Imagen abstracta de una mujer sentada en libros y estudiando en una computadora portátil

4º ESO MATEMÁTICAS ACI Op. A ANAYA.pdf

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Circe Monzon Caballero

Este documento presenta un libro de texto de Matemáticas para 4o de ESO. Describe la estructura general del libro, incluyendo los autores, equipo editorial, diseño y contenidos. El libro contiene 14 unidades temáticas sobre diferentes aspectos de las matemáticas como números enteros y racionales, expresiones algebraicas, ecuaciones, funciones, geometría y estadística. Cada unidad incluye los contenidos, ejercicios y una sección de autoevaluación.

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ADAPTACIÓN CURRICULAR J. Colera, M. ª J. Oliveira, I. Gaztelu, M. Martínez Matemáticas 4 OPCIÓN A EDUCACIÓN SECUNDARIA
Esta serie de Matemáticas responde a un proyecto pedagógico creado y desarrollado por Anaya Educación para la ESO. En su elaboración han participado: Autores: José Colera, M.ª José Oliveira, Ignacio Gaztelu, M.ª Mar Martínez y Leticia Colera Cañas Coordinación editorial: Mercedes García-Prieto Edición: Vicente Vallejo Diseño de cubiertas e interiores: Miguel Ángel Pacheco y Javier Serrano Tratamiento infográfico del diseño: Javier Cuéllar, Patricia Gómez y Teresa Miguel Equipo técnico: Maribel Arnau Corrección: Sergio Borbolla Ilustraciones: Montse Español y Álex Orbe Edición gráfica: Olga Sayans Fotografías: Age Fotostock, Archivo Anaya (Candel, C.; Cosano, P.; Leiva, Á. de; Martin, J.; Padura, S.; Pérez-Uz, B.; Ruiz, J.B.; Steel, M.), Corbis/Cordon Press, NASA, NASA/JPL/University of Arizona. Las normas ortográficas seguidas son las establecidas por la Real Academia Española en la nueva Ortografía de la lengua española, publicada en el año 2010.
Unidad Contenidos Competencias Índice 4 Problemas aritméticos Página 39 1. Proporcionalidad simple .............................. 40 2. Proporcionalidad compuesta........................ 41 3. Repartos proporcionales. Problemas de mezclas ........................................................ 43 4. Problemas de móviles................................... 44 5. Cálculos con porcentajes.............................. 45 6. Interés bancario ........................................... 47 Ejercicios y problemas ............ 48 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 50 3 Númerosreales Página 29 1. Números irracionales................................... 30 2. Números reales ............................................ 31 3. Raíces y radicales.......................................... 32 4. Potencias y raíces con la calculadora............. 33 5. Propiedades de los radicales ......................... 34 Ejercicios y problemas ............ 36 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 37 2 Números decimales Página 19 1. Fracciones y números decimales................... 20 2. Utilización de cantidades aproximadas......... 22 3. La notación científica................................... 25 Ejercicios y problemas ............ 27 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 28 1. Números naturales....................................... 8 2. Números enteros.......................................... 9 3. Números racionales. Fracciones ................... 11 4. Operaciones con fracciones.......................... 13 5. Potencias de exponente entero ..................... 15 Ejercicios y problemas ............ 16 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 17 1 Númerosenteros y racionales Página 7
5 Expresiones algebraicas Página 51 1. Monomios................................................... 52 2. Operaciones con monomios......................... 53 3. Polinomios .................................................. 54 4. Operaciones con polinomios........................ 55 5. Preparación para ecuaciones......................... 57 Ejercicios y problemas ............ 59 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 60 Unidad Contenidos Competencias 1. Ecuación. Soluciones ................................... 62 2. Ecuaciones de primer grado ......................... 63 3. Ecuaciones de segundo grado....................... 65 4. Otros tipos de ecuaciones............................. 67 Ejercicios y problemas ............ 68 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 69 1. Ecuaciones lineales con dos incógnitas......... 72 2. Sistemas de ecuaciones lineales..................... 73 3. Resolución de sistemas de ecuaciones........... 74 4. Sistemas no lineales...................................... 77 5. Resolución de problemas mediante sistemas ........................................ 78 Ejercicios y problemas ............ 79 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 80 1. Conceptos básicos........................................ 82 2. Cómo se nos presentan las funciones ........... 83 3. Funciones continuas. Discontinuidades ....... 85 4. Crecimiento, máximos y mínimos ............... 86 5. Tendencia y periodicidad............................. 87 1. Idea de función lineal. Tipos........................ 92 2. Funciones lineales. Pendiente....................... 93 3. Ecuación de una recta en la forma punto-pendiente........................ 95 4. Funciones definidas a trozos ........................ 96 Ejercicios y problemas ............ 88 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 89 Ejercicios y problemas ............ 97 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 98 6 Ecuaciones e inecuaciones Página 61 7 Sistemas deecuaciones Página 71 8 Funciones. Características Página 81 9 Lasfunciones lineales Página 91
Unidad Contenidos Competencias 1. Semejanza.................................................... 106 2. Semejanza de triángulos............................... 108 3. La semejanza en los triángulos rectángulos... 110 4. Construcción de una figura semejante a otra ........................................... 112 Ejercicios y problemas ............ 113 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 114 1. Vectores en el plano..................................... 116 2. Operaciones con vectores............................. 117 3. Punto medio de un segmento. Distancia entre dos puntos .......................................... 118 4. Ecuaciones de rectas. Paralelismo y perpendicularidad................... 119 Ejercicios y problemas ............ 121 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 122 1. Dos ramas de la estadística........................... 124 2. Tablas de frecuencias ................................... 125 3. Parámetros estadísticos: x – y q .................... 126 4. Medidas de posición .................................... 128 5. Diagramas de caja........................................ 129 1. Probabilidades en experiencias simples......... 134 2. Probabilidades en experiencias compuestas.... 136 3. Composición de experiencias independientes.... 137 4. Composición de experiencias dependientes.... 138 Ejercicios y problemas ............ 131 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 132 Ejercicios y problemas ............ 140 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 141 11 Lasemejanza. Aplicaciones Página 105 12 Geometría analítica Página 115 13 Estadística Página 123 14 Cálculode probabilidades Página 133 1. Parábolas y funciones cuadráticas................. 100 2. Funciones de proporcionalidad inversa ........ 101 3. Funciones radicales. Funciones exponenciales............................................... 102 Ejercicios y problemas ............ 103 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 104 10 Otrasfunciones elementales Página 99
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7 Los números naturales han sido utilizados por todas las civilizaciones desde la más remota antigüedad. El papel de los negativos, y, sobre todo, el del cero, resultó más difícil de concebir. Por ello, los números enteros no acabaron de tomar forma hasta finales del siglo vii, en la India. De allí nos llegaron por medio de los árabes en el siglo ix, junto con el sistema de numeración decimal-posicional. Las fracciones se empezaron a utilizar desde muy anti- guo, pero su uso al estilo actual se acabó de consolidar en Europa hacia el siglo xiv. 1Números enteros y racionales © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
8 8 Contamos los alumnos de una clase, el número de losetas que hay en un suelo o el número de cuadrados que se pueden formar sobre una cierta trama. Se cuenta con números naturales. Los números naturales son, como sabes, 0, 1, 2, 3, …, 10, 11, …, 100, 101, … Hay infinitos. Al conjunto de todos ellos se le denomina N. Están ordenados. Esto nos permite representarlos sobre una recta: 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Los números naturales también sirven para numerar. Por ejemplo, decimos que tal alumno es el 15.° (decimoquinto) de la lista. Suma y multiplicación Los números naturales se pueden sumar y multiplicar; el resultado de esas opera- ciones es, también, un número natural. Recuerda que en las expresiones a · b + c y a + b · c la multiplicación se efectúa antes que la suma. Cuando queremos dar prioridad a la suma, hemos de indicarlo con paréntesis: a · (b + c), (a + b) · c. División La idea de división de números naturales es la de reparto. La división 100 : 5 = 20 se interpreta como un reparto de 100 elementos (dividendo) entre 5 partes (divi- sor), de manera que a cada parte le corresponden 20 elementos (cociente). Cuan- do con el reparto acabamos con todos los elementos disponibles, como es este caso, la división se llama exacta. Cuando sobran algunos elementos, la división se llama entera. En ella, además de un cociente, se obtiene un resto. Potencias y raíces Como sabes, una potencia de números naturales es, en definitiva, una multipli- cación reiterada. Por ejemplo: 74 = 7 · 7 · 7 · 7. Con solo esa referencia se obtie- nen las propiedades de las potencias. La radicación es la operación inversa de la potenciación. Si 74 = 2401, entonces 4 √2401 = 4 √74 = 7. En N solo tienen sentido las raíces exactas. Números naturales 1 Al repartir 100 elementos entre 7 in- dividuos, obtenemos de cociente 14 (a cada individuo le corresponden 14 elementos) y de resto 2 (quedan 2 elementos sin repartir). Ejemplo 1 Calcula: a) 33 · 23 · 53 b)(2 · 5)6 c) (23)2 d)2(32) e) 3 √3375 f ) 6 √1000000 2 Hoy es lunes. Mañana será… Dentro de dos días se- rá… Dentro de 25 días será… a) ¿Qué día de la semana será dentro de 357 días? b)¿Qué día de la semana será pasados 7a + 3 días, donde a es un número natural cualquiera? c) ¿Cómo expresarías, en general, el número de días que han de transcurrir para que sea sábado? Actividades Júpiter es el 5.° planeta por su distan- cia al Sol y el 1.° si los ordenamos por tamaños. 1. Halla el cociente y el resto de las siguientes divisiones enteras: a) 328 : 12 b) 297 : 35 c) 3854 : 50 d) 7 536 : 100 2. Completa las siguientes igualdades en tu cuaderno: a) 237 = 24 · 9 + .... b)178 = 5 · .... + 3 c) 324 = 13 · .... + .... Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
9 UNIDAD 1 9 A veces, para contar, se requieren cantidades negativas. Por ejemplo: — Pitágoras murió en el –507 significa que murió en el año 507 antes de Cristo. — Un saldo bancario de –234 € significa que se deben 234 € al banco. Los números enteros negativos junto con los números naturales forman el con- junto de los números enteros, que se denomina Z. Con ellos, además de sumar y multiplicar, podemos restar con la seguridad de que el resultado siempre será un número entero. Los números enteros se pueden representar sobre una recta: 8 7 6 5 4 3 2 1 0 –1 –2 –3 –4 –5 –6 –7 Esta representación en la recta supone el siguiente criterio de ordenación: • Los naturales (el cero y los enteros positivos) ya estaban ordenados. • Todos los números naturales son mayores que los enteros negativos. • Si a y b son números naturales y a b, entonces –a –b. Valor absoluto de un número entero El valor absoluto de un número es su magnitud si prescindimos de su signo. Se escribe así, |x|, y se define del siguiente modo: • El valor absoluto de un número natural es él mismo: |5| = 5, |0| = 0 • El valor absoluto de un número negativo es su opuesto: |–27| = 27 Gráficamente, el valor absoluto de un número es su distancia al 0: 3 0 –5 |–5| = 5 |3| = 3 144444424444443144424443 Reglas para operar con números enteros • Para sumar números positivos y negativos, agrupamos unos y otros, restamos los resultados y ponemos el signo del que tenga mayor valor absoluto. • Si un paréntesis va precedido del signo menos, se puede suprimir cambiando el signo de todos los sumandos que haya dentro. • Para multiplicar números enteros, recordemos la regla de los signos: + · + = + + · – = – – · + = – – · – = + 1 Ordena de menor a mayor: –4, 19, 7, 0, –6 2 Calcula: a) ||–3|| b)|5 + (3 – 11)| c) |5 + |3 – 11|| d)|30 – (–20 – 9)| 3 Calcula: a) [(1 – 4) – (5 – 3) – (–6)] · [–3 + (–7)] b)–3(4 – 2) – 4(3 – 8) – [4 · (–5)] · [(–3) · 11] c) |3 – 3 · (–7) – |5 · (–8)|| Actividades Di con qué edad murió cada uno de los siguientes personajes, cuyos años de nacimiento y muerte se dan: Pitágoras (–582, –507) Platón (–428, –347) Octavio Augusto (–63, 14) Al-Jwarizmi (780, 850) Einstein (1879, 1955) Cálculo mental • 7 – 5 – 11 + 15 – 17 + 3 = = 7 + 15 + 3 – 5 – 11 – 17 = = (7 + 15 + 3) – (5 + 11 + 17) = = 25 – 33 = –8 • 3 – 5 + 8 – (4 – 13 + 6 – 11) = = 3 – 5 + 8 – 4 + 13 – 6 + 11 = = (3 + 8 + 13 + 11) + – (5 + 4 + 6) = 35 – 15 = 20 Ejemplos Busto de Pitágoras. Números enteros 2 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
10 10 Potencias de base entera y exponente natural Recuerda: an = a · a · … · a a es la base; n, el exponente. 14243 n veces Por ejemplo: 24 = 2 · 2 · 2 · 2 = 16 (–2)4 = (–2) · (–2) · (–2) · (–2) = 16 25 = 2 · 2 · 2 · 2 · 2 = 32 (–2)5 = (–2) · (–2) · (–2) · (–2) · (–2) = –32 • Si a es positivo, an es positivo cualquiera que sea n natural distinto de cero. • Si a es negativo: ° ¢ £ n par 8 an positivo. Por ejemplo, (–2)4 = 16. n impar 8 an negativo. Por ejemplo, (–2)5 = –32. ■ Propiedades de las potencias 1. am · an = am + n Por ejemplo: (–2)3 · (–2)5 = (–2)3 + 5 = (–2)8 2. (a · b)m = am · bm Por ejemplo: 64 = (2 · 3)4 = 24 · 34 (–2)5 = (–1 · 2)5 = (–1)5 · 25 = –25 3. (am)n = am · n Por ejemplo: (53)4 = 53 · 4 = 512 4. Si m n, am an = am – n Por ejemplo: 107 104 = 107 – 4 = 103 22 = (–2)2 = 23 = (–2)3 = 52 = (–10)3 = 17 = (–1)7 = 104 = (–10)4 = Cálculo mental 4 Calcula las siguientes potencias: a) –105 b)(–10)5 c) (–10)6 d)–(–10)5 e) (–1)100 f) –106 g) –16 h)–(–1)101 5 Simplifica: (–3)5 · (–3)8 [(–3)3]3 · 54 6 Efectúa las siguientes operaciones: a) [(1 – 7) – (8 – 3) – (–2)5] · [15 + (–11)]2 b)(7 – 3) · [4 – (–3)] + (5 – 1)2 · [6 – (–3)4] c) (–3)2 – (–33) + 52 · (–5)2 – [2 – (–3)4 · (–2)] d)17 – (–4)(–3 + 6) – 2[4 – 5(2 – 3)7]2 Actividades 1. Calcular estas potencias: 32, –32, (–3)2, –(–3)2 23, –23, (–2)3, –(–2)3 2. Simplificar: a) 35 · 23 · 22 b)(52)3 · 28 22 3. Realizar: (–3 + 1)3 + (5 – 8)4 · (–1)9 – – (–5)2 · (–1)4 Ejercicios resueltos 1. 32 = 9 –32 = –9 (–3)2 = 9 –(–3)2 = –9 23 = 8 –23 = –8 (–2)3 = –8 –(–2)3 = –(–8) = 8 2. a) 35 · 23 · 22 = 35 · (23 · 22) = 35 · 23 + 2 = 35 · 25 = (3 · 2)5 = 65 b) (52)3 · 28 22 = 52 · 3 · 28 – 2 = 56 · 26 = (5 · 2)6 = 106 3. (–3 + 1)3 + (5 – 8)4 · (–1)9 – (–5)2 · (–1)4 = (–2)3 + (–3)4 · (–1) – 52 · 1 = = –8 – 81 – 25 = –114 1. Calcula las siguientes potencias: (–2)3 –23 23 (–2)4 –24 20 2. Ordena de menor a mayor. (–5)2 –43 (–1)105 72 110 –32 Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
11 UNIDAD 1 11 Números racionales. Fracciones 3 Números fraccionarios para expresar medidas Para medir, suele ser necesario fraccionar la unidad. De aquí surge la idea de número fraccionario: la mitad, la quinta parte, la milésima parte… de la unidad. Las fracciones son las expresiones numéricas de los números fraccionarios. Son números fraccionarios: 1 2 , 1 5 , 3 5 , 4 7 , 1 100 , 145 1000 En todas estas fracciones, el numerador es menor que el denominador y, por tanto, son partes de la unidad. Se llaman fracciones propias. También son fraccionarios los números: 7 3 = 2 + 1 3 , 23 5 = 4 + 3 5 Cada uno de ellos se compone de varias unidades enteras más una fracción de la unidad. Asimismo, son fraccionarios los números representados por fracciones negativas. Los números fraccionarios complementan a los enteros dando lugar, entre to- dos, a los números racionales. El conjunto de todos los números racionales se designa por Q. Los elementos de Q se caracterizan porque se pueden poner en forma de fracción. Representación en la recta Los números fraccionarios pueden ser representados en la recta junto a los ente- ros: 3 4 5 2 1 0 –— 5 2 –— 1 2 — = 1 + — 3 7 10 7 — = 4 + — 3 5 23 5 –4 –5 –3 –2 –1 De este modo se tendrían todos los números racionales. Estos se aglomeran en la recta de tal manera que, entre cada dos de ellos, hay otros infinitos. Pero, a pesar de tal aglomeración, en la recta aún caben infinitos números no racionales, según veremos en la unidad 3. 1 Copia en tu cuaderno y completa cada frase con una fracción. a) Son bisiestos de los años. b)Los meses con 31 días son del total. c) Entre los números menores que 30, la proporción de primos es . (Recuerda que 1 no es primo). d)Entre los números de 3 cifras, la proporción de capicúas es . 2 Expresa como número mixto (suma de un entero y una fracción menor que la unidad) las siguientes frac- ciones: 40 9 , 86 5 , 127 10 , 127 12 , – 43 8 3 Representa, aproximadamente, en la recta: –2 –1 0 1 2 3 13 5 , 18 9 , – 7 5 , 5 2 , 11 5 , 2 5 , 7 10 , – 17 10 Actividades 1. Compara (mayor que o menor que) los siguientes pares de frac- ciones: 3 7 y 5 7 1 3 y 1 4 7 9 y 11 10 1 y 3 4 1 y 4 3 7 5 y 2 11 5 y 2 1 9 y 1 10 10 9 y 11 10 2. Calcula mentalmente. a) La mitad de 7/8. b) La tercera parte de 9/5. c) La mitad de la quinta parte de –4. d) El triple de la mitad de 2/3. 3. Calcula mentalmente: a) 4 3 de 21 b) 5 2 de 10 c) 3 10 de 1 millón d) 7 20 de cien mil Cálculo mental Las expresiones 2 + 1 3 y 4 + 3 5 que resultan de sumar un número entero con una fracción propia, se llaman números mixtos. También son números mixtos –2 – 1 3 y –4 – 3 5 . Números mixtos © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
12 12 Simplificación de fracciones. Fracciones equivalentes Si el numerador y el denominador de una fracción se pueden dividir por un mis- mo número entero, al hacerlo diremos que la hemos simplificado o reducido. Por ejemplo: 28 24 = 7 6 15 –6 = –5 2 = – 5 2 5000 7500 = 2 3 Cuando una fracción no se puede reducir más, diremos que es una fracción irre- ducible. Las fracciones irreducibles se suelen poner con denominador positivo. Dos fracciones son equivalentes si al simplificarlas dan lugar a la misma fracción irreducible. Por ejemplo, –10 35 y 8 –28 son equivalentes: –10 35 = –2 7 = – 2 7 8 –28 = 2 –7 = – 2 7 La fracción como operador Para hallar los 3 4 de 500 €, empezamos calculando 1 4 de 500 € = 500 : 4 = 125 €. Por tanto, 3 4 de 500 € es 3 veces 125 € = 375 €. La fracción a b de una cantidad C se obtiene haciendo: (C : b) · a o bien (C · a) : b 1. Simplifica las fracciones: 10 15 6 8 4 2 14 21 12 18 75 100 33 44 34 17 52 26 2. Las nueve fracciones anteriores son equivalentes tres a tres. Clasifícalas. 3. Escribe seis fracciones equivalen- tes a 300 500 . ¿Cuál es la correspondiente frac- ción irreducible? Cálculo mental 4 El presupuesto anual de una oficina es 297000 €. Gastan 2/11 partes en equipamiento. ¿Cuánto dine- ro les queda para lo demás? 5 En un depósito había 2600 l de gasolina. Se gastan 3/20 primero. Después, se utilizan 2/13 de lo que quedaba. ¿Cuánto queda? Actividades 1. Montserrat tiene ahorrados 2380 €. Gasta 3/7 en un equi- po de informática. ¿Cuánto le queda? 2. Una ciudad tenía 120000 ha- bitantes en el año 1985. En un decenio aumentó 4/15. En el siguiente decenio aumentó 9/16. ¿Cuántos habitantes te- nía en el año 2005? Problemas resueltos 1. 3 7 de 2380 = (2380 : 7) · 3 = 340 · 3 = 1020 € vale el equipo. 2380 € – 1020 € = 1360 € le quedan. 2. Aumentó en el primer decenio: 4/15 de 120000 = (120000 : 15) · 4 = 8000 · 4 = 32000 habitantes. En 1995 había 120000 + 32000 = 152000 habitantes. Aumentó en el segundo decenio: 9/16 de 152000 = (152000 : 16) · 9 = 9500 · 9 = 85500 En 2005 había 152000 + 85500 = 237500 habitantes. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
13 UNIDAD 1 13 Operaciones con fracciones 4 Suma y resta Sumar fracciones con el mismo denominador es muy fácil: se suman sus nume- radores y se mantiene el denominador. Para sumar (y restar) fracciones con distinto denominador, tendremos que transformarlas en otras equivalentes con el mismo denominador. Por ejemplo: 3 4 + 4 5 – 5 = 3 4 + 4 5 – 5 1 = 15 20 + 16 20 – 100 20 = 15 + 16 – 100 20 = –69 20 Producto La tercera parte de la cuarta parte de algo es su doceava parte: 1 3 · 1 4 = 1 12 . Razonando de forma análoga, podemos ver que 2 3 · 5 4 = 2 · 5 3 · 4 = 10 12 . El producto de dos fracciones es otra fracción cuyo denominador es el pro- ducto de sus denominadores y cuyo numerador es el producto de sus nume- radores: a b · c d = a · c b · d Cociente El inverso del número 5 es 1 5 . Y viceversa, el inverso de 1 5 es 5. La inversa de la fracción 5 7 es 7 5 . Y viceversa. En general, la inversa de la fracción a b es b a . El cociente de dos fracciones es el producto de la primera por la inversa de la segunda: a b : c d = a b · d c = a · d b · c 1 Calcula. a) 4 – 11 3 + 7 3 b) 3 4 – 7 + 46 8 c) 7 3 – (2 6 + 5 9) d) 1 2 + 1 4 + 1 8 e) 1 – (1 2 + 1 3) f ) 5 2 – [1 – (2 3 + 1 4)] 2 Calcula. a) 2 3 · –3 5 · 5 –2 b) 1 2 – (3 4 – 1) 3 4 + 1 c) (–3)(3 5 – 1 3) (–2)(4 3 – 6 5) d) 4 5 – 2 3 – 1 10 1 – 7 15 Actividades 1 + 1 2 = 1 – 1 3 = 2 3 + 1 6 = 2 3 – 1 6 = 2 3 · 3 4 = 3 · 4 9 = 10 · 9 5 = 5 9 · 12 10 = 1 3 de 600 = 2 3 de 600 = 2 3 de 3 4 de 600 = 2 3 · 3 4 de 600 = 1 2 de 1 5 de 800 = 1 2 de 3 5 de 800 = 1 : 1 3 = 3 7 : 4 = 1 : 1 10 = 10 : 1 100 = Cálculo mental © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
