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Secundaria

Fracciones algebraicas y restricciones

Una fracción algebraica es una división en la que pueden aparecer letras. Conserva las reglas de las fracciones numéricas, con una pregunta adicional: ¿qué valores hacen cero un denominador? Los anotaremos antes de simplificar, y después veremos factores, productos y sumas paso a paso.

1. El denominador decide qué valores no están permitidos

En 6/x, el numerador seis se divide entre la cantidad x. Para x = 2 obtenemos tres; para x = −3, menos dos.

Para x = 0 no existe esa división.

Escribimos x ≠ 0 junto a la expresión para conservar la condición.

En 4/(x − 2), no basta decir que x es distinto de cero. Hay que revisar el denominador completo: x − 2 se anula en x = 2, así que ese es el dato excluido. Si hay varios denominadores, reunimos las exclusiones de todos los que aparecen en la cuenta original.

Un denominador que suma

¿Qué valor de x excluye 5/(x + 3)?

  1. Buscamos cuándo el denominador es cero

    x + 3 = 0.
  2. Hallamos ese dato

    x = −3.
  3. Lo anotamos como restricción

    x ≠ −3.
Resultado

Se excluye x = −3.

Lo comprobamos

Con x = 0 el denominador es tres y sí puede dividirse: la exclusión no es siempre cero.

Un denominador factorizado

Halla las restricciones de 1/[x(x − 4)].

  1. Leemos el producto del denominador

    Se anula si uno de sus factores es cero.

  2. Revisamos cada factor

    x = 0 o x − 4 = 0, es decir, x = 4.
Resultado

Se exige x ≠ 0 y x ≠ 4.

Lo comprobamos

Para cualquier otro real ambos factores son distintos de cero y el producto no se anula.

2. Cancelar es dividir arriba y abajo por un mismo factor no nulo

En 12x²/(8x), el denominador exige x ≠ 0.
Los coeficientes se simplifican: 12/8 = 3/2.

Las letras se leen como factores: x²/x = (x · x)/x = x para x distinto de cero.

Resultado: 3x/2, conservando x ≠ 0.
Se simplifica un factor completo, conservando la restricción
(x − 3)(x + 3)x − 3Resultado: x + 3Seguimos exigiendo x ≠ 3
x²−9 se factoriza como (x−3)(x+3). El denominador es x−3 y exige x distinto de tres. Se divide numerador y denominador por el factor completo x−3, permitido solo cuando no es cero. El resultado es x+3 y conserva la exclusión x≠3.

Si hay polinomios, primero buscamos sus factores. En (x² − 9)/(x − 3), factorizamos el numerador como (x − 3)(x + 3). Ahora sí se ve un factor completo repetido arriba y abajo. Podemos dividir ambos por x − 3 únicamente cuando x ≠ 3: queda x + 3 con esa misma restricción.

Un factor numérico y otro literal

Simplifica 15x³/(10x²).

  1. Anotamos el dominio

    10x² ≠ 0 exige x ≠ 0.
  2. Simplificamos los coeficientes

    15/10 = 3/2.
  3. Cancelamos dos factores x

    x³/x² = x.
Resultado

Queda 3x/2, para x ≠ 0.

Lo comprobamos

Multiplicar por el denominador original devuelve 15x³ en los valores permitidos.

Extraer un factor antes de cancelar

Simplifica (x² + 4x)/x.

  1. Conservamos la restricción original

    x ≠ 0.
  2. Factorizamos arriba

    x² + 4x = x(x + 4).
  3. Cancelamos el factor x no nulo

    x(x + 4)/x = x + 4.
Resultado

Queda x + 4, con x ≠ 0.

Lo comprobamos

La forma simplificada no autoriza evaluar la fracción original en cero.

3. Una suma no se tacha como si fuera un producto

(x + 4)/x no se simplifica a cuatro ni a cinco tachando x. La x del numerador es un sumando, no un factor que multiplique a toda la suma. Podemos separar la división como x/x + 4/x = 1 + 4/x, siempre con x ≠ 0.

