La ecuación x² = 9 tiene dos respuestas reales: tres y menos tres, porque ambos números dan nueve al cuadrado. Esta segunda posibilidad es fácil de perder. Desde ese caso construiremos métodos para otras ecuaciones cuadráticas, empezando por su forma y terminando con la comprobación de todas sus soluciones.
Si necesitas repasar:
1. Ordenamos y dejamos cero antes de identificar a, b y c
Una ecuación de segundo grado se reduce a ax² + bx + c = 0, con a ≠ 0. La letra x es la incógnita; a, b y c son los coeficientes numéricos de esa ecuación. El signo pertenece a cada coeficiente.
El coeficiente a no puede ser cero porque desaparecería el término cuadrático. Si hay expresiones en ambos lados, primero restamos lo necesario en ambos miembros, desarrollamos y reunimos semejantes.
No leer la constante antes de ordenar
Identifica a, b y c en x² + 3 = 5x.
Restamos 5x en ambos miembros
x² − 5x + 3 = 0.Leemos los tres coeficientes
a = 1, b = −5, c = 3.
a = 1, b = −5 y c = 3.
El cinco del lado derecho se convirtió en coeficiente negativo al restar 5x en los dos lados.
Un término ausente
Identifica los coeficientes en −3x² + 12 = 0.
Escribimos el término lineal ausente
−3x² + 0x + 12 = 0.Leemos con sus signos
a = −3, b = 0 y c = 12.
a = −3, b = 0 y c = 12.
El coeficiente cuadrático puede ser negativo; solo se exige que no sea cero.
2. Los casos incompletos muestran por qué puede haber dos soluciones
Si no aparece el término lineal, podemos aislar el cuadrado.
El símbolo √9 nombra solo la raíz principal positiva, tres; la ecuación x² = 9 admite ambos signos.
Dividir directamente entre x perdería la solución cero. Si queda x² = un número negativo, no hay soluciones reales porque un cuadrado real no es negativo.
Dos cuadrados iguales
Resuelve 3x² = 12 en los reales.
Dividimos entre tres
x² = 4.Incluimos los dos signos
x = 2 o x = −2.Comprobamos
Ambos cuadrados son cuatro, y tres por cuatro es doce.
x = −2 o x = 2.
Escribir únicamente √4 = 2 no describe todas las soluciones de la ecuación.
La solución cero no se divide fuera
Resuelve 2x² + 6x = 0.
Extraemos el factor común
2x(x + 3) = 0.Revisamos cada factor que puede anularse
x = 0 o x + 3 = 0.Resolvemos la segunda alternativa
x = −3.
x = 0 o x = −3.
Dos nunca se anula; no dividimos entre x sin contemplar que pueda ser cero.
3. Una factorización convierte el producto nulo en alternativas
Para x² − 7x + 12 = 0 buscamos dos números que sumen −7 y multipliquen 12: −3 y −4.
Un producto de números reales es cero si al menos uno de sus factores lo es.
Resolvemos x − 3 = 0 o x − 4 = 0: las soluciones son tres y cuatro. La palabra «o» importa: no exigimos que ambos factores sean cero al mismo tiempo. Si no vemos una factorización sencilla, podemos escoger completar el cuadrado o la fórmula general.
Constante negativa
Resuelve x² + x − 6 = 0.
Buscamos suma uno y producto menos seis
Tres y menos dos.
Factorizamos
(x + 3)(x − 2) = 0.Anulamos cada factor como alternativa
x = −3 o x = 2.
Las soluciones son −3 y 2.
Cada valor hace cero uno de los factores; el otro puede ser distinto de cero.
Coeficiente cuadrático distinto de uno
Resuelve 2x² + 5x + 2 = 0 por factorización.
Factorizamos por agrupación
2x² + 4x + x + 2 = (2x + 1)(x + 2).Primer factor cero
2x + 1 = 0 da x = −1/2.Segundo factor cero
x + 2 = 0 da x = −2.
x = −1/2 o x = −2.
No descartamos una solución por ser fraccionaria.
4. Completamos un cuadrado añadiendo lo mismo en los dos miembros
Para reconocer (x + 3)² necesitamos un nueve, porque su desarrollo es x² + 6x + 9.