14 14 3 Un terreno se divide en tres partes. Dos de ellas son 2/5 y 1/3 del total. ¿Cuál es la más grande? 4 De un sueldo de 1500 €, se gasta en comida la sexta parte, y en el pago de la hipoteca, 350 € más que en co- mida. ¿Qué fracción del sueldo queda para otros gastos? 5 Los 2/5 de los chicos de una clase llevan gafas. En esa clase, 7/12 son chicas. En la clase hay 36 personas. ¿Cuántos son chicos con gafas? 6 Un dentista dedica 1 h y 3/4 a su consulta. Si recibe a 15 pacientes, ¿qué fracción de hora puede dedicar a cada uno? ¿Cuántos minutos son? 7 Un club dispone de 1200 entradas para un partido. Asigna 3/5 partes a su hinchada y 5/8 del resto a la visitante. ¿Cuántas entradas quedan para venta libre? 8 Reparto entre cuatro: A y B se llevan, respectivamen- te, 2/7 y 13/21 del total. C recibe 7/10 del resto. Y D, finalmente, 390 €. ¿Cuánto dinero se repartió? 9 Mauro compra un piso de 245000 €. Aporta en efectivo 3/10 de dicha cantidad, y solicita para el res- to una hipoteca. ¿Cuánto dinero pide de hipoteca? 10 Ana tenía ahorrados 13 500 € al empezar el año. En el primer semestre consiguió ahorrar 5/12 de lo que ya tenía. Sin embargo, en el segundo trimestre aho- rró 1/5 menos de lo que había ahorrado hasta Junio. ¿A cuánto ascienden sus ahorros al terminar el año? 11 El primer día, un jardinero realiza la tercera parte del trabajo; al día siguiente, 3/4 del resto, y el ter- cer día termina su tarea. ¿Qué fracción de trabajo hace cada día? ¿Qué día trabaja más? 12 De una botella de agua, se gasta la mitad por la maña- na, y por la tarde, la mitad de lo que quedaba. a) ¿Qué fracción de agua queda sin gastar? b) ¿Si la botella fuera de 5 l, ¿cuántos litros se habrían consumido? Actividades 1. Jorge ha gastado 2/7 de la paga en música y 1/5 en libros. a) ¿Qué fracción de la paga ha gastado? b)¿Qué fracción le queda? 2. En una clase hay 36 alumnos, 2/3 de los cuales son chicos. Las 3/4 partes de las chicas dan música. ¿Qué fracción del total son las chicas de músi- ca? ¿Cuántas son? 3. En una frutería se venden, por la mañana, 3/5 de la fruta que había y, por la tarde, la mitad de lo que quedaba. a) ¿Qué fracción queda por vender? b)Si al empezar el día había 750 kg, ¿cuántos kilos de fruta se vendieron? Problemas resueltos 1. a) Ha gastado 2 7 + 1 5 = 10 35 + 7 35 = 17 35 en música y libros. b)La fracción que le queda es 1 – 17 35 = 35 – 17 35 = 18 35 . 2. 2 3 son chicos, 1 – 2 3 = 1 3 son chicas. Las chicas que dan música son 3 4 · 1 3 = 1 4 del total de alumnos de la clase. Hay 1 4 de 36 = 9 chicas que dan clase de música. 3. a) mañana: Se venden 3 5 del total. Quedan 1 – 3 5 = 2 5 del total. tarde: Se vende 1 2 de lo que queda 8 1 2 · 2 5 = 1 5 del total. Se han vendido 3 5 + 1 5 = 4 5 del total. Queda sin vender 1 – 4 5 = 1 5 . b)En total se vendieron 4 5 de 750 kg = 4 · 750 5 = 600 kg de fruta. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
15 UNIDAD 1 15 Potencias de exponente entero Potencias 5 En el apartado 2 hemos repasado las potencias de exponente natural, es decir, entero positivo. Veamos ahora cómo son las potencias cuando el exponente es cero o un número entero negativo. a0 = 1, cualquiera que sea a ? 0 a–n = 1 an. Por tanto, a–1 = 1 a (a b) –1 = b a (a b) –n = bn an Por ejemplo: 10–1 = 1 10 = 0,1 ; 10–4 = 1 104 = 1 10000 = 0,0001 ■ Propiedades de las potencias de exponente entero Si m y n son números enteros cualesquiera, se cumple que: 1. am · an = am + n Por ejemplo: (3–5) · (34) = 3–5 + 4 = 3–1 2. (a · b)m = am · bm Por ejemplo: 15–2 = (3 · 5)–2 = 3–2 · 5–2 3. (am)n = am · n Por ejemplo: (105)–3 = 105 · (–3) = 10–15 4. am an = am – n Por ejemplo: (–7)4 (–7)–2 = (–7)4 – (–2) = (–7)6 = 76 5. (a b) m = am bm Por ejemplo: (3 5) –4 = (5 3) 4 = 54 34 1 Ordena de menor a mayor: 2–3, 2–1, 20, 2–2, 2–4, (–2)–3, (–2)–1 2 Expresa como una potencia de base 3. (1 3) –1 · (1 3) 2 · (1 3) –3 · (3–2)5 · 37 3 Calcula: a) ( 1 10) –6 b)[(5 2) 2 ] –3 c) 0,2–4 4 Reduce a una única potencia. a) 1 33 . ( 1 32 ) –4 b) ( 1 22 ) 5 : ( 1 2–2) 3 c) (1 7 ) –2 . (1 7 ) 3 . 74 Actividades an an = an – n = a0 an an = 1 Por tanto, debe ser a0 = 1. 1 an = a0 an = a0 – n = a–n Observa 1. Calcular: (2 5 ) –3 ; (1 10) –5 ; (2 3) –4 ; 0,125–2 2. Reducir a una única potencia. a) 1 22 : 1 2–2 b) 24 (–2)7 c) (1 53) 2 · (5–3)–2 d) (1 23) –2 ( 1 2–3) 2 Ejercicios resueltos 1. (2 5 ) –3 = (5 2 ) 3 = 53 23 = 125 8 = 15,625; ( 1 10) –5 = 105 = 100000 (2 3) –4 = (3 2) 4 = 34 24 = 81 16 = 5,0625; 0,125–2 = ( 1 0,125) 2 = 82 = 64 2. a) 1 22 : 1 2–2 = 2–2 22 = 2–4 b) 24 (–2)7 = 24 –27 = –2–3 c) ( 1 53 ) 2 · (5–3)–2 = 56 56 = 50 = 1 d)( 1 23 ) –2 ( 1 2–3) 2 = 1 2–6 · 1 2–6 = 1 2–12 = 212 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
16 16 ■ Opera y calcula Números enteros 1 Calcula. a) 5 + (–3) – (–2) + (4 – 6) – [3 – (6 – 4)] b)(3 + 6 – 11) · (4 – 2 – 9) · (–1) c) 5 · [8 – (2 + 3)] – (–4) · [6 – (2 + 7)] d)(–7) · [4 · (3 – 8) – 5 · (8 – 5)] 2 Calcula. a) |3 + (2 – 5)| b)|1 – 5 + 31| c) |20 – (–10 + 9)| d)|–3 + |2 – 8|| 3 Realiza las siguientes operaciones: a) (–3 + 1)3 + (5 – 8)4 · (–1) – 52 : (–1)7 b)4 : (2 – 3)7 + 5 · (–1)2 – 32 · 4 c) (2 · 3)2 : (–1 – 5) + 3 · (5 – 2)0 d)6 · (–1) + 5 · (–2)2 – 2 · (–5 + 4)6 4 Expresa como potencia única. a) (2 · 3 · 5)4 b) (–3)5 : (–3)2 c) 34 : (–3)2 d)(22 · 2)3 e) (–1)3 · (–2)3 · 53 f) 122 : 42 5 Elimina paréntesis y simplifica. a) [(–5)3]2 (–5)6 b) [(–3)5 : (–3)3]2 c) 92 (–3)4 d) [24 · (–2)2] : (–4)3 6 Expresa el radicando como potencia y calcula: a) 6 √64 b)√64 c) 5 √100000 d)3 √–27000 e) √484 f ) 4 √81 Fracciones 7 Calcula mentalmente. a) Los dos quintos de 400. b)El número cuyos dos quintos son 160. c) Los tres séptimos de 140. d)El número cuyos cinco sextos son 25. 8 Compara mentalmente. a) 2 5 y 2 7 b)3 y 7 2 c) 7 8 y 1 d) 5 8 y 3 8 9 Expresa en forma de fracción de hora. a) 15 minutos b)20 minutos c) 10 minutos d)1 minuto e) 120 segundos f ) 1 segundo 10 Expresa como número mixto. a) 5 3 b) –7 3 c) 45 5 d) –48 5 e) 93 10 f) 2437 621 11 Calcula. a) 6 – [10 3 – (1 + 5 6)] b) 3 2 – (7 8 + 3 4)– (– 1 2) c) 4 3 – 3 4 + (– 1 6)– (13 12 – 1 2) d)– 7 2 – [2 + 2 7 – (– 3 4)] 12 Calcula. a) (– 3 4)· 8 9 · 5 –6 b)(1 + 1 2 – 1 8): (3 + 1 7) c) 3 4 – (1 2 + 1 8) 1 2 – 3 14 d) 3 2 · (– 5 3) 5 3 : 7 6 Potencias de exponente entero 13 Calcula. a) (–2)4 b) –24 c) (–2)3 d) –2–3 e) 2–3 f ) (–2)–3 g) (–1)–16 h) 1–17 14 Ordena de menor a mayor. 3–3 (–3)–1 –30 (–3)–4 3–2 15 Calcula. a) (– 5 3) 2 b)–(3 7) –1 c) (– 1 6) –2 d)(1 2) –3 e) (4 3) 3 f ) –(1 4) –3 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
17 17 16 Expresa como potencias de base 10. a) Cien millones. b)Diez billones. c) Una milésima. d)Cien mil millones. e) Una millonésima. f ) Cien milésimas. g) Diez mil billones. h)Mil centésimas. ■ Aplica lo aprendido 17 La temperatura de un congelador baja 2 °C cada 3 minutos hasta llegar a –18 °C. ¿Cuánto tar- dará en llegar a –12 °C si cuando lo encendemos la temperatura es de 16 °C? 18 Aristóteles murió en el año 322 a.C. y vivió 62 años. ¿En qué año nació? 19 Con una barrica que contiene 510 l de vino, ¿cuántas botellas de 3/4 de litro se pueden lle- nar? ¿Cuántas de litro y medio? 20 Calcula qué fracción de hora ha pasado entre las diez y cuarto y las once menos veinte. 21 Ana se gasta 2/3 del dinero en ropa y 1/4 del total en comida. a) ¿Cuál es la fracción gastada? b)¿Qué fracción le queda por gastar? c) Si salió de casa con 180 €, ¿qué cantidad no se ha gastado? 22 En cierta parcela se cultivan 4/5 partes de tri- go, y el resto, 100 m2, de maíz. ¿Cuál es la superfi- cie de la parcela? 23 Con una garrafa de 5/2 de litro se llenan 25 vasos. ¿Qué fracción de litro entra en 1 vaso? ■ Resuelve problemas 24 Una pelota pierde en cada bote 2/5 de la al- tura a la que llegó en el bote anterior. ¿Qué frac- ción de la altura inicial, desde la que cayó, alcanza- rá cuatro botes después? 25 Los 3/8 de un poste están pintados de blan- co; los 3/5 del resto, de azul, y el resto, que mide 1,25 m, de rojo. ¿Cuál es la altura del poste? ¿Cuán- to mide la parte pintada de azul? 26 Un jardinero riega en un día 2/5 partes del jardín. ¿Cuántos días tardará en regar todo el jar- dín? ¿Cuánto ganará si cobra 50 € por día? 27 A Pablo le descuentan al mes, del sueldo bru- to, la octava parte de IRPF y la décima parte para la Seguridad Social. Si el sueldo neto es 1302 €, ¿cuál es su sueldo bruto mensual? ¿Manejas la operativa con fracciones y la aplicas a la resolución de problemas? 1 Calcula y, si es posible, simplifica el resultado. a) (2 3 + 7 2): (1 – 1 6)+ 1 3 · (5 4 – 11 12) b)(11 3 – 7 2) 2 · (2 · 5 3 – 16 9 ) –1 2 En un depósito, el lunes había 3000 l de agua y estaba lleno. El martes se gastó 1/6 del depósito. El miércoles se sacaron 1250 l. ¿Qué fracción queda? 3 Marta compra a plazos un equipo de música. En el momento de la compra paga 2/7 del total, y cuando recibe el equipo, 2/3 de lo que le quedaba por pagar. Al cabo de un mes, abona el resto, que son 190 €. ¿Cuánto costó el equipo de música? ¿Qué cantidad entregó en cada momento? ¿Conoces el significado y las propiedades de las po- tencias de exponente entero y sabes aplicarlas? 4 Calcula: a) (– 2 3) 4 b) (4 7) –2 c) 6–3 d) (– 1 2) –1 e) (–6)2 5 Expresa como potencia de base 3 o de base 10: a) –1000 b)1/27 c) –0,1 d)–1/81 e) 1/100 f ) –27 Autoevaluación UNIDAD 1 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
4º ESO MATEMÁTICAS ACI Op. A ANAYA.pdf
19 Nuestro sistema de numeración es sencillo y suma­ mente útil. Decimos de él que es decimal y posicional. Son muchas las civilizaciones, incluso muy primiti­ vas, que tuvieron un sistema de numeración decimal. ¿Por qué? Sin duda por los diez dedos de las manos, que ayudan a designar cantidades y a efectuar cuentas. Pero nuestro sistema tiene dos características que lo hacen especialmente interesante: — Es posicional: el valor de cada cifra depende de la posición que ocupe. — Una de sus cifras, el cero, tiene peculiaridades que la distinguen de las demás. El cero, en principio, se usó solo para señalar una po­ sición en la que no había ninguna cantidad. Solo más tarde adquirió el mismo rango que las demás cifras. Y, mucho más tarde, fue considerado un número. Otras civilizaciones hicieron intentos en ese sentido. Lo consiguieron los indios en el siglo vii, y el feliz hallazgo nos lo trajeron los árabes en el siglo ix. 2Números decimales © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
20 20 Fracciones y números decimales 1 En toda división, sabemos que el res­ to debe ser menor que el divisor. Por tanto, el número máximo de restos distintos que pueden darse está limi­ tado por el propio divisor. Por ello, siempre acabaremos llegando a un resto igual a 0, o bien los restos se repetirán indefinidamente. Recuerda A menudo, tanto en matemáticas como en la vida cotidiana, es conveniente ex­ presar una fracción como número decimal, y viceversa. Paso de fracción a decimal Una fracción puede considerarse como una división indicada. Por ello, para pa­ sar de fracción a decimal, bastará con que dividamos el numerador entre el deno­ minador. Recordemos, mediante algunos ejemplos, las distintas situaciones que se nos pueden presentar: • 13 40 = 0,325 13,0 40 1 00 0,325 200 00 • 41 33 = 1, ) 24 41 33 080 1,242… 140 080 14 • 32 15 = 2,1 ) 3 32 15 020 2,133… 050 050 05 Toda fracción puede expresarse como un número decimal exacto o periódico. El cociente tiene un número limitado de cifras decimales y el resto es 0. Hemos obtenido un decimal exacto, 0,325. El cociente tiene un número ilimitado de cifras decimales que se repiten periódicamente. Hemos obtenido un decimal periódico puro, 1, ) 24. Las ci­ fras que se repiten se llaman periodo. Hay una primera parte deci­ mal que no se repite. A partir de ella, las cifras del cociente se repiten periódicamente. He­ mos obtenido un decimal pe- riódico mixto, 2,1 ) 3. 1 Completa en tu cuaderno la siguiente tabla: fracción 86/11 59/30 313/500 3/7 1267/300 expresión decimal clase de número decimal Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
21 UNIDAD 2 21 2 Completa el proceso para expresar como fracción los siguientes decimales: a) 5, ) 8 ° ¢ £ N = 5,8888… 10N = 58,8888… b)0,13 ) 5 ° § ¢ § £ N = 0,1355… 100N = 13,5555… 1000N = 135,5555… 3 Identifica cuáles de los números siguientes son racio­ nales y halla la fracción que les corresponde: a) 6,78 b)6, ) 78 c) 6,7 ) 8 d)5,9 ) 83 e) 0,004 f ) 0,00 ) 4 g) 3,101001000100001… h)0,0 ) 04 i) π = 3,14159265359… j) 3,14 ) 16 Actividades Paso de decimal exacto o periódico a fracción ■ Decimales exactos Expresar como fracción un número decimal exacto es muy fácil. Basta con saber interpretarlo correctamente. Por ejemplo: a) 1,4 = 14 10 b) 7,395 = 7395 1000 c) 0,0008 = 8 10000 ■ Decimales periódicos puros Pasar un decimal periódico a fracción es menos fácil. Observa atentamente el siguiente ejemplo y repítelo, comprendiendo el proceso: Expresamos 3, ) 84 en forma de fracción: ° ¢ £ N = 3,848484… 100N = 384,848484… Restamos: 100N – N = 384 – 3 8 99N = 381 8 N = 3, ) 84 = 381 99 ■ Decimales periódicos mixtos Expresamos 1,2 ) 34 como fracción: N = 1,2343434… Multiplicamos por 10 para obtener un deci­ mal periódico puro. 10N = 12,343434… Ahora multiplicamos lo anterior por 100 para obtener otro con la misma parte decimal. 1000N = 1234,343434… Restando, se suprime la parte decimal y se obtiene un número entero. 1000N – 10N = 1234 – 12 8 990N = 1222 8 N = 1,2 ) 34 = 1222 990 Tanto los decimales exactos como los periódicos pueden ponerse en forma de fracción. Es decir, son números racionales. Los decimales con infinitas cifras no periódicas, como 13,04004000400004… no se pueden poner en forma de fracción. Por tanto, no son racionales. ° § § § ¢ § § § £ 1234, ) 34 – 12, ) 34 = 1222 384, ) 84 – 3, ) 84 = 381 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
22 22 Utilización de cantidades aproximadas 2 Medida real y medida aproximada Tanto en la medición directa de magnitudes como en los resultados de las me­ diciones indirectas, se suelen manejar cantidades aproximadas, unas veces por carecer de otra alternativa, y otras porque es más cómodo y práctico. ▼ ejemplos • En la medición del pendrive que ves al margen, la regla no aprecia longitu­ des menores de un milímetro. Por tanto, no sabemos la medida exacta. Sin embargo, podemos asegurar que: 4,2 cm l 4,3 cm Diremos que el pendrive mide, aproximadamente, 4,2 cm o 42 mm. • Al partir en tres partes iguales una varilla de hierro de 2 metros de longitud, cada trozo mide: k = 2 : 3 = 0,6666… = 0, ) 6 m = 66, ) 6 cm Diremos que cada trozo mide, aproximadamente, 67 cm, o bien, con más exactitud, 667 mm. Las cifras que hemos utilizado para dar la aproximación reciben el nombre de significativas. Se llaman cifras significativas las que se usan para expresar un número aproximado. Solo se deben utilizar aquellas que sean relevantes para la información que se va a transmitir. ≈ 67 cm k ≈ 667 mm 2 m k k k Expresar, con un número razo- nable de cifras significativas, las siguientes cantidades: a) Visitantes de un museo en un año: 183594. b) Número de asistentes a una manifestación: 234590. c) Número de granos en un saco de arroz: 11892583. Ejercicio resuelto a) La cantidad se puede dar con todas sus cifras, pues la entrada a un museo se paga y, lógicamente, se contabiliza. Suponemos, por tanto, que la cantidad es exacta: 183594 visitantes No obstante, para cierto tipo de comunicaciones, podría simplificarse: “casi doscientos mil” o “más de ciento ochenta mil”. 180000 visitantes 200000 b)Es imposible que nadie haya contado los manifestantes con tanta precisión. Lo razonable sería decir “más de doscientos mil”. 200000 manifestantes c) Una o dos cifras significativas es lo máximo que este tipo de cantidades per­ mite afinar: “unos 12 millones de granos”. n.° de granos ≈ 12 millones l ≈ 4,2 cm l © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
23 UNIDAD 2 23 Error absoluto Al hacer una aproximación, cometemos un error cuya cuantía debemos tener controlada. Así, en el ejemplo de la página anterior, cuando decíamos que el pendrive medía 4,2 cm, sabíamos que nos estábamos equivocando en “menos de un milímetro”. Error absoluto de una medida aproximada es la diferencia entre el valor real y el valor aproximado. error absoluto = |valor real – valor aproximado| El valor exacto, generalmente, es desconocido. Por tanto, también desconocemos el error absoluto. Pero lo importante es poder acotarlo: El error absoluto es menor que… En el caso del pendrive, el error está acotado: es menor que 1 mm. ■ Redondeo y cota del error absoluto Recuerda que el redondeo consiste en aproximar, en un determinado orden de unidades, al alza o a la baja según que la primera cifra a suprimir esté por encima o por debajo de 5. Así, cuando redondeamos, por ejemplo, a los millares, el error cometido es inferior a 5 centenas: 81394 ÄÄ8 81000 81629 ÄÄ8 82000 ° ¢ £ error 500 El error cometido en el redondeo es menor que 5 unidades del orden de la primera cifra no utilizada. redondeo medida real 8 Desconocida aproximación 8 4,2 cm error real 8 Desconocido cota del error 8 1 mm 500 500 81629 81000 82000 81394 Dar una cota del error absoluto en las valoraciones del anterior ejercicio resuelto. a) Visitantes de un museo: 183594 8 180000 b)Manifestantes: 234590 8 200000 c) Granos de arroz: 11892583 8 12 millones Ejercicio resuelto a) 183594 ÄÄ8 180000 Primera cifra suprimida. La primera cifra no utilizada es del orden de los millares. Por tanto, el error absoluto es inferior a 5 millares: error 5000 b)234590 ÄÄ8 200000 Primera cifra suprimida. error 50000 c) 11892583 ÄÄ8 12 millones error medio millón 8 0,5 millones l ≈ 4,2 cm l Calcula el error absoluto cometido al redondear a las centésimas estos números: a) 15,123 b) 6,175 c) 0,358 d) 12,106 Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
24 24 Error relativo El error absoluto no da toda la información necesaria respecto a la “finura” de la medición, como apreciarás en los siguientes ejemplos: distancia entre dos ciudades 8 126 km (error absoluto 0,5 km) anchura de un arroyo 8 13 m (error absoluto 0,5 m) El error absoluto es mucho más grande en la primera medición (0,5 km 0,5 m); no obstante, la segunda es mucho más burda, ya que equivocarse en 0,5 m al medir 13 m es errar más que equivocarse en 0,5 km al medir 126 km. Esto se ve con claridad al dividir el error absoluto entre la distancia, obteniendo así el error por unidad o error relativo: 0,5 126 ≈ 0,004 0,5 13 ≈ 0,04 Como ves, el segundo cociente es más grande que el primero. Error relativo es el cociente entre el error absoluto y el valor real. error relativo = error absoluto valor real El error relativo es tanto menor cuantas más cifras significativas se usen. ▼ ejemplos a) Medida de una varilla 8 66, ) 6 cm Valoración aproximada 8 67 cm ° ¢ £ error absoluto 0,5 cm error relativo 0,5/67 0,008 b)Medida de una varilla 8 666, ) 6 mm Valoración aproximada 8 667 mm ° ¢ £ error absoluto 0,5 mm error relativo 0,5/667 0,0008 Dar una cota del error relativo en las valoraciones del anterior ejercicio resuelto: a) Visitantes de un museo: 183594 8 180000 b)Manifestantes: 234590 8 200000 c) Granos de arroz: 11892583 8 12 millones Ejercicio resuelto a) Valoración 8 180000 9 error absoluto 5000 ° § ¢ § £ e. relativo 5000/180000 0,028 b)Valoración 8 200000 9 error absoluto 50000 ° § ¢ § £ e. relativo 50000/200000 0,25 c) Valoración 8 12 millones error absoluto 0,5 millones ° ¢ £ e. relativo 0,5/12 0,042 Mido, aproximadamente, 2 m, con error 1 m. ¡Y un error relativo de casi el 50%! Expresa con un número razonable de cifras significativas el número de asistentes a una exposición: 24 392 personas. Aproximación 8 Error absoluto = Error relativo ≈ Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
25 UNIDAD 2 25 ¿Sabrías decidir, a bote pronto, cuál de los dos números anotados al margen es mayor? Está claro que se hace necesario contar los ceros, y que la tarea es lenta y molesta, mostrando lo poco práctica que resulta la notación habitual de los números para expresar cantidades grandes. Contando las cifras, podemos expresar los números del siguiente modo: A = 6,34 · 1017 ° § § ¢ § § £ 8 Ahora es claro que A B. B = 9,28 · 1016 Los números se han expresado en notación científica, que resulta mucho más práctica y manejable. La notación científica se utiliza, también, con números muy pequeños: M = 0,000000000098 = 9,8 100000000000 = 9,8 1011 M = 9,8 · 10–11 8 Notación científica Un número en notación científica consta de dos factores: un número deci­ mal y una potencia de base 10. • El número decimal es mayor o igual que 1 y menor que 10. • La potencia de base 10 tiene exponente entero. En los números con muchas cifras, suele ser razonable usar solo las primeras, lo que facilita la expresión de las aproximaciones en notación científica. ▼ ejemplos • Número de granos en un saco de arroz: 11892583 granos aproximación 8 12 millones 8 12000000 8 1,2 · 107 9 error absoluto 0,5 millones 8 500000 8 5 · 105 • Población de China: 1330140000 habitantes aproximación 8 1300 millones 8 1,3 · 109 9 error absoluto 50 millones 8 5 · 107 En la notación científica, el exponente sirve para interpretar cómo de grande o de pequeño es el número, pues indica la cantidad de cifras que tiene. La notación científica 3 A = 634000000000000000 B = 92800000000000000 ÓRDENES DE MAGNITUD giga 109 mega 106 kilo 103 hecto 102 deca 10 deci 10–1 centi 10–2 mili 10–3 micro 10–6 nano 10–9 1. Expresa con todas sus cifras. a) 2,63 · 108 b) 5,8 · 10–7 2. Expresa en notación científica, con tres cifras significativas. a) 262930080080000 b) 2361 · 109 c) 0,000000001586 d) 0,256 · 10–10 3. Expresa en gramos, utilizando la notación científica. a) La masa de la Tierra: 5974 trillones de toneladas b) La masa de un electrón: 9,10 · 10–31 kilos Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
