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Secundaria

Monomios y operaciones con polinomios

Tres copias de x y dos copias más son cinco: 3x + 2x = 5x. Pero x y x² no representan el mismo bloque. Desde esa diferencia construiremos los polinomios y aprenderemos a sumarlos, restarlos y multiplicarlos, escribiendo primero todos los pasos.

1. Un monomio es un bloque; un polinomio suma esos bloques

Un monomio en x es una constante multiplicada por una potencia de x con exponente entero no negativo. Ejemplos: 3x², −2x y 5. La constante 5 también es un monomio: no necesita mostrar la variable. Un polinomio es una suma finita de esos términos, como 3x² − 2x + 5.

Los exponentes permitidos son 0, 1, 2, 3… Una expresión como 1/x = x⁻¹ no es un polinomio en x; tampoco √x, cuyo exponente sería 1/2. Sí pueden aparecer coeficientes fraccionarios: (1/2)x² es un monomio porque la fracción multiplica y el exponente de x es dos.

La fracción puede estar en el coeficiente

¿(3/4)x² + 2x − 1 es un polinomio en x?

  1. Revisamos los exponentes de la variable

    Son dos, uno y cero para la constante.

  2. Revisamos la fracción

    3/4 es un coeficiente; no es un exponente negativo ni un divisor variable.

Resultado

Sí, es un polinomio en x.

Lo comprobamos

No se exige que todos los coeficientes sean enteros.

La variable en el denominador

¿x² + 1/x es un polinomio en x?

  1. Reescribimos el segundo término

    1/x = x⁻¹ para x ≠ 0.
  2. Revisamos el exponente

    Menos uno no es un entero no negativo.

Resultado

No es un polinomio en x.

Lo comprobamos

Que una parte sea x² no convierte toda la expresión en polinomio.

2. El coeficiente multiplica; el grado señala la potencia mayor

En −4x³, el coeficiente es −4 y el exponente es 3. El signo forma parte del coeficiente. En x el coeficiente es 1 y el exponente es 1; en −x son −1 y 1. No confundimos el número de delante con el de arriba.

Tras reunir los términos semejantes, el grado de un polinomio no nulo es el mayor exponente con coeficiente distinto de cero. En 2x³ − x + 6 es tres. Podemos escribir 2x³ + 0x² − x + 6 para ver que no hay término cuadrático. No asignamos aquí un grado ordinario al polinomio cero.

Potenciax³x²xConstante
Coeficiente en 2x³ − x + 620−16

Un coeficiente negativo

Identifica coeficiente y grado del monomio −7x⁴.

  1. Leemos el factor numérico

    Es −7 completo, incluido su signo.

  2. Leemos el exponente de x

    Es cuatro.

Resultado

Coeficiente: −7. Grado del monomio: 4.

Lo comprobamos

El siete no es el grado: indica cuántas copias con signo del bloque x⁴ tenemos.

Una potencia puede desaparecer al reducir

Halla el grado de 3x³ − 3x³ + 5x² + 1.

  1. Reunimos los términos cúbicos

    3x³ − 3x³ = 0.
  2. Leemos el polinomio reducido

    5x² + 1 tiene mayor exponente dos.

Resultado

El grado es 2.

Lo comprobamos

No elegimos tres antes de comprobar que su coeficiente final es cero.

3. Solo reunimos términos con la misma parte literal

3x + 2x suma tres copias y dos copias de x: (3 + 2)x = 5x.

Usamos la propiedad distributiva al revés. En 3x² + 2x no hay un mismo bloque: x² y x son potencias distintas, así que no sumamos los coeficientes para convertirlo en 5x² ni en 5x.

Reunimos cinco copias de la misma cantidad
xxxxx3x2x3x + 2x = 5x
Cada recuadro representa una copia de la misma cantidad x, sin imponerle un valor ni una longitud física. Tres copias y otras dos son cinco: 3x+2x=5x.

En varias variables también deben coincidir letras y exponentes.

2xy y 3yx son semejantes porque xy = yx; juntos dan 5xy.

Pero x²y y xy² no tienen la misma parte literal. Primero ordenamos los factores para compararlos con claridad.

Agrupar lo que coincide

Reduce 7x² − 2x² + 3x.

  1. Elegimos los términos cuadrados

    7x² − 2x² = (7 − 2)x² = 5x².
  2. Conservamos el término diferente

    3x no se suma con x².

Resultado

El resultado es 5x² + 3x.