El bloque x + 3 puede valer dos o menos dos.
Elegimos el tres porque es la mitad del coeficiente seis; su cuadrado, nueve, es la pieza que faltaba. No se añade solo a un lado.
Una diferencia que se convierte en cuadrado
Resuelve x² − 4x − 5 = 0 completando el cuadrado.
Aislamos la constante
x² − 4x = 5.Tomamos la mitad de menos cuatro y la cuadramos
La mitad es −2 y su cuadrado cuatro.
Añadimos cuatro a ambos lados
(x − 2)² = 9.Abrimos las dos alternativas
x − 2 = 3 o −3; x = 5 o −1.
x = −1 o x = 5.
El cuatro añadido completa el cuadrado y aparece también en el miembro derecho.
Una raíz que no es entera
Resuelve (x − 1)² = 2.
Identificamos el bloque al cuadrado
x − 1.
Incluimos los dos valores posibles
x − 1 = √2 o x − 1 = −√2.Sumamos uno en ambos casos
x = 1 + √2 o x = 1 − √2.
x = 1 ± √2.
El símbolo ± resume dos respuestas; no es una operación que elija un solo signo.
5. La fórmula general sale de convertir la ecuación en un cuadrado
Multiplicamos todos los términos por 4a: 4a²x² + 4abx + 4ac = 0. Después restamos 4ac y añadimos b² en ambos lados.
El miembro izquierdo es el cuadrado (2ax + b)².
Restamos b y dividimos entre 2a, que es distinto de cero.
Para aplicarla, anotamos a, b y c con sus signos y sustituimos cada bloque entre paréntesis. Todo el numerador se divide entre 2a. El símbolo −b pide el opuesto del coeficiente b; si b es negativo, ese opuesto será positivo.
Un discriminante cuadrado perfecto
Resuelve 2x² + 3x − 2 = 0 con la fórmula.
Identificamos coeficientes
a = 2, b = 3, c = −2.Calculamos dentro de la raíz
3² − 4 · 2 · (−2) = 9 + 16 = 25.Sustituimos la fórmula completa
x = (−3 ± 5)/4.Separamos las respuestas
(−3 + 5)/4 = 1/2; (−3 − 5)/4 = −2.
x = 1/2 o x = −2.
El denominador cuatro divide tanto al −3 como al resultado de la raíz.
El coeficiente cuadrático es negativo
Resuelve −x² + 2x + 3 = 0 por fórmula.
Anotamos los signos
a = −1, b = 2, c = 3.Calculamos el radicando
2² − 4 · (−1) · 3 = 16.Escribimos ambas fracciones
x = (−2 ± 4)/(−2).Calculamos por separado
(−2 + 4)/(−2) = −1; (−2 − 4)/(−2) = 3.
x = −1 o x = 3.
Que el denominador sea negativo no elimina ninguna rama de la fórmula.
6. El discriminante nos dice cuántas raíces reales habrá
Llamamos discriminante al número Δ = b² − 4ac que aparece dentro de la raíz. Si Δ > 0, su raíz es positiva y las dos ramas de la fórmula dan dos raíces reales distintas. Si Δ = 0, las ramas coinciden y hay una única raíz real distinta, repetida dos veces.
Si Δ < 0, no existe esa raíz cuadrada dentro de los números reales, así que no hay soluciones reales. Esto no significa que la ecuación esté mal. En un curso de números complejos se puede ampliar el conjunto de soluciones; aquí hemos fijado que buscamos reales.
| Discriminante | Soluciones reales distintas |
|---|---|
| Δ > 0 | Dos |
| Δ = 0 | Una, raíz doble |
| Δ < 0 | Ninguna |
Decidir antes de hacer todas las cuentas
¿Cuántas soluciones reales tiene x² + 2x + 5 = 0?
Calculamos Δ
2² − 4 · 1 · 5 = 4 − 20 = −16.Interpretamos su signo
Es negativo.
No tiene soluciones reales.
No escribimos √(−16) = −4: el cuadrado de −4 es positivo, dieciséis.
Una sola raíz distinta
Clasifica y resuelve x² − 6x + 9 = 0.
