II.- PRODUCTOS NOTABLES

Transcripción

1 II.- PRODUCTOS NOTABLES Representaremos algunos productos notables mediante el uso de material concreto. Binomio conjugado. (y + 4) (y 4) = y - 4y + 4y - 4 = y - 16 Cuadrado de un binomio. (x + 3) = x + (x) (3) + 3 = x + 6x + 9 (x ) = 4x + (x) (-) + = 4x - 8x + 4

2 Cubo de un binomio. (x + y) = x + 3x y + 3xy + y Representación del cubo de un binomio, utilizando material concreto. III.- Factorización. El proceso de escribir como productos de polinomios se llama Factorización y es una herramienta importante para resolver ecuaciones y reducir expresiones fraccionarias así; como arreglar los Blocks en rectángulos es lo mismo que rescribir los polinomios como productos esto es a lo que llamamos Factorización utilizando el material concreto. Esta sección motivó el desarrollo de las siguientes técnicas de Factorización mostrando a los estudiantes como pueden auxiliarse con los Blocks para factorizar expresiones algebraicas. Polinomios con factor común. x + x + xy = x (x + + y ) Trinomios con factores de binomios. x + x - 15 = (x -5 ) ( x + 3 )

3 Factorización por agrupación. x + 6x x 3 = (x + 6x) (x + 3) Se agrupan términos. = x (x + 3) (x + 3) Se factorizan grupos. = (x + 3) (x 1) Propiedad distributiva. Factorización de formas especiales de polinomios. a) Diferencia de cuadrados. 4x - 4 = (x) - = (x + ) (x ) b) Trinomio cuadrado perfecto y + 6y + 9 = y + (y) (3) + 3 = (y + 3 ) y - 6y + 9 = y - (y) (3) + 3 = (y 3) 3

4 c).- Diferencia de dos cubos. 3 x - y 3 = (x y) (x + xy + y ) = (x y) x + (x y) xy + (x y) y Donde x = 5, y = Representación de la diferencia de dos cubos, utilizando cubos. IV.- División. En esta sección se llevaran a cabo divisiones entre algunos polinomios, las cuales, se representaran mediante el algoritmo de la división algebraica, de igual manera, se representaran mediante el uso de material concreto. División de monomio entre monomio. Para dividir un monomio entre otro se dividen sus coeficientes con sus signos y variables, aplicando las leyes de los exponentes. Por ejemplo: x = x x Observe que los exponentes se restan. Representándolo mediante el uso del material, tenemos que el dividendo estará dentro de la escuadra y el divisor por fuera de la escuadra en la parte izquierda. 4

5 El cociente quedara representado en la parte superior, por fuera de la escuadra como lo muestra la figura. División de polinomios entre monomios. Para dividir un polinomio entre un monomio se divide cada uno de los términos del polinomio entre el monomio, separados los cocientes parciales con sus propios signos. Por ejemplo: x + xy x xy = + = x + y x x x Representando esta división algebraica mediante el uso del material concreto tenemos: División de polinomios entre polinomios. Partiremos de un ejemplo: ( 3 3x ) x + Entre ( x +1) Tanto el dividendo como el divisor, se ordenan en forma decreciente con respecto a una variable en este caso x. x +1 Divisor 3x + 3x Dividendo Se divide el primer término del dividendo, en este caso 3x, entre el primer término del divisor, en este caso x, así de esta manera encontramos el primer término del cociente. 3x x +1 3x + 3x 5

6 Multiplicamos cada uno de los términos obtenidos por cada uno de los términos del divisor. A este producto se le cambia el signo para restarlo de los términos semejantes del dividendo. 3x x +1 3x + 3x 3x 3x 0 Se repite este procedimiento hasta que el residuo sea cero o de potencia inferior al divisor. Ejemplo: Realizar la siguiente división entre polinomios, 3 x + x 8 entre x + representarla algebraicamente y mediante el uso de material concreto. x + 3x 4 3x + x 8 3x x 0 4x x Representando la división mediante el uso del material tenemos: Observe que al momento de reacomodando las piezas, se introducen variables negativas como positivas, en la misma cantidad de manera que el dividendo no se altera. La solución obtenida queda representada de la siguiente manera: 6

7 Ejemplo: Realizar la siguiente división entre polinomios, x + 5x + 1 entre x 1 representarla algebraicamente y mediante el uso de material concreto. x + 6 x 1 x + 5x + 1 ( x x) 0 + 6x + 1 ( 6x 6) Representando la división mediante el uso del material tenemos: Al momento de reacomodar las piezas se tendrán que introducir algunas, en las mismas proporciones tanto positivas como negativas de manera que el dividendo no se altera, con la finalidad de representar un rectángulo. Así, la solución de la división quedaría representada de la siguiente manera, donde el residuo son las siete piezas que se encuentran fuera del rectángulo. V.- Ecuaciones lineales. En esta sección, la atención estará enfocada hacia la solución de ecuaciones lineales simples, al igual que representaremos y daremos solución a estas ecuaciones mediante el uso de material concreto. El tipo más común de ecuación condicional es la ecuación lineal o de primer grado. Una ecuación lineal en una variable x, es una ecuación que en forma estándar puede escribirse como: ax + b = 0 Término Término Lineal Independiente 7