En cambio, x(x + 4)/x sí tiene el factor x en todo el numerador y se simplifica a x + 4 para x ≠ 0. La diferencia está en la estructura, no en que las letras se parezcan o estén escritas una encima de otra. Los paréntesis ayudan a verla.

Refutar una cancelación de sumandos

Alguien escribe (x + 2)/x = 2. Compruébalo con x = 2.

  1. Evaluamos la fracción original

    (2 + 2)/2 = 4/2 = 2.
  2. Ese caso coincide, así que probamos otro permitido

    Con x = 1, (1 + 2)/1 = 3, diferente de dos.
  3. Localizamos el error de estructura

    No había un factor x multiplicando a todo el numerador.

Resultado

La igualdad propuesta no es general; no se puede cancelar así.

Lo comprobamos

Que un primer caso coincida no convierte el tachado de un sumando en una regla válida.

Dividir cada término correctamente

Simplifica (6x + 9)/3.

  1. Vemos un factor numérico común

    6x + 9 = 3(2x + 3).
  2. Dividimos por tres

    Queda 2x + 3.

Resultado

El resultado es 2x + 3.

Lo comprobamos

También se obtiene 6x/3 + 9/3. El denominador tres nunca es cero, así que no añade exclusiones de x.

4. Multiplicar reúne factores; dividir invierte un divisor que debe ser no nulo

Para multiplicar fracciones, multiplicamos numeradores entre sí y denominadores entre sí. Antes o después podemos simplificar factores comunes, conservando todas las restricciones originales. Por ejemplo, [(x − 1)/x] · [x/(x + 2)] queda (x − 1)/(x + 2), pero sigue exigiendo x ≠ 0 y x ≠ −2.

Dividir entre una fracción equivale a multiplicar por su recíproco, siempre que la fracción divisora esté definida y no valga cero. Por eso revisamos también su numerador: si se anula mientras su denominador está permitido, estaríamos dividiendo entre cero.

Un producto con factores que desaparecen

Simplifica [3x/(x + 1)] · [(x + 1)/6].

  1. Anotamos las restricciones

    x + 1 ≠ 0, por tanto x ≠ −1; seis no añade ninguna.
  2. Multiplicamos y simplificamos factores

    3x(x + 1)/[6(x + 1)] = x/2.
Resultado

Queda x/2, con x ≠ −1.

Lo comprobamos

El valor −1 no se recupera por haber cancelado el factor que lo excluía.

Una división con una exclusión adicional

Simplifica [2/(x + 1)] ÷ [(x − 2)/(x + 1)].

  1. Revisamos los denominadores

    x ≠ −1.
  2. Revisamos que el divisor no sea cero

    Su numerador x − 2 no puede ser cero: x ≠ 2.
  3. Multiplicamos por el recíproco

    [2/(x + 1)] · [(x + 1)/(x − 2)] = 2/(x − 2).
Resultado

Queda 2/(x − 2), con x ≠ −1 y x ≠ 2.

Lo comprobamos

La expresión simplificada muestra la segunda restricción, pero debemos conservar también la primera.

5. Para sumar necesitamos el mismo denominador

1/x + 2/x reúne una y dos unidades del mismo tamaño 1/x: queda 3/x, con x ≠ 0. No sumamos denominadores: dos fracciones con el mismo divisor se suman conservando ese divisor.

Para 1/x + 1/(3x), los denominadores no coinciden. Escribimos 1/x = 3/(3x), multiplicando arriba y abajo por tres.

Ahora 3/(3x) + 1/(3x) = 4/(3x).

Solo estamos cambiando la escritura de cada sumando para que compartan denominador.

Sumando originalEscritura con denominador 3x
1/x3/(3x)
1/(3x)1/(3x)
Total4/(3x), con x ≠ 0

Un denominador ya común

Suma 2/(x − 1) + 5/(x − 1).

  1. Anotamos el valor excluido

    x ≠ 1.
  2. Reunimos los numeradores

    (2 + 5)/(x − 1).

Resultado

La suma es 7/(x − 1), con x ≠ 1.