26 26 Halla con calculadora. a) 1/3005 b) (3,145 · 10–7) · (2,5 · 1018) Entrénate ■ Notación científica y calculadora La siguiente potencia se obtiene fácilmente mediante cálculo mental: 50003 = 5000 · 5000 · 5000 = 125000000000 Sabiendo el resultado, compáralo con el que se obtiene en la calculadora: 5000 ** = = {∫∫∫∫‘…“∞’’} 5000 ‰ 3 = Si el número no cabe en la pantalla, la máquina lo da en notación científica. {∫∫∫∫‘…“∞’’} significa 8 1,25 · 1011 Y lo mismo ocurre con los números muy pequeños. Para comprobarlo, vamos a calcular 1/50003: 1 50003 = 1 1,25 · 1011 = (1 : 1,25) · 10–11 = 0,8 · 10–11 = 8 · 10–12 Para hacerlo con la calculadora, primero, guarda en la memoria el resultado obtenido arriba, y, después, divide 1 entre la memoria: 50003 1 50003 {∫∫∫∫‘…“∞’’} 8 m 8 1 / Ñ = 8 {∫∫∫∫∫°…—’”} El resultado significa 8 · 10–12; es decir, “ocho billonésimas”. 1 Calcula y expresa el resultado en notación científica. a) (2 · 105) · (1,5 · 104) b) 6 · 10–3 + 5 · 10–4 c) (3 · 103)2 d) (6 · 108) : (1,6 · 10–2) 2 Expresa en notación científica y calcula. a) (12000)3 · (1300)2 b) 125000000 – 2500000 0,00005 + 0,00017 Actividades número decimal potencia entera de base 10 Calcular manualmente y con la calculadora. (4,5 · 1012) · (2,1 · 10–8) 1,34 · 1012 – 9,2 · 1011 Ejercicio resuelto Cálculo manual (4,5 · 2,1) · (1012 · 10–8) 13,4 · 1011 – 9,2 · 1011 = 9,45 · 104 4,2 · 1011 = (9,45 : 4,2) · 104 – 11 = 2,25 · 10–7 Con la calculadora Operamos primero el denominador y lo guardamos en la memoria: 1,34 P 12 - 9,2 P 11 = m 8 M {∫∫∫¢…“’’} Operamos el numerador: 4,5 P 12 * 2,1 P 8 ± = 8 {∫∫£¢∞≠≠­­} Dividimos lo que tenemos en pantalla entre la memoria: {∫∫£¢∞≠≠­­} 8 / Ñ = 8 {∫∫∫“…“∞—ÒÍ} © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
27 UNIDAD 2 27 ■ Practica Relación entre número decimal y fracción 1 Transforma en número decimal. a) 121 9 b) 753 4 c) 1 18 d) 2 11 e) 49 8 2 Expresa en forma de fracción irreducible. a) 2, ) 4 b) 0,008 c) 5, ) 54 d ) 0,0 ) 36 e) 0,11 ) 6 Números aproximados. Errores 3 Aproxima a las centésimas. a) 0,318 b)3,2414 c) 18,073 d) 100 71 e) 25 13 f ) 65 7 4 Calcula: a) El error absoluto cometido en cada una de las aproximaciones realizadas en el ejercicio anterior. b)Una cota del error relativo cometido en cada caso. 5 Expresa con un número adecuado de cifras significativas. a) Audiencia de cierto programa de televisión: 3017849 espectadores. b)Tamaño de un virus: 0,008375 mm. c) Precio de un coche: 18753 €. 6 Calcula, en cada uno de los apartados del ejercicio anterior, el error absoluto y el error relati­ vo de las cantidades dadas como aproximaciones. Notación científica 7 Expresa con una potencia de base 10. a) 1000 b) 1000000 c) 1000000000 d) 0,001 e) 0,000001 f ) 0,000000001 8 Expresa con todas las cifras. a) 6,25 · 108 b) 2,7 · 10–4 c) 3 · 10–6 d) 5,18 · 1014 e) 3,215 · 10–9 f ) –4 · 10–7 9 Escribe en notación científica. a) 4230000000 b) 0,00000004 c) 84300 d) 0,000572 10 Expresa en notación científica. a) Recaudación de las quinielas en una jornada de liga de fútbol: 1628000 €. b)Diámetro, en metros, de una punta de alfiler: 0,1 mm. c) Presupuesto destinado a Sanidad: 525 miles de millones. d)Diámetro de las células sanguíneas: 0,00075 mm. 11 Reduce a una potencia de base 10. a) 103 · 105 · 10 b) 10–4 · 106 c) 108 : 103 d)105 : 108 e) 10–2 : 10–5 f) 10–6 : 10–2 12 Reduce. a) 105 · 102 106 b) 102 · 104 108 c) 105 · 107 104 · 108 d) 100 · 101 102 · 103 13 Calcula mentalmente. a) (1,5 · 107) · (2 · 105) b) (3 · 106) : (2 · 10–3) c) (4 · 10–12) : (2 · 10–4) d) √9 · 104 e) (2 · 10–3)3 f ) 3 √8 · 10–6 14 Calcula con lápiz y papel, da el resultado en notación científica y compruébalo con la calculadora. a) (3,5 · 107) · (4 · 108) b)(5 · 10–8) · (2,5 · 105) c) (1,2 · 107) : (5 · 10–6) d)(6 · 10–7)2 15 Utiliza la calculadora para efectuar las si­ guientes operaciones y expresa el resultado con dos y con tres cifras significativas. a) (4,5 · 1012) · (8,37 · 10–4) b) (8,4 · 1011) : (3,2 · 10–6) ■ Aplica lo aprendido 16 En un supermercado se venden 735 unidades de un detergente a 10,95 € la unidad. a) ¿Cuánto dinero se ha recaudado con la venta? Aproxima la cantidad obtenida dando dos cifras significativas. b)¿Cuál es el error absoluto que se comete al hacer la aproximación? Da una cota de este error. UNIDAD 2 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
28 28 Consolida lo aprendido utilizando tus competencias 17 Escribe una aproximación de los siguientes nú­ meros con un error menor que cinco milésimas: a) 5,7468 b) 12,5271 c) 8,0018 18 Ejercicio resuelto A una manifestación van 850000 personas. a) Expresar la cantidad en notación científica. b) ¿Es una cantidad exacta o aproximada? c) Dar una cota del error absoluto y otra del error relativo que se comete tomando tres cifras significativas. a) 850000 = 8,5 · 105 b) Es aproximada, pues es imposible calcular con precisión el número de personas que acu­ den a una manifestación tan numerosa. c) Tres cifras significativas indican que el primer 0 que aparece está controlado 8 8,50 · 105 en notación científica. Medición 8 850 miles de personas error absoluto 0,5 miles error relativo 0,5/850 0,0006 19 El presupuesto destinado a infraestructuras para cierta región es de 3430 millones de euros. a) Expresa la cantidad en notación científica. b)Da una cota del error absoluto y otra del error re­ lativo cometido al tomar dos cifras significativas. ■ Resuelve problemas 20 El ser vivo más pequeño es un virus que pesa del orden de 10–18 g, y el más grande es la ballena azul, que pesa, aproximadamente, 138 t. ¿Con cuántos virus igualaríamos el peso de una ballena? 21 En 50 kg de arena hay unos 3 · 106 granos. ¿Cuántos granos habrá en una tonelada? 22 La dosis de una vacuna es 0,05 cm3. Si tiene 100000000 bacterias por cm3, ¿cuántas bacterias hay en una dosis? Exprésalo en notación científica. 23 Si la velocidad de crecimiento del cabello hu­ mano es 1,6 · 10–8 km/h, ¿cuántos centímetros crece el pelo en un mes? ¿Y en un año? ¿Sabes obtener el número decimal asociado a una fracción, y viceversa? 1 Calcula el número decimal asociado a estas fracciones: a) 11 4 b) 347 100 c) 19 3 d) 85 11 e) 134 5 2 Calcula la fracción generatriz de cada uno de estos números decimales: a) 0,05 b) 5, ) 36 c) 0,2 ) 7 ¿Sabes expresar una cantidad con un número ade- cuado de cifras significativas y valorar el error co- metido? 3 Expresa con un número adecuado de cifras significati­ vas y calcula los errores absoluto y relativo cometidos. a) Precio de una plaza de garaje: 29350 €. b)Oyentes de un programa de radio: 2970350. ¿Manejas con agilidad la notación científica? 4 Expresa con todas sus cifras. a) 5,2 · 108 b) 1,7 · 10–6 5 Expresa en notación científica. a) 1 283 000 b) 0,000273 6 En 18 g de agua hay 6,02 · 1023 moléculas de este compuesto. ¿Cuál es la masa, en gramos, de una molécula de agua? Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
29 Los números irracionales fueron descubiertos por los pitagóricos aproximadamente en el siglo v antes de nuestra era. Sin embargo, más que como números, fueron tomados como magnitudes geométricas. Esta forma de tratarlos se extendió durante casi dos mi- lenios. Es muy reciente, pues, la idea de que estos números, junto con los racionales, forman un único conjunto con estructura y características muy intere- santes. El concepto de número real, como ahora lo maneja- mos, se fue concibiendo y construyendo al evolucio- nar el estudio de las funciones. Finalmente, fue for- malizado en 1871 por el alemán Cantor. 3Números reales © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
30 30 Números racionales son los que se pueden poner como cociente de dos núme- ros enteros. Su expresión decimal es exacta o periódica. Números irracionales son los no racionales, es decir, los que no pueden obte- nerse como cociente de dos números enteros. Su expresión decimal es infinita no periódica. Por ejemplo, π = 3,14159265359… Hay infinitos números irracionales, algunos de los cuales son especialmente in- teresantes. Veamos algunos. La diagonal del cuadrado: el número √2 El teorema de Pitágoras nos proporciona el valor de la diagonal de un cuadrado de lado 1: d = √12 + 12 = √2 es un número irracional. Otros irracionales expresados mediante radicales Los números √3, √5, √8, …, 3 √4, 5 √10 , … son irracionales. En general, si p no es una potencia n-ésima, entonces n √p es irracional. El número de oro: F = √5 + 1 2 La diagonal de un pentágono de lado unidad es el número √5 + 1 2 . Histórica- mente es el primer número del que se tuvo conciencia de su irracionalidad. En el siglo v a.C., los griegos pitagóricos descubrieron con sorpresa (y casi con espan- to) que la diagonal del pentágono y su lado no guardaban una proporción exacta. Hasta entonces se creía que todo el universo se regía por los números naturales y las razones entre ellos (fracciones). Pero al descubrir que no era así, les pareció que el caos se asomaba a su mundo. Por eso, llamaron irracional (contraria a la razón) a esta relación entre diagonal y lado del pentágono. Posteriormente, los artistas griegos consideraron que la proporción F : 1 resul- taba especialmente armoniosa, por lo que la llamaron razón áurea, y al número F, número áureo. El nombre, F (fi, letra griega correspondiente a la F), es la inicial de Fidias, escultor griego que utilizó asiduamente esta razón. El número π Como sabes, π es la relación entre la longitud de una circunferencia y su diáme- tro. Este número lo conoces y lo utilizas desde hace muchos cursos. Has hecho uso de las siguientes aproximaciones suyas: 3,14 o 3,1416. Su verdadero valor tiene infinitas cifras decimales no periódicas. π es la letra griega correspondiente a la “p”. ¿Por qué este nombre? La palabra griega perifereia significa “circunferencia” (la periferia del círculo). Números irracionales 1 1 √ — 2 1 F 1 SÍMBOLO DE LOS PITAGÓRICOS Construcción del número F. 1 1 — 2 1 — 2 F √ — 5 — 2 L 2r = π 2r L © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
31 UNIDAD 3 31 Números reales 2 El conjunto formado por los números racionales y los irracionales se llama con- junto de números reales y se designa por Á. De modo que la tabla sobre nú- meros, que ya conocemos, puede ampliarse y completarse del siguiente modo: racionales Q enteros Z naturales N 8 0, 4, 24 6 , √121 reales Á enteros negativos 8 –11, – 27 3 , 3 √–8 fraccionarios 8 5,84; 1 2 ; 5, ) 83; – 3 10 irracionales 8 √2, √3, F, π, –√5 + 2, 2 + √3 5 ° § § ¢ § § £ ° § § § § ¢ § § § § £ ° § § § § § ¢ § § § § § £ Con los números reales podemos realizar las mismas operaciones que se hacen con los racionales: suma, resta, multiplicación y división (salvo por el cero) y se mantienen las mismas propiedades. También podemos extraer raíces de cualquier índice (salvo raíces de índice par de números negativos) y el resultado sigue siendo un número real. Eso no ocurría con los números racionales. La recta real 0 1 Si en una recta situamos un origen (el cero, 0) y marcamos la longitud uni- dad, a cada punto le corresponde un número racional o un número irracional. Es decir, a cada punto de la recta le corresponde un número real. Por eso, a la recta numérica la llamamos recta real. 1 Sitúa cada uno de los siguientes números en los casi- lleros correspondientes. Ten en cuenta que cada nú- mero puede estar en más de un casillero. (hazlo en tu cuaderno). 107; 3,95; 3, ) 95; –7; √20; 36 9 ;√4 9 ; –√36; 7 3 ; π – 3 Actividades naturales, N enteros, Z fraccionarios racionales, Q irracionales Situar cada uno de los siguientes números en los casilleros corres- pondientes. Cada uno puede es- tar en más de un casillero: 24; 0,71; 0,7 ) 1; –5; 3 5 ; √7; –√9; 28 7 ; π – 1 Ejercicio resuelto naturales, N 24; 28/7 = 4 enteros, Z 24; –5; –√9 = –3; 28/7 = 4 fraccionarios 0,71; 0,71 ) ; 3/5 racionales, Q 24; 0,71; 0,71 ) ; –5; 3/5; –√9 = –3; 28/7 = 4 irracionales √7; π – 1 1 a) ¿Cuáles de los siguientes números no pueden expresarse como co- ciente de dos números enteros? –2; 1,7; √3; 4, ) 2; –3,7 ) 5; 3π; –2√5 b) Expresa como fracción aquellos que sea posible. c) ¿Cuáles son irracionales? 2 a) Clasifica en racionales o irracio- nales los siguientes números: √3 2 ; 0,8 ) 7; –√4; – 7 3 ; 1 √2 ; 2π b) Ordénalos de menor a mayor. c) ¿Cuáles son números reales? Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
32 Raíces y radicales 3 Se llama raíz n-ésima de un número a, y se escribe n √a, a un número b que cumple la siguiente condición: n √a = b si bn = a n √a se llama radical; a, radicando, y n, índice de la raíz. Cuando manejes expresiones como esta, habrá ocasiones en las que debes cal- cular el valor numérico. Para ello, deberás tener en cuenta la definición, como en las que se proponen en este margen, o bien recurrir a la calculadora. Pero en otros casos deberás mantener el radical, simplificarlo, operar con otros radicales, etcétera. Nos dedicaremos a esto en el próximo epígrafe. Algunas peculiaridades de las raíces • Si a Ó 0, n √a existe cualquiera que sea n. • Si a 0, solo existen sus raíces de índice impar. • Aunque 4 tiene dos raíces cuadradas, con √4 nos referimos a la positiva: √4 = 2. En general, un número positivo, a, tiene dos raíces cuadradas: √a y –√a. Forma exponencial de los radicales Los radicales se pueden expresar como potencias: √a = a 1 2, pues (a 1 2)2 = a 2 2 = a 3 √a2 = a 2 3, pues (a 2 3)3= a 6 3 = a2 Por ejemplo: √5 = 51/2; 5 √23 = 23/5; 3 √64 = 3 √26 = 26/3 = 22 = 4 1. Di el valor de k en cada caso: a) 3 √k = 2 b) k √–243 = –3 c) 4 √k = 2 3 d) k √1024 = 2 2. Calcula las raíces siguientes: a) 3 √–8 b) 5 √32 c) 5 √–32 d) 8 √0 e) 4 √81 f) 3 √125 3. Calcula estas raíces: a) 4 √10000 b) 5 √1010 c) 3 √ 1 100 d) 3 √0,001 e) √106 f) 4 √0,0016 Cálculo mental 1 Expresa en forma exponencial. a) 5 √x b) 3 √x2 c) 15 √a6 d) √a13 e) 6 √a5 f) 4 √a8 2 Calcula. a) 41/2 b)1251/3 c) 6251/4 d)82/3 e) 645/6 f) 363/2 3 Expresa en forma radical. a) x7/9 b) n2/3 c) b3/2 d) a4/5 4 Expresa en forma exponencial. a) 5 √x2 b)√2 c) 3 √106 d) 4 √202 e) 5 √(–3)3 f ) 4 √a g) (5 √x–2 )3 h) 15 √a5 5 Pon en forma de raíz. a) 51/2 b)(–3)2/3 c) (4 3) 1/3 d)(a3)1/4 e) (a1/2)1/3 f ) (a–1)3/5 Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 32
33 UNIDAD 3 33 Potencias y raíces con la calculadora 4 Potencias y raíces sencillas: Todas las calculadoras científicas tienen las teclas xy $. Muchas tienen tam- bién y , aunque estas suelen aparecer como segunda función (es decir, fuera de la tecla y, por tanto, deben ser precedidas por s). Por ejemplo: 2472 8 247 x {∫‘≠≠£} 4,83 8 4,8 {‘‘≠…∞£“} √247 8 $ 247 = {‘∞…|‘“««¢} 3 √4,8 8 4,8 = {‘…°°∞««≠} Si hay en la pantalla un número cuya raíz cuadrada quieres calcular, antes de dar a la tecla $ pulsa =. Por ejemplo: {∞°¢≠«} = $ = {“¢‘…|‘“¢«} ■ Potencias de índice cualquiera: ‰ (o bien á) 17,845 8 17,84 ‰ 5 = {‘°≠|≠…£|£°¢} 42,5 8 4 ‰ 2,5 = {∫∫∫∫∫∫«“} Raíces de índice cualquiera: (o bien ) Atención, aquí el orden en que intervienen el índice, el radicando y la tecla de- penden mucho de la calculadora. Por ejemplo: 5 32 = {∫∫∫∫∫∫“} pantalla sencilla 5 √32 5 ”32 = pantalla descriptiva Incluso hay calculadoras con la tecla . Con ellas se procede así: 5 √32 8 32 5 = {∫∫∫“} ■ Cálculo de raíces con la tecla de potencia 5 √32 = 321/5 8 32 5 Y = {∫∫∫“} 5 √323 = 323/5 8 32 3 Å 5 = {∫∫∫°} Hay calculadoras antiguas que proce- den al revés: √247 8 247 $ {‘∞…|‘“««} Atención Halla con la calculadora: 1 a) √541 b)3272 c) 3 √8,53 2 a) 5 √8,24 b)6 √586 c) 4 √79,46 3 a) 5 √372 b)4 √2,15 c) 3 √0,0082 4 Calcula las raíces del ejercicio 2 utilizando la tecla ‰. (Por ejemplo: 8,24 ‰ 5 Y =). 5 Calcula las raíces del ejercicio 3 utilizando la tecla ‰. (Por ejemplo: 37 ‰ 2 Å 5 =). Actividades En algunas calculadoras, en vez de llamar a esta función x √ se le llama x1/y, y actúa así: 32 ≈5 = Atención © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
34 34 Propiedades de los radicales 5 Los radicales tienen una serie de propiedades que debes conocer y utilizar con soltura. Todas ellas son consecuencias de propiedades de las potencias. ■ Simplificación de radicales Si el radicando está en forma de potencia, o puede ponerse así, es posible que el radical pueda simplificarse. Para ello, conviene expresarlo en forma de po- tencia. Por ejemplo: 4 √32 = 32/4 = 31/2 = √3 3 √26 = 26/3 = 22 = 4 4 √64 = 4 √26 = 26/4 = 23/2 = √23 = √8 ■ Extracción de factores fuera de una raíz Si el radicando descompuesto en factores tiene potencias de exponente igual o mayor que el índice de la raíz, algunos de ellos pueden salir fuera de la raíz. Por ejemplo: √18 = √32 · 2 = √32 · √2 = 3√2 √720 = √24 · 32 · 5 = √24 · √32 · √5 = 24/2 · 3 · √5 = = 22 · 3 · √5 = 12√5 3 √81 = 3 √34 = 3 √33 · 3 = 3 √33 · 3 √3 = 33 √3 ■ Producto de radicales del mismo índice Por ejemplo: √3 · √2 = √3 · 2 = √6 √15 · √20 = √15 · 20 = √300 = √100 · 3 = √100 · √3 = 10√3 √2 · √2 = √2 · 2 = √4 = 2 √2 · √8 = √2 · 8 = √16 = 4 3 √5 · 3 √50 = 3 √5 · 50 = 3 √53 · 2 = 3 √53 · 3 √2 = 53 √2 ■ Potencia de un radical Por ejemplo: (√23)4 = √23 · 4 = √212 = 212/2 = 26 (5 √4 )3 = (5 √22)3 = 5 √22 · 3 = 5 √26 = 25 √2 (6 √72)3 = 6 √72 · 3 = 6 √76 = 7 1. Simplifica: 4 √52 ; 6 √23; 8 √34; √74; 3 √56; 4 √118 2. Extrae factores: √12 ; √50 ; 3 √16 ; 3 √24 √175 ; 4 √80 ; √180; √300 3. Multiplica y simplifica: √3 · √3; √2 · √5; √5 · √15 √5 · √20; √10 · √6; √3 · √27 4. Efectúa: (3 √2 )3 ; (5 √3 )10 ; (√7)3 (6 √23)2 ; (3 √52 )2 ; (4 √22)3 Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
35 UNIDAD 3 35 ■ Raíz de un radical Por ejemplo: √√5 = 4 √5 √3 √11 = 6 √11 ■ Suma y resta de radicales Dos radicales distintos no pueden sumarse si no es obteniendo sus expre- siones decimales aproximadas. Solo pueden sumarse radicales idénticos. Por ejemplo: √3 + √2 √7 – 3 √7 ° ¢ £ Solo pueden realizarse de forma aproximada, o bien hay que dejarlas indicadas. Sí puede simplificarse la expresión siguiente: 7√5 + 11√5 – √5 = 17√5 Hay casos en los que la posibilidad de simplificar una suma de radicales queda oculta. Previamente, deberemos sacar los factores que podamos fuera de las raíces, o simplificarlas. Por ejemplo: √32 + √18 – √50 = √25 + √32 · 2 – √52 · 2 = = 4√2 + 3√2 – 5√2 = 2√2 ■ Eliminación de un radical del denominador Es costumbre en los resultados matemáticos en los que intervienen radicales evitar que estos estén en el denominador. Veamos unos casos en los que esto se consigue de forma sencilla: 1 √2 = √2 √2 · √2 = √2 2 √3 √2 = √3 · √2 √2 · √2 = √6 2 1 3 √7 = 3 √72 3 √7 · 3 √72 = 3 √72 3 √73 = 3 √72 7 Se multiplica el denominador por el radical necesario para que de- saparezca la raíz: √2 · √2 = 2 ; 3 √7 · 3 √72 = 7 Lógicamente, el numerador se multi- plica por la misma expresión. Observa 1 Simplifica. a) 12 √x9 b)12 √x8 c) 5 √y10 d)6 √8 e) 9 √64 f ) 8 √81 2 Saca del radical los factores que sea posible. a) √x3 b)3 √a5 c) √b5 d)3 √32x4 e) 3 √81a3b5c f ) 5 √64 3 Multiplica y simplifica. a) √2 · √3 · √6 b) 3 √a · 3 √a2 · 3 √a4 c) 6 √x · 6 √x2 d) 4 √3 5 · 4 √5 3 4 Extrae factores y suma si esposible. a) √12 + √3 b) √18 – √2 c) √45 – √20 d) 2√6 – √8 Actividades 5. Escribe con solo una raíz. √√3 ; 3 √3 √7 ; 3 √√10 6. Suma si es posible. a) √2 + 7√2 b) 3√7 + √7 c) 2√3 –√3 d) √2 + 5√2 – 3√2 7. Elimina el radical del denominador. a) 1 √3 b) 2 √5 c) 3 √2 d) √2 √3 Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
36 ■ Practica Números reales 1 a) Clasifica los siguientes números en racio- nales e irracionales: 41 13 ; √49 ; 53, ) 7; 3,2; √12; 3 √5; π 2 b)¿Alguno de ellos es entero? c) Ordénalos de menor a mayor. 2 Clasifica estos números en naturales, enteros, racionales y reales: 3 – 3 4 √2 7,23 –2 π + 1 0 –4 1 3 3 √–1 11 9 √5 2 2,48 18 1 + √2 –1 5 √–2 1 1,010203… Potencias y raíces 3 Expresa en forma exponencial. a) 3 √52 b)5 √a2 c) 8 √a5 d) 3 √x e) √a–1 f )4 √a2 g) √a h) √2 4 Expresa en forma de raíz. a) 32/5 b)23/4 c) a1/3 d) a1/2 e) x1/4 f )a3/2 g) x–1/2 h) x–3/2 5 Calcula. a) 251/2 b) 271/3 c) 1252/3 d) 813/4 e) 4 √16 f ) 5 √–1 g) 3 √–27 h) 6 √15625 6 Di el valor de k en cada caso: a) k √243 = 3 b)3 √k = –2 c) 4 √k = 3 2 d) k √–125 = –5 e) 3 √k = –1 f ) k √49 64 = 7 8 7 Obtén con la calculadora. a) 5 √9 b)3 √–173 c) 4 √143 d)0,83/5 e) 125/2 f )3,51/5 Radicales 8 Simplifica. a) 6 √9 b)√625 c) 15 √212 d)4 √49 e) 6 √125 f ) 5 √315 9 Simplifica los siguientes radicales: a) 10 √a8 b)4 √a12 c) 12 √a3 d)8 √a2b2 e) 3 √a6b6 f ) 6 √a2b4 10 Multiplica y simplifica el resultado. a) √2 · √3 · √6 b)3 √a · 3 √a2 c) √5 · √10 · √8 d)√a · √a3 11 Extrae todos los factores que puedas de los siguientes radicales: a) 3 √16 b)√28 c) 4 √210 d)√8 e) √200 f ) √300 12 Reduce a un solo radical. a) √√13 b)√3 √2 c) 5 √3 √15 d)3 √4 √25 e) √√33 f ) 5 √√11 13 Calcula y simplifica en cada caso: a) (√2)10 b)(3 √2)4 c) (4 √32)8 d)4 √√8 e) (√√2 )10 f ) (3 √√2 )6 14 Ejercicio resuelto Expresa como un solo radical: √63 – 5√28 + √112 Descomponemos en factores cada radicando: √63 =√32 · 7 =3√7 √28 =√22 · 7 =2√7 √112 =√24 · 7 =4√7 ° § ¢ § £ 8 3√7–5·2√7+4√7= =3√7 –10√7 +4√7= = –3√7 15 Expresa como un solo radical. a) 2√45 – 3√20 b)5√48 + √12 c) 3√28 – 5√7 d)3 √81 – 3 √24 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 36
37 UNIDAD 3 37 ¿Sabes clasificar los números en los distintos con- juntos numéricos? 1 Clasifica los siguientes números en naturales, ente- ros, racionales, irracionales y reales: 7,53; √64; √7 2 ; –5; π 4 ; 3,2 ) 3; 7 11 ¿Sabes identificar una raíz con una potencia y mane- jar las operaciones con radicales? 2 Halla el valor de k en cada caso: a) 3 √k = 7 b) k √–125 = –5 c) √625 = k 3 Completa en tu cuaderno. 4 Simplifica. a) 4 √25 b) 6 √x4 5 Simplifica. a) √3 √x2 b) 3 √5 6 √25 6 Extrae factores fuera de la raíz. a) √50 b) 3 √x4 7 Opera. √12 + √48 – √27 – √75 8 Suprime el radical del denominador y simplifica. a) 3√5 √3 b) 14 4 √7 Autoevaluación 16 Efectúa. a) 2√8 + 4√72 – 7√18 b)√12 + √75 – √27 c) √32 + 3√50 – 2√8 d)3√2 + √18 – 3√8 17 Suprime el radical del denominador y simpli- fica. a) 2 √2 b) 3 3 √5 c) 1 8 √a5 d) 1 3 √x ■ Aplica lo aprendido 18 Ejercicio resuelto Expresa como potencia única: a)5 √5 b) a2 · 4 √a3 c) √x · 4 √x a) 5 √5 = √52 · √5 = √53 = 53/2 b)a2 · 4 √a3 = 4 √a8 · 4 √a3 = 4 √a8 · a3 = 4 √a11 = = a11/4 c) √x · 4 √x = 4 √x2 · 4 √x = 4 √x3 = x3/4 19 Expresa como potencia única. a) √3 · 3 √3 b) 23 √4 c) a√a d) √8 3 √4 e) 3 √a8 a2 f )3 √a2 · 6 √a 20 Expresa en forma exponencial. a) (5 √a2 )3 b)8 √a5 · a2 c) 3 √4 √x d)(4 √a )3 e) (4 √a2)2 f ) (√a)5 ■ Resuelve problemas 21 Calcula el valor de la diagonal en cada caso e indica si es un número racional o irracional: 1 1 1 a) b) c) √ — 2 √ — 3 √ — 4 = 2 22 Indica si el número que se obtiene en cada caso es racional o irracional: a) La diagonal de un cuadrado de lado √2 cm. b)El área de un círculo de radio 2 cm. c) El cateto de un triángulo rectángulo cuyos lados miden 24 cm y 25 cm. forma de raíz √a 3 √x2 forma de potencia a3/4 x1/3 UNIDAD 3 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 37 37
