidenciales en EEUU, una prestigiosa revista protagonizó una de las más sonadas pifias de la historia de la predicción estadística: Realizó una encuesta entre sus suscriptores, completada con consultas hechas por teléfono, consiguiendo conocer la intención de voto de casi 10 millones de ciudadanos respecto de los dos candidatos, el republicano Landon y el demócrata Roosevelt. Como resultado de la encuesta, se predijo que ganaría el primero por más del doble de votos. La realidad fue que Roosevelt ganó las elecciones por un escaso margen de votos. ¿A qué pudo deberse el error de predicción? 2. Para estudiar la opinión de los alumnos de un centro escolar sobre las actividades a realizar en unas jornadas culturales, se decida tomar una muestra al azar constituida por el 18% de alumnos. a)Si el centro entrevistar? tiene 450 alumnos, ¿a cuántos hay que b)Si en el centro hay 150 alumnos de primero, 120 de segundo, 100 de tercero y 80 de cuarto y estos últimos piden ser los que respondan a la encuesta, ¿se ajusta esto a los objetivos del estudio? ¿Cómo, si no, tendrán que distribuirse las encuestas? - 217 - Ejercicios 3. En las siguientes formas de escoger una muestra se cometen errores. Di en qué consiste el error, cómo podría distorsionar los resultados y qué podría cambiarse para mejorar el proceso de recogida de datos: a)Para hacer un control de calidad de las piezas producidas en una nave de fabricación de bombillas, se cogen 100 bombillas producidas por una de las 7 máquinas que hay en la nave. b)Para recoger opiniones de tipo político, realiza una encuesta entre sus suscriptores. un periódico c)Para estudiar la opinión política de los valencianos, se entrevista durante todo el día a los usuarios del metro. d)Para hacer una encuesta sobre los hábitos de lectura de los habitantes de una población, un grupo de 30 encuestadores sortean 30 calles de la misma y 5 viviendas en cada calle, y una mañana, en horario de oficina, pasan la encuesta a todos los mayores de 12 años que se encuentran en las viviendas elegidas. 4. Se quiere realizar un estudio estadístico entre los habitantes de una ciudad y se decide tomar una muestra formada por el 2,5% de sus habitantes mayores de 16 años, distribuidos por edades. Resulta que se ha de entrevistar a 1120 personas que tienen entre 16 y 20 años, 1550 entre 21 y 30, 1430 entre 31 y 40, 1250 entre 41 y 50, 970 entre 51 y 60 y 885 con más de 60 años. ¿Qué se deduce de estos datos sobre el número de habitantes de la ciudad (mayores de 16 años) y su distribución por edades? 5. Clasifica las variables: a) Temperatura registrada cada hora del día, a la hora en punto. b) Número de alumnos por grupo en un centro de enseñanza. c) Conjunto musical preferido por los alumnos de un centro escolar. d) Dinero disponible al mes por cada alumno de un instituto. e) Lugar preferido para hacer un viaje por los alumnos de un colegio. f) Opinión de los españoles sobre una decisión política. g) Duración de las llamadas telefónicas hechas desde una cabina. 6. Dí cual es la población estudiada en cada caso del problema anterior (problema 5) y en qué casos conviene elegir una muestra y porqué. - 218 - Observa ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA Tablas. Una vez recogidos los datos suelen presentarse en tablas que los resumen y facilitan su manejo. Haremos unos ejemplos para variables de cada tipo para que se entienda mejor como se confeccionan: 1º) Variable Estadística Cuantitativa discreta. Supongamos que las notas obtenidas por los 40 alumnos de un curso de matemáticas han sido: 2,5,8,6,7,3,6,1,9,7,4,6,6, 0 , 2 , 3, 4 , 4 , 7 , 0 , 4 , 10 , 5 , 8 , 4 , 7 , 3 ,4 , 2 , 8 , 4 , 9 , 5 , 4 , 3 , 5 , 6 , 2 , 6 , 3. La tabla sería: Notas (valores variable) Frecuencias absolutas Frecuencias relativas Porcentajes Frecuencias absolutas acumuladas Frecuencias relativas acumuladas 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Suma 2 1 4 5 8 4 6 4 3 2 1 40 0,05=2/40 0,025 0,1 0,125 0,2 0,1 0,15 0,1 0,075 0,05 0,025 1 5=0,05·100 2,5 10 12,5 20 10 15 10 7,5 5 2,5 100% 2 3 7 12 20 24 30 34 37 39 40 0,05 0,075 0,175 0,3 0,5 0,6 0,75 0,85 0,925 0,975 1 Los valores de la variable se ordenan siempre que es posible (en v. e. cuantitativas, en las cualitativas no lo es). La frecuencia absoluta es el número de veces que aparece cada valor de la variable. Las frecuencias relativas se obtienen dividiendo las absolutas por el número total de valores. Al conjunto formado por los valores de la variable y sus frecuencias relativas se le denomina distribución de frecuencias. Los porcentajes se obtienen multiplicando por 100 las frecuencias relativas. Las frecuencias acumuladas son, para cada valor de la variable, la suma de las frecuencias de los valores de la variable menores o iguales al que se está tratando. Evidentemente, no tienen sentido para v. e. cualitativas. - 219 - Observa 2º) Variable Estadística Cuantitativa continua o de valores agrupados. Supongamos que las notas anteriores se agrupan para su calificación así: MD [0,3[ I [3,5[ S [5,6[ B [6,7[ N [7,9[ E [9,10[ La tabla sería entonces: Notas (valores variable) Marca de clase Frecuencias absolutas Frecuencias relativas Porcentajes [0,3[ [3,5[ [5,6[ [6,7[ [7,9[ [9,10] 1,5 4 5,5 6,5 8 9,5 7 13 4 6 7 3 0,175=7/40 0,325 0,1 0,15 0,175 0,075 17,5* 32,5 10 15 17,5 7,5 40 1 100 suma Frecuencias absolutas acumuladas Frecuencias relativas acumuladas 7 20 24 30 37 40 0,175 0,5 0,6 0,75 0,925 1 * 17,5=0,175·100 Vale todo lo dicho para las v. e. c. discretas. Para hacer las clases no hay un criterio único. La marca de clase es el punto central de la clase. Se toma como punto o valor representativo. Hay que tener en cuenta que aquí cada dato pierde su valor, la información que nos proporciona es su pertenencia a una clase, y dentro de cada clase suponemos los valores repartidos de forma uniforme. 3º) Variable Estadística Cualitativa. Supongamos que el color de ojos de los mismos alumnos del ejemplo anterior ha sido 18 castaños, 12 azules y 10 verdes. La tabla sería: Notas (valores de la variable) Castaño Azules Verdes Suma Frecuencias absolutas 18 12 10 40 Frecuencias relativas 0,45=18/40 0,3 0,25 1 Porcentajes 45=0,45·100 30 25 100 Como no están ordenados los valores de la variable, no tienen sentido las frecuencias acumuladas. - 220 - Observa Gráficos estadísticos. Representan gráficamente los datos de la tabla para visualizar la distribución y realzar los aspectos más llamativos. Veremos los más utilizados apoyándonos en los ejemplos que ya hemos visto, para cada tipo de variable. 1º) V. e. c. Discreta. Diagrama de barras 0,25 0,2 Frecuencias relativas 0,25 Frecuencia relativa Polígono de frecuencias 0,2 0,15 0,1 0,05 0,15 0,1 0,05 0 1 0 2 1 3 2 4 5 6 7 8 3Valores 4 5variable 6 7 9 8 10 9 11 0 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Valores variable Polígono ualdas Polígonode defrecuencias frecuenciasacum acumuladas 1 0,9 Fr. Rel. acumulada 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Valores variable El diagrama de barras consiste en levantar barras para cada valor de la variable, de altura proporcional a la frecuencia de cada uno. El polígono de frecuencias se obtiene uniendo por segmentos los extremos de las barras anteriores. Son útiles para comparar dos poblaciones. El polígono de frecuencias acumuladas es parecido al anterior pero tomando las frecuencias acumuladas. Son líneas poligonales que se parecen tanto más a una curva cuantos más valores toma la variable estudiada. Por eso se llaman, a veces, curvas de frecuencias. - 221 - Observa 2º) V. e. c. Contínua o de valores agrupados. Histograma de frecuencias 1r rectángulo: Base 3, Área 7 Altura 2,3 6 5 2º rectángulo: Base 2, Área 13 Altura 6,5 4 3r rectángulo: Base 1, Área 4 Altura 4 3 4o rectángulo: Base 1, Área 6 Altura 6 2 o 5 rectángulo: Base 2, Área 7 Altura 3,5 1 6o rectángulo: Base 1, Área 3 Altura 3 Polígono de frecuencias 6 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Valores variable Polígono de frecuencias acumuladas u ojiva 0,925 5 1 1 0,75 4 0,6 3 0,5 2 0,325 1 0,175 0 1 2 3 4 5 6 0 7 8 9 10 Valores variable 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Valores variable El histograma está formado por rectángulos de base el intervalo de clase y área proporcional a la frecuencia. El polígono de frecuencias se obtiene uniendo los puntos medios de la parte superior de los rectángulos del histograma. Cuantos más valores toma la variable, más se parece a una curva (curva de densidad). El polígono de frecuencias acumuladas se hace igual que para v. e. discretas, sólo que ahora cada rampa empieza al comienzo de un intervalo y acaba con él. 3º) V. e. Cualitativa. Diagrama de sectores. V A 90º 108º Castaños: 45% 162º Azules: 30% 108º Verdes: 25% 90º 162º C Consiste en dividir un círculo en sectores de área proporcional a la frecuencia. - 222 - Observa Parámetros estadísticos. Son números que tratan de reunir en una cantidad de aspectos más relevantes de la distribución de datos. La mayoría sólo tiene sentido para v. e. cuantitativas. Los hay de varios tipos: A) De Localización. Pretenden reflejar en torno a qué valores se agrupan los datos observados. 1º) Moda. Mo. Es el valor de la variable más frecuente. El único parámetro aplicable a variables cualitativas. Si todos los valores de la variable tienen la misma frecuencia, no hay moda. Si hay dos o más valores con la frecuencia máxima, se habla de dos o más modas. Cuando tenemos datos agrupados por intervalos, al más repetido (o más repetidos) se le llama clase modal. En nuestros ejemplos, sería: v. e. c. discreta Mo = 4 v. e. c. continua Mo = [3,5[ v. e. cualitativa Mo = Color Castaño. Es de fácil cálculo, pero tiene el inconveniente en datos agrupados de que según hagamos los intervalos, cambia la moda. 2º) Mediana. M. Ordenados los valores de la variable, es el valor que ocupa la posición central (deja a su izquierda y a su derecha el 50% de la población). A veces también se escribirá Me para la mediana. En variables discretas se procede de la siguiente forma: Nº par de valores 1 2 3 4 6 7 9 9 M = 5 46 = 2 Nº impar de valores 1 2 3 4 6 6 7 M=4 En variables continuas se localiza primero el intervalo donde está la mediana. En nuestro ejemplo, al haber 40 observaciones, sería el valor 20 aproximadamente, que está en el intervalo [5,6[, pues se pasa del 20 al 24. - 223 - Observa Una vez localizado el intervalo, para afinar más, se procede de la siguiente forma: Frecuencia acumulada en b Fb Frecuencia correspondiente al 50% de la población F Frecuencia acumulada en a Fa M Valor inferior intervalo a Valor superior intervalo b Por triángulos semejantes: Fb Fa F Fa = ba Ma La mediana es adecuada cuando la obtención de valores de la variable es costosa, pues basta observar la mitad de ellos, (por ejemplo al medir el tiempo que un grupo de muchos individuos tardan en hacer algo). 