L'Aritmètica de Diofant introdueix el simbolisme algebraic per resoldre equacions al segle III a.C.
Secció destinada a continuar les equacions de primer grau i segon grau, aprofundint el mètode de Ruffini.
S'integrarà sistemes de representació com a mètode de valoració polinòmica, comprovació i supervisió com a connexió entre conceptes.
L'ordre històric va ser diferent perquè succeeix de forma abstracta, a vegades casual i aplicat a successos molt concrets. Es deixen algunes dades històriques per mostrar la lentitud amb que es fan els avenços, sobretot quan es fan estudis partint de zero.
S'ha procurat un llenguatge de baix nivell amb redundàncies desitjades per fer èmfasi en certes característiques i interpretacions.
Les equacions de primer grau són equacions que un cop simplificades són del tipus on almenys a sigui diferent de zero i, és a dir, es un polinomi de grau 1 igualat a zero, amb una resolució trivial:
Per tant es pot dir que sempre té solució i és única.
Les equacions lineals sobre 2 incògnites d'on poden sortir les funcions afins, són equacions que en simplificar-les són del tipus on almenys a o b siguin diferents de zero i com a funció afí poden ser del tipus sempre que el valors de b no sigui zero, en cas contrari és una recta vertical.
Les solucions d'aquest tipus d'equacions és una relació entre x i y, i això es pot representar al pla cartesià.
Representació de les equacions
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
René Descartes va introduir la geometria analítica al voltant de l'any 1630 d.C.
Exercicis per representar
1) Els clavells costen 2 € la unitat, les roses 3 € la unitat i jo tinc 35 €.
a) Quantes possibles combinacions tinc si vull gastar tot el que tinc? Representa'l.
b) Puc gastar tot en clavells?
c) Puc gastar tot en roses?
2) Els cargols d'un cert tipus es venen en capses de 5 unitats, les platines que es volen comprar es venen en capses de 12 unitats.
Quantes possibles compres tinc si es vol comprar 20 capses independentment del contingut? Representa'l.
Per resoldre equacions polinòmiques es pot fer servir Ruffini, no és un mètode útil per resoldre equacions però es donen equacions arreglades per ser resoltes amb facilitat.
Les equacions biquadràtiques són equacions que en simplificar-les són del tipus
Resolucions equivalents
1a resolució utilitzant canvi de variable: d'on i per tant l'equació biquadràtica es converteix en que és una equació de segon grau i per tant té les solucions:
Una equació estableix un lligam entre dues expressions algèbriques:
Aquestes expressions i poden ser de molts tipus, des de polinomis fins a funcions arbitràries. En aquesta secció veurem una part molt petita de la infinitat que existeixen.
Quan imposem la equació el que realment estem fent és veure per quins valors de x coincideixen, en aquest cas s'observen dos punts un anomenat i un altre anomenat
Teatralització: Imaginem que la funció f(x) només vol els valors blaus i la funció g(x) només vol els valors vermells. En quin llocs les funcions f(x) i g(x) es posen d'acord ?
Exercicis d'equacions racionals per practicar la seva resolució i el seu estudi.
Exercicis amb fraccions algèbriques factoritzades:
1)
Resolució
i
2)
Resolució
i
3)
Resolució
i
El -1 no és solució perquè en substituir-lo dona divisió entre zero.
4)
Resolució
Per obtenir un denominador comú primer hem de fer el mínim comú múltiple com que els únics factors són i llavors només cal agafar el producte de tots dos i ja és el mcm perquè només hi ha potència 1.
que és el mínim comú denominador i ara només cal ajustar el numerador:
Ara hem de simplificar denominadors d'una equació i cal apuntar-se els valors de x on és zero aquest denominador, és a dir que té els zeros x=-3 i x=-2 que són valors prohibits com a solució a la equació original.
on Ruffini diu que és el mateix que (x+3)(x+1)(x-1)=0 i que té solució -3, -1 i 1 però ja hem dit que el -3 estava prohibit, per tant la solució són els valors i .
Es necessari sempre provar novament les solucions per si sobra alguna solució.
Comprovació amb eines tecnològiques
Amb el GeoGebra podeu representar cada extrem de la equació com a dues funcions diferents:
Un cop dibuixades només heu de mirar només la coordenada x dels punts on es toquen les dues funcions i observareu que només es troben als dos punts i .
5)
6)
Equacions amb fraccions algèbriques sense factoritzar:
Secció per representar les fraccions algèbriques especialment per trobar zeros d'aquestes. A partir de qualsevol equació de les anteriors es pot obtenir fàcilment fraccions del tipus:
Agrupant tots els termes a un cantó de la igualtat, ajuntar-los en una sola fracció i reduir el resultat. Mai enviar a dividir gratuïtament expressions perquè surt car.
Ara busquem quan és zero, positiva o negativa aquestes fraccions algèbriques com a funcions sense importar el valor concret, per tant donem els quatre exemples principals en el que es basa tot i algunes curiositats:
Si la hipòtesi és que vol dir que només busquem solucions de de on ja que sempre és positiva per culpa del quadrat.
no hi ha cap problema en fer la arrel de doncs l'arrel té el domini a que és on estan totes les possibles solucions.
Hi ha la possibilitat que per alguna per això es considera la possibilitat que l'arrel sigui negativa.
Amb aquestes dues casuístiques assegurem una recerca exhaustivitat per arribar a les solucions, es a dir, que no es perden possibles solucions per aquest camí.
Per provar que cal observar:
Si tenim el cas les solucions d' són valors reals on i aquesta darrera equació és perquè l'arrel és sempre positiva.
Si tenim el cas les solucions d' són valors reals on i aquesta darrera equació és perquè l'arrel és sempre negativa.
Llavors o un o l'altre impliquen la segona igualtat exhaustivament.
Observació
Si s'escriu vol dir que és i si s'escriu vol dir que és Ara cal evitar que s'utilitza aquí i començar a escriure el que significa ja que es fàcil de confondre amb
Aplicant l'anterior propietat, un dels quadrats passa amb arrel:
I està ben definit, docs per definició l'arrel i el quadrat són funcions inverses a i llavors
S'ha de recordar que és obligat prendre les solucions d' com a un valor real on i
En cas de que l'equació sigui
Llavors només cal prendre les solucions d' com a un valor real on i Això és degut a que la primera expressió és sempre positiva i la segona expressió és sempre negativa per tant només coincideix quant totes dues expressions siguin zero al mateix temps.
La implicació oposada és falsa, jo puc trobar tal que però amb i que queda exclosa com a solució amb l'expressió
Si tot i així es vol l'altra implicació s'hauria de escriure aquesta última alternativa a la primera expressió:
Si, a més, es vol utilitzar valors absoluts llavors queda:
Exercicis d'equacions irracionals per practicar la seva resolució i el seu estudi.
1) Exemples elementals:
a)
No hi ha fora de l'arrel, per tant només fa falta aïllar