8 En donde el exponente de la incógnita o incógnitas es uno, además a y b son números reales con a 0. Para resolver una ecuación lineal se aísla la variable a un lado de la ecuación mediante una sucesión de ecuaciones equivalentes. Ejemplo: 3x 6 = 0 Ecuación dada. 3x = 6 Se suma 6 en ambos lados de la igualdad. x = Se divide ambos lados de la igualdad entre 3. La solución de la ecuación lineal es x =, para comprobar esta solución tenemos que sustituir en la ecuación dada el valor obtenido. Representando la ecuación, mediante el uso de material concreto para ello, utilizaremos una hoja base como la que se presenta. Donde el primer cuadrante y el segundo cuadrante, son positivos, el tercero y cuarto cuadrante son negativos. Ahora representemos la ecuación sobre la hoja base utilizando las piezas como lo muestra la imagen. Para poder aislar las variables (despejar), tendremos que colocar la misma cantidad de unidades con el signo contrario, en ambos lados de la igualdad como lo muestra la imagen. 8

9 De aquí, 6 unidades positivas se anulan con 6 unidades negativas, quedaría solamente las piezas que se indican en la imagen. Esto nos indica que 3x es igual a 6 unidades, reacomodando las piezas de manera que a cada variable x le corresponda la misma cantidad de unidades es decir: A cada variable x le corresponde unidades, que es la solución de la ecuación lineal. VI.- Ecuaciones de segundo grado. En esta sección, la atención estará enfocada hacia la solución de ecuaciones cuadráticas o de segundo grado aplicando la fórmula general, al igual que representaremos y daremos solución a estas ecuaciones mediante el uso de material concreto. Una ecuación cuadrática o de segundo grado con una incógnita es aquélla que una vez simplificada la ecuación, el más alto grado de la incógnita es dos. Las ecuaciones de segundo grado se clasifican en completas e incompletas. 9

10 Una ecuación de segundo grado, completa es aquélla que cuenta con los tres términos por ejemplo: 4x + 3x + 1 = 0 Término Término Término Cuadrático Lineal Independiente Una ecuación de segundo grado, incompleta es aquélla que carece de términos; por ejemplo puede no tener el término independiente o el término lineal. La solución de la ecuación de segundo grado nos da dos valores o raíces. Existen diversos métodos para resolver ecuaciones de segundo grado con una incógnita, tanto completas como incompletas. A continuación veremos el procedimiento de solución aplicando la fórmula general. Para obtener la fórmula general se parte de una ecuación literal de la forma: ax + bx + c = 0 Donde se concluye que en toda ecuación de segundo grado el valor de la incógnita es igual al coeficiente del término lineal con signo cambiado, más o menos la raíz cuadrada del cuadrado del coeficiente del término lineal menos el cuádruplo del producto del coeficiente del término cuadrático por el termino independiente, todo dividido por el doble del coeficiente del primer término. Donde se llega a la fórmula general: b ± b 4ac x = donde a 0. a Ejemplo: Dada la siguiente ecuación de segundo grado encontrar sus raíces, mediante la fórmula general y el uso de material concreto. x Sustituyendo en la fórmula general: 6 ± x = + 6x + 5 = 0 6 (1) 4(1)(5) 6 ± 36 0 Simplificando tenemos: x = 6 ± 16 x = 6 ± 4 x = Para obtener las dos soluciones de la ecuación, primero se considera el signo positivo es decir x 1 = x 1 = 1 Para obtener la segunda raíz se considera el signo negativo. 10

11 6 4 x = x = 5 Así de esta manera es como se obtienen las dos raíces: x1 = 1, x = 5. Mediante el uso del material concreto representemos la ecuación cuadrática x + 6x + 5 = 0 Donde ocuparíamos las siguientes piezas que están representadas en la imagen. Con estas piezas representaremos un rectángulo, existen diversas maneras de representarlo, una es la forma que presenta la imagen. De aquí calculamos la longitud que tiene el rectángulo que se forma es decir. De la imagen encontramos, dos ecuaciones lineales: 1).- x + 5 = 0 ).- x +1 = 0 Representando en la hoja base las respectivas ecuaciones. 11

12 Para poder despejar la variable tenemos: De esta manera encontramos las raíces de la ecuación cuadrática. Encontramos que las raíces de la ecuación cuadrática son: x 1 = 5 x = 1 VII.- Trigonometría Definición de trigonometría.- Etimológicamente, la palabra trigonometría significa medida de los triángulos. Y es la rama de la matemática que estudia las relaciones entre los ángulos y los lados de un triángulo. 1