3º) Media aritmética x .Es el centro de gravedad de la distribución; el valor que tendrían todos los individuos de la población o muestra si todos tuvieran el mismo valor de la variable. En distribuciones con valores agrupados por intervalos se calcula como en v. e. discretas, tomando la marca de clase como valor de la variable. Se calcula así: x1, x2, ….xn todos los valores de la variable. x = x1 x2 ..... xn n En nuestros ejemplos: v. discreta x = 0 2 1 1 2 4 3 5 4 8 5 4 6 6 7 4 8 3 9 2 10 40 v. continua x = 1,5·7 4·13 5,5·4 6,5·6 8·7 9,5·3 = 5,2 40 Tiene el inconveniente de que unos pocos valores anormalmente pequeños o grandes de la variable, influyen mucho sobre ella. Cuanto más simétrica es una población, más próximos están los valores de Mo, M y x . - 224 - Observa La media tiene un par de propiedades interesantes: a) Si a todos los valores de la variable les sumamos o restamos un mismo número, la media aumenta (o disminuye) en esa cantidad: x x2 ..... xn Valor de la variable x1, ….xn Media x = 1 n Sumamos x1 + , ….xn+ , cualquiera. Nueva media (x1 ) ....... (xn ) x1 x2 ..... xn n = = n n x x2 ..... xn = 1 += x + n b) Si a todos los valores los multiplicamos o dividimos por el mismo número, la media se multiplica (o se divide) por ese mismo número: Multiplicamos por x1, x2, …. xn Nueva media cualquiera. (x1 ) ....... (xn ) (x1 x2 ..... xn ) = = n n x x2 ..... xn = 1 · = · x n Por ejemplo: 123 45 =3 5 para -1, 0, 1, 2, 3 x = 3-2 = 1 1 3 para 1/2, 1, 3/2, 2, 5/2 x = 3· = 2 2 para 1, 2, 3, 4, 5 x = B) De dispersión. Reflejan cuan dispersos o agrupados están los valores de la variable. 1º) Rango o recorrido. Es la diferencia entre los valores mayor y menor de la distribución. En datos agrupados por intervalos se trabaja con las marcas de clase, como si la variable fuese discreta. En nuestros ejemplos: v. e. discreta rango 10-0 = 10 v. e. continua rango 9,5-1,5 = 8 - 225 - Observa 2º) Desviación media DM. Mide lo lejanos que están los valores respecto de la media. En datos agrupados se trabaja, como si la variable fuera discreta, con las marcas de clase. Se calcula de la siguiente manera: Valores de la variable x1, ….xn DM = x1 x x2 x ..... xn x n En nuestro ejemplo de datos agrupados: DM= 1,5 5,2 ·7 4 5,2 ·13 5,5 5,2 ·4 6,5 5,2 ·6 8 5,2 ·7 9,5 5,2 ·3 40 3º) Varianza y desviación típica. Para que los valores que se desvían mucho de la media pesen más, se usa la varianza: 2 2 Varianza = s = x 1 x x2 x ...... xn x n 2 Desviación típica = s = 2 Varianza Su cálculo se puede simplificar: 2 2 2 2 x 2 x 2x1 x x22 x 2x2 x ...... xn 2 x 2xn x = 1 = n 2 x12 x22 ..... xn 2 nx 2x(x1 ........ xn ) x12 ....... xn 2 2 2 = = + x 2x = n n 2 2 x ...... xn 2 = 1 - x n 2 x12 ....... xn 2 2 x n En nuestro ejemplo de intervalos: 2 = = 1,52 ·7 42 ·13 5,52 ·4 6,52 ·6 82 ·7 9,52 ·3 - (5,2)2 = 5,885 40 5,885 = 2,4259 La desviación típica, junto con la media, permite determinar un intervalo de valores de la variable en que ocurre lo siguiente: En x , x está aproximadamente el 63% de la población. - 226 - Observa La varianza y la desviación típica tienen un par de propiedades que interesa conocer. Las vemos para y para 2 basta elevar al cuadrado. a) Si a todos los valores de la variable se les suma (o resta) el mismo número, no varía ( 2 tampoco). Valores de la variable: x1 …….. xn x , Sumamos x1 + , …….. xn + x+ Nueva = x1 2 ...... xn 2 x 2 = n = x12 2 2x1 ..... xn 2 2 2xn 2 x 2 2x = n = x12 ...... xn 2 n2 x ...... xn 2 2 1 x 2 2x = n n n = x12 .... xn 2 2 2 2x x 2 2x = n = x12 ..... xn 2 2 x n b) Si todos los valores de la variable se multiplican (o dividen) por el mismo número, se multiplica por el valor absoluto de ese número, y 2 por su cuadrado. Multiplicamos por x1, x2, …….. xn Nueva = x1 2 ...... xn 2 x 2 = n x12 .... xn 2 2 2 x 2 = n x 2 ... xn 2 2 2 1 x = n Por ejemplo: Para 1, 2, 3, 4, 5 12 22 32 42 52 32 = 1,4142 5 Para 4, 5, 6, 7, 8 = 1,4142 Para -2, -4, -6, -8, -10 = 2 · 1,4142 = 2,8284 - 227 - x12 2 ..... xn 2 2 2 x 2 n = Observa C) De posición. Cuantiles, que dan una idea de la distribución de los valores de la variable. Hay de tres tipos: 1º) Cuartiles. Son tres valores de la variable: Q 1, Q2, Q3 que dejan a su izquierda el 25%, el 50% y el 75% de la población, respectivamente. Se obtienen igual que la mediana (por cierto, M = Q2). Por ejemplo, en el caso que estamos viendo de datos agrupados: Q1 25% de 40 observaciones 20 3 Q1 5 10 7 13 2 Q1-3 3 Intervalo [3,5[ 13 2 Q1 = 3+ 3 Q1 3 6 13 2º) Deciles. Son los nueve valores de la variable: D1, D2, …, D9 que dejan a su izquierda el 10%, 20%, …, 90% de la población, respectivamente. Se calculan igual que los cuartiles. 3º) Percentiles. Son los 99 valores de la variable: P 1, P2, …, P99 que dejan a su izquierda el 1%, 2%, …., 99% de la población, respectivamente. Su cálculo es análogo a los cuartiles. Evidentemente, todo esto tiene sentido para poblaciones o muestras muy grandes. Hemos hablado del rango como parámetro de dispersión. Cuando los valores extremos de la variable están muy alejados del resto, este parámetro se suele sustituir por el rango intercuartílico Q3-Q1. D) De comparación. Sirven para comparar distintas distribuciones. 1º) Cuando tenemos dos distribuciones que deseamos comparar, y, por ejemplo, trabajamos con distintas unidades en una y en otra, podemos no saber qué hacer con la media y la desviación típica (no es lo mismo 1, 2, 3 que 6, 8, 10) y en este caso se usa el coeficiente de variación que da la x relación entre y x y cuanto mayor es, mayor desviación relativa hay. - 228 - Observa 2º) Si tenemos dos distribuciones distintas y un valor de la variable de ValorVariable x cada una de ellas que deseamos comparar, usamos para ello. Con un ejemplo se entenderá mejor: Si el precio de las patatas en los puestos del mercado es de xp =1 €, p= 0,05 € y el precio de la carne en los mismos puestos es xc =6 €, c=1 €, ¿qué será más caro proporcionalmente, un kg de patatas a 1,1 € o un kg de carne a 6,7 €? 1,1 1 0,1 =2 0,05 0,05 6,7 6 0,7 Carne = 0,7 1 1 Patatas Son más caras las patatas. No debemos confundir, nunca, muestra con población. La media y desviación típica, así como las gráficas de una muestra sólo son una aproximación de lo que ocurre con el total de la población. Si aumentamos el tamaño de la muestra, podremos decir que la media y desviación típica muestral se aproximan cada vez más a la media y desviación típica poblacional, así como los histogramas se aproximan a la curva de densidad poblacional. Ejercicios 7. Calcula la media y la mediana de los datos de la tabla adjunta que resume las observaciones hechas a 30 niños de edad (en meses) en la que empiezan a andar: Meses Frecuencia 9 1 10 2 11 4 12 13 13 6 14 3 15 1 8. Explica qué es un gráfico de sectores. En 1988, el presupuesto del fondo nacional de investigación ascendió a 130,43 millones de euros y se distribuyó así: 32% para proyectos de investigación concertados con empresas, 28% para proyectos de investigación, 20% para formación del personal investigador, 16% para infraestructuras y 4% para gastos. Dibuja el gráfico de sectores. 9. Explica qué es la media m y la desviación típica s de una distribución discreta. Si todos los datos de la distribución se aumentasen en una cantidad, ¿cómo se modifican m y s? - 229 - Ejercicios 10. A cada alumno de un curso se le pregunta cuántos hermanos son en casa. Los resultados de la encuesta son: 3,2,4,5,4 1,3,3,5,2 3,6,2,4,5 3,3,4,2,4 3,4,3,3,4 2,2,4,2,2 2,4,2,7,5 4,4,3,5,4 a) Alumnos que hay. Respuestas distintas que se dan. Número de alumnos que da cada respuesta. b) Tabla de frecuencias y diagrama de barras. 11. A los mismos alumnos del problema anterior pesado , obteniéndose los pesos siguientes, en kg: 60,60,65,55,63 50,59,54,52,56 48,45,38,47,65 57,48,49,50,50 36,47,62,63,47 61,59,58,45,49 se les ha 52,76,74,65,50 52,52,52,48,48 a) Haz una tabla de frecuencias agrupando los resultados en los intervalos: [35’5,42’5[ [56’5,63’5[ [42’5,49’5[ [63’5,70’5[ [49’5,56’5[ [70’5,77’5[ Halla las marcas de clase. b) Representa los datos en un histograma. 12. Se ha lanzado un dado 120 veces y cada resultado ha aparecido las veces que se indican: 1 18 2 22 3 19 4 18 5 23 6 20 Haz la tabla de frecuencias y construye, a partir de ella, un diagrama de barras.. 13. Se han lanzado dos dados 120 veces y, en cada ocasión, se ha anotado la suma de puntos. Haz lo mismo con estos datos que en el problema anterior: 2 3 3 8 4 9 5 11 6 20 7 19 8 16 9 13 10 11 11 6 12 4 14. La extensión en miles de km2 de varios países es la siguiente: Portugal 92, España 505, Francia 551, Italia 301, Suiza 41, Bélgica 30, Holanda 32. Representa la extensión diagrama de sectores. relativa - 230 - de estos países en un Ejercicios 15. Medimos la estatura de todos los alumnos de 3º de ESO de un centro escolar y obtenemos: Estatura (cm) Nº alumnos [140,146[ 3 [146,152[ 17 [152,158[ 39 [158,164[ 41 Estatura (cm) Nº alumnos [164,170[ 32 [170,176[ 13 [176,182[ 5 [182,188[ 1 Se pide: a) Dibuja el histograma correspondiente. b) ¿Cuántos alumnos miden menos de 164 cm? ¿Qué porcentaje del total son? c) Porcentaje de los que miden entre 152 y 170 cm. d) Porcentaje de los que miden menos de 190 cm. 16. Los precios, por kg, de unos productos son: 40, 45, 50, 45, 55, 60, 45, 50, 65, 45, 50, 65, 65, 50, 55 45, 60, 65, 70, 55, 60, 50, 45, 60, 65, 55, 45, 50, 50, 65 Expresa estos resultados en un diagrama de barras y después, agrupándolos en los intervalos [40,45], ]45,65[, [65,70] haz el histograma. 17. Las edades de los miembros de una familia son: 50, 48, 25, 23, 20, 18, 15 años. Se pide: a) Media, mediana y moda. b) Desviación media, varianza y desviación típica. 18. Un pinche de cocina que desgranaba guisantes se entretuvo en contar cuántos encontraba en cada vaina y anotó: 7, 6, 6, 4, 5, 8, 5, 7, 6, 8, 7, 6, 5, 6, 8, 4, 9, 7, 7, 6. Halla la moda, media, mediana y desviación típica. 