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39 En todos los tratados de matemáticas de las antiguas civilizaciones aparecen, propuestos y resueltos, multi- tud de problemas cotidianos relativos a la proporcio- nalidad. Este tratamiento, meramente práctico, se rompe con Pitágoras, que fue el primero en enfocar teóricamen- te la proporcionalidad. Posteriormente, Euclides de- dicó el libro V de sus Elementos a la teoría de propor- ciones. En el Renacimiento (siglo xv) vuelve a tratarse la proporcionalidad de forma práctica. El italiano Luca Paciolli, considerado “el padre de la contabilidad”, escribió un libro sobre Aritmética, geometría, propor- ciones y proporcionalidad, en el que divulgaban estos conceptos. El signo del tanto por ciento (%) surgió en el siglo xvi a partir de la abreviatura de ciento, cto, median- te una deformación de esta. Un siglo después era ya comúnmente aceptado y utilizado el símbolo en el sentido actual. 4Problemas aritméticos © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
40 40 ■ Proporcionalidad directa Cinco metros y medio de cable eléctrico han costado 4,51 €. ¿Cuánto costarán 8 m 35 cm del mismo tipo de cable? A más metros, más dinero. A menos metros, menos dinero. ° ¢ £ El coste de un trozo de cable es direc- tamente proporcional a su longitud. regla de tres directa longitud (m) coste (€) 5,5 4,51 8,35 x ° § ¢ § £ 5,5 8,35 = 4,51 x 8 x = 4,51 · 8,35 5,5 = 6,85 € regla de tres directa Cuando las magnitudes son directamente propor- cionales. ° § ¢ § £ magnitud A magnitud B Ä8 Ä8 x ° § ¢ § £ x = · ■ Proporcionalidad inversa Un ganadero tiene reservas de pasto para alimentar a 35 vacas durante 60 días. ¿Cuánto le durarán sus reservas si vende 15 vacas? A más vacas, menos días. A menos vacas, más días. ° ¢ £ El tiempo que dura el pasto es inversa- mente proporcional al número de vacas. regla de tres inversa n.° de vacas tiempo (días) 35 60 35 – 15 = 20 x ° § ¢ § £ 35 20 = x 60 8 x = 60 · 35 20 = 105 días regla de tres inversa Cuando las magnitudes son inversamente propor- cionales. ° § ¢ § £ magnitud A magnitud B Ä8 Ä8 x ° § ¢ § £ x = · Proporcionalidad simple 1 1. 5 m de cierto tipo de tela han cos- tado 35 €. ¿Cuánto costarán 4 m? ☞ ¿Cuánto cuesta 1 m? 2. Un albañil tarda 6 h en hacer 3 m2 de muro. ¿Cuánto tardará en hacer 13 m2 de muro? Cálculo mental 1. 5 entradas para el cine cuestan 45 €. ¿Cuánto cuestan 3 entradas? 2. 5 operarios descargan un camión en 45 min. ¿Cuánto tardarían 3 trabajadores? 3. 10 cajas de galletas pesan 1 500 g. ¿Cuánto pesan 3 cajas? 4. Una furgoneta, a 60 km/h, tar- da 20 min en ir de un pueblo al pueblo vecino. ¿Cuánto tardaría si fuera a 80 km/h? Entrénate 1 Una sandía de 3,4 kg ha costado 2,21 €. ¿Cuánto costará otra sandía de 4,8 kg? 2 Si cada día gasto 3,60 €, mis ahorros durarán 15 días. ¿Cuánto durarían si gastase 4,50 € diarios? 3 Un hortelano tiene agua almacenada para regar un campo de dos hectáreas durante tres días. ¿Cuánto le duraría el agua si decidiera regar solamente 1,2 ha? 4 En el comedor del colegio se han consumido 132 barras de pan durante tres días. Si una barra cuesta 0,35 €, ¿qué presupuesto debe destinar el administra- dor del comedor para la compra de pan cada semana? 5 Ricardo compra en la pescadería tres cuartos de kilo de calamares a 8,60 €/kg y una pescadilla de 650 gramos a 6,20 €/kg. ¿Cuánto le devolverán si paga con un billete de 20 euros? Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
41 UNIDAD 4 41 Proporcionalidad compuesta 2 Llamamos de proporcionalidad compuesta a aquellas situaciones en las que intervienen más de dos magnitudes ligadas por la relación de proporcionalidad. 1. Un granjero ha necesitado 294 kilos de pienso para alimentar a 15 vacas durante una semana. ¿Cuántos kilos de pienso se necesitarán para alimentar a 10 vacas du- rante 30 días? analiza el problema: • Identifica las magnitudes que intervienen. • Ordena las magnitudes, los datos y la incógnita. • Identifica el tipo de proporcionalidad (directa-inversa) que liga cada magnitud con la que lleva la incógnita. PROPORCIONALIDAD DIRECTA PROP. DIRECTA vacas días kilos 15 ÄÄÄ8 7 ÄÄÄ8 294 10 ÄÄÄ8 30 ÄÄÄ8 x Para facilitar el proceso que viene a continuación, conviene colocar en último lugar la magnitud que lleva la incógnita. resuelve: vacas días kilos 15 vacas Ä8 durante 7 días Ä8 consumen 294 kg 15 vacas Ä8 en 1 día Ä8 consumen 294 : 7 = 42 kg 1 vaca Ä8 en 1 día Ä8 consume 42 : 15 = 2,8 kg 10 vacas Ä8 en 1 día Ä8 consumen 2,8 · 10 = 28 kg 10 vacas Ä8 en 30 días Ä8 consumen 28 · 30 = 840 kg automatiza el proceso: PROPORCIONALIDAD DIRECTA PROP. DIRECTA vacas días kilos proporción 15 ÄÄ8 7 ÄÄ8 294 10 ÄÄ8 30 ÄÄ8 x ° ¢ £ 8 15 10 · 7 30 = 294 x x = 294 · 10 · 30 15 · 7 = 840 Solución: Para alimentar a 10 vacas durante 30 días, el granjero necesita 840 kilos de pienso. Problemas resueltos © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
42 42 1 Una cuadrilla de albañiles, trabajando 10 horas al día, han construido 600 m2 de pared en 18 días. ¿Cuántos metros cuadrados construirán en 15 días, trabajando 8 horas diarias? 2 Un granjero ha necesitado 294 kilos de pienso para alimentar a 15 vacas durante 7 días. ¿Durante cuán- tos días podría alimentar a 10 vacas si dispusiese de 840 kilos de pienso? 3 Una excavadora, trabajando 10 horas al día, abre una zanja de 1000 metros en 8 días. ¿Cuánto tardaría en abrir una zanja de 600 m, trabajando 12 horas al día? 4 Si se abren tres bocas de riego con un caudal de 1,5 litros por segundo cada una, un aljibe se vacía en 8 horas. ¿Durante cuánto tiempo daría servicio el alji- be si se abrieran cuatro bocas de riego con un caudal de 0,9 litros por segundo cada una? Actividades 2. Una cuadrilla de albañiles, trabajando 8 horas diarias, construye 400 metros cuadrados de pared en 15 días. ¿Cuánto tardaría la misma cua- drilla en construir 600 metros cuadrados de pared, si deciden trabajar 10 horas cada día? PROPORCIONALIDAD DIRECTA PROP. INVERSA metros cuadrados horas/día días 400 ÄÄÄ8 8 ÄÄÄ8 15 600 ÄÄÄ8 10 ÄÄÄ8 x Observa que ahora interviene una relación de proporcionalidad inversa. metros cuadrados horas/día días Para construir… trabajando… se necesitan… 400 m2 ÄÄ8 8 h/día ÄÄ8 15 días 400 m2 ÄÄ8 1 h/día ÄÄ8 15 · 8 = 120 días 100 m2 ÄÄ8 1 h/día ÄÄ8 120 : 4 = 30 días 100 m2 ÄÄ8 10 h/día ÄÄ8 30 : 10 = 3 días 600 m2 ÄÄ8 10 h/día ÄÄ8 3 · 6 = 18 días automatiza el proceso: PROPORCIONALIDAD DIRECTA PROP. INVERSA m. cuad h/día días proporción 400 ÄÄ8 8 ÄÄ8 15 600 ÄÄ8 10 ÄÄ8 x ° ¢ £ 8 400 600 · 10 8 = 15 x Observa que la magnitud horas/día es inversamente proporcional a la magnitud días. Por eso, al formar la proporción, en lugar de la razón 8 10 tomamos su inversa, 10 8 . 400 · 10 600 · 8 = 15 x 8 x = 15 · 600 · 8 400 · 10 = 18 Solución: Para construir 600 m2 de pared, trabajando 10 horas diarias, necesitan 18 días. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
43 UNIDAD 4 43 Repartos proporcionales. Problemas de mezclas 3 Tres socios invierten 1 millón, 2 millones y 5 millones de euros, respectivamente, en un negocio que al cabo de un año rinde un beneficio de 600000 €. ¿Qué cantidad de los beneficios corresponde a cada uno? Podemos considerar el negocio dividido en 1 + 2 + 5 = 8 partes. Ahora no tene- mos más que dividir los beneficios en otras ocho partes, de las que el primer socio se llevará una; el segundo, dos; y el tercero, cinco. El beneficio correspondiente a cada parte es 600000 : 8 = 75000 €. El reparto será: ° § ¢ § £ 1.er socio: 75000 € · 1 = 75000 € 2.° socio: 75000 € · 2 = 150000 € 3.er socio: 75000 € · 5 = 375000 € En los repartos proporcionales, las distintas fracciones en que se parte el total, además de ser proporcionales a los valores señalados, deben sumar 1. Valores Ä8 a, b, c, … Suma 8 a + b + c + … = S Fracciones 8 a S , b S , c S , … Suma 8 a S + b S + c S + … = S S = 1 Se muelen conjuntamente 50 kg de café de 8,80 €/kg y 30 kg de otro café de inferior calidad, de 6,40 €/kg. ¿A cómo resulta el kilo de la mezcla obtenida? Para resolverlo, situamos los datos en una tabla: cantidad precio coste café superior 50 kg 8,80 €/kg 50 · 8,80 = 440 € café inferior 30 kg 6,40 €/kg 30 · 6,40 = 192 € mezcla 80 kg 632 € Precio de la mezcla = Coste total Peso total = 632 € 80 kg = 7,90 €/kg Solución: El kilo de la mezcla obtenida costará 7,90 €. Observemos que el promedio deseado (en este caso, el precio de la mezcla) se obtiene repartiendo el valor total (suma de los costes) entre el peso total (suma de los pesos). La tabla en la que se exponen los parciales y el total es fundamental para resolver este tipo de ejercicios. 1 Dos manantiales vierten sus aguas en un depósito de 345 litros de capacidad. Si el caudal del primero es de 50 l/min, y el del se- gundo, 40 l/min, ¿cuánto tiempo tardarán en llenar el depósito? 2 Una balsa contiene 28600 l de agua para riego. Se abren simultáneamente el desagüe de la balsa, que emite 360 l/min, y un grifo que alimenta a la balsa con 140 l/min. ¿Cuánto tarda la balsa en vaciarse? Actividades Dos hermanas compran cinco juegos de toallas por 175 €. Una se queda con tres juegos, y la otra, con dos. ¿Cuánto debe pagar cada una? Entrénate Si un comerciante mezcla 12 kg de café de 12,40 €/kg con 8 kg de café de 7,40 €/kg, ¿cuál será el precio de la mezcla? Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
44 44 ■ Encuentros Dos poblaciones A y B distan 350 km. A las nueve de la mañana sale de A hacia B un camión a una velocidad de 80 km/h. Simultáneamente, un coche sale de B hacia A a 120 km/h. ¿A qué hora se cruzan? encuentros v1 v2 8 6 velocidad de aproximación ° ¢ £ v1 + v2 Idea clave: Se aproximan a razón de 80 + 120 = 200 km/h. ¿Cuánto tardarán, a 200 km/h, en recorrer los 350 km que les separan? Tiempo en encontrarse: t = d v = 350 200 = 7 4 de hora = 1 h 45 min Se cruzan a las once menos cuarto de la mañana. Si dos móviles marchan en sentidos opuestos, la velocidad a la que se acercan es la suma de sus velocidades. ■ Alcances Un ciclista profesional, entrenándose, avanza por una carretera a una velocidad de 38 km/h. Más adelante, a 22 km, un cicloturista avanza en la misma direc- ción a 14 km/h. ¿Cuánto tarda el uno en alcanzar al otro? Idea clave: Se aproximan a razón de 38 – 14 = 24 km/h. ¿Cuánto tardarán, a 24 km/h, en recorrer los 22 km que les separan? Tiempo hasta el encuentro: t = d v = 22 24 = 11 12 de hora = 55 min Si dos móviles marchan en el mismo sentido, el más rápido al alcance del otro, la velocidad de aproximación es la diferencia de sus velocidades. Problemas de móviles 4 1 Un coche va a 120 km/h y un camión a 90 km/h. a) Si el coche sigue al camión a 75 km de distancia, ¿cuánto tardará en alcanzarlo? b)Si están a 504 km y se dirigen uno hacia el otro, ¿cuánto tardarán en cruzarse? 2 Un tren que avanza a una velocidad de 70 km/h lleva una ventaja de 90 km a otro tren que avanza por una vía paralela a 110 km/h. Calcula el tiempo que tarda el segundo en alcanzar al primero y la distancia re- corrida hasta lograrlo. Actividades alcances v1 8 v2 8 velocidad de aproximación ° ¢ £ v1 – v2 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
45 UNIDAD 4 45 Cálculos con porcentajes 5 ■ Tanto por ciento de una cantidad Marina compró hace meses una moto por 1800 € y ha pagado ya el 65% de su deuda. ¿Qué porcentaje le queda aún pendiente? ¿Cuánto le falta por pagar? Ha pagado el 65% 8 100 – 65 = 35% 8 le queda pendiente un 35% La cantidad que adeuda es el 35% de 1800: 35% de 1800 = 1800 · 35 100 = 1800 · 0,35 = 630 Le faltan por pagar 630 €. Para hallar un tanto por ciento de una cantidad, se expresa el porcentaje en forma decimal y se multiplica por la cantidad. ■ Porcentaje correspondiente a una proporción Marina compró hace meses una moto por 1800 €, de los que aún le quedan pen- dientes de pago 630 €. ¿Qué porcentaje tiene aún pendiente? ¿Qué porcentaje ha pagado ya? De un total de 1800 €, le quedan por pagar 630 €. De un total de 100, le queda por pagar x. total parte 1800 630 100 x ° § ¢ § £ 1800 100 = 630 x 8 x = 630 · 100 1800 = 35 Le queda por pagar un 35%. Por tanto, ya ha pagado un 65%. Para hallar qué tanto por ciento representa una parte (P) respecto de un to- tal (C ) se efectúa P C · 100. 1 Calcula: a) El 32% de 500. b)El 86% de 60. c) El 11% de 4000. d)El 140% de 900. e) El 150% de 398. f ) El 400% de 740. 2 Calcula el tanto por ciento que representa: a) 192 respecto de 800. b)30800respectode35000. c) 434 respecto de 1240. d)10080 respecto de 8400. e) 495 respecto de 900. f ) 1820 respecto de 520. 3 Dos hermanos compran un balón que cuesta 42 €. El mayor paga el 60%. ¿Qué porcentaje paga el pe- queño? ¿Cuánto ha de pagar? 4 Elena tenía en su cuenta 5000 € y ha adquirido un televisor por 750 €. ¿Qué porcentaje de sus ahorros ha gastado? 5 Alejandro quiere comprar una bicicleta que cuesta 360 €. Su padre se compromete a pagar el 50%, y su abuela, el 30%. ¿Cuánto pagará Alejandro? Actividades Halla: a) 10% de 500 b) 20% de 500 c) 1% de 1 000 d) 200% de 40 e) 50% de 240 f ) 25% de 240 Cálculo mental ¿Qué tanto por ciento representa cada cantidad respecto de su total? a) 45 respecto de 90. b) 10 respecto de 40. c) 20 respecto de 200. d) 7 respecto de 10. Cálculo mental total porcentaje parte corres- pondiente al % 1800 35% 1800 · 0,35 total parte % correspondiente a la parte 1800 630 630 1800 · 100 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
46 ■ Aumentos porcentuales Un especulador compró el año pasado un terreno por 5400 €, y desde entonces el precio ha subido un 15%. ¿Cuál es el valor actual del terreno? El terreno vale ahora: ° § ¢ § £ Lo que valía antes 8 100% más lo que ha aumentado 8 15% ° § ¢ § £ 100% + 15% = 115% Es decir, el precio actual es el 115% del precio antiguo. Valor actual: 115% de 5400 = 5400 · 1,15 = 6210 € El número por el que hay que multiplicar la cantidad inicial para obtener la cantidad final se llama índice de variación. En aumentos porcentuales, el índice de variación es 1 más el aumento por- centual expresado en forma decimal. Para calcular el valor final, halla, pues, el índice de variación y multiplícalo por la cantidad inicial: valor final = valor inicial · índice de variación ■ Disminuciones porcentuales Un trabajador tiene un salario bruto de 1400 € al mes, del que le retienen un 15% de impuestos. ¿Qué salario neto percibe? El salario neto es: ° § ¢ § £ El salario bruto 8 100% menos la retención 8 15% ° § ¢ § £ 100% – 15% = 85% Es decir, el salario neto es el 85% del salario bruto. Salario neto: 85% de 1400 = 1400 · 0,85 = 1190 € En una disminución porcentual, el índice de variación es 1 menos la dismi- nución porcentual puesta en forma decimal. Para calcular el valor final, halla el índice de variación y multiplícalo por la cantidad inicial: valor final = valor inicial · índice de variación ¿Qué índices de variación correspon- den a estos aumentos porcentuales? a) 15% b) 6% c) 30% d) 90% e) 100% f ) 200% Cálculo mental ¿Qué índices de variación correspon- den a estas disminuciones porcen- tuales? a) 15% b) 6% c) 30% d) 90% e) 2% f ) 10% Cálculo mental 6 En una tienda de informática han subido todos los productos un 7%. Un ordenador valía 840 €; una impresora, 80 €, y un escáner, 60 €. ¿Cuánto valen ahora? 7 En un pantano había 1840 hm3 de agua. En el últi- mo semestre ha disminuido un 35%. ¿Cuánta agua hay ahora? 8 Hace un año compré un coche que me costó 8000 €. Si lo vendiera ahora, me darían un 35% menos de su va- lor inicial. ¿Cuál es el precio actual del coche? 9 Un fontanero cobra 15 € por hora en horario nor- mal, y un 18% más si se le llama fuera de horario. ¿A cuánto ascenderá la factura para un arreglo que le ha exigido dos horas y media de trabajo en la mañana de un domingo? Actividades cantidad inicial aumento porcentual C C · 1,15 (+15% 8 1 + 0,15 = 1,15) cantidad inicial disminución porcentual C C · 0,85 (–15% 8 1 – 0,15 = 0,85) © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
UNIDAD 4 47 Interés bancario 6 Se llama interés al beneficio que produce el dinero prestado. Ese beneficio es di- rectamente proporcional a la cantidad prestada y al tiempo que dura el préstamo. Así, por ejemplo, un préstamo al 4% anual significa: capital prestado tiempo beneficio 100 € Ä8 en 1 año Ä8 producen Ä8 4 € 500 € Ä8 en 1 año Ä8 producen Ä8 4 · 5 = 20 € 500 € Ä8 en 3 años Ä8 producen Ä8 20 · 3 = 60 € Como puedes ver, se trata de una situación de proporcionalidad compuesta. El tanto por ciento de beneficio anual se llama rédito (r). r = 4% 9 Significa que 100 €, en 1 año, pro- ducen un beneficio de 4 €. Ten en cuenta 1 Un banco ofrece un beneficio del 5% anual. a) ¿Qué beneficio producen 100 euros en 4 años? b)¿Qué beneficio producen 600 euros en 1 año? c) ¿Qué beneficio producen 600 euros en 4 años? 2 Calcula el interés producido por 8000 euros coloca- dos al 5% durante 3 años. 3 ¿Qué interés debo pagar por un préstamo de 3000 euros al 8% que devuelvo al cabo de 2 años? Actividades Un capital, C, colocado al r% anual durante t años produce un beneficio I. PROPORCIONALIDAD DIRECTA PROP. DIRECTA capital tiempo interés 100 ÄÄ8 1 ÄÄ8 r C ÄÄ8 t ÄÄ8 I ° ¢ £ 8 100 C · 1 t = r I 8 I = C · r · t 100 Un banco ofrece un beneficio anual del 4%. ¿Qué beneficio obtendremos si depositamos 750 € durante 3 años? PROPORCIONALIDAD DIRECTA PROP. DIRECTA capital tiempo beneficio = interés 100 € Ä8 en 1 año Ä8 producen Ä8 4 € 1 € Ä8 en 1 año Ä8 produce Ä8 4 100 € 750 € Ä8 en 1 año Ä8 producen Ä8 750 · 4 100 € 750 € Ä8 en 3 años Ä8 producen Ä8 750 · 4 · 3 100 = 90 € Resumiendo: capital tiempo interés 100 Ä8 1 Ä8 4 750 Ä8 3 Ä8 I ° ¢ £ 8 100 750 · 1 3 = 4 I 8 I = 750 · 4 · 3 100 = 90 € Solución: 750 € colocados al 4% anual durante 3 años producen 90 €. Problema resuelto © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 47
48 48 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias ■ Opera y calcula 1 Calcula x en cada caso. a) 15 21 = 20 x b) 38 57 = x 81 c) 1,6 x = 3 4,2 d) x 2,5 = 204 136 2 Calcula mentalmente. a) 50% de 360 b)25% de 88 c) 10% de 1375 d)20% de 255 e) 75% de 800 f ) 30% de 150 3 Calcula. a) 20% de 1240 b)12% de 175 c) 87% de 4000 d)95% de 60 e) 13% de 2400 f ) 7% de 250 g) 22% de 1353 h)5% de 421 4 Copia y completa en tu cuaderno. a) Para calcular el 12%, se multiplica por … b)Para calcular el 80%, se multiplica por … c) Para calcular el …, se multiplica por 0,2. d)Para calcular el …, se multiplica por 0,02. 5 Calcula el tanto por ciento que representa: a) 42 respecto de 200 b)432 respecto de 960 c) 117 respecto de 650 d)8 respecto de 50 6 Piensa y completa en tu cuaderno. a) Al multiplicar por 1,3 se aumenta un …%. b)Al multiplicar por 1,08 se aumenta un …%. c) Al multiplicar por 0,90 se disminuye un …%. d)Al multiplicar por 0,65 se disminuye un …%. ■ Aplica lo aprendido Problemas de proporcionalidad simple y compuesta 7 Sabemos que cierto vehículo consume 6,4 l de combustible cada 100 km. ¿Cuánto combusti- ble gastará al recorrer 300 km? ¿Y si recorre 375 km? 8 Tres operarios de una empresa de reformas pintan una casa en 20 horas. a) ¿Cuánto tardarían 4 operarios en pintar esa misma casa? b)¿Cuántos pintores se necesitarían para pintar la casa en 5 horas? 9 Trabajando 8 horas al día, he tardado 5 días en poner el suelo de una vivienda. ¿Cuántos días habría tardado en poner dicho suelo trabajando 10 horas diarias? 10 Un campesino ha obtenido una cosecha de 40000 kilos de trigo de un campo que tiene una superficie de 2,5 hectáreas. ¿Qué cosecha puede es- perar este hombre de un campo próximo de hectá- rea y media? 11 Un grifo con un caudal de 45 litros a la hora llena un depósito de agua en 8 horas. ¿Cuál debería ser el caudal para llenar la mitad del depósito en 6 horas? Problemas de repartos proporcionales 12 Tres vecinos de una aldea deciden alquilar conjuntamente una máquina motosierra durante 12 días. Juan la tiene 2 días; Pedro, 3 días; y Rufi- no, 7 días. El importe total del alquiler asciende a 264 euros. ¿Cuánto debe pagar cada uno de los hombres? 13 Un estudiante ocupa un piso de alquiler el día uno de septiembre con la idea de compartirlo con otros dos compañeros. El día 10 entra el se- gundo inquilino, y el día 25, el tercero. ¿Cómo de- ben repartir ese primer mes el recibo del alquiler, que asciende a 605 euros? © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