13 La trigonometría fue inventada como un medio para medir indirectamente las partes de un triángulo rectángulo; actualmente, tiene muchas aplicaciones, pero los conceptos básicos se entienden mejor todavía en relación con el triángulo rectángulo. Nota histórica: La palabra seno tiene un origen interesante. Las primeras tablas trigonométricas eran de cuerdas de un circulo correspondiente a un ángulo, (en nuestro caso las varillas representan las cuerdas), los hindúes dieron el nombre jiva a la mitad de la cuerda y los árabes usaron la palabra jiba. En la lengua árabe hay también una palabra jaib que significa bahía cuya traducción latina es sinus. Un traductor medieval confundió inadvertidamente la palabra jiba y jaib. Así, la palabra seno es utilizada en lugar de cuerda. Una visualización geométrica adecuada de las funciones e identidades trigonométricas, siempre es importante conocerlas. Esto evita muchos disparates provocados por los errores en el uso de las calculadoras. La trigonometría se basa en relaciones que se llaman, funciones trigonométricas las cuales se definen como: La razón que relaciona la medida de un ángulo agudo con el cociente de los lados del triángulo rectángulo. En esta actividad se consideran las funciones trigonométricas, como segmentos de recta, donde cada una de estas funciones (seno, coseno, tangente, cotangente, secante, cosecante) se encuentra señaladas en la siguiente imagen. Comprobación de algunas funciones trigonométricas como segmentos de recta. 13

14 Senα Cos α AB, pero OA = 1 de aquí tenemos que, OA Sen α AB OB, pero OA = 1 de aquí tenemos que, OA Cosα OB En el OAB, observamos que Tan α AB OB En el OCA, observamos que Tan α Pero OA CD AC OA En OCA α β 90º + + = 180º En OAB α β 90º + + =180 De aquí tenemos: β = β Por lo tanto OAB es congruente con OCA por el criterio AAA, entonces: 14

15 Tan α AC, pero OA = 1 por tanto OA Tan α AC El OAB es congruente con OAD por el criterio ALA En el OAB ; Cot α OB AB Pero en el AD DOA Cot α OA Pero OA = 1 Cot α AD En el OCA ; Sec α OC ; pero OA = 1 por tanto OA Sec α OC En OAD ; Csc α OD, pero OA = 1 por tanto OA Csc α OD Manejo del círculo trigonométrico. 15

16 El procedimiento a seguir es encontrar el valor de las seis funciones trigonométricas, para distintos ángulos mediante el uso del círculo trigonométrico de radio uno. Por ejemplo: Calculemos para un ángulo de 45º cada una de las funciones trigonométricas, así como lo muestra la imagen. Seno 45º = OG = 0.70 Coseno 45º = OB = 0.70 Tangente 45º = AC = 1 Cotangente 45º = AD = 1 Secante 45º = OC = 1.41 Cosecante 45º = OD = 1.41 Con los valores encontrados, para cada una de las funciones se llena la siguiente tabla: Funciones 0 o o o o o sen 0.70 cos 0.70 tan 1 cot 1 sec 1.41 csc 1.41 Calculemos para un ángulo de 90º cada una de las funciones trigonométricas, así como se muestra en la imagen. 16

17 Seno 90º = OG = 1 Coseno 90º = OB = 0 Tangente 90º = AC = Cotangente 90º = AD = 0 Secante 90º = OC = Cosecante 90º = OD = 1 Con los valores encontrados, para cada una de las funciones se llena la siguiente tabla: Funciones 0 o o o o o sen cos tan 1 cot 1 0 sec 1.41 csc Graficación de las funciones seno y coseno. 17

18 Con los valores obtenidos en la tabla; indicar cuales funciones son positivas en cada uno de los cuatro cuadrantes y posteriormente, obtener la gráfica de las funciones seno y coseno Bibliografía: 18

19 Balbuena Coro H., Et-al.,(1995), La enseñanza de las matemáticas en la escuela primaria. Primera parte., Secretaría de Educación Pública., México. Alarcón Bortolussi J., Barrón Rodríguez H., (1995)., La enseñanza de las matemáticas en la escuela secundaria., Secretaría de Educación Pública., México. Block Sevilla D., Et-al., (1995)., La enseñanza de las matemáticas en la escuela primaria. Segunda parte., Secretaría de Educación Pública., México. Nacional Coucil of Teacher of Matematics., (000)., Principles and Standars por School Matematics., EstadosUnidos. Espinosa Pérez H. Et-al., (1999)., Fichero de actividades didácticas matemáticas, educación secundaria., Secretaria de Educación Pública., México. Alarcón Bortolussi J., Et al., (1994)., El libro para el maestro de matemáticas. Secundaria., Secretaría de Educación Pública., México. Carro de la Fuente A. Et-al., (1996), Matemáticas 3 Números para crear, Prentice Hall Hispanoamericana S. A., México. Laron Roland E., Hostetler Robert P., (1997), Álgebra, Publicaciones Culturales, México. Rice Bernard J., Strange Jerry D., (1991), Trigonometría Plana, Compañia Editorial Continental, S.A. de C.V., México. 19