19. Para los siguientes conjuntos de datos, halla la media, mediana, moda, desviación típica y desviación media: a) 3, 4, 8, 25, 40 b) 8, 8, 8, 21, 35 c) 14, 15, 16, 17, 18 20. He aquí la contratación de acciones en la Bolsa de Madrid en millones de € durante los días de agosto de 2006 indicados: 16 6845,4 17 8432,4 20 5305,5 21 7875,1 22 8584,8 23 9263,9 Halla la contratación media, la mediana y la desviación típica en este periodo. - 231 - Ejercicios 21. He aquí el cambio medio del dólar USA frente a la peseta en los años que se indican: 1981 93,2 1982 109,9 1983 143,4 1984 160,8 1985 170,1 1986 140,0 1987 125,5 1988 116,5 1989 118,4 Halla el cambio medio, el mediano y la desviación típica en este periodo. Si un euro equivale a 166,6 pts de entonces, halla la media, mediana y desviación típica del dólar frente al euro. 22. Una prueba realizada a 260 aspirantes a un puesto de trabajo consiste en escribir a máquina. En ella se valora el número de pulsaciones por minuto y se ha obtenido: Pulsaciones Nº aspirantes Pulsaciones Nº aspirantes [110,120[ 25 [120,130[ 40 [130,140[ 74 [140,150[ 86 [150,160[ 23 [160,200[ 12 Halla la media, la desviación típica, la clase modal y la clase mediana. 23. Las estaturas de los 40 alumnos de un curso vienen dadas por: Intervalos [148,153[ [153,158[ [158,163[ Nº alumnos 1 5 11 Intervalos Nº alumnos [163,168[ 14 [168,173[ 6 [173,178[ 3 Haz la tabla de frecuencias sustituyendo cada intervalo por su marca de clase y calcula la estatura media, la mediana, la moda y la desviación típica. 24. Las notas de dos alumnos de la misma clase en cierta asignatura han sido: Alumno 1º: 3, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 3, 3, 7 Alumno 2º: 2, 2, 7, 9, 5, 3, 3, 2, 6, 8 a) Halla, para ambos alumnos, la media de sus notas. b) Halla, para ambos alumnos, la desviación típica de sus notas. c) Si tuvieras que aprobar sólo a uno de los alumnos, ¿a cuál sería y por qué? 25. Un instituto tiene dos grupos de 1º de bachillerato; el A, de 30 alumnos, ha obtenido en matemáticas una nota media de 6,5 y el B, de 40 alumnos, una media de 5. ¿Cuál es la nota media de todos los alumnos de 1º de bachillerato? - 232 - Ejercicios 26. Un jugador ha obtenido las ganancias que se muestran en la tabla siguiente. Calcula la media, la mediana y la moda. Ganancias Nº de veces -3 1 -1 1 0 4 2 1 3 2 4 4 5 2 27. La siguiente serie da el número de espectadores y días en un cine a lo largo del año: Nº espectadores Nº días [150,170[ [170,190[ [190,210[ [210,230[ 12 30 88 135 Nº espectadores Nº días [230,250[ [250,270[ [270,290[ 63 17 20 Se pide: a) Histograma y polígono de frecuencias. b) Moda, mediana y media. c) Cuartiles, varianza y desviación típica. 28. La siguiente serie da el montante de los talones abonados por un banco y el número de ellos (el montante en miles de €). Montante Nº talones [0,0´08[ 8 [0´08,0´12[ [0´12,0´16[ [0´16,0´2[ 9 10 8 Montante Nº talones [0´2,0´24[ 5 [0´24,0´32[ 6 [0´32,0´4[ 4 Se pide lo mismo que en el problema anterior. 29. Las notas obtenidas por 4 alumnos A, B, C, D en 7 pruebas de una misma materia han sido: A B C D → → → → 2, 4, 5, 3, 6, 9, 5, 8, 3, 1, 1, 4, 4, 5, 4, 3, 7, 5, 6, 8, 5, 5, 7, 4, 5 4 4 3 a) Halla, para cada alumno, la media, mediana, moda y desviación típica. Utiliza el coeficiente de variación para decir qué alumno es el único que ha suspendido. b) ¿Cuál es la nota media de cada alumno, si las tres últimas notas tienen doble valor que las otras? 30. La media de ciertas cantidades es 5 con una desviación típica de 2. Se pide la mediana y la desviación típica de las cantidades obtenidas a partir de las anteriores que se obtienen: a) b) c) d) Restándoles 3. Multiplicándolas por 4. Multiplicándolas por 4 y luego sumándoles 3. Sumándoles 3 y luego multiplicando el resultado por 4. - 233 - Ejercicios 31. Para la fabricación de ciertas piezas nos ofrecen dos máquinas A y B. No sabiendo cuál elegir, hacemos producir a cada una 8 piezas de longitud teórica 100 mm. Se miden éstas con instrumentos de precisión y se obtienen las longitudes en mm que siguen: A → 99,7 99,9 100,0 99,8 100,2 100,3 B → 100,1 100,0 99,8 100,2 99,8 99,8 100,1 100,2 99,7 99,8 Di qué máquina conviene escoger y por qué. 32. Inventa seis números enteros comprendidos entre 0 y 10 cuya media sea 5 y cuya desviación típica sea: a) La menor posible. b) La mayor posible. 33. Inventa seis números enteros distintos comprendidos entre 0 y 10 cuya media sea 5 y cuya desviación típica sea: a) La menor posible. b) La mayor posible. 34. En un mismo examen de una asignatura, pasado a dos clases diferentes de 40 alumnos cada una, se han registrado las siguientes calificaciones: 2 8 7 6 3 4 4 5 7 3 8 8 5 7 5 4 Grupo A 4 6 7 5 6 9 6 5 7 2 5 4 5 5 8 5 6 7 5 6 7 2 3 7 2 8 10 2 5 3 9 8 3 5 4 6 4 8 8 7 Grupo B 7 9 7 9 6 9 3 6 2 2 3 7 7 4 7 4 4 1 1 8 5 3 3 9 Realiza un estudio estadístico de las calificaciones en cada clase. Di qué conclusiones puedes sacar de dicho estudio. ¿Son ambas clases muy similares por lo que respecta a esta variable o no? - 234 - El rincón matemático SACANDO CONCLUSIONES Los ejemplos que se muestran a continuación, subrayan la importancia de no lanzarse a sacar implicaciones de tipo causal tan pronto se tiene noticia de una correlación estadística. Las estadísticas muestran que casi todos los accidentes de circulación se producen entre vehículos que ruedan a velocidad moderada. Muy pocos ocurren a más de 150 Km. por hora. ¿Significa esto que resulta más seguro conducir a gran velocidad? No, de ninguna manera. Con frecuencia, las correlaciones estadísticas no reflejan causas y efectos. Casi todo el mundo circula a velocidad moderada, y como es natural, la mayoría de los accidentes se producen a estas velocidades. Un reciente estudio psicopedagógico ha mostrado que los niños de pie grande saben leer mejor que los de pie pequeño. ¿Permitirá el tamaño del pie medir la capacidad de lectura de los niños? No, desde luego. El estudio se hizo sobre escolares que están en crecimiento. Todo cuanto se demostró en él es que los niños mayorcitos, cuyos pies son más grandes, leen mejor que los pequeñines. Suele decirse que casi todos los accidentes de automóvil ocurren cerca de casa. ¿Significa esto que viajar por carretera, a muchos kilómetros de nuestra ciudad, es menos peligroso que callejear por nuestro barrio? No. Las estadísticas reflejan, sencillamente, que se usa el coche por los alrededores de nuestra residencia más que por carreteras alejadas. Un estudio hizo ver que en cierta población europea se produjo un fuerte crecimiento de la población y un notable incremento del número de nidos de cigüeñas. ¿No es esto demostración de que son las cigüeñas quiénes traen a los niños al mundo? No. Refleja el hecho de que al aumentar el número de edificios las cigüeñas dispusieron de más sitios donde anidar. Las parejas recién casadas suelen irse a vivir a casas nuevas, donde no hay nidos de cigüeñas. - 235 - El rincón matemático CURIOSIDADES SOBRE ESTADÍSTICAS ¿Para qué sirven las estadísticas? - Para discutir y cabrearse. Si se reúnen suficientes datos, se puede demostrar cualquier cosa con ayuda de la estadística. (Ley de Williams y Holland) 1. GENTE OBESA. Según acaba de publicar una reciente estadística, más del 80% de los hombres obesos del mundo están gordos. 2. EL 50% DE LOS MADRILEÑOS. Según una determinada estadística, el 50% de la población de Madrid son: ¡Dígalo Vd.! 3. EL 50% DE LOS CASADOS. Según una determinada estadística, el 50% de las personas casados por la iglesia son: ¡Dígalo Vd.! 4. DE CADA TRES, DOS. Según las últimas estadísticas, de cada tres niños que nacen en el mundo dos son chinos. Menos en China que son los tres. 5. TODO SE HEREDA. Paco, según las estadísticas, si tus padres no han tenido hijos, hay muchísimas probabilidades de que tú tampoco los tengas. 6. LA MITAD DE LOS NIÑOS. Según la última estadística realizada por SIGMA 2, de cada 10 niños del mundo, la mitad son: ¡Dígalo Vd.! 7. CON FRANCO. Según las últimas estadísticas, con Franco éramos mucho más ... ¿Sabe Vd. qué? 8. LA ETERNA JUVENTUD. Según la últimas estadísticas, tomando medio litro de leche todas las mañanas durante 1200 meses se consigue vivir más de 100 años. 9. PADRES ESPAÑOLES. Según las últimas estadísticas un alto porcentaje de españoles son padres. Lo que es seguro es que el 100% son hijos. 10. Paco, ¿has oído algún chiste de estadísticos? “Probablemente”. 11. El 97,3% de las estadísticas han sido claramente inventadas. 12. El tabaco no es tan malo como dicen las estadísticas, mi abuelo fuma como un carretero, y ya tiene 90 años. “Pues, si no fumara, tendría por lo menos 100”. - 236 - El rincón matemático 13. Según recientes estadísticas, el 99% de los hombres le da una mala reputación al resto. 14. En cierta ocasión le preguntaron a un vendedor que como podía vender tan baratos sus sandwiches de conejo, a lo que respondió "bueno, tengo que admitir que hay un poco de carne de caballo. Pero la mezcla es solo 50:50; uso el mismo numero de conejos que de caballos". (Darrel Huff, "Cómo mentir con la estadística") 15. Un hombre tenía miedo de coger un avión por aquello de los secuestros aéreos. Mirando unas estadísticas, encontró que la probabilidad de que hubiese una bomba en su vuelo era de 1 entre 1.000, mientras que la probabilidad de que hubiesen dos era 1 entre 100.000. Por lo tanto, lo que hizo fue tomar el avión llevando él mismo una bomba. 16. Normalmente se piensa que los aviones con cuatro motores son más seguros que los que solo tienen dos. Esto es totalmente falso, como se indica en la página 14 de Air & Space, agosto y septiembre 1993: "Cuantos menos motores, menor probabilidad de que alguno de ellos se estropee." Por tanto, los aviones más seguros son los que tienen un solo motor. 17. Según las últimas estadísticas, las mujeres viven más que los hombres. Especialmente las viudas. 18. Según las últimas estadísticas, la fórmula casi infalible para vivir hasta los 100 años es cuidarse mucho a los 99. 19. Entre vascos: Paxi, ¿sabías que según las últimas estadísticas, los vascos de cada tres palabras que decimos, dos son tacos? “Ostias, ¿no jodas?” 20. Entre vascos: Paxi, ¿sabías que según las últimas estadísticas las otras culturas son más importantes que la nuestra? “¿Sí? Y esas otras culturas, ¿qué levantan?” 