UNIDAD 4 49 UNIDAD 4 Problemas de mezclas 14 Un fabricante de churros usa una mezcla de aceite que contiene dos partes de aceite de oliva por cada parte de aceite de girasol. Sabiendo que com- pra el aceite de oliva a 3,40 euros el litro y el de gi- rasol a 1,60 euros el litro, ¿a cómo le sale el litro de mezcla? 15 Para fabricar cierta colonia se mezcla 1 litro de esencia con 5 litros de alcohol y 2 litros de agua destilada. La esencia cuesta 200 euros el litro; el al- cohol, 6 euros el litro; y el agua destilada, 1 euro el litro. ¿Cuál es el coste de un litro de esa colonia? Problemas de móviles, velocidades y tiempos 16 Dos poblaciones A y B distan 270 km. A las 12 de la mañana sale de A hacia B un coche a una velocidad de 100 km/h. En el mismo instante, un coche sale de B hacia A a 80 km/h. ¿A qué hora se cruzan? 17 Un ciclista sale de un lugar a una velocidad de 18 km/h. Media hora más tarde, sale en su persecución, desde el mismo lugar, otro ciclista a 22 km/h. ¿Cuánto tiempo tardará el segundo en al- canzar al primero? 18 En un depósito con 16800 litros de agua se abren por error, simultáneamente, un grifo con un caudal de 185 litros por minuto y el desagüe, con 335 litros por minuto de caudal. ¿Cuánto tarda el depósito en vaciarse? Problemas de porcentajes 19 Para comprar un piso de 180000 €, se ha de pagar, además, un 8% de IVA y 5400 € de gastos de notaría y gestión. ¿Cuál es el gasto total? 20 El 65% de las 840 localidades de un cine es- tán ocupadas. ¿Cuántos asientos hay vacíos? 21 De 1232 hombres encuestados, 924 declaran que colaboran en las tareas del hogar. ¿Qué por- centaje de hombres dice trabajar en casa? 22 En una tienda se anuncian rebajas del 35%. Una camisa costaba 60 €; un pantalón, 72 €, y un jersey, 46 €. ¿Cuánto costarán con la rebaja? 23 En una carrera ciclista, la primera semana abandonan el 20% de los corredores, y en la segun- da, el 40% de los que quedaban. ¿Qué porcentaje de los que empezaron permanece en carrera? Problemas de depósitos y préstamos 24 Calcula el interés que produce un capital de 40000 €, colocados al 3,25% anual durante: a) Un año. b) Un mes. c) Cinco meses. 25 Jorge tiene 24000 €, y pacta mantener el dine- ro en un banco durante cinco años, cobrando los be- neficios cada año, a un interés del 6% anual. ¿Qué beneficio obtiene anualmente? ¿Y en los cinco años del acuerdo? ■ Resuelve problemas 26 Tres socios invierten en un negocio 272000 €. El primero pone el 65% del capital; el segundo, el 20%, y el tercero, el resto. Si a final de año han conseguido una rentabilidad total del 8% del capital invertido, ¿qué cantidad recibirá cada uno? 27 Un automóvil ha ido a 90 km/h durante 20 minutos y a 120 km/h durante los 10 minutos siguientes. ¿Cuál ha sido la velocidad media en ese tiempo? 28 Un camión sale de A hacia B a 80 km/h. Un cuarto de hora después sale un coche, en la misma dirección, a 120 km/h, llegando ambos a B simultá- neamente. ¿Cuál es la distancia entre A y B? 29 Un comerciante compra 30 sacos de 50 kilos de café a 10,5 €/kg y 15 sacos de 40 kilos de otro café, a 14 €/kg. Después, los envasa en bolsas de 400 gramos. ¿A cómo debe vender la bolsa si desea ganar 1,50 céntimos por cada kilo? © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 49
50 50 30 Ejercicio resuelto En un examen de Matemáticas han aprobado 22 alumnos, lo que supone el 88% del total de la clase. ¿Cuántos alumnos hay en la clase? 88% del total = 22 alumnos Total · 0,88 = 22 8 Total = 22 : 0,88 = 25 En la clase hay 25 alumnos. 31 En la sesión de tarde de un teatro se han ocu- pado hoy 693 butacas, lo que supone el 77% del total. ¿Cuál es el aforo del teatro? 32 El 34% de los asistentes a un congreso sobre la paz son europeos; el 18%, africanos; el 32%, americanos, y el resto, asiáticos. Sabiendo que hay 51 europeos, ¿cuán- tos hay de cada uno de los demás continentes? 33 Ejercicio resuelto Gonzalo ha pagado 81,34 € por unos zapatos rebajados un 17%. Calcular el precio de los zapatos antes de la rebaja. Por tener una rebaja del 17% se ha pagado el 83% del precio inicial de los zapatos. 83% del precio inicial = 81,34 0,83 · precio inicial = 81,34 Precio inicial = 81,34 : 0,83 = 98 € Los zapatos costaban 98 € antes de la rebaja. 34 Ignacio ha pagado 63 € por una camisa que estaba rebajada un 10%. ¿Cuánto costaba la camisa antes de la rebaja? ¿Dominas la operativa con porcentajes y la aplicas a la resolución de problemas? 1 Calcula el valor de x en cada caso. a) 82% de 1350 = x b)12% de x = 30 c) x% de 450 = 9 2 Copia en tu cuaderno y completa. a) Para calcular el 17%, se multiplica por …. b)Para calcular el …, se multiplica por 0,06. c) Para aumentar un 30%, se multiplica por …. d)Para rebajar el …%, se multiplica por 0,85. 3 Un GPS cuesta 556 €. Calcula el precio final que pagará por él un cliente si le hacen una rebaja del 20% y le cargan un 18% de IVA. 4 A una reunión de vecinos asistieron 58 propietarios de un total de 145. ¿Qué porcentaje de vecinos acu- dió a la reunión? ¿Conoces y aplicas procedimientos específicos para resolver otros tipos de problemas aritméticos? 5 Una motobomba, que aporta un caudal de 5 litros por segundo, llena un depósito de agua en 40 minutos. ¿Cuánto tardará en llenarse el depósito si la mo- tobomba se sustituye por otra con un caudal de 8 litros por segundo? 6 Una botella de 2 litros de aceite pesa 1836 gramos. ¿Cuánto pesará una garrafa de 5 litros? 7 En una tintorería, trabajando 7 horas al día, se ha obtenido un beneficio de 1932 € en 15 días. ¿Qué beneficio se puede esperar para los próximos 5 días si se aumenta la jornada en una hora diaria? 8 Un ciclista sale de A hacia B a una velocidad de 13 km/h. Simultáneamente, otro ciclista sale de B hacia A a una velocidad de 15 km/h. Calcula cuán- to tiempo tardarán en encontrarse sabiendo que A y B distan 21 km. 9 ¿Se coloca un capital de 16500 € en el banco al 6%, retirando anualmente los intereses que produ- ce. ¿Qué beneficio se obtendrá en 5 años? 10 Para fabricar un brazalete se decide fundir un anillo de oro de 50 gramos y ley 0,89 con una pulsera de 90 gramos y ley 0,75. ¿Cuál será en este caso la ley del brazalete? Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
51 El lenguaje algebraico actual es sencillo, cómodo y operativo. En el largo camino para llegar a él, cabe considerar tres grandes etapas. Álgebra primitiva o retórica. En ella, todo se des- cribe con lenguaje ordinario. Babilonios, egipcios y griegos antiguos la practicaban; y también los árabes, quienes, entrado ya el siglo ix, retornaron a ella. Álgebra sincopada. Diofanto (s. iii) fue el pionero, utilizando una serie de abreviaturas que aliviaban los procesos. Por ejemplo, 7x4 + 2x3 – 4x2 + 5x – 6 lo escribía ss7 c2 x5 M s4 u6 (s significa cuadrado; c, cubo; x, incógnita; M, menos; u, número). Durante el Renacimiento (ss. xv y xvi), el álgebra sincopada mejoró debido a la incorporación de nue- vos símbolos: operaciones, coeficientes, potencias... Álgebra simbólica. Consiste en una simbolización completa. Vieta, a finales del xvi, mejoró lo que ya había, de modo que su lenguaje algebraico fue prede- cesor del actual. Y Descartes, en el siglo xvii, lo aca- bó de perfeccionar. Actualmente, escribimos el álge- bra tal como lo hacía él, a excepción del signo =, que él lo ponía así: (parece que este signo proviene de una deformación de æ, iniciales de aequalis, igual). La falta de operatividad del álgebra durante muchos siglos obligó a los matemáticos a agudizar su ingenio para obtener y demostrar relaciones algebraicas. Al- gunos se valieron, para ello, de figuras geométricas, dando lugar al álgebra geométrica. 5Expresiones algebraicas © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
52 52 Las siguientes expresiones algebraicas son monomios: 3x2 2y –5x2y – 2 3 x3 Monomio es el producto indicado de un número por una o más letras: — Las letras (parte literal) representan números de valor desconocido (va- riables). Por eso, conservan todas las propiedades de los números y sus operaciones. — Coeficiente es el número que interviene. Se llama grado de un monomio al número de factores que forman su parte literal. Un número puede ser considerado como un monomio de grado 0, pues x0 = 1. Por ejemplo: 3x2 2y –5x2y – 3 2 x3 x 7 coeficiente 3 2 –5 – 3 2 1 7 parte literal x2 y x2y x3 x no tiene grado 2 1 3 3 1 0 Dos monomios son semejantes cuando tienen idéntica la parte literal. Por ejemplo: 2x, –5x, 3 4 x, x son semejantes. 5x2, √2x2, 3 5 x2, x2 son semejantes. Si en un monomio se sustituye cada letra (variable) por un número y se efec- túan las operaciones correspondientes, se obtiene el valor numérico del mo- nomio para dichos valores de las variables. Por ejemplo, el valor numérico de 3xy para x = 2, y = –5 es 3 · 2 · (–5) = –30. Monomios 1 Hay muchas situaciones en las que aparecen monomios: área 8 x2 perímetro 8 4x área 8 xy volumen 8 x3 superficie 8 6x2 y x x x x x x Observa 1 Indica el coeficiente y el grado de estos monomios: a) –2x7 b)x9 c) x d)5 2 Halla el valor numérico de los siguientes monomios para x = 3, y = –2: a) 5x3 b)2xy c) xy2 d)–xy 3 Di cuáles de los siguientes monomios son semejantes a 5x2: 7x2, 5x3, 5x, 5xy, x2, 3x2y 4 Escribe dos monomios semejantes en cada caso: a) –5xy b)2x3 c) x 5 La base de un ortoedro es un cuadrado de lado x. Su altura es y. Expresa: a) El área de la base. b)El área de una cara lateral. c) El perímetro de la base. d)El volumen. y x x Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
53 UNIDAD 5 53 Operaciones con monomios 2 Suma y resta de monomios La suma de monomios semejantes es otro monomio, también semejante a ellos, cuyo coeficiente es la suma de sus coeficientes. Si dos monomios no son semejantes, su suma no se puede simplificar y hay que dejarla indicada. La resta es un caso particular de la suma. Por ejemplo: 7x2 + 11x2 = 18x2 3xy – 4xy + 7xy = 6xy 7x – 2x2 no se puede simplificar. Producto de monomios El producto de dos monomios es otro monomio cuyo coeficiente es el pro- ducto de los coeficientes, y su parte literal, el producto de las partes literales de los factores. Por ejemplo: (2x) · (3x2) = 6x3 3 · 2xy = 6xy (2x) · (3xy) = 6x2y 3x2 · 1 √3 y = 3 √3 x2y = √3x2y (2x2)3 = 23 · (x2)3 = 8x6 (√3x)2 = (√3)2x2 = 3x2 Cociente de monomios El cociente de dos monomios se obtiene dividiendo sus correspondientes expresiones y simplificando. El resultado puede ser un monomio o no serlo. 3x2 2x = 3 2 x; 2x2 xy = 2x y no es un monomio (tiene parte literal en el denominador). 1 Efectúa las siguientes sumas de monomios. Cuando el resultado no pueda simplificarse, déjalo indicado: a) 5x – 3x + 4x + 7x – 11x + x b)8x2 – 5x2 + 2 3 x2 + x2 – x2 3 + 7 3 x2 c) x + 7x – x2 + 3x + 5x2 – 2x2 d)7x3 – 11x3 + 3y3 – y3 + 2y3 – 4 2 Opera. a) (3x2) · (5xy) b)(√3x) · (√3y) c) (3xy)2 : (2x2) d)(√3x)2 · (2x) 3 A = 5x2, B = 4x, C = –2x2. Calcula: a) A + C b)A · B c) B3 d)A2 – C e) (A · B) : C f) C : B Actividades 1. Suma. a) x + 3x + 2x b) 6x – 3x + x c) x2 + 2x2 + x2 2. Multiplica. a) x · 3x b) 2x · 5x2 c) 2x2 · 3 2 x2 3. Divide. a) 6x : 3x b) 2x2 : 5x2 c) 1 2 x2 : 3 2 x Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
54 54 Vamos a escribir en lenguaje algebraico algunos enunciados: a) El perímetro del rectángulo del margen: Perímetro 8 2x + 2y b)El cuadrado de un número más su triple 8 x2 + 3x c) La superficie del ortoedro del margen: Superficie 8 2x2 + 4xy d)La edad de Elvira más la de Lorena, que le saca tres años: Elvira 8 x Lorena 8 x + 3 ° ¢ £ x + x + 3 8 2x + 3 Las expresiones obtenidas en cada uno de los enunciados son polinomios. Un polinomio es la suma de dos o más monomios. Cada uno de los mono- mios que lo forman se llama término. También los monomios pueden ser considerados polinomios con un solo término. Es posible que en un polinomio haya algunos monomios semejantes. En tal ca- so, conviene operar con ellos simplificando la expresión y obteniendo el polino- mio en su forma reducida. Por ejemplo: 5x2 + 4x4 – 2x2 – 3x4 + 1 8 x4 + 3x2 + 1 3x3 – 2x2 – 2x3 + x – x3 – 5 8 –2x2 + x – 5 Se llama grado de un polinomio al mayor de los grados de los monomios que lo componen cuando el polinomio está en su forma reducida. Es necesario reducir el polinomio antes de decir su grado, ya que es posible que los monomios de mayor grado se simplifiquen y desaparezcan. Por ejemplo: 5x2y + 5x – 8y2 tiene grado 3, pues es el grado de 5x2y. 7x3 – 5x2 + 3x3 – 2x – 10x3 = –5x2 – 2x tiene grado 2. Polinomios 3 1 Expresa mediante un polinomio cada uno de estos enunciados: a) La suma de un número más su cubo. b)La suma de dos números naturales consecutivos. c) El perímetro de un triángulo isósceles (llama x al lado desigual e y a los otros dos lados). d)El área total de un cilindro de 4 m de altura en función del radio de la base, r. e) El área total de un ortoedro cuya base es un cuadra- do de lado l y cuya altura es 5 m. 2 Expresa algebraicamente el perímetro de este triángulo. x x + 7 x + 8 3 Di el grado de cada uno de estos polinomios: a) x5 – 6x2 + 3x + 1 b)5xy4 + 2y 2 + 3x3y3 – 2xy c) x2 + 3x3 – 5x2 + x3 – 3 – 4x3 d)2x2 – 3x – x2 + 2x – x2 + x – 3 Actividades y x Área de una base = x · x = x2 Área de una cara lateral = x · y y x x Reduce estos polinomios y di su grado: a) 3x2 + 2x – 3x + 1 + x2 b) 2 – x2 + 2x + x2 – 7 c) 3x + 2 + 2x3 – 3x2 + x2 – 5 Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
55 UNIDAD 5 55 Operaciones con polinomios 4 Suma y resta de polinomios Para sumar dos polinomios, agrupamos sus términos y simplificamos los mono- mios semejantes. Para restar dos polinomios, se suma al minuendo el opuesto del sustraendo. Por ejemplo: A = 3x2 + 5x – 2, B = x3 + 4x2 – 5 3x2 + 5x – 2 3x2 + 5x – 2 8 x3 + 4x2 – 5 8 –x3 – 4x2 + 5 A + B A + B x3 + 7x2 + 5x – 7 A – B A – B –x3 – x2 + 5x + 3 A veces, escribimos directamente el resultado, quitando paréntesis (si los hay) y agrupando los monomios semejantes. Por ejemplo: • (x2 + 3x + 2) + (2x2 – 5) = x2 + 3x + 2 + 2x2 – 5 = 3x2 + 3x – 3 • (3x + 1) – (2x – 3) = 3x + 1 – 2x + 3 = x + 4 Producto de un monomio por un polinomio Para multiplicar un monomio por un polinomio, se multiplica el monomio por cada término del polinomio. Por ejemplo: M = x3 – 2x2 + 5x – 1, N = 3x2 x3 – 2x2 + 5x – 1 8 3x2 M Ò N M · N 3x5 – 6x4 + 15x3 – 3x2 También, en este caso, podemos escribir directamente el resultado. Por ejemplo: • (2x2 – 3) · (2x) = 4x3 – 6x • 7(2x + 5) = 14x + 35 • (5x2)(6x2 – 4x + 3) = 30x4 – 20x3 + 15x2 1 Sean P = x4 – 3x3 + 5x + 3, Q = 5x3 + 3x2 – 11. Halla P + Q y P – Q. 2 Efectúa. a) 2x (3x2 – 4x) b)5(x3 – 3x) c) 4x2(–2x + 3) d)–2x(x2 – x + 1) e) –6(x3 – 4x + 2) f ) –x(x4 – 2x2 + 3) 3 Halla los productos siguientes: a) x(2x + y + 1) b)ab(a + b) c) 5(3x2 + 7x + 11) d)x2y (x + y + 1) e)5xy2(2x + 3y) f ) –2(5x3 + 3x2 – 8) Actividades Se llama opuesto de un polinomio al que resulta de cambiar de signo todos sus términos: –(x3 + 2x2 – 5x – 11) = = –x3 – 2x2 + 5x + 11 Definición Opera. a) (2x2 + x – 3) + (x2 – 2x + 1) b) (2x2 + x – 3) – (x2 – 2x + 1) c) (x2 + 2x – 1) · 2x d) 3x2 · (2x – 5) Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
56 56 Producto de dos polinomios Para multiplicar dos polinomios, se multiplica cada monomio de uno de los fac- tores por todos y cada uno de los monomios del otro factor y, después, se suman los monomios semejantes obtenidos. Por ejemplo: P = 2x3 – 4x2 – 1, Q = 3x – 2 2x3 – 4x2 – 1 6Ä P 3x – 2 6Ä Q –4x3 + 8x2 + 2 6Ä producto de –2 por P 6x4 – 12x3 – 3x 6Ä producto de 3x por P 6x4 – 16x3 + 8x2 – 3x + 2 6Ä P · Q A veces, cuando hay pocos términos, realizamos el producto escribiéndolo direc- tamente. Por ejemplo: (2x2 – 1)(3x + 4) = 6x3 + 8x2 – 3x – 4 Sacar factor común Cuando todos los términos de un polinomio, P(x), son múltiplos de un mismo monomio, M(x), podemos extraer M(x) como factor común. Por ejemplo: P(x) = 6x4 – 9x3 + 12x2 – 3x El monomio M(x) = 3x es factor común a todos los términos de P(x). Por tanto: P(x) = 3x(2x3 – 3x2 + 4x – 1) Para convencernos de que las dos expresiones son iguales y comprobar que no nos hemos equivocado, podemos realizar la multiplicación, quitando el paréntesis: 3x(2x3 – 3x2 + 4x – 1) = 6x4 – 9x3 + 12x2 – 3x Esta forma de disponer los cálculos permite multiplicar polinomios de manera ordenada y segura. Cuando falta algún término, hay que dejar un hueco en el lugar correspondiente. Ten en cuenta 4 Dados los polinomios P = 3x2 – 5, Q = x2 – 3x + 2, R = –2x + 5, calcula: a) P · R b)Q · R c) P · Q 5 Opera y simplifica: a) 2x (3x2 – 2) + 5(3x – 4) b)(x2 – 3)(x + 1) – x (2x2 + 5x) c) (3x – 2)(2x + 1) – 2(x2 + 4x) 6 Saca factor común en cada uno de los siguientes po- linomios: a) A (x) = 3x3 – 2x2 + 5x b)B (x) = 2x4 – 2x3 + 2x2 c) C(x) = 20x3 + 15x d)D (x) = 2x6 + 4x3 – 2x Actividades La detección de factores comunes, junto con la aplicación de las “iden- tidades notables”, nos permitirá des- componer en factores algunos poli- nomios. Ten en cuenta © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
57 UNIDAD 5 57 Preparación para ecuaciones 5 Expresiones de primer grado Con el fin de prepararte para la resolución de ecuaciones, inecuaciones y sistemas de primer grado, te conviene adquirir agilidad en la operatoria y simplificación de expresiones de primer grado. 1 Simplifica las siguientes expresiones: a) 3(x – 1) + 5(x – 2) – 7x b)2(2x – 3) + 1 – (x – 5) c) 5x + 3(1 – x) – 12 – 2(x – 5) d)10(x – 1) + 2(x + 9) – 4(2 + 3x) e) 3x – 1 – (2x + 1) – 1 + (x + 2) + 3 2 Multiplica por el número indicado y simplifica. a) 3(x + 2) 2 + x – 1 5 – 2(x + 1) 5 – 37 10 por 10 b) 2x – 3 2 – x + 3 4 + 4 + x – 1 2 por 4 c) x + 2x – 3 9 + x – 1 3 – 12x + 4 9 por 9 d) 2x 3 – 3y 2 – 2(x + y) + 3 por 6 e) 2(x + 1) 3 – y 2 – 1 por 6 3 Expresa algebraicamente y simplifica cada expresión: a) La suma de un número más su tercera parte. b)La suma de las edades de Ana y Raquel, sabiendo que Ana tiene 8 años más que Raquel. c) Invertí una cantidad, x, y ha aumentado un 12%. ¿Qué cantidad tengo ahora? d)Invertí una cantidad, x, y he perdido el 5%. ¿Qué cantidad tengo ahora? e) La suma de tres números consecutivos. f ) El triple de un número menos su cuarta parte. g) La suma de las edades de Alberto y su padre, sa- biendo que este tiene 28 años más que aquel. h)Un ciclista va a una velocidad v. Otro ciclista vie- ne 10 km/h más rápido. ¿A qué velocidad se acerca el uno al otro? Actividades 1. Simplificar esta expresión: 3(5x – 7) + 2(x – 1) – 5x + 3 2. Multiplicar por 12 y simplifi- car esta expresión: x 2 – x 3 + 3 4 3. Multiplicar por 20 y simplifi- car esta expresión: 3(x – 2) 4 – 2x – 4 5 + 1 4. En la expresión 4x + 3y – 3, sustituir x por 7 – 4y y sim- plificar. Ejercicios resueltos 1. 3(5x – 7) + 2(x – 1) – 5x + 3 = 15x – 21 + 2x – 2 – 5x + 3 = 12x – 20 2. 12 · ( x 2 – x 3 + 3 4 )= 12x 2 – 12x 3 + 36 4 = 6x – 4x + 9 3. 20 · ( 3(x – 2) 4 – 2x – 4 5 + 1 )= 60(x – 2) 4 – 20(2x – 4) 5 + 20 = = 15(x – 2) – 4(2x – 4) + 20 = 15x – 30 – 8x + 16 + 20 = = 7x + 6 4. 4x + 3y – 3 8 4(7 – 4y) + 3y – 3 = 28 – 16y + 3y – 3 = –13y + 25 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
58 58 Expresiones de segundo grado Con vistas a la resolución de ecuaciones de segundo grado, te conviene adquirir agilidad en el manejo de este tipo de expresiones. 4 Simplifica las siguientes expresiones: a) (x – 1)(x + 1) + (x – 2)2 – 3 b)(x + 2)(x – 3) + x – 3 c) (x + 1)2 – 2x (x + 2) + 14 d)(x + 1)2 – (x – 1)2 + 2 – x2 – 6 5 Multiplica por el número indicado y simplifica: a) x (2x + 1) – (x – 1)2 2 – 3 por 2 b) x(x + 3) 2 – (x + 1)2 3 + 1 3 por 6 6 Expresa algebraicamente y simplifica cada expresión: a) El producto de dos números naturales consecutivos. b)El cuadrado de la hipotenusa de un triángulo rec- tángulo cuyos catetos miden x y x + 5. c) El área de un rectángulo cuyas dimensiones (largo y ancho) suman 11 dm. d)El área de un rectángulo de 200 m de perímetro. 7 La diferencia de dos números es 20. Si al menor lo llamamos x: a) ¿Cómo se designa al mayor? b)¿Cómo se designa su producto? c) ¿Cómo se designa la suma de sus cuadrados? Actividades 1. Simplificar esta expresión: (x + 5)2 – 2(x + 1)(x – 3) 2. Multiplicar por 4 y simplificar esta expresión: (x – 1)2 2 – (x + 2)(x – 2) 4 – 3 4 3. Expresar algebraicamente el producto de dos números pa- res consecutivos. 4. Expresar algebraicamente el área total de un cilindro de 15 cm de altura y radio de la base desconocido. Ejercicios resueltos 1. (x + 5)2 – 2(x + 1)(x – 3) = (efectuamos las multiplicaciones) = x2 + 10x + 25 – 2(x2 – 2x – 3) = (suprimimos paréntesis) = x2 + 10x + 25 – 2x2 + 4x + 6 = –x2 + 14x + 31 2. 4 · (x – 1)2 2 – 4 · (x + 2)(x – 2) 4 – 4 · 3 4 = = 2(x – 1)2 – (x + 2)(x – 2) – 3 = 2(x2 – 2x + 1) – (x2 – 4) – 3 = = 2x2 – 4x + 2 – x2 + 4 – 3 = x2 – 4x + 3 3. Un número par cualquiera: 2x El siguiente número par: 2x + 2 El producto: 2x · (2x + 2) Simplificando: 4x2 + 4x 4. Atotal = 2 Abase + Alateral = 2 · πr2 + 2πr   h h = 15 8 Atotal = 2πr2 + 30πr Es una expresión de 2.° grado con variable r. 15 cm r © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
59 UNIDAD 5 59 Consolida lo aprendido utilizando tus competencias UNIDAD 5 Consolida lo aprendido utilizando tus competencias Consolida lo aprendido utilizando tus competencias Ejercicios y problemas ■ Practica Monomios 1 Indica cuál es el grado y el coeficiente de los siguientes monomios y di cuáles son semejantes: a) 2x2 b) –3x3 c) 1 2 x2 d) 3 4 x e) – 1 3 x f ) x3 2 Calcula el valor numérico de cada uno de es- tos monomios para x = –1 y para y = 1/2: a) 3x2 b) 2 5 x3 c) –2xy2 d) –x2y e) 1 2 x2 f ) – 1 4 x 3 Opera. a) –2x3 + x3 – 3x3 b)3x2 – 2 5 x2 + 5x2 c) 1 2 xy – 3 4 xy + xy d) 2 5 x2 – 1 10 x2 + x2 4 Dados los monomios A = –5x4, B = 20x4, C = 2xy2, calcula: a) A + B b) A – B c) A · B d)B · C e) B : A   f) A : B 5 Expresa mediante un monomio cada uno de estos enunciados: a) La mitad de un número más su tercera parte. b)El área de un círculo de radio r. c) El producto de un número por el triple de otro. d)El volumen de un ortoedro de dimensiones x, 2x y 5 cm. e) El volumen de una pirámide de altura h y cuya base es un cuadrado de lado l. Polinomios 6 Indica cuál es el grado de los siguientes polino- mios (recuerda que deben estar en forma reducida): a) 2x4 – 3x2 + 4x b)x2 – 3x3 + 2x c) 3x3 – 2x2 – 3x3 d)2x + 3 7 Efectúa. a) 3x(2x2 – 5x + 1) b)7x3(2x3 + 3x2 – 2) c) –5x (x4 – 3x2 + 5x) d)–x2(x3 + 4x2 – 6x + 3) 8 Opera y simplifica. a) (5x – 2)(3 – 2x) b)x(x – 3)(2x – 1) c) (x2 – 5x)(x3 + 2x) d)(3x3 + 1)(2x2 – 3x + 5) 9 Expresa mediante un polinomio. a) La suma de los cuadrados de dos números conse- cutivos. b)El área total de un ortoedro de dimensiones x, 2x y 5 cm. c) La cantidad de leche envasada en “x” botellas de 1,5 l y en “y” botellas de 1 l. d)El área de un triángulo rectángulo en el que un cateto mide 3 cm más que el otro. Factor común e identidades notables 10 Saca factor común en cada caso: a) 9x2 + 6x – 3 b) 2x3 – 6x2 + 4x c) 10x3 – 5x2 d) x4 – x3 + x2 – x 11 Saca factor común en cada polinomio: a) 410x5 – 620x3 + 130x b) 72x4 – 64x3 c) 30x6 – 75x4 – 45x2 d) 5x – 100x3 Expresiones de primer grado 12 Opera y simplifica. a) 6(x + 3) – 2(x – 5) b)3(2x + 1) + 7(x – 3) – 4x c) 5(3 – 2x) – (x + 7) – 8 d)4(1 – x) + 6x – 10 – 3(x – 5) e) 2x – 3 + 3(x – 1) – 2(3 – x) + 5 f ) 2(x + 3) – (x + 1) – 1 + 3(5x – 4) 13 Multiplica por el número indicado y simplifica. a) 1 – 2x 9 – 1 + x + 4 6 por 18 b) x – 3 2 – 5x + 1 3 – 1 – 9x 6 por 6 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