Calculamos Δ
(−6)² − 4 · 1 · 9 = 36 − 36 = 0.Aplicamos la fórmula sin dos valores distintos
x = −(−6)/2 = 3.
Tiene una raíz real distinta, x = 3, de multiplicidad dos.
También se ve como (x − 3)² = 0.
7. Raíz doble no significa dos números distintos
El factor x + 2 aparece dos veces, por eso hablamos de multiplicidad dos. El conjunto de soluciones se escribe {−2}, sin repetir el mismo elemento.
La repetición importa al estudiar polinomios y gráficas, aunque no aumente la cantidad de valores distintos que resuelven la ecuación. En una cuadrática con dos raíces diferentes r y s, la forma factorizada es a(x − r)(x − s); si coinciden, queda a(x − r)².
Un cuadrado con coeficiente
Resuelve 5(x − 4)² = 0.
Dividimos entre cinco no nulo
(x − 4)² = 0.Anulamos el único bloque
x − 4 = 0.Interpretamos la repetición
x = 4, de multiplicidad dos.
La solución distinta es x = 4, raíz doble.
No hay una segunda solución x = −4: el bloque que debe valer cero es x − 4.
El ± cero no añade otra raíz
En una fórmula queda x = (8 ± 0)/4. Da el conjunto de soluciones.
Calculamos las dos ramas
(8 + 0)/4 = 2 y (8 − 0)/4 = 2.Eliminamos la repetición del conjunto
Ambas nombran el mismo valor.
El conjunto es {2}; si proviene de una cuadrática, la raíz es doble.
Dos escrituras iguales no son dos números diferentes.
8. Las raíces son las posiciones donde la gráfica alcanza altura cero
La gráfica y = x² − 4 asigna una altura y a cada posición x. Resolver x² − 4 = 0 busca las posiciones cuya altura es cero: los cortes con el eje horizontal.
Una cuadrática tiene forma de parábola. Con dos raíces reales distintas, corta el eje horizontal en dos posiciones. Con raíz doble, lo toca en una. Sin raíces reales, no lo alcanza. El gráfico ayuda a interpretar; las cuentas dan valores exactos que un dibujo aproximado no garantiza.
Si las raíces son r y s, desarrollar a(x − r)(x − s) da ax² − a(r + s)x + ars.
Son comprobaciones útiles, no una razón para descartar el trabajo de hallar raíces.
Leer dos cortes del eje
Una parábola de una ecuación cuadrática corta el eje horizontal en −1 y 5. ¿Qué valores resuelven su ecuación igualada a cero?
Interpretamos la altura del eje
Sobre el eje horizontal, y = 0.Leemos las posiciones dadas
Son −1 y 5.
Las soluciones son x = −1 y x = 5.
Las coordenadas verticales de esos puntos son cero; las soluciones que buscamos son sus posiciones x.
Comprobar suma y producto
Una cuadrática es x² − 3x − 10 = 0. Comprueba las raíces propuestas 5 y −2 con sus coeficientes.
Sumamos las raíces
5 + (−2) = 3 = −b/a.Multiplicamos
5 · (−2) = −10 = c/a.Reconstruimos
(x − 5)(x + 2) = x² − 3x − 10.
La pareja es coherente y su producto reconstruye la ecuación.
La suma usa el opuesto de b; aquí b = −3.
9. Comprobamos cada solución en la ecuación original
Si obtenemos dos candidatos, los revisamos por separado. Cada uno debe hacer verdadera la igualdad inicial. Es especialmente útil cuando había paréntesis, términos en ambos miembros o un coeficiente negativo. No basta comprobar solo la raíz positiva.
Si una cuadrática aparece después de transformar otra expresión con restricciones, además comprobamos su dominio original. Por ejemplo, multiplicar una ecuación racional por un denominador no permite recuperar un valor que lo anulaba. La fórmula resuelve la cuadrática obtenida, pero el problema completo puede imponer condiciones adicionales.
Comprobar las dos ramas
Comprueba que −2 y 3 resuelven x² − x = 6.
Primer candidato
(−2)² − (−2) = 4 + 2 = 6.Segundo candidato
3² − 3 = 9 − 3 = 6.
Ambos valores son soluciones.
La forma ordenada es x² − x − 6 = 0, pero aquí hemos revisado el enunciado original.