21. Según recientes estadísticas, un español medio pierde alrededor de tres calcetines al año. Si los multiplicamos por toda la población española, eso supone un total de unos 120 millones de calcetines perdidos. ¿Donde están esos 120 millones de calcetines? - 237 - El rincón matemático 22. Según recientes estadísticas, en los accidentes ferroviarios, el mayor número de víctimas son del último vagón. Si esto es cierto, ¿por qué no lo quitan? 23. Según recientes estadísticas, en Nueva York un hombre es atropellado cada diez minutos. El pobre hombre tiene que estar hecho polvo. 24. Según las últimas estadísticas, las personas que viven más años son las que con mayor frecuencia llegan a la vejez. 25. INSÓLITO. El 100% de las personas que realizaron una encuesta declaró haber participado en dicha encuesta. 26. En un partido de fútbol, el equipo que pierde es casi siempre el que más cambios ha realizado. Por lo tanto, los entrenadores deberían hacer los menores cambios posibles por muy cansados que puedan estar sus jugadores. 27. El 95% de los hombres las prefieren viudas, porque las viudas saben mucho de los hombres y los hombres que saben mucho de las viudas están muertos. Soluciones: 2. EL 50% DE LOS MADRILEÑOS. La mitad. 3. EL 50% DE LOS CASADOS. Hombres. 6. LA MITAD DE LOS NIÑOS. Cinco. 7. CON FRANCO. Más jóvenes. http://www.makmakmak.com/6-CURiOSiDADES/LiNK.php?Id=126 - 238 - Soluciones TEMA 12: 1. A preguntar a los suscriptores (misma opinión) y por teléfono. (alto nivel económico, piensa en los años) 2. a)81 b)No. Deberían tomarse los encuestados de forma proporcional a los cursos: 27, 22, 18 y 14 de 1º, 2º, 3º y 4º respectivamente. 3. a) Coger de las 7 máquinas proporcionalmente al número de bombillas fabricadas por cada una. b) Muestra de toda la población, estratificada. c) Muestra de toda la población, estratificada. d) Preguntar en horario donde estén todos los habitantes de las viviendas, sobre todo los estudiantes. 4. 44800 entre 16 y 20, 62000 entre 21 y 30, 57200 entre 31 y 40, 50000 entre 41 y 50, 38800 entre 51 y 60, 35400 con más de 60, que hacen un total de 288200 habitantes. 5. a)Cuantitativa discreta. b)Cuantitativa discreta. c)Cualitativa. d)Cuantitativa continua o de datos agrupados. e)Cualitativa. f)Cualitativa. g)Cuantitativa continua. 6. a)Las 24h del día. Sin muestra. b)Grupos del centro. Sin muestra. c)Los alumnos. Si no hay muchos, sin muestra. d)Igual que c. e)Igual que c. f)Todos los españoles. Con muestra. g)Las llamadas. Si no son muchas, sin muestra. 7. 8. x =12,1 3 , M=12 32%115º12´, 28%100º48´, 20%72º, 16%57º36´, 4%14º24´ 9. Por propiedades: nueva media m+1, y la desviación típica no cambia. 10. a) 40; 7; 1→1, 2 →10, 3→10, 4→12, 5→5, 6→1, 7→1 b) x Fr. Absolutas Fr. relativas 1 1 0,025 2 10 0,25 3 10 0,25 4 12 0,3 5 5 0,125 6 1 0,025 7 1 0,025 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 Fr. rel 1 2 3 4 5 11. a) 39 46 53 60 67 74 Marcas de clase 2 11 12 10 3 2 Fr. Absolutas 0,05 0,275 0,3 0,25 0,075 0,05 Fr. relativas b) Bases iguales y alturas proporcionales a la frecuencia, por tanto: y 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 x 32 39 46 53 60 67 74 - 239 - 6 7 x Soluciones 12. x Frec. Absolutas Frec. relativas 1 18 0,15 2 22 0,18 3 0,25 3 19 0,158 3 4 18 0,15 5 23 0,191 6 6 20 0,1 6 Frec. 0,2 0,15 0,1 0,05 x 0 1 2 3 4 5 6 13. x Fr. Absolutas Fr. relativas 2 3 0,025 x Fr. Absolutas Fr. relativas 7 19 0,158 3 3 8 0,0 6 8 16 9 13 0,1 3 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 4 9 0,075 5 11 0,091 6 10 11 0,108 3 6 20 0,1 6 11 6 0,05 0,091 6 12 4 0,0 3 Frec. x 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 14. Total: 1552 km. Portugal:5,92%, 21,3º; España:32,5%, 117,13%; Francia:35,5%, 127,8º; Italia:19,39%, 69,8º; Suiza:2,64%, 9,51º; Bélgica:1,93%, 6,95º; Holanda:2%, 7,42º S BH P I Esp Fr 15. a) b) 100 alumnos: 66,225 % h 8 c) 74,172 % 7 6 d) 100 % 5 4 3 2 1 x 0 137 143 149 155 161 167 173 179 - 240 - 185 Soluciones 16. 0,2 Fr. 2 0,15 1,5 0,1 1 0,05 0 0,5 x 40 1 45 2 50 3 55 4 60 5 65 6 0 70 7 35 40 45 50 55 x 60 65 70 75 17. a) x =28,4286, M =23, Mo=No hay b) DM=11,4694, 2=178,53, =13,36 18. Mo=6, Me=6, x =6,35, =1,3143 19. 20. =14,38 a) x =16, Me=8, b) x =16, c) x =16, 21. Me = 8, Mo=8, DM = 9,6, =19,276 Me=16, Mo=No hay, DM = 1,2, =1,4142 Mo=No hay, DM = 11,2, x = 7717,85 Me = 8153,75 =1307,5284 x = 130,86667 Me = 125,5 =23,3921 con la peseta. x = 0,7856 Me = 0,7533 =0,14 con el euro. x = 138,6923 Me =[130,140[ 22. =14,2175 Mo=[140,150[ 23. x Frec. Absolutas Frec. relativas x =164 150,5 155,5 1 5 0,025 0,125 Me =164,07 160,5 165,5 11 14 0,275 0,35 Mo=165,5 170,5 6 0,15 =5,831 175,5 3 0,075 24. a)1º→ x =4,5; 2º→ x =4,7 b)1º→ =1,2845; 2º→ =2,5317 c)1º por regularidad 25. 26. 27. a) Las alturas de los rectángulos son las frecuencias x =2 (bases iguales). 5,64 M=3 b) Me=217,77, x =218,52, Mo=[210,230[ Modas=0 y 4 c) Q1=201,19, Q2=217,77, Q3=232,77, 2 =684,93, =26,17 28. a) Alturas rectángulos. 4, 9, 10, 8, 5, 3, 2 respectivamente. b) M=152, x =165,6, Mo=[120,160[ c) Q1=100; Q2=152; Q3=220; =91,39; 2=8352,64 29. a) Medias: 4,57; 4,71; 4,57; 4,71; Desv. Típ: 1,59; 2,18; 1,76; 2,11, Medianas: 5,5,5,4, Modas: 5,5,4’5,3, Coef. Var.: 0’348, 0’462, 0’385, 0’448 respectivamente. Suspende B. b) 4,7 ; 4,7 ; 4,9 ; 4,8 30. a) x =2, =2 b) x =20, =8 c) x = 23, =8 d) x =32, =8 31. x A = x B = 99,9625, A=0,21, B=0,17 → Elegir B. 32. 33. a) 5,5,5,5,5,5 b) 0,0,0,10,10,10 a) 4,6,3,7,2,8 b) 0,10,1,9,2,8 34. x A =5,45, A =1,774 x B =5,45, B =2,578 - 241 - La B más dispersa. TEMA 13: CORRELACIÓN LINEAL Observa DISTRIBUCIONES ESTADÍSTICAS BIDIMENSIONALES En una misma población o muestra, cabe la posibilidad de que se estudien dos o más variables estadísticas. Normalmente, este estudio se hace para averiguar si existe alguna relación entre las variables estudiadas que permita predecir teóricamente el comportamiento de una, conocida la otra. Por ejemplo, parece razonable pensar que, si estudiamos en los niños nacidos en un hospital la altura y el peso, ambas variables estarán relacionadas; pero si estudiamos el peso y la edad del padre de esos niños, no debe haber relación, aparentemente. Se dice que existe correlación entre dos valores de la misma población, si los cambios de valores de una de ellas son dependientes de los cambios de valores de la otra. Esta dependencia es intermedia entre la dependencia funcional (cuando hay una función o una fórmula que relaciona ambas variables) y la independencia (aunque ésta pueda relacionarse con la correlación nula). Para estudiar esto, podemos proceder como se ilustra en el siguiente ejemplo; aunque en general se haría igual. - 242 - Observa Ejemplo. Un colectivo de 120 alumnos de bachillerato ha realizado 5 exámenes de historia y 5 de matemáticas. Observamos para cada alumno el número de exámenes de cada asignatura aprobados y tenemos 120 pares de valores: Var. X: Nº ex. Hª aprobados Var. Y: Nº ex. Mat. aprobad. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 2 … … 5 5 5 5 Siempre se empieza anotando conjuntamente los valores de la variable x e y de cada individuo estudiado, quedando así cada observación identificada con un par ordenado (x,y). Estos datos quedan más claros en una tabla de doble entrada: x 1 2 3 4 5 y → 1 2 3 4 5 7 4 0 1 2 3 10 8 9 2 4 7 12 12 1 2 3 6 8 4 1 2 8 2 2 17 26 34 32 11 El cuadro central nos da las frecuencias conjuntas. x ↓ 14 32 36 23 15 120 La columna de la derecha nos da las frecuencias de la variable x considerada por separado. La fila de abajo nos da las frecuencias de la variable y. Cuando hay muchos pares ordenados, conviene presentarlos en una tabla de doble entrada o de contingencias, que resuma las observaciones. También podemos presentar estos datos en una gráfica, llamada nube de puntos: y 5 4 3 2 1 x 1 2 3 4 5 La nube de puntos se realiza situando en el plano cartesiano los pares (x,y). - 243 - Observa La nube de puntos puede, por sí sola, dar indicios de si existe o no correlación entre las variables: si los puntos parecen agruparse en torno a cierta línea, sí habrá correlación. Si esta línea es una recta, se habla de correlación lineal y si no lo es, de correlación curvilínea. Si al aumentar una variable aumenta la otra, se habla de correlación positiva, y si al aumentar una, la otra disminuye, se habla de correlación negativa. Se dice que la correlación es fuerte o débil (con graduaciones) según la nube se ajuste mucho o poco a la línea citada. Por ejemplo: y x Correl. lineal negativa fuerte y y y x Correl. Curvilínea positiva débil x Correl. lineal positiva muy fuerte x Correl. Curvilínea negativa muy fuerte Puede ser arriesgado fiarse de la nube de puntos para decidir si hay correlación. Sin embargo, para variables cualitativas es todo lo que tenemos. Para variables cuantitativas se puede profundizar más. De cualquier modo, trataremos las continuas como discretas tomando como valor la marca de clase. - 244 - Observa CORRELACIÓN LINEAL El grado de correlación lineal entre dos variables podemos obtenerlo de una forma más precisa. Para ello necesitamos algunas cosas. Covarianza de las variables x e y: xy o sxy . Se calcula de la siguiente forma, que veremos con nuestro ejemplo: x 14·1 32·2 36·3 23·4 15·5 =2,94 120 y 17 ·1 26·2 34·3 32·4 11·5 =2,95 120 xy = 7(1 2,94)(1 2,95) 4(1 2,94)(2 2,95) ... 2(5 2,94)(5 2,95) 120 =0’352 Si los pares de ambas variables son (x 1,y1), (x2,y2), …, (xn,yn), se define la covarianza como sigue: xy = (x1 x)( y1 y) (x2 x)( y2 y) ... (xn x)( yn y) n De alguna forma indica si la correlación es positiva o negativa: si x e y aumentan (o disminuyen) a la vez, los sumandos están formados por productos de números del mismo signo y xy será positiva, mientras que si x aumenta e y disminuye (o al revés) los sumandos están formados por productos de distinto signo y xy será negativa. Y, de forma más sencilla: xy = 7·1·1 4·1·2 ... 