60 60 14 Multiplica por el mín.c.m. de los denomina- dores y simplifica: a) x + 1 2 + x – 3 5 – 2x + 6 – x – 8 5 b) 3x – 2 6 – 4x + 1 10 + 2 15 + 2(x – 3) 4 Expresiones de segundo grado 15 Opera y simplifica. a) (x – 3)(x + 3) + (x – 4)(x + 4) – 25 b)2x(x + 3) – 2(3x + 5) + x c) (2x + 1)2 – 1 – (x – 1)(x + 1) d)x (x – 3) + (x + 4)(x – 4) – (2 – 3x) 16 Multiplica por el mín.c.m. de los denomina- dores y simplifica. a) x + 3x + 1 2 – x – 2 3 – x2 + 2 b)x(x – 1) 3 – x(x + 1) 4 + 3x + 4 12 ■ Aplica lo aprendido 17 Expresa algebraicamente y simplifica cada ex- presión obtenida: a) El área de un cuadrado de lado x + 3. b)La diferencia de áreas de dos cuadrados de lados x y x + 3, respectivamente. c) La superficie de un jardín rectangular de base x y perímetro 70 m. d)El área de un rombo sabiendo que la longitud de una de sus diagonales es el triple que la longitud de la otra. 18 En cada expresión, sustituye x o  y por lo que se indica; después, opera y simplifica. a) 2x – 3y + 1 x por 1 + 5y b) x 4 + y – 1 5 x por 1 – 3y c) xy + 2y – 2 y por 1 – x d)xy – y2 y por 3 – 2x ¿Sabes operar con polinomios? 1 Dados A = 3x3 – 5x2 + 6 y B = x3 – 2x2 + x +1, calcula: a) A + B b) A – B 2 Opera. a) 3x · (2x2 – 5x + 1) b) (2x2 – 5x + 1) · (x – 1) 3 Saca factor común en cada uno de estos polinomios: a) 10x2 – 15x b) 6x3 + 4x2 + 2x ¿Manejas los procedimientos para simplificar distin- tas expresiones algebraicas? 4 Simplifica estas expresiones: a) x2 – 5 + 2x2 – 3x + 6 b) 2x2 – 3(x – 2) + 2(2x2 + 1) – 3 5 Opera y simplifica. a) (3x – 1)(x – 1) – x (2x – 1) – x2 b) 10x2 – 15x 5x 6 Simplifica las siguentes expresiones: a) x 2 – 2x 5 + 1 4 b) 2x – 3 4 – x – 1 3 ¿Sabes traducir un enunciado al lenguaje algebraico? 7 Expresa algebraicamente y simplifica. a) La diferencia de los cuadrados de dos números que suman 7 unidades. b)Precio final de un producto que costaba x euros después de una subida del 8%. c) La hipotenusa de un triángulo rectángulo en el que un cateto mide la mitad del otro. d)Lo que pago por tres bocadillos y cinco refrescos. Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
61 Diofanto (siglo iii) propuso problemas algebraicos complejos y los resolvió por métodos originales y muy interesantes. Pero su aportación careció de mé- todo y tuvo poco valor pedagógico. Al-Jwarizmi (siglo ix) fue quien, por primera vez, realizó un tratamiento sistemático y completo de la resolución de ecuaciones de primero y segundo gra- dos. Su libro Al-jabr wa-l-muqabala, elemental, di- dáctico y exhaustivo, fue muy conocido y estudiado y, posteriormente, traducido a todos los idiomas. El comienzo de su título, al-jabr, da nombre a esta cien- cia (álgebra). En el siglo xvi, varios algebristas italianos (Tartaglia, Cardano, Ferrari, Fior) mantuvieron unas intere- santísimas, agitadas y fecundas discusiones sobre la resolución de distintos tipos de ecuaciones cúbicas (de tercer grado). Sus diatribas, en muchos casos, se dilucidaban en debates públicos a los que se retaban mediante pasquines. A pesar de que el tono de estos y de aquellas (pasquines y diatribas) distaba mucho de ser correcto, sirvieron para dar un gran impulso a la resolución de ecuaciones de grado superior. 6Ecuaciones e inecuaciones © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
62 62 • La igualdad 3x(x + 5) = 3x2 + 15x es una identidad, porque es cierta para cualquier valor de x. • La igualdad 3x(x + 5) = 0 es cierta para x = 0 y para x = –5. Pero no se cumple para ningún otro valor de x. La igualdad 3x(x + 5) = 0 es una ecuación, y x = 0 y x = –5 son sus soluciones. Una ecuación es una propuesta de igualdad. De ella pretendemos averiguar el valor, o los valores, de la incógnita para los cuales es cierta la igualdad. A estos valores se les llama soluciones de la ecuación. Resolver una ecuación es hallar su solución (o soluciones) o llegar a la conclu- sión de que no tiene. En esta unidad vamos a repasar los métodos de resolución de ecuaciones que ya conoces y a aprender algunos nuevos. Hay ecuaciones que se pueden resolver a ojo. ¡Estupendo! El único inconveniente es que, acaso, tengan varias soluciones y solo seamos capaces de ver una de ellas. Y hay otras ecuaciones para las cuales no tenemos ningún procedimiento de re- solución. Se puede intentar llegar a una solución tanteando. Ecuación. Soluciones 1 Cada una de las siguientes igualdades es una identidad o una ecuación. Di cuáles son las ecuaciones y da una so- lución de cada una de ellas (encuén- trala a ojo). a) 3(x – 5) – 2x = x – 15 b) 3(x – 5) = 6 c) 2x · 23 = 2x + 3 d) 2x · 23 = 32 e) 2x · 23 = 28 f ) (x + 3)2 = x2 + 6x + 9 g) (x + 3)2 = 9 Identidades y ecuaciones 1 Las siguientes ecuaciones tienen alguna solución en- tera. Hállala tanteando: a) 5x = 25 b)(x – 5)2 = 4 c) 3x = 81 d)3x – 1 = 81 e) √x + 3 = 4 f ) xx = 256 2 Las siguientes ecuaciones no tienen solución entera. Tanteando, obtén la solución de cada una de ellas aproximando hasta las décimas. a) x4 = 5000 b)4x = 200 Actividades Encontrar, tanteando, alguna solución de cada una de las si- guientes ecuaciones: a) x3 + 5 = 69 b) xx = 3125 c) x4 = 1000 (Usa la calculadora) Ejercicio resuelto a) Probamos para x = 2, 3, 4, … x = 2 8 23 + 5 = 13. no es solución. x = 3 8 33 + 5 = 32. no es solución. x = 4 8 43 + 5 = 69. sí es solución. ° § ¢ § £ Hemos obtenido la solución x = 4. b)Probando con x = 3, 4, 5 se llega a que 5 es solución, pues 55 = 3125. c) 54 = 625 64 = 1296 ° ¢ £ Por tanto, la solución está entre 5 y 6. Probamos con 5,3; 5,4; 5,5; 5,6; 5,7; … 5,64 = 983,… 5,74 = 1055,… ° ¢ £ La solución es 5,6… Si quisiéramos afinar más, probaríamos con 5,61; 5,62; 5,63; … © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
63 UNIDAD 6 63 Ecuaciones de primer grado 2 Una ecuación de primer grado es aquella en la que solo aparecen expresiones algebraicas de grado 1. Después de simplificarlas, llegaremos a una expresión del tipo ax + b = 0. Recordemos los pasos que conviene dar para resolver una ecuación de primer grado que tenga una fisonomía complicada: 1 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) 3(x + 5) = x + 1 b)3(x – 1) + 5(x – 2) = 7x c) 2(2x – 3) + 1 = x – 5 d)3(5x – 7) + 2(x – 1) = 5x – 3 e) 5x + 3(1 – x) = 12 + 2(x – 5) f ) 4(2 + 3x) = 10(x – 1) + 2(x + 9) g) 2(x – 3) – 5x + 7 = 13 – 11x 2 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) 3(x – 2) + 5(x – 1) = 2x – 2(x + 3) + 11 b)3x – 1 – (2x + 1) = 1 – (x + 2) – 3 c) 3(x + 2) 2 + x – 1 5 = 2(x + 1) 5 + 37 10 d) 2x – 3 2 – x + 3 4 = –4 – x – 1 2 e) x 2 + x 4 + x 8 = 3x 4 + 1 4 f ) x + 2x – 3 9 + x – 1 3 = 12x + 4 9 Actividades A veces, conviene dar estos pasos en otro orden. Con práctica y sentido común, sabrás qué hacer en cada caso. Ten en cuenta 1.° Quitar paréntesis, si los hay. Ä8 –x – 1 6 – 3(x + 5) 12 = 2(11 – x) 9 – 6 –x – 1 6 – 3x + 15 12 = 22 – 2x 9 – 6 3.° Pasar los términos en x a un miembro y los números al otro. Ä8 –6x – 9x + 8x = 88 – 216 + 6 + 45 4.° Simplificar en cada miembro. Ä8 –7x = –77 5.° Despejar la x. Ä8 x = –77 –7 = 11 6.° Comprobar la so- lución, sustituyendo en cada miembro y viendo que coinciden los resul- tados. Ä8 –11 – 1 6 – 3(11 + 5) 12 = –12 6 – 48 12 = –2 – 4 = –6 2(11 – 11) 9 – 6 = 0 – 6 = –6 2.° Quitar denomina- dores, si los hay. Para ello, multiplicaremos los dos miembros por el mí- nimo común múltiplo de los denominadores. Ä8 mín.c.m. (6, 12, 9) = 36 36(–x – 1) 6 – 36(3x + 15) 12 = 36(22 – 2x) 9 – 216 6(–x – 1) – 3(3x + 15) = 4(22 – 2x) – 216 –6x – 6 – 9x – 45 = 88 – 8x – 216 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
64 64 3 Si al doble de un número le sumamos la cuarta parte de dicho número, el resultado es 189. ¿Cuál es el número? 4 Eloísa tiene 25 años menos que su madre. Entre las dos tienen medio siglo. ¿Qué edad tiene cada una? 5 Hace dos años compré una bicicleta y un equipo de música por 260 €. Los acabo de vender por un total de 162 €, habiendo perdido el 30% con la bicicleta y el 40% con el equipo de música. ¿Cuánto me costó cada cosa? 6 La suma de tres números consecutivos es cuatro ve- ces el menor de ellos. ¿Qué números son? Actividades 1. La suma de un número más su tercera parte es 48. ¿De qué número se trata? 2. Ana tiene 8 años más que Ra- quel y entre las dos suman 40 años. ¿Qué edad tiene cada una? 3. Rodrigo tiene 54000 €. In- vierte una parte en un negocio y el resto en un banco. En el negocio gana el 12%; y en el banco, el 3%. Al final ha gana- do 4320 €. ¿Cuánto invirtió en cada sitio? 4. La suma de tres números con- secutivos es 87. ¿Cuáles son los números? Problemas resueltos 1. Elegimos la incógnita: x es el número buscado. La tercera parte del número es x 3 . Planteamos la ecuación y la resolvemos: x + x 3 = 48 8 3x + x = 3 · 48 8 x = 36 Solución: El número buscado es 36. 2. Edad de Raquel, x; edad de Ana, x + 8 La ecuación sería: x + (x + 8) = 40 8 2x = 40 – 8 8 x = 16 Solución: Raquel tiene 16 años y Ana tiene 24. 3. Invierte en el negocio x; invierte en el banco 54000 – x Gana en el negocio el 12% de x 8 0,12x Gana en el banco el 3% de (54000 – x) 8 0,03 · (54000 – x) 0,12x + 0,03(54000 – x) = 4320 0,12x – 0,03x + 0,03 · 54000 = 4320 0,09x = 2700 8 x = 2700 : 0,09 = 30000 Solución: Invierte 30000 € en el negocio y 24000 € en el banco. 4. El primer número es x. Los siguientes, x + 1 y x + 2. Planteamos la ecuación: x + (x + 1) + (x + 2) = 87 8 3x + 3 = 87 8 x = 28 Solución: Los números son 28, 29 y 30. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
65 UNIDAD 6 65 Ecuaciones de segundo grado 3 Las ecuaciones de segundo grado son de la siguiente forma: ax2 + bx + c = 0, con a ? 0 Ecuaciones completas Cuando b ? 0 y c ? 0, se dice que la ecuación es completa y se resuelve apli- cando la siguiente fórmula: x = –b ± √b2 – 4ac 2a 8 ° § ¢ § £ Si b2 – 4ac 0, hay dos soluciones. Si b2 – 4ac = 0, hay una solución. Si b2 – 4ac 0, no hay ninguna solución. Por ejemplo, la ecuación x2 + x – 2 = 0 es completa. En ella, a = 1, b = 1, c = –2. La resolvemos aplicando la fórmula: x = –1 ± √1 + 8 2 = –1 ± √9 2 = –1 ± 3 2 x1 = 1 x2 = –2 ° ¢ £ Tiene dos soluciones. Ecuaciones incompletas Si b = 0 o c = 0, la ecuación se llama incompleta y se puede resolver con mucha sencillez, sin necesidad de aplicar la fórmula anterior: • Si b = 0 8 Despejamos directamente x2. Por ejemplo: 3x2 – 48 = 0 8 3x2 = 48 8 x2 = 16 8 x = ±√16 = ±4 • Si c = 0 8 Factorizamos sacando factor común. Por ejemplo: 2x2 – x = 0 8 x(2x – 1) = 0 x1 = 0 2x – 1 = 0 8 x2 = 1/2 1 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) 10x2 – 3x – 1 = 0 b)x2 – 20x + 100 = 0 c) 3x2 + 5x + 11 = 0 d)2x2 – 8x + 8 = 0 2 Resuelve estas ecuaciones: a) 2x2 – 50 = 0 b)3x2 + 5 = 0 c) 7x2 + 5x = 0 d)2x2 + 10x = 0 Actividades Resuelve sin utilizar la fórmula y, si es posible, a ojo: a) x2 = 9 b) x2 – 9 = 0 c) 5x2 – 20 = 0 d) 3x2 – 300 = 0 e) (x – 5)2 = 25 f ) (x – 5)2 = 4 g) 3(x – 2)2 = 3 h) 3(x – 2)2 – 3 = 0 i) 7(x – 4)2 = 63 j) 7(x – 4)2 – 63 = 0 Cálculo mental Las ecuaciones incompletas también se pueden resolver por la fórmula an- terior, pero es mucho más cómodo resolverlas mediante el procedimien- to adjunto. Ten en cuenta Resolver las siguientes ecuaciones: a) 9x2 + 6x + 1 = 0 b)5x2 – 7x + 3 = 0 c) 5x2 + 45 = 0 a) x = –6 ± √36 – 36 18 = –6 18 = –1 3 . Solución única. b)x = 7 ± √49 – 60 10 = 7 ± √–11 10 . Sin solución. c) 5x2 + 45 = 0 8 5x2 = –45 8 x2 = –9 8 x = ± √–9. Sin solución. Ejercicio resuelto © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
66 66 3 El producto de dos números naturales consecutivos es 90. ¿Qué números son? 4 La superficie de un rectángulo es 150 cm2, y su perí- metro, 50 cm. ¿Cuáles son sus dimensiones? 5 El producto de dos números es 10, y su suma, 6,5. ¿Qué números son? 6 El área total de un cilindro de 22 m de altura es 1110π m2. Halla su radio. Actividades 1. El producto de dos números naturales consecutivos es 210. ¿Qué números son? 2. La superficie de un rectángu- lo es 28 cm2, y su perímetro, 22 cm. ¿Cuánto miden sus la- dos? 3. El área total de un cilindro de 15 cm de altura es 500π cm2. Hallar el radio de su base. Ejercicios resueltos 1. Llamamos x y x + 1 a los dos números. Ecuación: x(x + 1) = 210 8 x2 + x – 210 = 0 8 8 x = –1 ± √1 + 840 2 = –1 ± √841 2 = –1 ± 29 2 x1 = –15 x2 = 14 Como los dos números son naturales, solo nos vale la solución positiva. Los números buscados son 14 y 14 + 1 = 15. (Efectivamente, 14 · 15 = 210). 2. Si el perímetro mide 22 cm, la suma de los dos lados desiguales es 11 cm. 11 – x x Llamamos x a la longitud de un lado y 11 – x a la del otro. El área de un rectángulo es el producto de sus lados: x(11 – x) = 28 8 11x – x2 = 28 8 x2 – 11x + 28 = 0 8 8 x = 11 ± √112 – 4 · 28 2 = 11 ± √9 2 = 11 ± 3 2 x1 = 7 x2 = 4 Si x = 7, entonces 11 – x = 4. Los dos lados miden 7 cm y 4 cm. Si x = 4, entonces 11 – x = 7. Se llega a la misma solución. 3. Recordemos que Atotal = 2Abase + Alateral Abase = πr2 Alateral = 2πr · h = 2πr · 15 = 30πr 15 cm r El área total, según nos dicen, es 500π cm2. Con todos estos resultados, construimos la ecuación 2 · πr2 + 30πr = 500π. Dividiendo todo por 2π: r2 + 15r – 250 = 0 8 r = –15 ± √152 + 4 · 250 2 = –15 ± 35 2 r1 = –25 r2 = 10 La única solución válida es 10. Es decir, el radio es de 10 cm. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
67 UNIDAD 6 67 Otros tipos de ecuaciones 4 Hay ecuaciones que no son de primer ni de segundo grado, pero que podrás resolver aplicando lo que ya sabes. Veamos algunos ejemplos. Ecuaciones con la x en el denominador Resolvamos la ecuación 200 x + 5 = 200 x – 2 : • Para suprimir los denominadores, multiplicamos todo por x · (x – 2): 200(x – 2) + 5x(x – 2) = 200x 8 200x – 400 + 5x2 – 10x = 200x 8 8 5x2 – 10x – 400 = 0 8 x2 – 2x – 80 = 0 8 8 x = 2 ± √4 + 320 2 x1 = 10 x2 = –8 • Comprobamos en la ecuación inicial y vemos que ambas soluciones son válidas. Por tanto, la ecuación inicial tiene dos soluciones: x = –8 y x = 10. Si en una ecuación aparecen deno- minadores algebraicos, se suprimen multiplicando los dos miembros por ellos. Las soluciones obtenidas hay que comprobarlas en la ecuación inicial. No lo olvides 1 Resuelve las ecuaciones siguientes: a) 10 x + 3 + 5 = 4x – 1 b) 2000 x + 25 = 2000 x – 4 c) 1 x + 1 x2 = 3 4 2 Un grupo de amigos alquilan un autocar por 2000 € para una excursión. Fallan 4 de ellos, por lo que los restantes deben pagar 25 € más cada uno. ¿Cuántos había al principio? 3 En un triángulo rectángulo, un cateto mide 8 cm. Calcula la longitud del otro cateto sabiendo que la hipotenusa mide 2 cm más que él. Actividades 1. Un vendedor callejero lleva un cierto número de relojes, por los que piensa sacar 200 €. Pero comprueba que dos de ellos están deteriorados. Aumentando el precio de los restantes en 5 €, consigue recaudar la misma cantidad. ¿Cuántos relojes llevaba? 2. El lado menor de un trián- gulo rectángulo mide 5 cm. Calcular el otro cateto sabien- do que la hipotenusa mide 1 cm más que él. Problemas resueltos 1. Llevaba x relojes. El precio de cada uno iba a ser 200 x . Le quedan x – 2 relojes. Los vende a 200 x – 2 . Este precio es 5 € superior al anterior: 200 x – 2 = 200 x + 5 Esta ecuación es la misma que hemos resuelto arriba. La ecuación tiene dos soluciones: –8 y 10. Solo la positiva es válida, teniendo en cuenta el contexto del problema. Solución: Llevaba 10 relojes. 2. x2 + 25 = (x + 1)2 8 8 x2 + 25 = x2 + 2x + 1 8 8 2x = 25 – 1 8 x = 12 5 x x + 1 Solución: El otro cateto mide 12 cm. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
68 68 ■ Practica Ecuaciones: soluciones por tanteo 1 Busca por tanteo una solución exacta. a) 2x + x + x 3 = 32 b)√ √2x + 1 x + 1 x = 9 c) xx + 1 x + 1 x = 8 d)(x – 1) x – 1) x 3 = 27 2 Busca por tanteo sus soluciones enteras. a) (x + 1) x + 1) x 2 = 4 b)(x + x + x 1)(x – 3) = 0 x – 3) = 0 x c) x2 = 2x d)3(x – 2) x – 2) x 2 = 3 Ecuaciones de primer grado 3 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) 1 – 2x 9 = 1 – x + 4 x + 4 x 6 b) 3x + 2 x + 2 x 5 – – 4x – 1 x – 1 x 10 + 5x – 2 x – 2 x 8 = x + 1 x + 1 x 4 c) x – 3 x – 3 x 2 – 5x + 1 x + 1 x 3 = 1 – 9x 6 4 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) 1 + 12x 4 + x – 4 x – 4 x 2 = 3(x + 1) – (1 – x + 1) – (1 – x x) x) x 8 b) 3x – 2 x – 2 x 6 – 4x + 1 x + 1 x 10 = – 2 15 – – 2(x – 3) x – 3) x 4 c) 2x – 3 x – 3 x 6 – – 3(x – 1) x – 1) x 4 – – 2(3 – x) x) x 6 + 5 8 = 0 Ecuaciones de segundo grado 5 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) x2 – 2x – 3 = 0 x – 3 = 0 x b)2x2 – 7x – 4 = 0 x – 4 = 0 x c) 2x2 – 5x – 3 = 0 d)x2 + x + x + x 2 = 0 6 Resuelve: a) 4x2 – 64 = 0 b)3x2 – 9x = 0 x = 0 x c) 2x2 + 5x = 0 x = 0 x d)2x2 – 8 = 0 7 Resuelve: a) (x – 3)(x + 3) + (x – 4)(x + 4) = 25 b)(x + 1)(x – 3) + (x – 2)(x – 3) = x2 – 3x – 1 c) x(x – 3) x – 3) x + (x + x + x 4)(x – 4) = 2 – 3 x – 4) = 2 – 3 x x d)3x(x + 4) – x + 4) – x x(x – 1) = 13 x – 1) = 13 x x + 8 x + 8 x 8 Estas ecuaciones son de segundo grado e incom- pletas. Resuélvelas sin aplicar la fórmula general: a) (3x + 1)(3x – 1) + (x – 2) x – 2) x 2 2 = 1 – 2x b) x x x2 + 2 3 – x x x2 + 1 4 = x + 5 x + 5 x 12 c) (2x – 1)(2 x – 1)(2 x x + 1) x + 1) x 3 = 3x – 2 x – 2 x 6 + x x x2 3 Otros tipos de ecuaciones 9 Ejercicio resuelto Ejercicio resuelto Resolver la ecuación (x Resolver la ecuación (x Resolver la ecuación ( – 2)( x – 2)( x x – 2)(x – 2)( 2 – 4x – 4x – 4 + 3) = 0. x + 3) = 0. x Para que un producto de factores valga cero, basta con que valga cero uno de los factores. Por tanto, las soluciones de la ecuación son los valores de x que anulan cada uno de los factores. x que anulan cada uno de los factores. x x – 2 = 0 x – 2 = 0 x 8 x = 2 x = 2 x x2 – 4x + 3 = 0 x + 3 = 0 x 8 x = 4 ± √ √4 2 x = 3 x = 3 x x = 1 x = 1 x Solución: 1, 2, 3 10 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) (2x – 5)( x – 5)( x x + x + x 7) = 0 b)(x – 2)(4 x – 2)(4 x x + 6) = 0 x + 6) = 0 x c) (x + x + x 2)(x2 + 4) = 0 d)(3x + x + x 1)(x2 + x – 2) = 0 x – 2) = 0 x 11 Di cuáles son las soluciones de estas ecuaciones: a) (x – 2)( x – 2)( x x + x + x 3)(2x – 5) = 0 x – 5) = 0 x b)x2(x – 6)(3 x – 6)(3 x x – 1) = 0 x – 1) = 0 x c) (2 – x)( x)( x x – 7)( x – 7)( x x2 – 9) = 0 d)x(x2 + 1)(6x – 3) = 0 x – 3) = 0 x 12 Resuelve estas ecuaciones: a) 2 x – 1 2x = = 3x 2 b) x 2 = 1 + 2x – 4 x – 4 x x + 4 x + 4 x ■ Aplica lo aprendido 13 Calcula la edad de Alberto sabiendo que den- tro de 22 años tendrá el triple de su edad actual. 14 El área de un rectángulo son 60 cm2 y su base mide 5/3 de su altura. Halla sus dimensiones. Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
69 UNIDAD 6 69 ¿Dominas la resolución de ecuaciones de primer grado? 1 Resuelve. a) 3(2x – 5) + 2 x – 5) + 2 x x x x = 6 – (3x – 1) x – 1) x b) 2(x + 2) x + 2) x 3 – 4(x – 4) = x – 4) = x 3x – 4 x – 4 x 2 ¿Sabes resolver ecuaciones de segundo grado incom- pletas? 2 Encuentra las soluciones de la siguientes ecuaciones: a) 5x2 – 2x x x = 0 b) 3x2 – 12 = 0 ¿Sabes resolver ecuaciones de segundo grado apli- cando la fórmula general? 3 Resuelve. a) x2 – 5x x x + 4 = 0 b) 3x2 – 5x x x – 2 = 0 ¿Identificas otros tipos de ecuaciones y las resuelves? 4 Resuelve. a) (x + 3)(2 x + 3)(2 x x – 5) = 0 x – 5) = 0 x b) 3 2x – 3 4x = x + 1 x + 1 x 8 ¿Has adquirido destreza en el planteamiento y la re- solución de problemas con ecuaciones? 5 Se sabe que Jorge tiene 5 años menos que su herma- na Berta, y que entre los dos suman 35 años. ¿Qué edad tiene cada uno? 6 La superficie de un rectángulo es de 36 cm2, y su perímetro es de 26 cm. Averigua cuánto miden sus lados. Autoevaluación 15 Una persona compra un equipo de música y un ordenador por 2500 €, y los vende, después de algún tiempo, por 2157,5 €. Con el equipo de mú- sica perdió el 10% de su valor, y con el ordenador, el 15%. ¿Cuánto le costó cada uno? ■ Resuelve problemas 16 Problema resuelto Un grupo de chicos sale a cenar, y pagan 18 € cada uno. Si hubieran sido dos me- nos, habrían pagado, por la misma cuenta, 6 € más cada uno. ¿Cuántos han ido a ce- nar? ¿Cuánto les ha costado en total? x = “número de chicos que han salido a cenar” x = “número de chicos que han salido a cenar” x x chicos a 18 x chicos a 18 x € c.u. 8 18x es el coste total. x es el coste total. x (x – 2) chicos tocarían a 18 + 6 = 24 x – 2) chicos tocarían a 18 + 6 = 24 x € cada uno; luego 24(x – 2) es el coste total. x – 2) es el coste total. x Los dos costes obtenidos han de ser iguales: 18x = 24( x = 24( x x – 2) x – 2) x 8 18x = 24 x = 24 x x – 48 x – 48 x 8 8 48 = 6x x x 8 x = 8 x = 8 x Salen a cenar 8 chicos por 18 · 8 = 144 €. 17 Un granjero quiere vender una partida de bo- tellas de leche a 0,50 € la botella. Se le rompen 60 botellas. Para obtener el mismo beneficio, aumenta en 0,05 € el precio de cada botella. ¿Cuántas bote- llas tenía? ¿Cuánto dinero pretende ganar? 18 En un triángulo rectángulo, uno de los cate- tos mide los 3/5 de la hipotenusa, y el otro cateto mide 5 cm menos que esta. Halla su perímetro. 19 Un tipo de aceite de 3,2 Un tipo de aceite de 3,2 €/l se obtiene mez l se obtiene mez l - clando un 60% de aceite virgen de 4 €/l y el resto l y el resto l con otro más barato. ¿Cuál es el precio de ese otro? 20 Un profesor de lengua calcula la nota final de sus alumnos mediante un examen escrito, que es el 75% de la nota final, y otro de lectura, que es el 25%. Ana obtiene en el de lectura un 6. ¿Qué tiene que sacar en el escrito para obtener como nota final al menos un notable (a partir de 7)? ■ Problemas “+” 21 Una persona tarda 4 horas más que otra en Una persona tarda 4 horas más que otra en hacer un trabajo. Si lo hacen entre las dos, tardan una hora y media en acabarlo. ¿Cuánto tarda cada una por separado? UNIDAD 6 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