Lo comprobamos

Para x = 2, ambos lados dan 26, una comprobación de este caso.

Signos de los coeficientes

Reduce −4a + a − 2.

  1. Hacemos visible el coeficiente uno

    −4a + 1a.

  2. Sumamos coeficientes de a

    −4 + 1 = −3.
  3. Conservamos la constante

    Queda −3a − 2.

Resultado

El resultado es −3a − 2.

Lo comprobamos

El −2 no lleva a, por lo que permanece como otro tipo de término.

4. Sumar conserva los términos; restar cambia todos los del sustraendo

Para sumar (2x² + x − 3) + (x² − 4x + 1), copiamos todos los términos con sus signos: 2x² + x − 3 + x² − 4x + 1. Ahora reunimos cuadrados: 3x²; términos x: −3x; constantes: −2. Resultado: 3x² − 3x − 2.

Para restar el segundo polinomio, el menos afecta a todo el paréntesis.

Por ejemplo, −(x² − 4x + 1) = −x² + 4x − 1.

Es multiplicar cada término por −1. No cambia solo el primero: también cambia el signo de los que estaban restando dentro.

Una suma en columnas mentales

Suma (4x² − x + 2) y (−x² + 3x − 5).

  1. Escribimos juntos los términos

    4x² − x + 2 − x² + 3x − 5.

  2. Reunimos por tipo

    (4 − 1)x² + (−1 + 3)x + (2 − 5).

  3. Calculamos coeficientes

    3x² + 2x − 3.

Resultado

La suma es 3x² + 2x − 3.

Lo comprobamos

Cada término original ha entrado una sola vez con su signo.

El menos cambia también la constante

Calcula (5x + 1) − (2x − 4).

  1. Quitamos el paréntesis del sustraendo

    5x + 1 − 2x + 4.

  2. Reunimos semejantes

    (5 − 2)x + (1 + 4) = 3x + 5.
Resultado

La diferencia es 3x + 5.

Lo comprobamos

Restar el −4 aporta +4. Para x = 0, la cuenta original es 1 − (−4) = 5.

5. En un producto operamos signos, coeficientes y potencias

Para (−3x²)(2x³), los coeficientes dan −3 · 2 = −6.

Las potencias de igual base se multiplican contando factores: x² · x³ = x⁵. Resultado: −6x⁵. Sumar exponentes aquí no significa que se sumen cuando estamos sumando monomios.

Para multiplicar un monomio por una suma, distribuimos a todos los términos. 2x(x² − 3x + 4) tiene tres productos: 2x³, −6x² y 8x. Es útil marcar cada término del paréntesis para que ninguno quede sin multiplicar.

Dos signos negativos

Multiplica (−2x³)(−4x²).

  1. Calculamos los coeficientes con signo

    (−2)(−4) = 8.
  2. Contamos factores de x

    x³ · x² = x⁵.
Resultado

El producto es 8x⁵.

Lo comprobamos

En x = 1, los factores valen −2 y −4; su producto es positivo, ocho.

Un monomio reparte a dos términos

Desarrolla −3x(2x − 5).

  1. Primer producto

    −3x · 2x = −6x².
  2. Segundo producto

    −3x · (−5) = 15x.
  3. Reunimos sin mezclar potencias

    −6x² + 15x.

Resultado

El resultado es −6x² + 15x.

Lo comprobamos

El signo del segundo producto es positivo porque multiplica dos negativos.

6. Cada término del primer polinomio multiplica a todos los del segundo

La tabla organiza (x + 2)(x + 3). La primera fila multiplica x por x y por tres: x² y 3x. La segunda multiplica dos por x y por tres: 2x y seis. Hay cuatro productos porque hay dos elecciones en cada factor: 2 × 2 = 4.

Cada fila se multiplica por cada columna
x2x3x²3x2x6x² + 3x + 2x + 6 = x² + 5x + 6
Tabla de productos para (x + 2) por (x + 3). Las cuatro casillas son x², 3x, 2x, 6. Cada término del primer factor se multiplica por cada término del segundo. x² + 3x + 2x + 6 = x² + 5x + 6. La tabla organiza productos algebraicos, no representa longitudes.

Sumamos las cuatro casillas: x² + 3x + 2x + 6. Solo los términos 3x y 2x son semejantes; dan 5x. Resultado: x² + 5x + 6. Multiplicar únicamente los primeros y los últimos olvidaría los dos productos cruzados.