2·5·5 - 2,94·2,95 = 0,352 120 Pues: (x1 y1 x1 y y1 x x y) (x2 y2 x2 y y2 x x y) ... (xn yn xn y yn x x y) = n x y x2 y2 ... xn yn y y2 ... yn x x2 ... xn nx y = 1 1 - x 1 - y 1 + = n n n n x y x2 y 2 ... xn yn x y x2 y2 ... xn yn = 1 1 - x y yx + x y = 1 1 - xy n n xy= - 245 - Observa Coeficiente de correlación lineal. Es el número r que nos indica el grado de correlación lineal entre las variables x e y. xy Su cálculo es sencillo: r = x · y donde x = desviación típica de x y = desviación típica de y Se puede demostrar lo siguiente: -1 r 1 Si r es próximo a 1 hay correlación lineal fuerte y positiva, tanto mayor cuanto más cerca esté r de 1 (r 0,85). Si r es próximo a -1 hay correlación lineal fuerte y negativa, tanto mayor cuanto más cerca esté r de -1 (r -0,85). Si r = ±1 hay dependencia funcional entre x e y: y = ax+b. Si r se aleja de ±1 (-0,85<r<0,85) la correlación lineal es débil, tanto menor cuanto más se acerque r a 0. Si r = 0, la correlación lineal es nula. 0,352 = 0,2483 por lo que la correlación (1,1923)(1,1891 ) lineal es positiva pero muy débil, casi nula. Así, en nuestro ejemplo, r = REGRESIÓN LINEAL Una vez comprobado que hay correlación lineal entre dos variables x e y, cabe plantearse cuál es la recta que mejor se ajusta a la nube de puntos (recta de regresión lineal), y que nos puede servir para hacer estimaciones de una variable, conocidos los valores de la otra (teniendo en cuenta las condiciones del estudio que llevemos entre manos) con la fiabilidad que nos dé el valor del coeficiente de correlación. En realidad, las rectas de regresión lineal son dos, y se obtienen de la siguiente forma: xy De y sobre x: y/x → y- y = (x- x ); x2 xy De x sobre y: x/y → x- x = (y- y ) y2 xy x2 y xy y2 son los coeficientes de regresión. - 246 - Observa En general, ambas rectas no coinciden, pero son tanto más próximas cuanto mayor es el grado de correlación lineal. Si r = ±1, las rectas de regresión coinciden y son función entre x e y. El criterio seguido para hallar las rectas de regresión se conoce como principio de mínimos cuadrados, y consiste en buscar la recta que hace mínima la expresión H: y/x ŷ3 y2 ŷ2 y3 ŷ1 y2 d3 d2 y3 d1 y1 x1 x3 H= d1 d2 d3 ... dn 2 2 d3 y1 x2 2 x/y d2 d1 x̂1 x1 x̂ x2 3 x̂2 x3 H= d1 d2 d3 ... dn 2 2 2 2 2 Ejercicios 1. Empareja cada coeficiente de correlación con su nube de puntos: a) -0,98 b) 0,10 c) 0,35 d) 0,75 A) y B) y x C) y x D) y x x 2. La tabla de abajo refleja la distribución conjunta de tallas (en cm.) y pesos (en kg.) de 50 alumnos varones de bachillerato. Halla el coeficiente de correlación e interprétalo. ¿Qué peso cabe esperar para un estudiante que mida 172 cm.? peso talla 150-160 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100 2 3 2 1 160-170 1 6 6 2 2 170-180 180-190 190-200 2 3 4 3 2 4 2 2 3 - 247 - Ejercicios x y 3. La tabla: 54 40 66 70 60 58 63 3 2 6 8 4 3 7 recoge las puntuaciones obtenidas por 7 estudiantes en un test para cursar estudios de matemáticas (x) y sus notas medias en el primer curso de carrera (y). Calcula las rectas de regresión y el coeficiente de correlación lineal. ¿Qué nota cabe esperar para un alumno que obtuvo 64 puntos en el test? 4. Las longitudes y (en cm.) de un resorte para distintos pesos x (en kg.) se han indicado en la tabla: x y 10 20 30 40 50 60 8,1 10,1 12,3 13,9 15,7 17,1 Halla r e interprétalo. 5. El precio y en miles de € de un cierto modelo de coche depende de su antigüedad en años x según la tabla que sigue: x y 1 69 2 60 3 52 4 45 5 39 6 34 7 30 Comprueba que existe correlación lineal entre x e y, y estima el valor de un coche de 5,5 años. 6. A lo largo de 6 años un agricultor ha aumentado la superficie de terreno dedicada al cultivo de patatas. El número de hanegadas cultivadas y la producción obtenida en cientos de Qm, se indican en la tabla: x (nº hanegadas) y (producción) 20 34 46 54 80 1,1 2,2 3,6 5,4 6 110 8 Determina qué producción cabe esperar que obtenga el próximo año, si piensa dedicar 130 hanegadas al cultivo. 7. Dada la serie estadística bidimensional: x y -2 -7 -1 -4 0 -1 Se pide: a) Rectas de regresión. b) r e interpretación. - 248 - 1 2 2 5 3 8 Ejercicios 8. Dada la distribución bidimensional: x y 1 3 2 5 3 7 4 9 5 11 Se pide: a) Nube de puntos. b) r y rectas de regresión. Interpreta los resultados. 9. Haz lo mismo que en el problema 8 pero ahora con la siguiente tabla: x 0 0 2 2 y 0 2 0 2 10. La distribución personas es: Edad x Tensión y 30 11,5 28 11,3 de 35 12,5 edades 42 13,5 y presión 51 14,6 42 13 arterial 63 16,6 32 12 de 70 16,9 10 67 17 a) Nube de puntos y coeficiente de correlación. ¿Se puede proceder a un ajuste lineal? b) Prever la tensión de una persona de 60 años. 11. La tabla adjunta nos da el índice de mortalidad y de una muestra de población en función del consumo diario de cigarrillos x: x (nº cig.) y (índ. mort.) 3 0,2 5 0,3 6 0,3 15 0,5 20 0,7 40 1,4 45 1,5 Determina el coeficiente de correlación lineal entre x e y. Predice el índice de mortalidad para un consumidor de 60 cigarrillos. 12. Considerando el conjunto de datos: x y x1 y1 x2 y2 … … xn yn de una distribución bidimensional, explica qué es la regresión lineal. Supongamos que ŷ =a+bx es la recta de regresión de y sobre x; indica la relación de los coeficientes a y b con la expresión siguiente: (y1-a-bx1)2+(y2-a-bx2)2+…+(yn-a-bxn)2 - 249 - Ejercicios 13. Una empresa dispone de los datos de la tabla que sigue. Estima el número de pedidos que obtendrían 9 vendedores. Indica el método empleado en el cálculo de la estimación y la fiabilidad de ésta. Nº vendedores Nº pedidos 3 90 4 110 5 140 8 190 10 235 14. Una empresa tiene los datos de la tabla: Cientos de miles de € en 1 2 publicidad Cientos de miles de € en 15 16 ventas 3 4 5 6 7 8 14 18 21 19 19 21 Estima las ventas esperadas al invertir 1.000.000 € en publicidad. Explica la fiabilidad de la estimación realizada. El rincón matemático Sir Francis Galton ( 16 de febrero de 1822 – 17 de enero de 1911) La teorías de la correlación y la regresión son muy recientes, y su descubrimiento se debe al médico inglés Sir Francis Galton. Fue un polímata, antropólogo, geógrafo, explorador, inventor, meteorólogo, estadístico, psicólogo británico con un amplio espectro de intereses. No tuvo cátedras universitarias y realizó la mayoría de sus investigaciones por su cuenta. Sus múltiples contribuciones recibieron reconocimiento formal cuando, a la edad de 87 años, se le concedió el título de Sir o caballero del Reino. Galton contribuyó a diferentes áreas de la ciencia como la psicología, la biología, la tecnología, la geografía, la estadística o meteorología. A menudo sus investigaciones fueron continuadas dando lugar a nuevas disciplinas. Primo segundo de Charles Darwin, aplicó sus principios a numerosos campos, principalmente al estudio del ser humano y de las diferencias individuales. - 250 - Soluciones TEMA 13: 1. (a,C),(b,B),(c,D),(d,A) 2. x =172, y =78,2, x = 12,04, y = 11,9, xy =85,6 , r= 0,5974. Baja correlación lineal, y(172)=78,2 kg 3. x =58,71; y =4,71, x =9,05 ; y =2,12 ; xy = 16,76 ; r=0,8735 ; y/x → y=0,205x-7,30 x/y → x=3,729y+41,146, y(64)=5,82 4. x =35, y =12,8666…, x =17,08 , y =3,1 , xy =52,833… , r 1 (Ley de Hocke) 5. x =4, y =47, x =2 , y =13,115 , xy =-26 , r=-0,9912, y(5,5)=37,25 6. x =57,33…, 7. y =4,38, x =29,9 , y = 2,34, xy =67,88 , r=0,97 y(130)=9,897 x = y =0,5 ; x =1,7078 ; y =5,1235 ; xy = 8,75 a) Ambas: y=3x-1 b) r=1 → Relación funcional (habría que tomar todos los decimales) 8. a) b) r=1, x/y= y/x → y=2x+1. Relación funcional. a) b) r=0, y=x=1, Relación nula. Las rectas y/x y x/y son perpendiculares. 9. 10. a) x =46; y =13,89; x =15,03; y =2,13; xy =31,89; r=0,996Sí procede el ajuste. b) Tensión de 60 con y/x→15,866 11. x =19,14 ; y =0,7, x =15,83 ; y =0,5 ; xy =7,87 ; r=0,995. Índice para 60 con y/x → 1,98 12. Teoría. Se minimiza la expresión (es el método de los mínimos cuadrados) 13. x=nº vendedores, y= nº pedidos, y/x → 20,26x+31,45 x =6, y =153, x =2,61 , y =53,07 , xy =138 , r=0,996, y(9)=213,79, r=0,996 → Alta fiabilidad. 14. x=publicidad, y=ventas, y/x → y=0,89x+13,85 x =4,5 ; y =17,88, x =2,29 ; y =2,47 ; xy =4,665 ; r=0,8247 → Poca fiabilidad, y=0,89x+13,88. - 251 - y(10) 2277000; TEMA 14: PROBABILIDAD Observa El concepto de probabilidad. Trata de medir la mayor o menor facilidad con que ocurrirá algo. Para poder hablar de esto, aquello que se estudia debe ser un experimento donde, al realizarse de una forma concreta, puedan ocurrir varias cosas (por ejemplo lanzar un dado y ver el número que sale). Estos experimentos se llaman aleatorios; y aquellos en los que está prefijado por leyes físicas o químicas lo que va a ocurrir, se llaman deterministas. En estos últimos no tiene sentido hablar de probabilidad. Históricamente, el concepto de probabilidad ha sido controvertido. Más bien, el tema de asignación de probabilidades. A veces hay razones de tipo geométrico o por simetrías que permiten asignar la probabilidad de un suceso a priori (por ejemplo, al lanzar un dado supuestamente bien construido, decimos que la probabilidad de que salga 1 es 1/6). Otros piensan que esto es mucho imaginar y que la probabilidad debe asignarse a posteriori después de lanzar el dado N veces, contar el número de veces que sale el número 1 y si N es suficientemente alto, asignarle al 1 la probabilidad: n º de unos (Frecuencia absoluta ) n = = Frecuencia relativa. N n º de realizaciones del exp erimento Dejando a un lado si se asigna la probabilidad a priori o a posteriori, quedaría decidir cómo se hace esto. Una de las formas más usuales de hacerlo es la llamada Probabilidad de Laplace: P= Nº de casos favorables al suceso que int eresa Nº de casos posibles El problema es cómo contar esos números de casos. De ello se ocupa la combinatoria (al final del tema tienes algo sobre ella). - 252 - Observa Tratando de abarcar todas las posibilidades, se ha construido una teoría de la probabilidad (axiomática) que sea aplicable a todos los casos. Para verla es necesario dar antes unas definiciones. Experiencia aleatoria ε. Aquella que al repetirla en análogas condiciones, pueda presentar distintos resultados. Por ejemplo: “Lanzar un dado y ver lo que sale”. Espacio muestral . Conjunto de resultados posibles al realizar ε. En el ejemplo, = {1,2,3,4,5,6} (o combinación de ellos). Suceso A, B, … Cualquier parte de Ω. Por ejemplo: A= {sale 1}, B = {sale nº par} , C = {sale múltiplo de 3}. Suceso imposible . El que no ocurre nunca. Intersección de sucesos A∩B. Lo que ocurre cuando ocurren A y B a la vez. En el ejemplo B∩C= {sale 6}. Unión de sucesos AUB. El que ocurre cuando ocurre A, o B o ambos. En el ejemplo: BUC= {2,3,4,6}. Suceso contrario de A: A = Ac. El que ocurre cuando no ocurre A. En el ejemplo: C = {1,2,4,5} Dos sucesos A y B se dicen incompatibles cuando A∩B= ϕ. En caso contrario, se dicen