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71 Los sistemas de ecuaciones se plantearon y resolvieron de forma simultánea a las ecuaciones, ya que el paso de un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas a una ecuación con una incógnita no supone ningún problema especial. Diofanto, original e ingenioso, resolvía los problemas que podrían dar lugar a un sistema de ecuaciones, mediante una única ecuación con una sola incógnita, escogida esta hábilmente para conseguir su propósito. Históricamente, los sistemas de ecuaciones lineales no han sido un reto especialmente difícil. Ya en el siglo ii a.C., los chinos resolvían sistemas lineales de varias ecuaciones con el mismo número de incógni- tas, mediante un método elegante y potente, similar al que se usa en la actualidad. 7Sistemas de ecuaciones © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
72 72 Una ecuación lineal con dos incógnitas se puede escribir de la forma: ax + by = c, donde a, b y c son números reales. Solución de una ecuación lineal con dos incógnitas es todo par de valores que hacen cierta la igualdad. Por ejemplo, x + 2y = 4 es una ecuación lineal con dos incógnitas. El par de valores x = 2, y = 1 es una solución, pues verifica la igualdad: x = 2, y = 1 8 x + 2y = 2 + 2 · 1 = 2 + 2 = 4 También podemos escribir esta solución como (2, 1). Pero esta ecuación tiene muchas otras soluciones; por ejemplo: (0, 2), (4, 0), (3, 1 2), (–2, 3), … De hecho, tiene infinitas soluciones. Una ecuación lineal con dos incógnitas tiene infinitas soluciones. Representación gráfica Si interpretamos las soluciones de una ecuación lineal con dos incógnitas como puntos del plano y los representamos, obtenemos una recta. Por ejemplo, si con- sideramos la ecuación x + 2y = 4 y representamos las soluciones que habíamos obtenido, vemos que todas están en la misma recta. Además, cualquier otro punto de esa recta es solución de la ecuación. Recuerda que para representar una recta, basta con conocer dos de sus puntos. Para obtenerlos fácilmente, a veces resulta conveniente despejar una de las incóg- nitas y dar valores a la otra. Por ejemplo: 3x + y = 5 8 y = 5 – 3x x 0 1 y 5 2 La recta pasa por (0, 5) y por (1, 2). Su gráfica es la que ves al margen. Las ecuaciones de la forma y = k se representan mediante rectas horizontales, y las de la forma x = k, mediante rectas verticales: y = –2 y = 1 2 2 x = –— 5 2 x = 1 2 2 Ecuaciones lineales con dos incógnitas 1 Para nombrar las incógnitas, no es necesario usar las letras x e y; pode- mos utilizar otras. Ten en cuenta 1 Obtén dos soluciones de cada ecuación y representa las rectas correspondientes: a) 2x + y = 3 b)x + y = 4 2 Representa gráficamente: a) y = 3 b) y = – 1 2 c) x = –2 d) x = 3 2 Actividades 3 (2, 1) x + 2y = 4 (3, 1/2) (4, 0) (0, 2) (–2, 3) 2 1 1 2 3 4 –3 –2 –1 4 5 3 (1, 2) 3x + y = 5 (0, 5) 2 1 1 2 3 4 –3 –2 –1 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
73 UNIDAD 7 73 Sistemas de ecuaciones lineales 2 Varias ecuaciones forman un sistema cuando pretendemos encontrar las solu- ciones comunes a todas ellas. Vamos a centrarnos en los sistemas de dos ecuaciones lineales con dos incógni- tas. Como hemos visto en la página anterior, podemos representar cada una de las ecuaciones mediante una recta. Gráficamente, la solución de un sistema de dos ecuaciones lineales con dos incógnitas es el punto de corte de las rectas que lo forman. Por ejemplo, consideremos el sistema: ° ¢ £ x + 2y = 4 x + y = 3 Representando las dos rectas en los mismos ejes, vemos que se cortan en el punto (2, 1). La solución del sistema es: x = 2, y = 1 Número de soluciones de un sistema En general, un sistema de dos ecuaciones lineales con dos incógnitas tiene una solución (el punto de corte de las dos rectas), pero, a veces, no ocurre así. Veamos qué otros casos pueden darse: • Sistemas incompatibles (sin solución) Intentemos resolver el siguiente sistema: ° ¢ £ x + 2y = 4 2x + 4y = 2 Representando las dos rectas, vemos que no se cortan en ningún punto; son paralelas. El sistema no tiene solución. (Las ecuaciones son contradictorias: si x + 2y = 4, entonces 2x + 4y tendría que ser igual a 8, no a 2). • Sistemas indeterminados (con infinitas soluciones) Consideremos ahora el siguiente sistema: ° ¢ £ x + 2y = 4 2x + 4y = 8 Observa que las dos ecuaciones dicen lo mismo (la segunda es el doble de la primera). Se trata de la misma recta. Por tanto, el sistema tiene infinitas soluciones (cual- quier punto de la recta es solución del sistema). 1 Representa las rectas en cada caso y di si el sistema tiene una solución, si es indeterminado (tiene infinitas) o si es incompatible (no tiene solución). En el caso de que tenga una solución, di cuál es: a) ° ¢ £ 2x + y = 5 x + y = 4 b) ° ¢ £ 2x + y = 5 4x + 2y = 8 c) ° ¢ £ 2x + y = 5 4x + 2y = 10 d) ° ¢ £ –x + y = 2 3x + y = 2 Actividades 4 3 (2, 1) x + 2y = 4 x + y = 3 2 1 1 2 3 4 –3 –2 –1 –1 3 x + 2y = 4 2x + 4y = 2 2 1 1 2 3 4 –3 –2 –1 –1 4 3 x + 2y = 4 2x + 4y = 8 2 1 1 2 3 4 –3 –2 –1 –1 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
74 74 Al representar un sistema de ecuaciones lineales, no siempre es fácil ver cuál es la solución (en especial, cuando no son valores enteros). Vamos a recordar los tres métodos que conocemos para resolver un sistema de ecuaciones lineales de forma algebraica. Método de sustitución Se despeja una incógnita en una de las ecuaciones y se sustituye en la otra. Se obtiene así una ecuación con una incógnita. La resolvemos y, después, halla- mos el valor de la otra incógnita. Resolución de sistemas de ecuaciones 3 El método se sustitución es espe- cialmente útil cuando una de las in- cógnitas tiene coeficiente 1 o –1 en alguna de las ecuaciones. Ten en cuenta 1 Resuelve gráficamente el sistema del ejercicio resuel- to anterior: ° ¢ £ 3x – 5y = 1 x + 2y = 15 Comprueba que las dos rectas se cortan en el punto (7, 4), solución que hemos obtenido. 2 Resuelve, por el método de sustitución, los siguientes sistemas: a) ° ¢ £ 4x + y = 9 3x + 2y = 8 b) ° ¢ £ –x + 4y = 1 x + 2y = –1 c) ° ¢ £ 2x – 3y = 9 3x – y = 10 d) ° ¢ £ y + 2 = 5 3x + 4y = 0 Actividades Resolver por el método de sustitución este sistema: ° ¢ £ 3x – 5y = 1 x + 2y = 15 1.° Despejamos una de las incógnitas en una de las ecuaciones. En este caso, la más fácil de despejar es la x de la segunda ecuación: x = 15 – 2y 2.° Sustituimos este valor de x en la otra ecuación: 3(15 – 2y) – 5y = 1 3.° Resolvemos la ecuación que hemos obtenido, que tiene una sola incógnita: 45 – 6y – 5y = 1 8 –11y = –44 8 y = –44/–11 8 y = 4 4.° Sustituimos este valor de y en la ecuación en la que aparecía la x despe- jada (paso 1.°): x = 15 – 2y = 15 – 2 · 4 = 15 – 8 = 7 8 x = 7 5.° La solución del sistema es: x = 7, y = 4 6.° Comprobamos que la solución es correcta, sustituyendo en el sistema inicial los valores obtenidos: 3x – 5y = 1 8 3 · 7 – 5 · 4 = 21 – 20 = 1 x + 2y = 15 8 7 + 2 · 4 = 7 + 8 = 15 ° ¢ £ La solución es válida. Ejercicio resuelto © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
75 UNIDAD 7 75 Método de igualación El segundo de los métodos que estamos recordando, el método de igualación, consiste básicamente en despejar la misma incógnita en las dos ecuaciones e igua- lar los resultados. Se despeja la misma incógnita en las dos ecuaciones y se igualan los dos resul- tados, obteniendo así una ecuación con una sola incógnita. Se halla el valor de esta incógnita resolviendo la ecuación obtenida. Para hallar el valor de la otra incógnita, se sustituye en cualquiera de las expresiones en las que estaba despejada. El método de igualación se suele utilizar cuando ya aparece despejada una misma incógnita en ambas ecua- ciones. En tal caso, es como si aplicá- ramos el método de sustitución. Ten en cuenta Resolver por el método de igualación este sistema: ° ¢ £ 3x – 5y = 1 x + 2y = 15 1.° Despejamos la misma incógnita en las dos ecuaciones. En este caso, la más fácil de despejar es la x: ° § ¢ § £ 3x – 5y = 1 8 3x = 1 + 5y 8 x = 1 + 5y 3 x + 2y = 15 8 x = 15 – 2y 2.° Igualamos los resultados: 1 + 5y 3 = 15 – 2y 3.° Resolvemos la ecuación obtenida, que solo tiene una incógnita: 1 + 5y = 3(15 – 2y) 8 1 + 5y = 45 – 6y 8 11y = 44 8 y = 4 4.° Para hallar el valor de la otra incógnita, sustituimos el valor de y en una de las expresiones del primer paso, en las que la x aparece despejada: x = 15 – 2y = 15 – 2 · 4 = 15 – 8 = 7 8 x = 7 5.° La solución del sistema es: x = 7, y = 4 6.° Comprobamos que la solución es correcta, sustituyendo en el sistema inicial los valores obtenidos (igual que hicimos en la página anterior, con el método de sustitución). Ejercicio resuelto 3 Resuelve, por el método de igualación, los siguientes sistemas: a) ° ¢ £ x + 5y = 4 x – 3y = –4 b) ° § ¢ § £ y = 3x + 1 2 2x + y = 4 c) ° ¢ £ 5x + y = 3 2x – y = –3 d) ° ¢ £ 4x + 3y = 3 2x + 6y = 3 Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
76 76 Método de reducción Se preparan las dos ecuaciones (multiplicando por los números que convenga) para que una de las incógnitas tenga el mismo coeficiente en ambas pero con distinto signo. Al sumarlas, desaparece esa incógnita y podemos obtener fácil- mente el valor de la otra. El valor hallado se sustituye en una de las ecuaciones iniciales y se resuelve. Obtenemos, así, la solución. El método de reducción es muy có- modo de aplicar cuando una incóg- nita tiene el mismo coeficiente en las dos ecuaciones, o bien sus coeficien- tes son uno múltiplo del otro. Ten en cuenta 1. Resolver por el método de reducción: ° ¢ £ 3x – 5y = 1 x + 2y = 15 1.° Multiplicamos la segunda ecuación por –3 y sumamos: ° ¢ £ 3x – 5y = 1 x + 2y = 15 ÄÄÄ8 · (–3) ÄÄÄ8 3x – 5y = 1 –3x – 6y = –45 Sumando: –11y = –44 8 y = 4 2.° Sustituimos este valor de y en una de las ecuaciones iniciales para ob- tener el valor de x. En este caso, es más fácil en la segunda ecuación: x + 2y = 15 8 x + 8 = 15 8 x = 7 3.° La solución del sistema es: x = 7, y = 4 2. Resolver ° ¢ £ 8x + 11y = –18 12x + 7y = –8 , aplicando dos veces el método de reducción. • Obtenemos el valor de x: ° ¢ £ 8x + 11y = –18 12x + 7y = –8 · (–7) ÄÄÄ8 · 11 ÄÄÄ8 –56x – 77y = 126 132x + 77y = –88 Sumando: 76x = 38 8 x = 38 76 = 1 2 • Obtenemos el valor de y: ° ¢ £ 8x + 11y = –18 12x + 7y = –8 · (3) ÄÄÄ8 · (–2) ÄÄÄ8 24x + 33y = –54 –24x – 14y = 16 Sumando: 19y = –38 8 y = –38 19 = –2 • La solución es: x = 1 2 , y = –2 Ejercicios resueltos 4 Resuelve, por el método de reducción, los siguientes sistemas: a) ° ¢ £ x + y = 4 x – y = 2 b) ° ¢ £ 4x + 3y = 5 5x – 3y = 13 c) ° ¢ £ 2x – 3y = 11 5x + 6y = 14 d) ° ¢ £ 7x + 2y = 25 3x – 5y = –1 Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
77 UNIDAD 7 77 Sistemas no lineales 4 Son aquellos en los que una de las dos ecuaciones, o ambas, son no lineales, es decir, tienen monomios de segundo grado (x2, y2, x · y) o de grado superior, o radicales, o alguna incógnita en el denominador… Para resolverlos, podemos despejar una incógnita en una ecuación y sustituir el resultado en la otra (método de sustitución) o eliminar una incógnita simplifi- cando entre las dos ecuaciones (método de reducción) o cualquier otro método por el que podamos pasar a una ecuación con una incógnita. Los sistemas de ecuaciones no linea- les se resuelven de forma esencial- mente igual a los sistemas lineales. Ten en cuenta Si hay raíces o incógnitas en el de- nominador, al resolver la ecuación puede aparecer alguna solución falsa. Por eso, en tales casos, es necesario comprobar todas las soluciones sobre el sistema inicial. No lo olvides 1 Resuelve los siguientes sistemas: a) ° ¢ £ x – y = 15 x · y = 100 b) ° ¢ £ x2 + y2 = 10 x2 – y2 = 8 c) ° ¢ £ 2x – y = 2 x2 + xy = 0 Actividades Resolver los siguientes sistemas de ecuaciones: a) ° ¢ £ y – x = 1 x2 + y2 = 5 b) ° ¢ £ x2 + y2 = 58 x2 – y2 = 40 a) Aplicamos el método de sustitución: ° ¢ £ y – x = 1 8 y = 1 + x x2 + y2 = 5 8 x2 + (1 + x)2 = 5 8 x2 + 1 + x2 + 2x = 5 8 8 2x2 + 2x – 4 = 0 8 x2 + x – 2 = 0 8 8 x1 = 1 8 y1 = 1 + 1 = 2 x2 = –2 8 y2 = 1 – 2 = –1 Hay dos soluciones: x1 = 1, y1 = 2 x2 = –2, y2 = –1 b)Aplicamos el método de reducción: ° ¢ £ x2 + y2 = 58 x2 – y2 = 40 Sumando: 2x2 = 98 8 x2 = 49 8 x = ±7 Si x = 7 8 49 + y2 = 58 8 y2 = 9 8 y = ±3 Si x = –7 8 49 + y2 = 58 8 y2 = 9 8 y = ±3 Hay cuatro soluciones: x1 = 7, y1 = 3 x2 = 7, y2 = –3 x3 = –7, y3 = 3 x4 = –7, y4 = –3 Ejercicio resuelto © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
78 78 Para resolver problemas mediante ecuaciones o sistemas de ecuaciones, traduci- mos al lenguaje algebraico los datos que nos dan. Hay muchos problemas que se pueden resolver mediante ecuaciones con una incógnita, pero resultan más fáciles de plantear si los resolvemos mediante siste- mas de ecuaciones con dos incógnitas. Resolución de problemas mediante sistemas 5 1. Elvira ha pagado 14 € por 4 bocadillos de jamón y 5 refrescos, y Lore- na ha gastado 8,40 € en 3 bocadillos de jamón y 2 refrescos. ¿Cuánto cuesta un bocadillo de jamón? ¿Y un refresco? • Tenemos dos incógnitas: ° ¢ £ x = precio de un bocadillo de jamón y = precio de un refresco • Planteamos un sistema con los datos que nos dan y lo resolvemos: Elvira 8 4x + 5y = 14 Lorena 8 3x + 2y = 8,40 ° ¢ £ Su solución es: x = 2; y = 1,2 • Solución: Un bocadillo de jamón cuesta 2 €, y un refresco, 1,20 €. 2. Un inversor dispone de 100000 €. Invierte una parte en un banco que le paga el 4% anual y el resto en unas acciones que le producen un 5% al final del año. En total, gana 4700 €. ¿Qué cantidad ha destinado a cada operación? capital porcentaje intereses banco x 4% 4% de x = 0,04x acciones y 5% 5% de y = 0,05y total 100000 4700 x + y = 100000 0,04x + 0,05y = 4700 ° ¢ £ 4x + 4y = 400000 4x + 5y = 470000 ° ¢ £ Restando 2.a – 1.a: y = 70000 x = 100000 – y = 100000 – 70000 = 30000 Solución: Invirtió 30000 € en el banco y 70000 € en acciones. Problemas resueltos 1 Calcular las dimensiones de un rectángulo de perí- metro 132 m y área de 1040 m2. y x 2 Tres kilos de peras y dos de naranjas cuestan 6,70 €; un kilo de peras y cinco de naranjas cuestan 7 €. ¿A cómo está el kilo de peras? ¿Y el de naranjas? 3 Jaime tiene 20000 €. Coloca una parte al 7%, y el resto, al 3%. Gana 760 € en un año. ¿Cuánto puso en cada sitio? 4 Sofía tiene un capital de 200000 €. Deposita una parte en un banco, al 4% anual. El resto lo invierte en acciones, con las que pierde el 11%. Al final del año ha ganado 4250 €. ¿Cuánto destinó a cada inversión? Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
79 UNIDAD 7 79 ■ Practica Sistemas lineales 1 Busca dos soluciones para cada una de estas ecuaciones y representa las rectas correspondientes: a) 3x + y = 5 b)2x – y = 4 2 Resuelve gráficamente. a) ° ¢ £ 3x + y = 5 x + y = 1 b) ° ¢ £ 4x – y = 7 y – 1 = 0 3 Resuelve por el método de sustitución: a) ° ¢ £ 3x – 5y = 5 4x + y = –1 b) ° ¢ £ 8x – 7y = 15 x + 6y = –5 4 Resuelve por el método de igualación. a) ° ¢ £ 5x + y = 8 2x – y = –1 b) ° ¢ £ x + 6y = –2 x – 3y = 1 5 Resuelve por el método de reducción. a) ° ¢ £ 3x + 2y = 4 5x – 2y = 4 b) ° ¢ £ x + 6y = –4 3x – 5y = 11 6 Resuelve por el método que consideres más adecuado: a) ° ¢ £ 5x – 3y = 1 4x + 2y = 14 b) ° ¢ £ 3(x + 2) = y + 7 x + 2( y + 1) = 0 c) ° § ¢ § £ x 3 + y 2 = 3 2(x + y) = 16 d) ° § ¢ § £ –x + 7 2 = y + 4 2x = 3y – 10 5 Sistemas no lineales 7 Halla las soluciones de estos sistemas: a) ° ¢ £ x + y = 1 xy + 2y = 2 b) ° ¢ £ 2x + y = 3 x2 + y2 = 2 c) ° ¢ £ 2x + y = 3 xy – y2 = 0 d) ° ¢ £ x2 + y2 = 74 2x2 – 3y2 = 23 ■ Aplica lo aprendido 8 La suma de dos números es 14. Añadiendo una unidad al mayor se obtiene el doble del menor. Halla los dos números. 9 Encuentra dos números tales que añadiendo tres unidades al primero se obtenga el segundo y, en cambio, añadiendo dos unidades al segundo se obtenga el doble del primero. 10 Cuatro barras de pan y seis litros de leche cuestan 6,80 €; tres barras de pan y cuatro litros de leche cuestan 4,70 €. ¿Cuánto vale una barra de pan? ¿Cuánto cuesta un litro de leche? 11 Una empresa aceitera ha envasado 3000 l de aceite en 1200 botellas de 2 l y de 5 l. ¿Cuántas botellas de cada clase se han utilizado? 12 Un test consta de 48 preguntas. Por acierto se suman 0,75 puntos y por error se restan 0,25. Mi puntuación fue de 18 puntos. ¿Cuántos aciertos y errores tuve, si contesté a todas las preguntas? 13 La diferencia de dos números es 6, y la de sus cuadrados, 144. Halla los números. 14 Calcula dos números cuya suma sea 24, y su producto, 135. ■ Resuelve problemas 15 Ejercicio resuelto Angelines compró una camisa y un jersey por 76 €. Ahora, Rosa ha pagado 65,80 € por los mismos artículos, pues la camisa tiene un 15% de rebaja, y el jersey, un 12%. ¿Cuánto costaba cada artículo antes de la rebaja? costaba cada artículo antes de la rebaja? antes de la rebaja con rebaja camisa x 0,85x jersey y 0,88y ° ¢ £ x + y = 76 0,85x + 0,88y = 65,8 Resuelve el sistema y expresa la solución en el contexto del problema. 16 Una persona compra un equipo de música y un ordenador por 2500 €. Después de algún tiem- po, los vende por 2157,50 €. Con el equipo de música perdió el 10% de su valor, y con el ordena- dor, el 15%. ¿Cuánto le costó cada uno? UNIDAD 7 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
80 80 17 La edad de un padre es hoy el triple que la del hijo y hace 6 años era cinco veces la edad del hijo. ¿Cuántos años tiene cada uno? ☞ ☞ edad actual edad hace 6 años padre x y – 6 hijo y x – 6 18 La edad de un padre es hoy siete veces la edad del hijo y dentro de 10 años será solo el triple. Cal- cula la edad actual de cada uno. 19 En una cafetería utilizan dos marcas de café, una de 6 €/kg y otra de 8,50 €/kg. El encargado quiere preparar 20 kg de una mezcla de los dos cu- yo precio sea 7 €/kg. ¿Cuánto tiene que poner de cada clase? ☞ cantidad precio coste café a x 6 6x café b y 8,50 8,50y mezcla 20 7 140 20 La distancia entre dos ciudades, A y B, es de 400 km. Un coche sale desde A hacia B a una velo- cidad de 90 km/h. Simultáneamente, sale otro co- che desde B hacia A a 110 km/h. ¿Cuánto tiempo tardarán en cruzarse? ¿A qué distancia de A se pro- ducirá el encuentro? ☞ A x 400 – x 90 km/h 110 km/h B espacio velocidad tiempo a x 90 km/h t b 400 – x 110 km/h t 21 Halla las dimensiones de un rectángulo cuyo perímetro es 34 m, y su diagonal, 13 m. 13 m x y ☞ Aplica el teorema de Pitágoras. 22 El perímetro de un rectángulo es de 20 cm, y su área, de 21 cm2. ¿Cuáles son sus dimensiones? ¿Sabes resolver con soltura sistemas lineales? 1 Resuelve por el método indicado. a) Sustitución. b) Igualación. ° ¢ £ x – 2y = 5 3x – 5y = 4 ° § ¢ § £ 4x + y = 9 y = 3x + 7 2 c) Reducción. ° ¢ £ x – 5y = 16 4x + 5y = 14 ¿Reconoces y resuelves un sistema no lineal? 2 Resuelve por el método indicado. a) Sustitución. b) Reducción. ° ¢ £ x2 – y = 8 x – 2y = 1 ° ¢ £ x2 – y2 = 34 2x2 – y2 = –7 ¿Has adquirido destreza en el planteamiento y la re- solución de problemas con sistemas de ecuaciones? 3 La suma de dos números es 15. Si a la mitad de uno de ellos le sumamos la tercera parte del otro, obte- nemos de resultado 6. Determina de qué números se trata. 4 En una caseta de feria, dos bocadillos y un refresco cuestan 5,35 €; mientras que tres bocadillos y dos refrescos cuestan 8,60 €. Calcula el precio de un bo- cadillo y el de un refresco. 5 Alberto le saca 24 años a su hija Rosa, y dentro de 8 años le doblará la edad. ¿Cuántos años tienen padre e hija? 6 La suma de dos números naturales es 18, y la diferen- cia de sus cuadrados, 72. ¿Cuáles son esos números? Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
81 El concepto de función ha ido evolucionando y per- filándose a lo largo del tiempo. ¿Qué requisitos se le ha ido exigiendo a dicho concepto? — Una función relaciona dos variables. — Las funciones describen fenómenos naturales. — Las relaciones funcionales pueden ser descritas mediante fórmulas (relaciones algebraicas). — Las funciones pueden ser representadas gráfica- mente. Oresme (matemático francés del siglo xiv) afirmó en 1350 que las leyes de la naturaleza son relaciones de dependencia entre “dos cantidades”. Puede con- siderarse una primera aproximación al concepto de función. Galileo (finales del siglo xvi) utiliza por primera vez la experimentación cuantitativa (diseña, experimen- ta, mide, anota) para establecer relaciones numéricas que describan fenómenos naturales. Descartes (siglo xvii), con su algebrización de la geometría, propicia que las funciones puedan ser re- presentadas gráficamente. Leibniz, en 1673, utiliza por primera vez la palabra función para designar estas relaciones. Euler, entre 1748 y 1755, fue perfilando el concep- to, al que dio precisión y generalidad, admitiendo, finalmente, que una relación entre dos variables pue- de ser función aunque no haya una expresión analíti- ca que la describa. El propio Euler fue quien aportó la nomenclatura f (x). 8Funciones. Características © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
82 82 Conceptos básicos 1 Una función liga dos variables numéricas a las que, habitualmente, se las lla- ma x e y: x es la variable independiente y es la variable dependiente La función, que se suele denotar por y = f(x), asocia a cada valor de x un único valor de y: x  8  y = f(x) Para visualizar el comportamiento de una función, recurrimos a su representa- ción gráfica: sobre unos ejes cartesianos con sendas escalas, representamos las dos variables: La x sobre el eje horizontal (eje de abscisas). La y sobre el eje vertical (eje de ordenadas). Cada punto de la gráfica tiene dos coordenadas, su abscisa, x, y su ordenada, y. Se llama dominio de definición de una función, f, y se designa por Dom f, al conjunto de valores de x para los cuales existe la función. Se llama recorrido de f al conjunto de valores que toma la función. Es decir, al conjunto de valores de y para los cuales hay un x tal que f (x) = y. 1 La gráfica describe la tem- peratura a la que sale el agua de un grifo que está un rato abierto. a) ¿Cuáles son las dos va- riables? b)Explica por qué es una función. 1 10 20 30 40 50 60 2 3 4 5 6 TIEMPO TIEMPO (min) (min) TEMP TEMPERA ERATURA TURA ERATURA ERA (°C) (°C) TURA (°C) TURA c) ¿Cuáles son el dominio de definición y el recorrido? 2 Y X Y X II I Una de estas dos gráficas corresponde a una función, y la otra, no. Identifica cada cual, razonadamente. Actividades En una comarca crece una cierta planta. Analizar la función n.° medio de ejemplares por hectárea a distintas alturas: 500 1000 1500 300 200 100 ALTURA TURA ALTURA AL (m (m TURA (m TURA ) NÚMERO DE EJEMPL NÚMERO DE EJEMPL NÚMER ARES O DE EJEMPLARES O DE EJEMPL Ejercicio resuelto Se ligan dos variables: la altitud, altitud, altitud a, medida en metros, y el número medio de ejemplares por ha, n. La primera es la variable independiente. La segunda es la variable dependiente. Para cada valor de a hay un único valor de a hay un único valor de a n. Por tanto, n es una función que depende de a: n = f (a). El dominio de definición es el intervalo [400, 1700]. El recorrido es el inter- valo [0, 260]. X (ordenada) y (x, y) y) y Y X x (abscisa) Recorrido Recorrido R de f Dominio de f f Y © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