Dos términos en cada factor

Multiplica (x + 4)(x − 1).

  1. Multiplicamos x por los dos términos

    x² − x.

  2. Multiplicamos cuatro por los dos

    4x − 4.

  3. Sumamos y reducimos

    x² − x + 4x − 4 = x² + 3x − 4.
Resultado

El producto es x² + 3x − 4.

Lo comprobamos

Se han generado cuatro productos; después dos se reunieron.

Dos por tres exige seis productos

Desarrolla (x + 1)(x² − x + 2).

  1. Distribuimos x

    x³ − x² + 2x.

  2. Distribuimos uno

    x² − x + 2.

  3. Reunimos las seis aportaciones

    x³ + (−x² + x²) + (2x − x) + 2 = x³ + x + 2.
Resultado

El resultado es x³ + x + 2.

Lo comprobamos

Los términos cuadrados se cancelan; no significa que faltaran productos.

7. El grado ayuda a revisar; dividir requiere otras condiciones

Al sumar polinomios, el grado puede bajar si se cancelan los términos mayores. Al multiplicar dos polinomios no nulos, sus grados se suman: el término de mayor potencia de cada uno produce un término de grado total que no desaparece. Un grado dos por otro de grado uno debe dar grado tres.

Dividir polinomios no siempre da otro polinomio sin resto.

Por ejemplo, x² + 1 = (x − 1)(x + 1) + 2.

Al dividir entre x − 1 queda un cociente x + 1 y un resto dos.

Como división de expresiones, (x² + 1)/(x − 1) exige además x ≠ 1.

A continuación construiremos el cociente paso a paso.

Revisar el grado del producto

¿Puede (2x² + 1)(3x − 4) reducirse a un polinomio de grado dos?

  1. Identificamos los grados

    Dos y uno.

  2. Multiplicamos los términos mayores

    2x² · 3x = 6x³, que no se cancela con otro cúbico.
Resultado

No; el producto tiene grado 3.

Lo comprobamos

Esperamos un término cúbico, aunque otros coeficientes puedan cambiar al reducir.

Cancelar no elimina una restricción original

Simplifica 6x³/(3x) e indica los valores permitidos.

  1. Revisamos el divisor

    3x debe ser distinto de cero: x ≠ 0.
  2. Dividimos coeficientes y cancelamos una x

    6/3 = 2 y x³/x = x² para esos valores.
Resultado

Queda 2x², con x ≠ 0 en la expresión original.

Lo comprobamos

El polinomio 2x² sí tiene valor en cero, pero la fracción original no lo tenía.

8. En la división elegimos un término, multiplicamos y restamos

Dividimos x² + 3x + 2 entre x + 1.

Para producir el término mayor x², necesitamos x: x² ÷ x = x.

Multiplicamos el divisor por esa x y obtenemos x² + x.

Lo restamos del dividendo completo: (x² + 3x + 2) − (x² + x) = 2x + 2.
Repetimos con lo que queda: 2x ÷ x = 2.

Multiplicamos el divisor por dos: 2x + 2. Al restarlo queda cero. El cociente reúne los términos elegidos, x + 2, y el resto es cero.

La comprobación es dividendo = divisor × cociente + resto.

Si el resto no es cero, paramos cuando su grado es menor que el del divisor: ya no podemos cancelar su término mayor mediante otro término polinómico del cociente. Escribimos potencias ausentes con coeficiente cero para alinear bien las restas.

Una división exacta

Divide 2x² + 5x + 2 entre x + 2.

  1. Elegimos el primer término del cociente

    2x² ÷ x = 2x.
  2. Multiplicamos y restamos

    2x(x + 2) = 2x² + 4x; al restarlo queda x + 2.
  3. Elegimos el segundo término

    x ÷ x = 1; restamos 1(x + 2) y queda cero.
  4. Comprobamos

    (x + 2)(2x + 1) = 2x² + 5x + 2.
Resultado

Cociente: 2x + 1. Resto: 0.

Lo comprobamos

Como igualdad entre fracciones, el resultado exige x ≠ −2; la identidad de reconstrucción vale para todo x.

Una división con resto

Divide x² + 1 entre x − 1.

  1. Escribimos la potencia ausente

    x² + 0x + 1.

  2. Elegimos x y restamos su producto

    x(x − 1) = x² − x; queda x + 1.
  3. Elegimos uno y restamos otra vez

    1(x − 1) = x − 1; (x + 1) − (x − 1) = 2.
  4. Interpretamos el final

    El resto dos tiene grado cero, menor que el grado uno del divisor.