compatibles. En el ejemplo, A y B son incompatibles, B y C son compatibles. Una probabilidad es una función p que asigna a cada suceso Ω un número p(A) cumpliendo: 1º) 0 p(A) 1 para cualquier suceso A. 2º) p(Ω) =1 3º) Si A∩B = p(AUB) = p(A)+p(B) Por ejemplo, al lanzar el dado podemos asignar como probabilidades: a) Si lo suponemos bien construido: p(1) = p(2) = p(3) = p(4) = p(5) = p(6) = 1/6 b) Si está trucado: p(1) = 1/3, p(2) = p(3) = p(4) =1/6, p(5) = p(6) = 1/12 - 253 - Observa De esta definición se deducen una serie de propiedades, entre las que destacamos: P1. p() = 0 P2. p( A ) = 1-p(A) P3. Si A B p(A) p(B) (si ocurre A ocurre B) P4. p(AUB) = p(A) + p(B) – p(A∩B) Veamos cómo se deducen de la definición: P1. ∩Ω = (por P3) P2. A∩ A = (por P3) p(AU A ) = p(Ω) = 1 = p(A)+ p( A ) (por P3) P3. A∩(B-A) = A P4. A∩B-A = p(UΩ) = p(Ω) = 1 = p(Ω)+p() = 1+ p() B-A (por P3) p(AU(B-A)) = p(B) = p(A)+p(B-A) B p(AU(B-A)) = p(A)+p(B-A) A B P(AUB) A∩B (A∩B) ∩(B-A) = (por P3) p((A∩B)U(B-A)) = p(A∩B)+ p(B-A) p(B) A B _ A∩B Juntándolo sale. - 254 - Observa Cuando ocurre como en el lanzamiento del dado, que todos los sucesos elementales tienen la misma probabilidad (cuando lo suponemos bien construido), hablamos de espacios equiprobables. Lanzar un dado, una moneda, extraer una carta de la baraja, son experimentos simples. Lanzar dos o más dados, varias monedas, son experimentos compuestos. Estos últimos se describen con un diagrama de árbol. Por ejemplo, al lanzar dos monedas tenemos: 1ª moneda 1/2 1/2 C X 2ª moneda 1/2 C 1/2 X p(Dos caras) = 1/2 C p(Una cara y una cruz) = 1/2 X 1 1 1 · 22 4 1 1 11 1 · 2 2 22 2 Ejercicios 1. En la experiencia “lanzar cuatro monedas” se consideran los sucesos A={Obtener 2 o 3 caras} y B={Obtener, al menos, tres caras}. Se pide: a) AUB b) A∩B c) A d) A ∩ B 2. Si Ω = {a, b, c}, ¿cuáles de las siguientes funciones son de probabilidad? 1 a) p(a)= p(b)= p(c)= 3 1 1 b) p(a)= , p(b)= p(c)= 2 4 2 1 c) p(a)= p(b)= , p(c)=3 3 3. Si p es una función de probabilidad de Ω = {a, b}, halla p(a) y p(b) sabiendo que p(b) es doble que p(a). 4. Si p es una función de probabilidad de Ω = {a, b, c}, halla p(a) si: a) b) c) d) p(a)= p(b)= p(a)= p(a)= p(b)= p(c) p(c)= 2 p(a) p(b), p(c)=1/2 2 p(b)= 3 p(c) - 255 - Ejercicios 5. Un dado se carga de forma que la probabilidad de que salga un número es proporcional a dicho número. Halla la función de probabilidad. 6. Un grupo de estudiantes está compuesto por 4 de primer curso, 5 de segundo y 6 de tercero. Escogemos un alumno al azar. Calcula la probabilidad del suceso: a) Es de primero. b) No es de primero. c) No es de primero ni de tercero. 7. En el mismo grupo de estudiantes del problema 6 se escogen al azar dos estudiantes. Halla la probabilidad de: a) Los dos son de primero. b) Ninguno es de primero. c) Uno de primero y otro de segundo. 8. Lanzamos tres monedas. Calcula la probabilidad de: a) Obtener dos caras. b) Obtener, al menos, dos caras. c) No obtener ninguna cruz o ninguna cara. 9. Lanzamos un dado dos veces. Calcula la probabilidad de: a) La suma de puntos es 7. b) Obtener el mismo número. c) El segundo número es mayor que el primero. 10. Una bolsa contiene 6 bolas blancas numeradas del 1 al 6 y 5 bolas negras numeradas del 1 al 5. Extraemos dos bolas al azar. Calcula la probabilidad de obtener: a) b) c) d) Dos Dos Dos Una bolas blancas. bolas del mismo color. números pares. blanca impar y una negra par. 11. Si lanzamos una moneda y un dado, halla la probabilidad de: a) Sacar cara y 5. b) Sacar cara y número impar. c) Sacar cara y número par o cruz y cualquier número. - 256 - Ejercicios 12. Extraemos dos cartas de la baraja española de 48 cartas. Calcula la probabilidad de: a) Sacar dos espadas. b) No sacar espadas. c) Sacar el mismo número. 13. En un grupo de estudiantes, el 30% estudian matemáticas, el 15% física y el 10% ambas materias. Se elige un estudiante al azar y se quiere saber la probabilidad de que: a) b) c) d) Estudie matemáticas. Estudie matemáticas y física. Estudie matemáticas pero no física. No estudie ni matemáticas ni física. 14. En una población el 60% son morenos y el resto rubios. Entre los morenos, el 90% tienen los ojos castaños y el 10% azules. Entre los rubios, el 80% tiene los ojos azules y el 20% verdes. Se elige una persona al azar y se quiere saber la probabilidad de que: a) Sea morena. c) Tenga ojos azules. 15.Dos Halla: sucesos cumplen: a) p(A) b) Tenga ojos castaños. d) Tenga ojos verdes o castaños. P(AUB)=4/5, b) p(B) p(A∩B)=1/5, p( A )=3/5. c) p(A∩ B ) 16. En una caja hay 4 bolas blancas y 3 rojas. Extraemos dos bolas sin devolución. Halla la probabilidad de: a) b) c) d) Que las dos Que las dos Que no sean Cada una es bolas sean blancas. sean rojas. las dos blancas. de un color. 17. Repite el problema 16 si la extracción es con devolución. 18. Lanzamos dos monedas y un dado. Halla la probabilidad de obtener: a) Dos caras y número par. b) Una cara, una cruz y número par. c) Alguna cara y número par. - 257 - Ejercicios 19. En una determinada población, el 40% estudian catalán, el 30% gallego y el 25% euskera. El 14% estudian catalán y gallego, el 11% catalán y euskera, el 13% gallego y euskera y el 5% las tres lenguas. Elegimos una persona al azar y queremos saber la probabilidad de que estudie: a) Al menos una lengua. b) Sólo catalán. c) Gallego o euskera pero no catalán. 20. Si sabemos p(X)= 1/2, p( Y )=1/3, p(X∩Y)=1/3, calcula: a) p(XUY) b) p( X ∩ Y ) d) p( X U Y ) c) p(X∩ Y ) 21. Sea S={a, b, c, d, e, f} un espacio muestral y p una medida de probabilidad en S definida por p(e)=p(f)=1/4, p(a)=p(b)=p(c)=p(d)=1/8. Se consideran los sucesos A y B siendo A={a, c, d, e}, B={d, c, f}. Calcula: a) p(A) b) p(B) c) p(AUB) d) p(A∩B) 22. Una urna contiene 10 bolas numeradas del 1 al 10. Se extraen sucesivamente dos bolas. Calcula la probabilidad de que la suma de los puntos obtenidos sea múltiplo de 3 en cada caso: a) Con reemplazamiento. b) Sin reemplazamiento. 23. La probabilidad de que un alumno apruebe matemáticas es 0,6 y la de que apruebe lengua es 0,5 y de la que apruebe ambas es 0,2. a) ¿Cuál es la probabilidad de que apruebe al menos una asignatura? b) ¿Y la de que no apruebe ninguna? c) ¿Y la de que apruebe matemáticas pero no lengua? 24. En una bolsa hay 4 bolas blancas y 3 negras. Calcula la probabilidad de que al sacar tres bolas todas sean del mismo color. 25. Para cada probabilidad. experimento que sigue, halla la función a) Extraer una carta de la baraja española y mirar el palo. b) Jugar a la ruleta (1) y mirar la puntuación. c) Jugar a la ruleta (2) y mirar la puntuación. d) Lanzar un dardo sobre la ruleta (1) y mirar la puntuación. e) Lanzar un dardo sobre la ruleta (2) y mirar la puntuación. - 258 - 4 de 1 2 3 4 1 3 2 Ejercicios 26. Se extrae una probabilidad de: ficha del dominó al azar. Halla la a) Hay un 1 al menos. b) Hay un 2 al menos. c) Hay un 1 o un 2. d) Suma de puntos 6. e) Suma de puntos mayor de 10. 27. a)Razona que incompatibles. dos sucesos contrarios son siempre b)¿Existen sucesos incompatibles que no sean contrarios? 28. Halla la probabilidad de que al elegir, al azar, un número de 6 cifras, éste resulte ser capicúa (es decir, el número empezará por 1, 2, 3…9). 29. En una urna hay 50 bolas entre blancas, verdes y negras. a) ¿Cuántas hay de cada color si la probabilidad de sacar una blanca al azar es 2/5 y la de sacar una negra es 1/10? b) ¿Cuántas hay si la probabilidad de sacar blanca es 2/5 y la de sacar negra es doble que la de sacar verde? 30. Se extrae una carta de la baraja española de 48 cartas. Se consideran los sucesos: B={Obtener basto}, F={Obtener figura} (figuras son: sota, caballo y rey). Calcula: a) p(B) b) p(F) c) p(B∩F) d) p(BUF) e) p( B ) f) p(B∩ F ) g) p( B ∩ F ) 31. De una urna que contiene 5 bolas blancas y 7 negras se extraen al azar todas las bolas menos una. ¿Probabilidad de que quede una blanca? 32. De la misma urna del problema 31 se extraen todas las bolas menos dos. ¿Probabilidad de que estas dos sean blancas? 33. El 65% de las alumnos de un centro ha aprobado matemáticas, el 70% filosofía y el 53% ambas. Si se elige al azar un estudiante: a) Probabilidad de que haya suspendido ambas materias. b) Probabilidad de que haya suspendido como mucho, una materia. 34. Un 6% de los habitantes de una ciudad compra habitualmente los dos periódicos que en ella se editan, y el 70% no compran ninguno. El periódico de mayor aceptación vende el doble de ejemplares que el otro. Calcula la probabilidad de que un ciudadano elegido al azar compre el diario de mayor aceptación. - 259 - Amplía COMBINATORIA EL PROBLEMA DE CONTAR En problemas de probabilidad se plantea la cuestión de contar el número de veces que puede ocurrir algo. Por ejemplo, si queremos saber lo fácil que es acertar una quiniela o una lotería primitiva, necesitamos saber cuántas formas de rellenarla hay. Hay ocasiones en que éste problema tiene fácil solución (todos sabemos contar de cuantas formas distintas puede presentarse el número de un dado al lanzarse), pero otras no tanto, y se requieren unas estrategias que faciliten el conteo. De esto se ocupa la combinatoria. En cualquier caso, verás que los diagramas de árbol son de gran ayuda para contar en la mayoría de los casos. VARIACIONES CON REPETICIÓN Problema 1. ¿Cuántas quinielas distintas pueden hacerse en una jornada? 1º Partido 2º Partido 3º Partido 1 X 2 1 X 2 1 14º Partido Solución: 314 1 X 2 1 X 2 X 2 Problema 2. El lenguaje de un ordenador se traduce a secuencias de dígitos formados por ceros y unos. Un byte es una de estas secuencias y está formado por 8 dígitos, por ejemplo 00101101. ¿Cuántos bytes distintos hay? 1º Dígito 0 1 2º Dígito 0 1 0 3º Dígito 0 1 0 1 8º Dígito Solución: 28 1 - 260 - Amplía En estos dos problemas, y en muchos más, se aprecia la misma estructura: se trata de rellenar un número de casillas (14 y 8 en los problemas 1 y 2 respectivamente) con una serie de símbolos u objetos (3 y 2 en los problemas 1 y 2 respectivamente) que pueden repetirse y donde el orden de colocación es importante (pueden ponerse el mismo número de unos y ceros en dos bytes distintos). Al número de formas de hacer esto se le conoce con el nombre de variaciones con repetición: VR3,14 = VR314 = 314 en problema 1, VR2,8 = VR28 = 28 en problema 2. En general, para rellenar n casillas con m objetos que se pueden repetir y donde el orden de colocación importa, el número total de colocación será: VRm,n = VRmn = mn (variaciones con repetición de m y n) Ejercicios 35. ¿Cuántas palabras de 5 letras pueden formarse, aunque no tengan sentido, con las letras de CARLOS? 