Los números de una recta pueden nombrarse uno a uno, pero una condición como «entre uno y cinco» reúne infinitos puntos. Aprenderemos a describir esas zonas con intervalos y a interpretar el valor absoluto como distancia. Antes ubicaremos naturales, enteros, racionales e irracionales en una misma familia de números reales.
Si necesitas repasar:
1. Un número puede pertenecer a varias familias a la vez
Los naturales sirven para contar: aquí usamos ℕ = {0; 1; 2; …}. Algunos libros empiezan en uno; por eso declaramos la convención. Los enteros ℤ añaden los opuestos negativos: …, −2, −1, 0, 1, 2… Todo natural es entero, pero no todo entero es natural.
El conjunto se llama ℚ. Un entero también es racional, porque se puede escribir sobre uno. Los reales ℝ incluyen racionales e irracionales, como √2 o π, que no son cocientes de enteros. Todos se representan sobre la recta real.
El mismo número en varias cajas
Clasifica cuatro entre ℕ, ℤ, ℚ y ℝ.
Natural
Cuenta cuatro objetos.
Entero y racional
Es entero y puede escribirse 4/1.
Real
Pertenece a la recta real.
Cuatro pertenece a las cuatro familias.
Las familias están incluidas, no separadas en grupos que se excluyan.
Racional sin ser entero
Clasifica −3/2.
Cociente
Numerador y denominador son enteros y el denominador no es cero.
Valor
−3/2 = −1,5, entre −2 y −1.Familias
Racional y real; no entero ni natural.
−3/2 ∈ ℚ y ℝ.
Ser negativo no impide ser racional.
2. Un decimal infinito puede seguir siendo racional
Los decimales exactos, como 0,125 = 125/1000, son racionales. También lo son los decimales periódicos: a partir de cierta posición repiten un bloque para siempre. La expansión decimal de un racional termina o es finalmente periódica.
Un irracional tiene expansión infinita no finalmente periódica. No significa que ningún dígito se repita; significa que no aparece un bloque fijo que se repita para siempre desde algún lugar. Un valor redondeado de √2 es una aproximación racional, no el número exacto.
Un decimal exacto
Escribe 0,125 como fracción simplificada.
Tres posiciones decimales
125/1000.
Simplificamos entre 125
1/8.
Comprobamos
Un octavo es 0,125.
0,125 = 1/8.
La escritura decimal no cambia su condición de racional.
Un periodo de dos cifras
Sea x = 0,272727… con bloque 27 repetido.
Desplazamos un periodo
100x = 27,272727…Restamos
100x − x = 27, así que 99x = 27.Despejamos
x = 27/99 = 3/11.
El decimal periódico vale 3/11 y es racional.
Los puntos suspensivos significan el bloque declarado, no una continuación arbitraria.
3. Un intervalo incluye todos los reales entre sus extremos
La condición −2 < x ≤ 3 exige las dos cosas a la vez: ser mayor que −2 y menor o igual que 3. La escribimos (−2; 3]. El paréntesis excluye −2; el corchete incluye 3. El trazo contiene también decimales, fracciones e irracionales entre esos extremos.
En la recta usamos punto vacío para una frontera excluida y lleno para una incluida. [a; b] incluye las dos, (a; b) ninguna y los intervalos mixtos una. Para rayos usamos −∞ o +∞ con paréntesis: infinito indica continuación sin límite, no un número real que pueda incluirse.
Leer un extremo abierto y uno cerrado
Escribe como condición el intervalo [1; 4).
Extremo izquierdo
Uno sí pertenece: x ≥ 1.Extremo derecho
Cuatro no pertenece: x < 4.A la vez
1 ≤ x < 4.
1 ≤ x < 4.
Uno cumple; 3,5 cumple; cuatro no cumple.
Un rayo
Escribe y dibuja mentalmente los reales menores o iguales que −1.
Frontera
−1 incluido.
Dirección
Todos los valores hacia la izquierda.
Notación
(−∞; −1].
(−∞; −1].
No se escribe corchete junto a −∞ porque no es un extremo real alcanzable.