Resultado

Cociente: x + 1. Resto: 2.

Lo comprobamos

(x − 1)(x + 1) + 2 = x² − 1 + 2 = x² + 1.

9. Una comprobación numérica detecta errores, pero la distributiva justifica la igualdad

Tras operar, prueba un valor sencillo en la expresión original y en el resultado. Si difieren, hay un error seguro. x = 0 comprueba rápidamente las constantes; x = 1 suma los coeficientes. Un valor que anula muchos términos también puede ocultar un error, así que no basta probar siempre cero.

La justificación general es que hemos distribuido todos los productos y reunido solo términos semejantes. Un ejemplo numérico no demuestra por sí solo que dos polinomios sean iguales para todo x. Por eso conservamos los pasos algebraicos y usamos los números como revisión.

Encontrar productos cruzados que faltan

Alguien propone (x + 2)(x + 3) = x² + 6. Refútalo con x = 1.

  1. Evaluamos el producto original

    (1 + 2)(1 + 3) = 3 · 4 = 12.
  2. Evaluamos la propuesta

    1² + 6 = 7.
  3. Localizamos lo omitido

    Faltan 3x y 2x, los productos cruzados.

Resultado

La propuesta es falsa; el resultado correcto es x² + 5x + 6.

Lo comprobamos

En x = 0 ambos habrían dado seis: ese caso solo no habría detectado el error.

Comprobar un menos exterior

Comprueba para x = 2 que (4x − 1) − (x + 3) = 3x − 4.

  1. Calculamos la izquierda

    (8 − 1) − (2 + 3) = 7 − 5 = 2.
  2. Calculamos la derecha

    3 · 2 − 4 = 2.
  3. Recordamos la justificación general

    4x − 1 − x − 3 = 3x − 4.
Resultado

Ambos lados dan 2 en ese dato y la reducción algebraica justifica la igualdad general.

Lo comprobamos

La comprobación confirma un caso; cambiar ambos signos del sustraendo explica la regla.

Ahora lo resolvemos de principio a fin.

EJEMPLO RESUELTO 1

Restar polinomios

Calcula (3x²+2x−1)−(x²−4x+5).

  1. Identificamos el sustraendo completo

    Se resta todo el polinomio x² − 4x + 5.

  2. Distribuimos el menos a sus tres términos

    3x² + 2x − 1 − x² + 4x − 5.

  3. Reunimos cuadrados

    (3 − 1)x² = 2x².
  4. Reunimos términos lineales

    2x + 4x = 6x.
  5. Reunimos constantes

    −1 − 5 = −6.
  6. Escribimos el resultado

    2x² + 6x − 6.

Resultado

2x²+6x−6.

Lo comprobamos

En x=1: 4−2=2 y 2+6−6=2.

EJEMPLO RESUELTO 2

Multiplicar

Calcula (x+2)(x−3).

  1. Multiplicamos x por ambos términos

    x · x + x · (−3) = x² − 3x.
  2. Multiplicamos dos por ambos términos

    2 · x + 2 · (−3) = 2x − 6.
  3. Juntamos los cuatro productos

    x² − 3x + 2x − 6.

  4. Reducimos los términos semejantes

    −3x + 2x = −x; queda x² − x − 6.
  5. Comprobamos en x = 1

    (1 + 2)(1 − 3) = −6 y 1 − 1 − 6 = −6.
Resultado

x²−x−6.

Lo comprobamos

En x=0, ambos lados valen −6.

Los símbolos que hemos usado

axⁿ
Monomio: coeficiente real a multiplicado por una potencia de exponente entero n≥0.
a
Coeficiente numérico de un monomio.
xⁿ
Parte literal de un monomio de una variable.
P(x)
Polinomio en x: suma finita de monomios.
Grado
Mayor exponente con coeficiente no nulo en un polinomio no nulo de una variable.
Término independiente
Coeficiente de x⁰; no depende de x.
Términos semejantes
Monomios con la misma parte literal, incluidos sus exponentes.
Coeficiente principal
Coeficiente del término de mayor grado después de reunir términos semejantes.
Binomio / trinomio
Polinomio con dos / tres términos no nulos, después de simplificar.
Evaluar P(r)
Sustituir cada x por el valor r y efectuar las operaciones.

Ahora te toca a ti.

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

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