Respetar una restricción anterior
Un problema excluye x = 2 y conduce a (x − 2)(x + 1) = 0. ¿Qué candidato queda permitido?
Resolvemos el producto
Candidatos: x = 2 o x = −1.Aplicamos el dominio del problema
x = 2 estaba excluido.Conservamos el permitido
Solo x = −1 puede servir, y se revisa en el original.
Solo queda el candidato x = −1.
La cuadrática por sí sola tiene dos raíces; el problema original no tiene por qué admitirlas todas.
10. Elegimos el método por la estructura, sin perder ninguna alternativa
Si solo hay x² y constante, aislamos el cuadrado. Si aparece factor x, lo extraemos para conservar la raíz cero. Si reconocemos un producto o un cuadrado perfecto, factorizamos. Si no vemos una forma cómoda, completar el cuadrado o la fórmula general dan un procedimiento sistemático.
Antes de responder, indicamos si buscamos soluciones reales, escribimos todos los valores distintos y conservamos la multiplicidad cuando se pida. Una respuesta con una raíz no entera puede dejarse exacta con √; si damos un decimal aproximado, lo señalamos y evitamos redondear antes de terminar.
No empezar por la fórmula cuando ya hay un cuadrado
Resuelve (x + 4)² = 25 de la forma más directa.
Abrimos las dos posibilidades del bloque
x + 4 = 5 o x + 4 = −5.Restamos cuatro en cada una
x = 1 o x = −9.
x = 1 o x = −9.
Expandir y usar la fórmula también funcionaría, pero el cuadrado ya estaba aislado.
Distinguir exactitud y decimal
Resuelve x² = 5 y da además aproximaciones de tres decimales.
Conservamos las raíces exactas
x = ±√5.Aproximamos al terminar
√5 ≈ 2,236.
Exactas: −√5 y √5. Aproximadas: −2,236 y 2,236.
El decimal redondeado al cuadrado no dará exactamente cinco; las raíces con √ sí lo representan de forma exacta.
Ahora lo resolvemos de principio a fin.
EJEMPLO RESUELTO 1
Factorización
Resuelve x²−5x+6=0.
Buscamos dos números
Deben sumar −5 y multiplicar seis: −2 y −3.
Factorizamos
x² − 5x + 6 = (x − 2)(x − 3).Igualamos cada factor a cero como alternativa
x − 2 = 0 o x − 3 = 0.Resolvemos
x = 2 o x = 3.Comprobamos ambos valores
En dos: 4 − 10 + 6 = 0.En tres: 9 − 15 + 6 = 0.
x=2 o x=3.
4−10+6=0 y 9−15+6=0.
EJEMPLO RESUELTO 2
Raíz doble
Resuelve 4x²+4x+1=0.
Reconocemos un cuadrado perfecto
4x² + 4x + 1 = (2x + 1)².Anulamos el bloque al cuadrado
2x + 1 = 0.Restamos uno y dividimos entre dos
2x = −1, así que x = −1/2.Interpretamos la multiplicidad
El mismo factor aparece dos veces: es una raíz doble, no dos valores distintos.
Comprobamos
4 · (1/4) + 4 · (−1/2) + 1 = 1 − 2 + 1 = 0.
x=−1/2, raíz doble.
(2x+1)²=0 se anula en −1/2.
Los símbolos que hemos usado
- a, b, c
- Coeficientes reales de ax²+bx+c=0; se requiere a≠0.
- Δ=b²−4ac
- Discriminante: determina cuántas raíces reales distintas existen.
- x=(−b±√Δ)/(2a)
- Fórmula cuadrática para Δ≥0; ± representa las dos elecciones de signo.
- Raíz
- Valor real que anula el polinomio de la ecuación.
- Raíz doble
- Único valor distinto que aparece dos veces como factor lineal.
- r₁, r₂
- Raíces, contadas con multiplicidad cuando son reales.
- Completar el cuadrado
- Reorganizar una expresión para formar un cuadrado más una constante.
- Mónico
- Polinomio cuyo coeficiente de mayor grado es 1; en ax²+bx+c significa a=1.
Ahora te toca a ti.
Tienes cinco ejercicios. Inténtalos; las pistas te ayudan si te atascas.
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