4. Intersección conserva lo común; unión conserva cualquiera de las zonas
A ∩ B exige pertenecer a los dos conjuntos. Si un intervalo empieza después de donde llega el otro, la intersección puede quedar vacía. A ∪ B permite pertenecer a cualquiera; si hay hueco, la unión sigue teniendo dos trozos y no se rellena.
Para cada frontera comprobamos las condiciones de los dos intervalos cuando intersectamos. Que un extremo esté incluido en uno no basta si el otro lo excluye. Un dibujo con la misma escala en varias filas ayuda a comparar.
Una frontera compartida
A = [−1; 3] y B = (2; 5). Halla intersección y unión.
Común
Mayor que dos y hasta tres incluido: (2; 3].
Cualquiera
La cobertura va de −1 incluido a cinco excluido.
Unión
[−1; 5).
A ∩ B = (2; 3]; A ∪ B = [−1; 5).
Dos no pertenece a B; tres pertenece a ambos.
Un hueco que no se rellena
A = [0; 1] y B = [3; 4].
Común
Ningún real está en ambas zonas.
Unión
Se conservan los dos tramos.
Prueba del hueco
Dos no pertenece a ninguno.
Intersección ∅; unión [0; 1] ∪ [3; 4].
Escribir [0; 4] introduciría números que no estaban.
5. El valor absoluto mide distancia al cero y nunca es negativo
|x| es la distancia de x a cero. Por eso |−4| = 4 y |4| = 4: las posiciones son opuestas, las distancias iguales.
Ese segundo signo produce una cantidad positiva al aplicarlo a un número negativo.
Para medir distancia entre x y a usamos |x − a|. Por ejemplo, entre −1 y 2 hay tres unidades: |−1 − 2| = |−3| = 3. Intercambiar los puntos cambia el signo de la resta, pero no su valor absoluto.
La resta puede ser negativa; la distancia no
Calcula la distancia entre −3 y 4.
Resta
−3 − 4 = −7.Valor absoluto
|−7| = 7.Otra dirección
|4 − (−3)| = |7| = 7.
Distancia siete.
Tres unidades hasta cero y cuatro más hasta cuatro suman siete.
No se separa una resta en valores absolutos
Compara |5 − 2| y |5| − |2|; después prueba |2 − 5|.
Primer caso
|5 − 2| = 3 y 5 − 2 = 3: coinciden aquí.Segundo caso
|2 − 5| = 3, mientras |2| − |5| = −3.Conclusión
La coincidencia del primer caso no da una regla general.
El valor absoluto de una resta no se reparte como una resta de valores absolutos.
Una distancia no puede dar el −3 de la segunda expresión.
6. Estar cerca de un centro exige dos fronteras a la vez
|x − a| ≤ r, con r ≥ 0, significa estar como mucho a r unidades de a. La frontera izquierda es a − r y la derecha a + r. Conservamos todas las posiciones entre ellas: a − r ≤ x ≤ a + r.
Si la desigualdad es estricta, las fronteras se excluyen. Con radio cero, ≤ solo deja el centro y < no deja nada. Con un radio negativo, una distancia no puede ser menor o igual que él: no hay soluciones.
Centro dos, radio tres
Resuelve |x − 2| ≤ 3.
Frontera izquierda
2 − 3 = −1.Frontera derecha
2 + 3 = 5.Incluimos zona y límites
−1 ≤ x ≤ 5.
[−1; 5].
Cero dista dos; los extremos distan tres; seis dista cuatro y queda fuera.
Una distancia estrictamente menor
Resuelve |x + 1| < 2.
Identificamos centro
x + 1 = x − (−1): centro −1.Fronteras
−1 − 2 = −3 y −1 + 2 = 1.Desigualdad estricta
−3 < x < 1.
(−3; 1).
Los extremos tienen distancia dos y se excluyen.
7. Estar lejos permite una zona a cada lado
Sirve estar a la izquierda de a − r o a la derecha de a + r.
No se exige cumplir las dos direcciones a la vez.
Para |x − a| = r con r > 0 quedan solo los dos puntos frontera. Si el lado derecho es negativo, la igualdad no tiene soluciones, pero una desigualdad como |x − a| > −2 la cumplen todos los reales. El signo del radio y el sentido importan.