Lo comprobamos

El denominador no se duplica; ambas fracciones ya usan la misma unidad fraccionaria.

Un denominador múltiplo del otro

Suma 1/x + 2/(3x).

  1. Conservamos x ≠ 0

    Ambas fracciones excluyen ese dato.

  2. Reescribimos la primera

    1/x = 3/(3x).
  3. Sumamos numeradores

    3/(3x) + 2/(3x) = 5/(3x).
Resultado

Queda 5/(3x), con x ≠ 0.

Lo comprobamos

Con x = 1 da 1 + 2/3 = 5/3, el mismo resultado.

6. El denominador común se construye con factores, y el menos afecta al numerador entero

Para 1/x + 1/(x + 1), podemos usar x(x + 1). La primera necesita el factor x + 1 y la segunda el factor x.

Obtenemos [(x + 1) + x]/[x(x + 1)] = (2x + 1)/[x(x + 1)], con x ≠ 0 y x ≠ −1.

En una resta escribimos paréntesis alrededor del numerador que se resta. Por ejemplo, 3/(x − 1) − 2/(x + 1) tiene numerador común 3(x + 1) − 2(x − 1).

Al desarrollar, da 3x + 3 − 2x + 2 = x + 5.

El último dos es positivo porque se resta todo el segundo producto.

Si los denominadores comparten factores, no es necesario multiplicar dos veces lo repetido. Para x y x², basta x². Elegimos un denominador que contenga cada factor con la mayor potencia necesaria; después completamos cada numerador con lo mismo que añadimos abajo.

Un denominador con una potencia mayor

Suma 1/x + 1/x².

  1. Revisamos la restricción

    x ≠ 0.
  2. Elegimos x² como denominador

    1/x = x/x².
  3. Sumamos

    x/x² + 1/x² = (x + 1)/x².
Resultado

Queda (x + 1)/x², con x ≠ 0.

Lo comprobamos

No hace falta x³ como denominador común: x² ya contiene los factores necesarios.

Conservar un menos delante del bloque

Calcula 1/(x − 2) − 1/(x + 2).

  1. Anotamos las exclusiones

    x ≠ 2 y x ≠ −2.
  2. Formamos el numerador común

    (x + 2) − (x − 2).

  3. Quitamos el segundo paréntesis con ambos signos

    x + 2 − x + 2 = 4.
  4. Escribimos la fracción

    4/[(x − 2)(x + 2)].

Resultado

Queda 4/(x² − 4), con x ≠ ±2.

Lo comprobamos

El numerador no es cero: el menos convierte el −2 del segundo bloque en +2.

7. Mismos valores donde coinciden no significa el mismo dominio

(x² − 9)/(x − 3) y x + 3 dan el mismo valor para cualquier x distinto de tres. Pero la fracción original no existe en tres, mientras el polinomio x + 3 sí vale seis allí. Sus dominios no son iguales si escribimos el polinomio sin restricciones.

Una simplificación conserva el problema original al presentar el resultado con su exclusión: x + 3, para x ≠ 3. No podemos volver a introducir el dato eliminado con el argumento de que «ahora ya no hay denominador». El dominio se revisó antes de transformar.

Un hueco que la cancelación no rellena

Simplifica (x² − 1)/(x − 1) y explica qué ocurre en x = 1.

  1. Factorizamos

    (x − 1)(x + 1)/(x − 1).

  2. Cancelamos donde se permite

    Queda x + 1 para x ≠ 1.
  3. Revisamos el dato excluido

    En x = 1 la fracción original sería 0/0, que no está definida.

Resultado

Queda x + 1 con x ≠ 1; la fracción original no tiene valor en uno.

Lo comprobamos

Sustituir uno en el polinomio daría dos, pero eso ampliaría la expresión a un dato que antes no existía.

Una igualdad que necesita una condición

¿Es x/x = 1 válida para todos los reales?

  1. Revisamos el divisor

    x no puede ser cero.

  2. Interpretamos la cancelación

    Para cada x ≠ 0, un número dividido entre sí da uno.