36. Las matrículas antiguas sólo tenían un número de 6 cifras. ¿Cuántas distintas podían formarse en cada provincia? 37. Calcula: a) VR2,7 c) VR 43 b) VR5,2 d) VR 17 Amplía VARIACIONES Problema 1. En la final de los 800 m de una olimpiada participan 8 atletas. ¿De cuántas maneras se pueden distribuir las medallas? Oro Dorsal 1 2 3 4 5 6 7 8 Plata Dorsal 2 3 4 5 6 7 8 Bronce Dorsal 3 4 5 6 7 8 Solución: 8·7·6=336 1 2 3 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 - 261 - Amplía Problema 2. ¿Cuántos números de dos cifras se pueden formar con los dígitos 1, 2, 3, 4, sin que se repita ninguno? Decenas 1 2 3 Unidades 2 3 4 1 3 4 1 2 4 Solución: 4·3=12 1 2 3 4 En estos dos problemas la estructura es: Se trata de rellenar casillas (3 y 2 en problema 1 y 2 respectivamente) con objetos (8 y 4 en problema 1 y 2 respectivamente) que no se pueden repetir y donde el orden de colocación es importante (no puede llevarse dos medallas la misma persona y no es lo mismo que los dorsales 1, 2, 3 lleguen 1º, 2º y 3º respectivamente o que lleguen 2º, 1º y 3º). Al número de colocaciones de este tipo se les llama variaciones: V8,3 = V83 = 8·7·6 en problema 1 V4,2 = V42 = 4·3 en problema 2. En general, para rellenar m casillas con n objetos (m ≤ n) que no se pueden repetir y donde el orden importa, el total de colocaciones posibles es: Vm,n = Vmn = m·(m-1) …… Variaciones de m y n. n factores Cuando m=n tenemos todas las formas posibles de ordenar n objetos, y hablamos de permutaciones de esos n objetos: Pn = Vn,n = n·(n-1)·(n-2)·…….·1 Dado un número natural, se llama factorial de ese número a n! y se calcula: n! = n·(n-1)·(n-2)·…·3·2·1 Por ejemplo: 5! = 5·4·3·2·1 = 120 m! Tenemos entonces: Vm,n = , Pn = n! (m n)! m! Según esto: Vm,m = = Pm = m! → 0! = 1 por convenio. 0! - 262 - Ejercicios 38. Extraemos una carta de la baraja española de 40 cartas. Después de dejarla sobre la mesa, extraemos una segunda que colocamos junto a la anterior y una tercera a continuación. ¿De cuántas formas distintas puede ordenarse el trío de cartas? 39. En un concurso literario participan 10 escritores y se asignan tres premios de 5, 3 y 1 decenas de miles de euros. ¿De cuántas formas distintas pueden distribuirse los premios? 40. ¿Cuántos números de tres cifras se pueden formar con las cifras impares sin que se repita ninguna? 41. ¿Cuántos números del problema 40 serán mayores que el 400? a) V73 42. Calcula: b) V104 c) V97 43. Calcula n y k en: a)Vn,3=Vn,4 b)Vn,4=4·Vn-1,3 c)Vn,k=6·5·4 d)Vn,k= 8·7·6·5·4 44. Resuelve las siguientes ecuaciones: a) Vx4 = 20 Vx2 d) V11,x = 7920 b) Vx,3 = 20 Vx,2 e) Vx,2 = 210 c) Vx,6 = 90 Vx-2,4 f) V5,x = 20 45. Diez amigos van en bicicleta en fila india. ¿de cuántas formas distintas pueden ir ordenados en la fila? 46. ¿De cuántas formas distintas pueden sentarse tres personas en tres asientos? 47. Una secretaria ha escrito cinco cartas distintas a cinco personas diferentes. También ha escrito en cinco sobres los nombres y direcciones de cada una de esas cinco personas y mete al azar cada carta en uno de los sobres. a) ¿Cuántas formas distintas hay de llenar los sobres así? b) En cuántos de los casos anteriores, el señor Pérez, por ejemplo, tendría su carta en su sobre? 48. a) Calcula: P5, P9, P6 b) Comprueba que Vm,n = Pm Pm n 49. Calcula: 3!, 4!, 5!, 6!, 10!, 6!+1, 3!+2!, (3+2)!, (6-3)! 50. Halla x en: a)x!=110(x-2)! - 263 - b)12x!+5(x+1)!=(x+2)! Amplía COMBINACIONES Problema 1. De los 10 temas que debes estudiar para un examen, te van a salir tres, extraídos por sorteo. ¿De cuántas formas distintas te puede salir el examen? Si en el examen hubiera que contestar en un orden concreto los temas, la respuesta sería V10,3 = 10·9·8 = 720 exámenes posibles. Como el orden no influye, debemos quitar los repetidos. Los temas 1, 2, 3 aparecen 3! veces (sus ordenaciones), lo mismo los temas 7, 5, 3 y así cualquier tema, por tanto la solución del problema será: V10,3 P3 = 10·9·8 720 120 posibles exámenes. 3·2·1 6 Problema 2. ¿De cuántas formas distintas se puede rellenar un boleto de la lotería primitiva? Como en el problema anterior, tenemos que elegir 6 números entre 49 posibles sin que importe el orden. Razonando de forma análoga tendremos: V49,6 P6 49·48·47·46·45·44 13983816 boletos. 6·5·4·3·2·1 En ambos problemas se trata de rellenar casillas (3 en el problema 1 y 6 en el problema 2) que no se pueden repetir y donde no influye el orden. Al número de colocaciones posibles de esta forma se las llama combinaciones de m elementos tomadas de n en n: C49,6 en problema 2. En general: n < m m Vm,n m! Cm,n = = = n! (m n)! Pn n Ejercicios 51. De las 30 preguntas de que consta un test se debe contestar a 20. ¿De cuántos modos distintos se pueden elegir las 20 preguntas? 52. Una fábrica de helados tiene 12 sabores. ¿Cuántos helados de tres gustos se pueden fabricar? - 264 - Ejercicios 53. ¿Cuántos equipos de baloncesto pueden formarse con los 35 alumnos de una clase? 54. Calcula: 3 a) C12 b) C95 c) C413 55. Una chica tiene 6 blusas, 4 pantalones y 3 pares de zapatillas. ¿Entre cuántas indumentarias distintas puede escoger? 56. ¿De cuántas formas distintas pueden tres chicos repartirse 3 polos diferentes comiéndose un polo cada uno? 57. Tres chicas van a una heladería en la que hay cuatro tipos distintos de polos. ¿De cuántas formas distintas pueden hacer la elección si cada una compra un polo? 58. Cuatro chicos echan una carrera. ¿De cuántas formas pueden llegar a la meta si no hay empates? 59. ¿Cuántos números de tres cifras se pueden formar con los dígitos 1, 5, 8, 9? 60. ¿Cuántos números de tres cifras se pueden formar con los dígitos 1, 5, 8, 9 sin que se repita ninguno? 61. ¿Cuántos números capicúas de dos cifras se pueden formar? 62. ¿Cuántos números capicúas de tres cifras se pueden formar? 63. ¿De cuántas distintos? formas se pueden ordenar tres libros 64. ¿Cuántos menús distintos se pueden confeccionar eligiendo entre dos primeros platos, tres segundos y dos postres? 65. ¿Cuántos vocablos de dos letras se pueden formar con las letras de la palabra MAR? 66. ¿Cuántos vocablos de dos letras se pueden formar con las letras de la palabra MAR si las letras deben ser distintas? - 265 - Ejercicios 67. ¿Cuántos productos de dos números elegidos entre 2, 3, 5 se pueden hacer? 68. ¿Cuántos productos de dos números elegidos entre 2, 3, 5 se pueden hacer si los factores deben ser distintos? 69. Cinco amigos se encuentran y todos se estrechan la mano. ¿Cuántos apretones de mano hay en total? 70. Nos han regalado 8 novelas y 5 libros de poesía y queremos elegir tres novelas y dos libros de poesía. ¿De cuántas formas se puede hacer? 71. ¿Cuántos cuadriláteros se pueden formar con los vértices de un hexágono regular? 72. Una familia formada por los padres y tres hijos van al cine y se sientan en 5 butacas consecutivas. a) ¿De cuántas formas distintas pueden sentarse? b) ¿Y si los padres se sientan en los extremos? c) ¿Y si los padres deciden no sentarse en los extremos? 73. ¿Cuántas letras de 5 signos se pueden alfabeto Morse usando tres rallas y dos puntos? formar en el 74. ¿Cuántos números de 5 cifras se pueden escribir con las cifras 1, 2, 3, 4, 5 sin repetir ninguna y siendo el resultado impar? 75. Un barco tiene 8 banderas diferentes para hacer señales y cada señal se forma colocando tres banderas en un mástil en un determinado orden. ¿Cuántas señales distintas se pueden hacer desde el barco? 76. A un congreso médico asisten 50 personas de las cuales 30 sólo hablan inglés y 20 sólo hablan francés. ¿Cuántos diálogos pueden establecerse sin intérprete? 77. ¿Cuántos números dígitos 1, 2 y 3? de 8 cifras - 266 - puedes escribir con los Amplía NÚMEROS COMBINATORIOS m Los números que aparecen al contar combinaciones Cmn = m>n se llaman n números combinatorios y tienen propiedades interesantes: m 1ª = 0 m = 1 m m 2ª = m m m m m! m! pues = = = (m n)! n! m n m n m n! (m n)! pues m m m! 1 = = = =1 0! m! m 1·1 0 m 1 m 1 (m 1)! (m 1)! + = 3ª = n 1 n (n 1)! (m n)! n! (m n 1)! m (m 1)! n (m 1)! (m n) (m 1)! (n m n) m! = = = n! (m n)! n! (m n)! n! (m n)! n! (m n)! n Con estas propiedades, tenemos una forma cómoda de disponer estos números: 1 0 2 2 0 1 3 + 0 4 4 0 1 5 0 5 1 3 1 4 2 5 2 1 1 1 2 + 2 3 3 2 3 4 4 + 3 4 5 5 5 3 4 5 1 2 + 1 1 + 3 3 1 1 1 4 5 1 6 4 + 1 10 10 5 1 Triángulo de Tartaglia m m m m 4ª + + + … + = 2m, pues cada fila del triángulo 0 1 2 m es doble de la anterior y la primera suma 2. - 267 - Amplía Una utilidad de esto es el binomio de Newton. Se puede comprobar lo siguiente (piensa por qué): n n 2 n-2 n 1 n-1 n 0 n n n a b + a b + a b (a+b)n = an b0+ an-1 b1+ an-2 b2+ …+ 0 n 2 n 1 1 2 n y de aquí, como (a-b) = (a+(-b)), se tiene: n n n (a-b)n = an b0 - an-1 b1 + an-2 b2 - … + (-1)n-2 0 1 2 n 1 n-1 n a b + (-1)n a0 bn + (-1)n-1 n 1 n n 2 n-2 a b + n 2 Veamos un par de ejemplos: Ejemplo 1 (a+b)5 = a5+5a4b+10a3b2+10a2b3+5ab4+b5 Ejemplo 2 (x-y)4 = x4-4x3y+6x2y2-4xy3+y4 Ejercicios 78. Resuelve las siguientes ecuaciones: 39 39 a) 5 2x 2x 2 8 8 9 b) 3 x 4 11 11 12 c) 3 y 3 17 17 d) x x 1 x x 10 e) 4 5 5 38 38 f) 5 2x 3x 79. Calcula: 2000 a) 1998 5001 b) 4999 1000000 c) 999998 - 268 - 2 Ejercicios 80. Resuelve las ecuaciones: x x x a) 2 = 2 - 4 3 2 x 2 x b) 3 6 5 x 51 x c) 2 2 4 39 39 d) x x 5 x x 1 x 2 = 136 e) 2 2 2 81. Calcula: 2 2 2 a) 0 1 2 5 5 5 5 5 5 b) 0 1 2 3 4 5 82. Desarrolla: a) (a+b)3 5 1 e) 2x 2 b) (a-b)3 4 1 f) x x c) (2-x)8 g) (2x+1)6 d) (x+3)5 4 1 h) 3x 3 83. Calcula el cuarto término del desarrollo de (a-5)7. 9 y 84. Calcula el quinto término del desarrollo de 2x . 2 85. Halla el coeficiente del cuarto término del desarrollo del 6 x polinomio 3 . 3 8 86. Halla el coeficiente de x 7 x2 3 en el desarrollo de . x 2 87. Encuentra el término en el que el exponente de x es 28 en 20 x el desarrollo de x 2 . 