Fuera de la zona central
Resuelve |x − 2| ≥ 3.
Fronteras
−1 y 5.
Zonas permitidas
x ≤ −1 o x ≥ 5.Intervalos
(−∞; −1] ∪ [5; +∞).
(−∞; −1] ∪ [5; +∞).
El centro dos queda fuera; ambos extremos se incluyen.
Lado derecho negativo
Compara |x − 4| ≤ −1 y |x − 4| > −1.
Propiedad básica
Toda distancia es al menos cero.
Primera condición
No puede ser menor o igual que −1.
Segunda
Siempre supera −1.
La primera tiene solución ∅; la segunda ℝ.
No aplicamos mecánicamente la regla de dos fronteras con radio negativo.
8. Una sustitución y un dibujo comprueban inclusión y exclusión
Probamos valores interiores, exteriores y fronteras en la condición original. El dibujo muestra si la respuesta tiene un tramo, dos rayos o puntos aislados. La escritura final debe conservar la igualdad o desigualdad estricta de cada límite.
Una comprobación con algunos números ayuda a detectar errores, pero no sustituye la justificación para todos los valores. La interpretación de distancia o las condiciones simultáneas explican por qué el conjunto completo es el indicado.
Igualdad de distancia
Resuelve |x − 1| = 4.
Hacia la izquierda
1 − 4 = −3.Hacia la derecha
1 + 4 = 5.Comprobación
|−3 − 1| = 4 y |5 − 1| = 4.
x ∈ {−3; 5}.
No incluimos todo el intervalo entre ellos: el centro tiene distancia cero.
Frontera que decide la intersección
A = [0; 2] y B = (2; 4]. ¿La intersección contiene el dos?
En A
Sí.
En B
No, por el paréntesis.
Simultaneidad
No pertenece a ambos; tampoco hay otro punto común.
A ∩ B = ∅.
Si B incluyera dos, la intersección sería el único punto {2}.
Ahora lo resolvemos de principio a fin.
EJEMPLO RESUELTO 1
Distancia al centro
Resuelve |x−3|≤2.
Significado
La distancia de x a tres es como máximo dos.
Frontera izquierda
3 − 2 = 1.Frontera derecha
3 + 2 = 5.Zona permitida
1 ≤ x ≤ 5, intervalo [1; 5].Comprobamos extremos
|1 − 3| = 2 y |5 − 3| = 2; la igualdad permite incluirlos.
[1,5].
En ambos extremos la distancia vale 2.
EJEMPLO RESUELTO 2
Intersección
Halla [−2,4)∩(1,6].
Primer intervalo
−2 ≤ x < 4.Segundo
1 < x ≤ 6.Cumplir ambos
La zona común es mayor que uno y menor que cuatro.
Fronteras
Uno lo excluye el segundo; cuatro lo excluye el primero.
Resultado y prueba
(1; 4). Dos pertenece a ambos; uno y cuatro no.
(1,4).
2 pertenece a ambos; 1 y 4 no.
Los símbolos que hemos usado
- N, Z
- Naturales y enteros; aquí N={0,1,2,…} y Z incluye también los enteros negativos.
- Q
- Racionales: cocientes p/q de enteros con q≠0.
- R
- Reales: racionales e irracionales representados en la recta.
- (a,b), [a,b]
- Intervalos abierto y cerrado entre a y b, respectivamente.
- A∩B, A∪B
- Intersección y unión de conjuntos.
- |x|
- Valor absoluto de x: distancia a cero.
- |x−a|
- Distancia entre la posición x y el centro a.
- r
- Radio o tolerancia no negativa en una condición de distancia.
- ∈
- Pertenece a: x∈A dice que x es un elemento del conjunto A.
- Frontera y mínimo
- Una frontera sitúa el borde; solo puede ser mínimo si pertenece al conjunto. Un extremo inferior abierto queda fuera.
Ahora te toca a ti.
Tienes cinco ejercicios. Inténtalos; las pistas te ayudan si te atascas.
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