Resultado

Es válida para x ≠ 0, no para todos los reales.

Lo comprobamos

En cero tendríamos 0/0; no lo definimos como uno.

8. Trabajamos en un orden que permite revisar cada cambio

Primero anotamos restricciones originales y, si hay división, los valores que anulan el divisor. Después factorizamos cuando ayude a ver productos o a construir un denominador común. Hacemos la operación indicada y solo cancelamos factores completos no nulos.

Al terminar, simplificamos lo que quede y copiamos todas las restricciones. Para comprobar podemos sustituir un valor permitido en la cuenta original y en el resultado. Si difieren, revisamos signos, factores y denominadores; una coincidencia aislada no sustituye el razonamiento algebraico.

Una cuenta que se puede revisar completa

Simplifica (x² + 2x)/x + 1, conservando su dominio.

  1. Anotamos x ≠ 0

    Es el denominador original.

  2. Factorizamos el numerador

    x(x + 2).

  3. Simplificamos el cociente y terminamos la suma

    x + 2 + 1 = x + 3.
Resultado

Queda x + 3, para x ≠ 0.

Lo comprobamos

Con x = 2, la original da (4 + 4)/2 + 1 = 5; la simplificada también.

Dos operaciones distintas

Compara 1/x + 1/x y (1/x) · (1/x), con x ≠ 0.

  1. En la suma contamos dos fracciones iguales

    1/x + 1/x = 2/x.
  2. En el producto multiplicamos ambos denominadores

    (1 · 1)/(x · x) = 1/x².
Resultado

La suma es 2/x y el producto 1/x².

Lo comprobamos

No se elige una regla por ver fracciones: primero se identifica el signo de operación.

Ahora lo resolvemos de principio a fin.

EJEMPLO RESUELTO 1

Simplificar sin perder el dominio

Simplifica (x²−4)/(x−2).

  1. Conservamos la restricción original

    x − 2 no puede ser cero: x ≠ 2.
  2. Factorizamos la diferencia de cuadrados

    x² − 4 = (x − 2)(x + 2).
  3. Reescribimos con factores

    [(x − 2)(x + 2)]/(x − 2).

  4. Cancelamos el factor no nulo

    Dividir arriba y abajo por x − 2 deja x + 2.

  5. Presentamos resultado y dominio

    x + 2, para x ≠ 2.

    El dato dos no reaparece tras la cancelación.

Resultado

x+2, para x≠2.

Lo comprobamos

En x=3, ambas expresiones dan 5; en x=2 la original no existe.

EJEMPLO RESUELTO 2

Sumar

Suma 1/x+1/(2x).

  1. Revisamos los denominadores

    x y 2x deben ser distintos de cero: x ≠ 0.
  2. Elegimos el denominador común

    2x contiene los factores necesarios de ambos.

  3. Reescribimos la primera fracción

    1/x = 2/(2x).
  4. Sumamos las fracciones iguales en denominador

    2/(2x) + 1/(2x) = 3/(2x).
  5. Conservamos la condición

    El resultado es 3/(2x), con x ≠ 0.
Resultado

3/(2x), x≠0.

Lo comprobamos

Con x=1: 1+1/2=3/2.

Los símbolos que hemos usado

P(x)/Q(x)
Fracción algebraica con numerador P y denominador Q; exige Q(x)≠0.
Dominio
Valores reales que hacen existir todas las operaciones de la expresión original.
Factor
Expresión que multiplica a otra dentro de un producto.
Sumando
Término unido mediante suma o resta; no se cancela como si fuera factor.
M(x)
Denominador común que contiene los factores necesarios de los denominadores.
≠
Símbolo de desigualdad: indica un valor que queda excluido.
Recíproco
Fracción invertida; solo existe como divisor si el valor original es no nulo.
Idénticamente nulo
Polinomio que vale cero para todas las entradas, no solo para alguna raíz concreta.

Ahora te toca a ti.

Tienes cinco ejercicios. Inténtalos; las pistas te ayudan si te atascas.

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