2 88. Calcula el término que no tiene x en el desarrollo del 11 1 polinomio x x 4 . x - 269 - Observa PROBABILIDAD CONDICIONADA En su momento planteábamos el siguiente problema: En una población el 60% son morenos y el resto rubios. Entre los morenos, el 90% tienen los ojos castaños y el 10% azules. Entre los rubios, el 80% tienen los ojos azules y el 20% verdes. Se elige una persona al azar y se quiere saber la probabilidad de que: a) Sea morena. c) Tenga ojos azules. b) Tenga ojos castaños. d) Tenga ojos verdes o castaños. Lo resolvíamos así: 90 100 M 60 100 40 100 R 10 100 80 100 20 100 C A A V a) P(M) = 60 = 0,6 100 b) P(C) = 60 90 · = 0,54 100 100 c) P(A) = 60 10 40 80 · + · = 0,38 100 100 100 100 d) P(VC) = 0,62 60 90 40 20 · + · = 100 100 100 100 Fijémonos en algunos aspectos interesantes: Sabemos que el 90% de los morenos tienen los ojos castaños. Es una información del tipo: Si una persona es morena, la probabilidad de que tenga los ojos castaños es 0,9. A esto se le llama probabilidad condicionada: P(C/M) = 0,9. * Dados los sucesos A y B, se llama P(A/B) a la probabilidad de que ocurra A si ha ocurrido B. Para obtener la probabilidad de que una persona tenga los ojos castaños, multiplicamos P(M) = 0,6 por P(C/M) = 0,9 y obtenemos P(M∩C) = 0,54. P(A B) P(B) * Operando aquí tenemos el Teorema de la Multiplicación: * Se define P(A/B) = P(A∩B) = P(B)· P(A/B) = P(A)·P(B/A) - 270 - Observa Supongamos ahora que extraemos una carta de la baraja española de 48 cartas y consideramos los siguientes sucesos A={Sale As}, O={Sale Oro}, I={Sale nº impar}. Tenemos lo siguiente: P(O)=12/48=1/4 P(A/O)= 1 48 12 48 P(I)=24/48=1/2 1 = P(A) 12 P(A)=4/48=1/12 P(A/I)= 4 48 1 P(A) 24 48 6 Se dice entonces que los sucesos A y O son independientes y que los sucesos A e I son dependientes. * Si P(A/B) = P(A), se dice que A y B son independientes. Si P(A/B) ≠ P(A), se dice que A y B son dependientes. * A la vista del Teorema de la Multiplicación: A y B independientes ↔ P(A∩B) = P(A) · P(B) A y B dependientes ↔ P(A∩B) ≠ P(A) · P(B) Volviendo al primer problema del que hablábamos: P(A) = P(M∩A) + P(R∩A) = = P(M) · P(A/M) + P(R) · P(A/R) = =0,6·0,1+0,4·0,8 = 0,38 M A R Esto que se ha usado se conoce como fórmula de la probabilidad total. *Si tenemos Ω = A1 U … U An con Ai∩Aj = , i≠j, y tenemos un suceso B, tenemos: P(B) = P(A1∩B) + … + P(An∩B) = = P(A1) · P(B/A1) + … + P(An) · (B/An) A2 A1 A8 A3 B A7 A6 A4 A5 Fórmula de la probabilidad total P(R/A) = P(R A) P(R)·P(A / R) 0,4·0,8 = = = 16/19 0,38 P(A) P(A) Que se conoce como fórmula de Bayes. * En las mismas condiciones que el resultado de la probabilidad total tenemos: P(Ai/B) = P(Ai )·P(B / Ai ) P(Ai B) P(Ai )·P(B / Ai ) = = P(B) P(B) P(A1 )P(B / A1 ) ... P(An )P(B / An ) Fórmula de Bayes. - 271 - Ejercicios 89. Si P(A)=1/3, P(B)=1/4, P(AUB)=1/2, calcula: a) P(A/B) b) P(B/A) c) P(A B ) d) P(A/ B ) 90. Un dado se lanza dos veces. Sean los sucesos A y B donde A={En el primer lanzamiento, el nº obtenido es menor o igual que 2} y B={En el segundo lanzamiento, el nº obtenido es, al menos, 5}. Se pide: a) P(AUB) b) P(A/B) c) ¿Son A y B independientes? 91. Tenemos tres bolsas B1, B2, B3. B1 contiene una bola blanca y 4 negras, B2 contiene 2 blancas y 3 negras y B3 contiene 3 blancas y 2 negras. Elegimos una bolsa al azar y extraemos una bola. Calcula la probabilidad de que sea blanca. Si la bola ha sido blanca, ¿cuál es la probabilidad de que provenga de B3? 92. Un curso consta de tres grupos. El grupo A tiene alumnos de los que 5 han suspendido, el B tiene 15 alumnos los que 3 han suspendido y el C tiene 10 de los que 1 suspendido. Si se elige un alumno al azar, calcula probabilidad de: 25 de ha la a) Que pertenezca al grupo A. b) Que sea del B y haya suspendido. c) Que haya suspendido. 93. Una fábrica produce cerraduras en 4 pabellones. El primero produce el 40% de las mismas con un 5% de defectuosas. El segundo produce el 30% con un 4% de defectuosas. El tercero un 20% con un 3% de defectuosas y el cuarto el 10% con un 2% de defectuosas. Elegimos una cerradura al azar y queremos saber: a) Si es defectuosa, probabilidad de que venga del primer pabellón. b) Si no es defectuosa, probabilidad de que venga del cuarto pabellón. 94. Una caja contiene dos monedas. Una es normal y la otra tiene dos caras. Se extrae una moneda al azar y se lanza. Halla la probabilidad: a) De obtener cara. b) De obtener cara y ser la moneda defectuosa. c) Si ha salido cara, de que la moneda sea la defectuosa. 95. Una clase está formada por 25 chicos y 15 chicas. 10 chicos y 5 chicas han suspendido Matemáticas. Si elegimos un alumno al azar, calcula las probabilidades de: a) Que sea chico c) Que haya suspendido b) Que sea chico y haya suspendido d) Si ha suspendido, que sea chica - 272 - Ejercicios 96. Tenemos tres monedas, una normal, una con dos caras, y otra con dos cruces. Elegimos una moneda al azar y la lanzamos. Halla: a) Probabilidad de obtener cara. b) Si ha salido cara, probabilidad de que sea una moneda defectuosa. c) Si ha salido cruz, probabilidad de que sea la moneda normal. 97. Cierta enfermedad la sufren, en una determinada población, el 4% de sus habitantes. Un análisis da positivo en el 95% de los enfermos y en el 3% de los sanos. Analizamos una persona al azar y queremos saber la probabilidad de: a) Que la persona esté sana y el análisis dé positivo. b) Si el análisis da positivo, que la persona esté sana. c) Si el análisis da negativo, que la persona esté enferma. 98. Una caja contiene dos bolas blancas, dos negras y dos rojas. Extraemos 3 bolas y queremos saber la probabilidad de: a) La tercera bola es blanca si las dos primeras han sido negras. b) La segunda es blanca, si la primera y la tercera son negras. 99. Un coche posee alarma antirrobo. La probabilidad de que determinado día se produzca un robo es 0,2. La probabilidad de que la alarma funcione cuando hay robo es 0,9 y si no hay robo es de 0,05. Calcula la probabilidad de que: a) No hay robo cuando ha funcionado la alarma. b) Hay robo sin que haya funcionado la alarma. 100. En una Universidad en la que sólo hay estudiantes de Arquitectura, de Ciencias y de Letras, terminan la carrera el 5% en Arquitectura, el 10% en Ciencias y el 20% en Letras. Se sabe que el 20% de todos los alumnos estudian Arquitectura y el 30% Ciencias. Elegimos un alumno al azar y queremos saber la probabilidad: a) De que sea de Arquitectura y haya terminado la carrera. b) Si ha terminado la carrera, de que sea de Arquitectura. 101. Se dispone de dos cañones con probabilidades 0,1 y 0,3 de hacer blanco respectivamente. Hacemos un disparo con cada cañón. Halla: a) Probabilidad de fallar los dos. b) Probabilidad de acertar uno de ellos. c) Si se ha hecho un solo blanco, probabilidad de que haya acertado el primero. - 273 - Ejercicios 102. Se extrae una carta de la baraja francesa de 52 cartas y nos dicen que es roja. Calcula la probabilidad de que sea: a) Una figura. b) Un corazón. Di si estos sucesos son independientes o no, del suceso “Ser roja”. 103. Se lanzan dos dados y nos dicen que se ha obtenido suma par. a) ¿Cuál es la probabilidad de que la suma sea superior a 7? b) ¿Cuál es la probabilidad de que los puntos de los dos dados coincidan? 104. El 60% de los españoles y el 70% de las españolas viven 75 años o más. Si un hombre y una mujer se casan a los 25 años, ¿cuál es la probabilidad de que, divorciados o no, celebren sus bodas de oro? 105. Una urna contiene 25 bolas blancas sin marcar, 75 bolas blancas marcadas, 125 negras sin marcar y 175 negras marcadas. Se extrae al azar una bola y se pide: a) Probabilidad de que sea blanca. b) Si está marcada, probabilidad de que sea blanca. Soluciones TEMA 14: 1. a) Dos, tres o cuatro caras. c) Cero, una o cuatro caras. 2. 3. b) Tres caras. d) Cero o una caras. 4. 1 3 p(a)= , p(b)= a)Sí b)Sí c)No a) 2 3 1 3 b) 1 5 c) 1 4 d) 6 11 5. p(1)= 1 , 21 p(2)= 2 , 21 p(3)= 3 , 21 p(4)= 4 , 21 p(5)= 5 , 21 p(6)= 6 21 6. 7. 8. a)4/15 b)11/15 c)1/3 a)2/35 b)11/21 c)4/21 a)3/8 b)1/2 c)3/4 9. 10. 11. a)1/6 b)1/6 a)3/11 b)5/11 c)2/11 a)1/12 b)1/4 c)3/4 c)5/12 3/22 12. 13. a)11/188 b)9/47 c)3/47 a)3/10 b)1/10 c)1/5 d)13/20 14. 15. 16. a)0,6 b)0,54 c)0,38 a)2/5 b)3/5 a)2/7 b)1/7 c)5/7 d)0,62 c)1/5 d)4/7 17. 18. 19. a)16/49 b)9/49 c)33/49 a)1/8 b)1/4 a)0,62 b)0,2 c)0,22 d)24/49 c)3/8 20. 21. a)5/6 b)1/6 c)1/6 d)2/3 a)5/8 b)1/2 c)7/8 d)1/4 - 274 - Soluciones 22. a)33/100 b)1/3 a)0,9 23. b)0,1 25. 24. c)0,4 1/7 26. a)p(0)=p(c)=p(e)=p(b)=1/4 b)p(1)=1/8, p(2)=3/8, a)1/4 b)1/4 p(3)=p(4)=1/4 c)13/28 c)p(1)=p(2)=p(3)=p(4)=1/4 d)p(1)=1/8, p(2)=3/8, d)1/7 e)1/14 p(3)=p(4)=1/4 e)p(1)=p(3)=1/6, p(2)=p(4)=1/3 27. a) Por la definición. b) Sí, por ejemplo, al lanzar un dado “salir par” y “salir 5” 28. 29. 0,00 a)25 verdes, 5 negras, 20 blancas b)20 blancas, 20 negras, 10 1 verdes 30. 31. 32. a)1/4 b)1/4 c)1/16 d)7/16 e)3/4 f)3/16 5/12 5/33 g)9/16 33. 34. 35. 36. 37. 38. a)0,18 a)128 b)25 c)81 0,20 VR6,5 VR 610 40·39·38=59280 b)0,82 d)1 39. 40. 41. 42. 10·9·8=720 5·4·3=60 3·4·3=36 a)210 b)5040 c)181440 43. 44. a)n=4 b)n=4 a)x=7 b)x=22 c)x=10 c)n=6, k=3 d)n=8, k=5 d)x=4 e)x=15 f)x=2 45. 46. 47. 48. 10!=362880 a) 3!=6 a) P5=120, P9=362880, P6=720 0 P5=120 b) Basta poner los factoriales. b) P4=24 49. 50. Por orden: 6, 24, 120, 720, 3628800, 721, 8, 120, 6 a) x=11 b) x=5 51. 52. 53. 54. 55. 30 12 35 a)220 b)126 =220 =30045015 =324632 6·4·3=72 c)715 3 20 5 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. P3 =6 43 =64 P4 =24 43 =64 4·3·2=24 10 100 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 6 12 9 6 9 6 10 70. 71. 72. 73. 74. 8 5 6 5 a)120=P5 b)12=2·P3 560= · 15= 10= 72=3·4! c)36=3·2·P 3 2 4 3 3 75. 76. 77. 78. 30 20 a)x=9 b)x=4 c)y=2 625= 336=8·7·6 6561=38 d)x=8 e)x=9 f)x=7 2 2 79. 80. 81. a)x=5, x=4 a)1999000 b)12502500 b)x=14 a)4 c)499999500000 c)x=20 d)x=17 b)32 e)x=11 82. - 275 - Soluciones a) a3+3a2b+3ab2+b3 b) a3-3a2b+3ab2-b3 2 3 4 c) 256-1024x+1792x -1792x +1120x -448x5+112x6-16x7+x8 d) x5+15x4+90x3+270x2+405x+243 e) (1/32)+(5/8)x+5x2+20x3+40x4+32x5 f) x4+4x2+6+ 4 1 4 x2 x g) 64x6+192x5+240x4+160x3+60x2+12x+1 h) (1/81)-(4/9)x+6x2-36x3+81x4 83. 84. 85. -4375 a4 252x5y4 20 86. 87. -189/4 20 16 x12 x 212 12 88. 3 8 1 11 11 11·10·9·8 x x 4 = = =11·10·3=330 4 4·3·2 x 4 89. 90. 91. a)1/3 b)1/4 c)1/4 a)5/9 b)1/3 P(Blanca)=2/5, d)1/3 c)Si (B3/Blanca)=1/2 92. 93. 94. a)1/2 b)3/50 c)9/50 a)0,5 b)49/480=0,102083 a)3/4 b)1/2 c)2/3 95. 96. a)5/8 b)1/4 c)3/8 d)1/3 a)1/2 b)2/3 c)1/3 97. 98. a)0,0288 b)72/167=0,4311 c)5/2333=0,002143 a)1/2 b)1/2 99. 100. 101. 102. a)2/11=0,1818 a)0,01 a)0,63 b)0,34 a)4/13 independiente b)1/39=0,025 b)1/14=0,0714 c)7/34=0,2058 b)1/2 dependiente 103. 104. 105. a)1/2 b)1/3 0,42 a)1/4 b)3/10 - 276 -