83 UNIDAD 8 83 Cómo se nos presentan las funciones 2 1 Haz una gráfica en la que se vea representado el recorrido de Alberto desde su casa hasta el co- legio, en función del tiempo: de casa salió a las 8:30 h y fue seguidito hasta casa de su amigo Íker. Lo esperó un rato sentado en un banco y lue- go se fueron juntos, muy despacio, hacia el cole- gio. Cuando ya estaban llegando, se dio cuenta de que se había dejado la cartera en el banco. Vol- vió corriendo, la recuperó y llegó al colegio a las 9 en punto. 2 Vamos a analizar la gráfica de arriba que describe la velocidad del ciclista: a) ¿Cuánto tiempo tarda en hacer el recorrido? b)En los primeros 15 minutos circula en llano. ¿A qué velocidad lo hace? ¿Qué distancia recorre? c) Entre el minuto 18 y el 27 va cuesta arriba. Di a qué velocidad. d)Señala un intervalo de 5 minutos en el que marcha cuesta abajo. ¿A qué velocidad lo hace? Actividades Tanto para el estudio de las matemáticas como para otras ciencias o en la vida cotidiana, nos encontramos frecuentemente con funciones. Las funciones nos vienen dadas de muy diversas formas: mediante su gráfica, por una tabla de valores, por una fórmula o mediante una descripción verbal (enun- ciado). Mediante su expresión gráfica Las siguientes dos funciones vienen dadas por sus representaciones gráficas: ÍNDICE DE LA BOLSA EN UN AÑO LA BOLSA EN UN AÑO LA VELOCIDAD DE UN CICLISTA OCIDAD DE UN CICLISTA OCIDAD DE UN CICLIST EN CADA INSTANTE DE UN REC EN CADA INSTANTE DE UN REC EN CADA INST ORRIDO 5 10 15 20 25 30 35 40 10 20 30 40 50 60 70 VE VELO LOCIDAD CIDAD (km/h) (km/h) TIEMPO TIEMPO (min) (min) 100% 50% E F M A M J J A S O N D POR PORCENT CENT PORCENT POR AJE SOBRE AJE SOBRE CENTAJE SOBRE CENT EL EL VA VALOR AL OR AL COMIENZ COMIENZO DEL AÑO O DEL AÑO Como mejor se puede apreciar el comportamiento global de una función es mediante su representación gráfica. Por eso, siempre que pretendamos ana- lizar una función, intentaremos representarla gráficamente, cualquiera que sea la forma en la cual, en principio, nos venga dada. Mediante un enunciado Cuando una función viene dada por un enunciado o una descripción (como la que se hace en la siguiente actividad 1 para describir el recorrido de Alberto hasta la escuela), la idea que nos podemos hacer de ella es, casi siempre, cuantitativa- mente poco precisa. La gráfica de una función permite apreciar su comportamiento global con un simple golpe de vista. Observa © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
84 84 Mediante una tabla de valores Con frecuencia se nos dan los valores de una función mediante una tabla en la cual se obtienen directamente los datos buscados. Sin embargo, en otros casos, como en la tabla siguiente, hay que efectuar complejos cálculos para obtener lo que se busca. Esta tabla de valores permite calcular lo que cada persona debe pagar a Hacienda un cierto año (cuota íntegra) en función de lo que gana (base liquidable). base liquidable hasta euros cuota íntegra euros resto base liquidable hasta euros tipo aplicable % 0 0 4000 15 4000 600 10000 25 14000 3000 12000 28 26000 6360 20000 37 46000 13760 en adelante 45 Mediante su expresión analítica o fórmula La expresión analítica es la forma más precisa y operativa de dar una función. Pero requiere un minucioso estudio posterior. Veamos algunos ejemplos: ▼ ejemplo 1 El sueldo, S, de un cierto empleado viene dado en fun- ción de las horas extraordinarias trabajadas, x; y se cal- cula, descontando un 15% de impuestos, mediante la fórmula S = (2100 + 25x) . 0,85. x (h) 2 1700 1800 2000 10 S (€) ▼ ejemplo 2 Una bola que se deja caer por un plano levemente incli- nado lleva una aceleración de 0,2 m/s2. La distancia, e, en metros, que recorre en función del tiempo, t, en segundos, viene dada por la fórmula e = 0,1t2. t (s) e (m) Alguien que gane 32 500 €: • Se sitúa en la 4.ª fila. • Por los primeros 26 000 € paga 6360 €, y por el resto, el 37%: 32500 – 26 000 = 6 500 € 37% de 6500 = 6 500 Ò 0,37 = = 2 405 € Por tanto, paga 6500 + 2405. Es decir, si gana 32500 €, ha de pa- gar 8905 €. Ejemplo 3 Teniendo en cuenta la tabla de arriba, calcula la cuo- ta que corresponde a cada una de las siguientes bases liquidables: a) 12640 € b)25000 € 4 En el ejemplo 1, calcula el sueldo del trabajor un mes en el que hizo 15 horas extraordinarias. 5 En el ejemplo 2, calcula la velocidad de la bola a los 5 segundos de ser lanzada. Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
85 UNIDAD 8 85 a La función de la izquierda es continua en todo su dominio de definición. La función de la derecha no es continua, porque presenta una discontinuidad en el punto de abscisa a. Hay distintos tipos de discontinuidad. Observa algunos: Hay un salto. Le falta un punto. Solo está definida en puntos aislados. Una función es continua cuando no presenta discontinuidades de ningún tipo. Se puede decir de una función que es continua en un intervalo [a, b] si no presenta ninguna discontinuidad en él. Hasta hace poco, los aparcamientos cobraban “por horas”. Esto quiere decir que solo por entrar ya se pagaba 1 h. Si se estaba 1 h y 10 min se pagaban 2 h. La primera de las tres gráficas siguientes describe esta forma de pago: 1 2 4 6 8 10 2 3 4 5 TIEMPO (h) PAGO (€) 1 2 4 6 8 10 2 3 4 5 TIEMPO (h) PAGO (€) 1 2 1 2 4 6 8 10 2 3 4 5 TIEMPO (h) PAGO (€) 3 Los usuarios prefieren que las tarifas se rijan por la función continua de en me- dio. Los representantes de los aparcamientos preferirían, si se quiere que la fun- ción sea continua, la de la derecha. En la página de la izquierda hay tres gráficas continuas. Por ejemplo, la tercera: una pequeña variación en la longitud del péndulo trae como con- secuencia una pequeña variación en su periodo. Sin embargo, en el ejemplo 4 hay un punto de discontinuidad en d = 2 cm. Si un objeto estaba a 1,99 cm de la lupa y lo pasamos a 2,01 cm (una pequeña variación en d) el aumento A varía drásticamente. Ejemplos La primera gráfica, discontinua, re- fleja el pago “por horas” (hora em- pezada, hora pagada). La segunda consiste en pagar exactamente lo que se gasta. En la tercera, hay un pago inicial (por entrar en el aparcamien- to, 2€) y, a continuación, se paga lo que se gasta. Observa 1 a) ¿Cuánto vale aparcar media hora según cada mo- delo 1 , 2 y 3 ? b)¿Cuánto dinero cuesta aparcar 1 h 15 min según cada modelo? c) ¿Y aparcar 4 h y 6 minutos? d)Propón un modelo de tarifa que sea intermedio entre la preferencia de los usuarios y la de los repre- sentantes de los aparcamientos. Actividades Funciones continuas. Discontinuidades 3 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
86 86 Crecimiento, máximos y mínimos 4 (–7, 11) 8 Intervalo abierto (no in- cluye los extremos –7 y 11). [–7, 11] 8 Intervalo cerrado (inclu- ye los extremos –7 y 11). Ten en cuenta 1 De la función de la derecha di: a) En qué intervalos es creciente y en cuáles es decreciente. b)Cuáles son sus máximos y sus mínimos relativos. Actividades Decir los intervalos en que es cre- ciente y en los que es decreciente la función dada gráficamente a la derecha. ¿Cuáles son sus máximos y sus mínimos relativos? –7 11 La función está definida entre –7 y 11. Es creciente en los intervalos (–7, –3) y (1, 11). Es decreciente en el intervalo (–3, 1). Tiene un máximo relativo en el punto de abscisa –3. Su valor es 2. Tiene un mínimo relativo en el punto de abscisa 1. Su valor es –5. Hay puntos en los que la función toma valores menores que en el mínimo relativo. Por ejemplo, para x = –7, la función toma el valor –6. Ejercicio resuelto CRECIENTE DECRECIENTE La función f es creciente en este tramo porque si x1 x2, entonces f(x1) f(x2). Análogamente, una función es decreciente en un intervalo cuando si x1 x2, entonces f(x1) f(x2). Una función puede ser creciente en unos interva- los y decreciente en otros. x2 x1 f(x1) y = f(x) f(x2) Una función tiene un máximo relativo en un punto cuando en él la función toma un valor mayor que en los puntos próximos. En tal caso, la función es creciente hasta el máximo y decreciente a partir de él. Análogamente, si f tiene un mínimo rela- tivo en un punto, es decreciente antes del punto y creciente a partir de él. MÁXIMO MÍNIMO C R E C I E N T E D E C R E C I ENTE DECRECIENTE CR E C I E N TE La función puede tomar en otros puntos valores mayores que un máximo relativo y menores que un mínimo relativo. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
87 UNIDAD 8 87 Tendencia y periodicidad 5 Volviendo al ejemplo del ejercicio resuelto de la página 127, estudiamos la can- tidad media de ejemplares por hectárea que hay de una cierta especie de planta a distintas alturas. El resultado se da en la gráfica siguiente: 500 1000 1500 300 200 100 ALTURA (m) NÚMERO DE EJEMPLARES Observamos que, a partir de una cierta altura, cuanto más se sube menos ejem- plares se encuentran. Y que, a partir de 1600 m, casi no hay plantas de este tipo. Podemos afirmar que: Cuando la altura aumenta por encima de los 1600 m, el número de plantas tiende a cero. Hay funciones en las que, aunque solo conozcamos un trozo de ellas, pode- mos predecir cómo se comportarán lejos del intervalo en que han sido estu- diadas, porque tienen ramas con una tendencia muy clara. Periodicidad En el margen se ha representado la variación de la altura de un cestillo de una noria cuando esta da una vuelta. Tarda medio minuto (30 segundos), y en ese tiempo sube, llega al punto más alto, baja y llega al suelo. Pero este movimiento se repite una y otra vez. Su representación gráfica es esta: 30 40 60 90 120 En esta función, lo que ocurre en el intervalo [0, 30] se repite reiteradamente. Se trata de una función periódica de periodo 30. Función periódica es aquella cuyo comportamiento se repite cada vez que la variable independiente recorre un cierto intervalo. La longitud de ese interva- lo se llama periodo. 10 40 5 15 30 ALTURA (m) TIEMPO (s) © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
88 88 ■ Practica Interpretación de gráficas 1 Esta es la gráfica de la evolución de la tempe- ratura de un enfermo. 1 2 3 4 5 6 7 36 37 38 39 40 TEMPERATURA (°C) TIEMPO (días) a) ¿Cuánto tiempo estuvo en observación? b)¿En qué día la temperatura alcanza un máxi- mo? ¿Y un mínimo? c) ¿En qué intervalos de tiempo crece la temperatu- ra y en cuáles decrece? d)¿Qué tendencia tiene la temperatura? e) Elabora un pequeño informe interpretando tus resultados. 2 Hemos sacado de la nevera un vaso con agua y lo hemos dejado sobre la mesa de la cocina. Esta gráfica muestra la temperatura del agua en grados centígrados al pasar el tiempo. 20 40 60 2 8 16 22 TEMPERATURA (°C) TIEMPO (min) a) ¿A qué temperatura está el interior de la nevera? b)¿A qué temperatura está la habitación? c) Imagina que en ese mismo momento sacamos del microondas un vaso con agua a 98 °C y lo deja- mos sobre la mesa. Dibuja una gráfica aproxima- da que muestre la temperatura del agua en este segundo vaso al pasar el tiempo. Enunciados, fórmulas y tablas 3 Representa la función y = x3 – 3x + 2 defini- da en [–2, 3]. Para ello, completa en tu cuaderno: x –2 –1 0 1 2 3 y ¿Cuál es el recorrido de la función? Características de una función 4 De cada una de las siguientes funciones di: a) En qué intervalos crece y en cuáles decrece. b)Cuáles son sus máximos y sus mínimos relativos. –2 –4 2 4 Y X –2 2 4 –2 –4 2 4 Y X –2 2 4 I II 5 Observa las siguientes gráficas de funciones: TIEMPO TEMPERATURA (°C) 2 –12 23 a) Relacionacadacurvaconunodeestosenunciados. I. Temperatura de un vaso de agua cuando pasa de la mesa a la nevera. II. Temperatura de un vaso de agua cuando sale de la nevera y se deja en la mesa. III. Temperatura de un vaso de agua cuando pasa de la mesa al congelador. b)Determina a qué tiende cada una cuando crece la variable independiente. 6 Continúa esta gráfica sabiendo que se trata de una función periódica. Di cuál es su periodo. 1 Y X 2 3 4 5 6 7 8 9 2 1 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
89 UNIDAD 8 89 7 Tres deportistas han estado nadando durante media hora. Su entrenador ha anotado las siguien- tes distancias recorridas cada 5 minutos: tiempo (min) 5 10 15 20 25 30 distancia A (m) 95 235 425 650 875 1100 distancia B (m) 250 500 750 1000 1250 1500 distancia C (m) 360 710 1020 1300 1490 1600 a) Dibuja la gráfica que relaciona la distancia y el tiempo de cada nadador y descríbelas. b)¿Ha habido algún adelantamiento durante la me- dia hora? c) ¿Cuál es el dominio y el recorrido de cada una de las tres funciones? 8 Los coches, una vez que se compran, empie- zan a perder valor a un ritmo de un 20% anual. a) Haz una tabla de valores que dé el valor, en años sucesivos, de un coche que costó 12000 €. b)Representa gráficamente la función años trans- curridos-valor del coche. 9 Cuando una persona toma 50 g de glucosa en ayunas, su glucemia (% de glucosa en sangre) se eleva, en 1 hora, desde 90 mg/dl, nivel normal, hasta 120 mg/dl. En las 3 horas siguientes, dismi- nuye hasta valores algo por debajo del nivel nor- mal, y vuelve a la normalidad al cabo de 5 horas. a) Representa la curva de glucemia de una persona. b)Di cuál es su máximo, su mínimo y explica su tendencia. 10 Dos compañías telefónicas, A y B, tienen di- ferentes tarifas. Observa las gráficas y contesta: 1 2 3 4 5 6 7 0,4 0,6 0,8 1 COSTE (€) TIEMPO (min) 0,2 A B a) ¿Qué dos varia- bles se relacio- nan en estas grá- ficas? ¿Cuál es la independiente? ¿Y la dependien- te? b)Di si cada una de estas funciones es continua. Es- cribe los puntos de discontinuidad, si los hay. c) Dicuántovaleunallamadade3minutosconcada una de las dos compañías. ¿Y una de media hora? ¿Sabes interpretar una función a partir de una gráfi- ca, una fórmula o un enunciado? 1 Un ciclista hace una excursión a un lugar que dista 30 km de su casa. Al cabo de una hora, cuando ha re- corrido 15 km, hace una parada de media hora. Reanu- da la marcha con la misma velocidad hasta llegar a su destino, donde descansa otra media hora, y regresa al punto de partida a la misma velocidad que a la ida. Re- presenta la gráfica tiempo-distancia al punto de partida. 2 Completa la siguiente tabla en tu cuaderno y dibuja la gráfica de la función definida por la fórmula y = x2 – 4x. x –2 –1 0 1 2 3 4 5 6 y ¿Reconoces las características de una función? 3 Observa la gráfica y halla: a) Dominio y recorrido. b)Máximos y mínimos. c) Intervalos de crecimiento y decrecimiento. d)Dónde es continua y los puntos de discontinuidad. –2 –4 –2 –4 2 Y X 2 4 4 ¿Es periódica esta función? ¿Cuál es su periodo? 1 Y X 2 3 4 5 6 7 8 9 2 1 Averigua los valores de la función dada por la gráfica anterior en los puntos de abscisas x = 1, x = 3, x = 20, x = 23 y x = 42. Autoevaluación UNIDAD 8 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
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91 Después de Euler aún siguió, entre los matemáticos, la discusión de qué requisitos eran imprescindibles para definir una función y cuáles no. En 1923 se llegó a la siguiente definición, muy parecida a la que se usa actualmente: Se dice que y es una función de x si a cada valor de x le corresponde un valor de y. Esta correspondencia se indica mediante la ecuación y = f(x). Pero en esa búsqueda de la precisión, se generaron una serie de funciones estrafalarias que llevaron a Poincaré, en el año 1899, a decir: “Durante medio siglo hemos visto una masa de funciones extrañas que parecen forzadas a pare- cerse lo menos posible a las funciones honestas que sirven a algún propósito. Antes, cuando se inven- taba alguna función, era con alguna meta prác- tica. Hoy son inventadas con el fin de mostrar que el razonamiento de nuestros antecesores fue erróneo”. En esta unidad, y en la próxima, vamos a dedicar- nos a esas funciones honestas que propugnaba el gran Poincaré. Esas funciones que sirven para algo más que para construir o desmontar conceptos. 9Las funciones lineales © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
92 92 La ciencia, la técnica, la economía… están plagadas de funciones en las que las variaciones de las causas influyen proporcionalmente en las variaciones de los efectos. Todas estas funciones se llaman lineales y se representan mediante rectas. Vea- mos un ejemplo: Alargamiento de un muelle Si de un muelle colgamos distintas pesas, se producen diversos alargamientos. Es decir, la longitud del muelle es función del peso que se cuelga. Y es interesante destacar que esta función es lineal. En concreto, supongamos que el muelle sin estirar mide 30 cm y que se alarga 15 cm por cada kilo- gramo que colguemos. La relación es: y = 30 + 15x (y: longitud en cm; x : peso en kg) El dominio de definición de esta función es [0, 6], suponiendo que para pesos de más de 6 kg el muelle se deteriora. 0 50 100 1 2 3 4 5 6 PESO (kg) LONGITUD (cm) y = 30 + 15x Tipos de funciones lineales ■ Función de proporcionalidad: y = mx Las funciones de proporcionalidad se representan mediante rectas que pasan por el origen. Describen una proporción entre los valores de las dos varia- bles. Al número m se le llama pendiente. y = mx Y X ■ Función constante: y = n Se representa mediante una recta paralela al eje X. Su pendiente es 0. La recta y = 0 coincide con el eje X. En estas rectas, todos los puntos tienen la misma ordenada. Por ejemplo, (2, 5), (6, 5), (11, 5) son puntos de la recta y = 5. y = n y = 0 n X Y ■ Expresión general: y = mx + n Su representación es una recta de pendiente m que corta al eje Y en el punto (0, n). Al número n se le llama ordenada en el origen. y = mx + n n Y X Idea de función lineal.Tipos 1 El precio de la comida en algunos restaurantes es constante, no depen- de de la cantidad que nos sirvamos. Ejemplo La longitud de un muelle en función de la fuerza que lo estira. Ejemplo El espacio recorrido con movimiento uniforme (velocidad constante) en función del tiempo es: e = v · t v es la pendiente de la recta que rela- ciona e con t. Ejemplo © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
93 UNIDAD 9 93 Funciones lineales. Pendiente 2 Las funciones lineales, como hemos visto, responden a la ecuación y = mx + n, y se representan mediante rectas. Recuerda que la pendiente de una recta tiene que ver con su inclinación respecto del eje X. Vamos a repasar el significado, la interpretación gráfica y la obten- ción de la pendiente de una recta. Pendiente de una recta representada gráficamente Observa cómo se obtienen las pendientes de las siguientes rectas: 2 3 4 1 2 –3 1 2 3 1 Cuando x avanza 3, y sube 2. Pendiente = 2 3 2 Cuando x avanza 1, y sube 4. Pendiente = 4 1 = 4 3 Cuando x avanza 2, y baja 3. Pendiente = – 3 2 La pendiente de una recta es la variación de la y (aumento o disminución) cuando la x aumenta una unidad. Para hallar la pendiente de una recta mediante su representación gráfica, se señalan dos de sus puntos y se mide la variación de la x y la variación de la y al pasar de un punto al otro. Entonces: Pendiente = variación de la y variación de la x 1 Halla gráficamente la pendiente de la recta que pasa por (–3, –2) y (5, 4). 2 Halla gráficamente la pendiente de la recta que pasa por (–2, 6) y (4, 2). Actividades Hallar gráficamente la pendien- te de la recta que pasa por los puntos (–2, 1) y (4, 5). Ejercicio resuelto Representamos los puntos y, contando cuadraditos, ha- llamos: La variación de la x es 6; la variación de la y es 4. 4 (–2, 1) (4, 5) 6 Por tanto: pendiente = 4 6 = 2 3 Podemos observar que, efectivamente, cuando x avanza 3, y sube 2. 0 1 2 4 1 — 4 1 — 2 3 — 2 Observa cómo varía el valor de la pen- diente al aumentar la inclinación de la recta. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
94 94 Pendiente de una recta a partir de dos de sus puntos Observa cómo se realiza numéricamente lo que en la página anterior se ha hecho gráficamente: 5 – 3 (5, 5) (2, 3) 5 – 2 1 (3, 4) (5, 1) 5 – 3 1 – 4 3 (4, 6) (3, 2) 6 – 2 2 4 – 3 Pendiente = 5 – 3 5 – 2 = 2 3 Pendiente = 6 – 2 4 – 3 = 4 Pendiente = 1 – 4 5 – 3 = –3 2 Si conocemos las coordenadas de dos puntos de la recta, P(x1, y1) y Q(x2, y2), para hallar la pendiente, procedemos así: Pendiente = y2 – y1 x2 – x1 y2 – y1 es la variación de la y. x2 – x1 es la variación de la x. Pendiente de una recta dada por su ecuación La pendiente de una recta dada por su ecuación es el coeficiente de la x cuan- do está despejada la y. Por ejemplo, observemos una tabla de valores correspondientes a y = 2x + 1: Advertimos que cuando la x avanza 1, la y sube 2; es decir, la pendiente de la recta es 2. x 0 1 2 3 4 y 1 3 5 7 9 3 Halla las pendientes de las rectas que pasan por estos pares de puntos: a) (3, 1) y (7, 5) b)(3, 5) y (7, –2) c) (3, –2) y (7, 8) d)(1, –5) y (10, 11) 4 Halla las pendientes de: a) y = – 2 3 x b)y = 3x + 5 7 c) 4x – 5y + 2 = 0 d)–x + 4y + 5 = 0 Actividades (x2, y2) (x1, y1) x2 – x1 y2 – y1 1 2 1 2 1 2 1 2 1. Hallar las pendientes de las rec- tas que pasan por los puntos: a) P(–1, 3), Q(4, 13) b) A(7, 4), B(2, –5) 2. Hallar las pendientes de: a) y = 3x b) y = –2x + 1 c) 2x + 3y – 7 = 0 Problemas resueltos 1. a) Pendiente = 13 – 3 4 – (–1) = 10 5 = 2 b)Pendiente = –5 – 4 2 – 7 = –9 –5 = 9 5 2. En a) y en b), la pendiente es evidente, pues la y está despejada: a) m = 3 b) m = –2 c) Despejamos la y: 3y = 7 – 2x 8 y = 7 3 – 2 3 x 8 m = – 2 3 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
95 UNIDAD 9 95 Esta fórmula es muy útil. ¡Aprende a usarla! y = y 0 + m(x – x 0 ) P(x0, y0) Atención Ecuación de una recta en la forma punto-pendiente 3 Con mucha frecuencia hemos de escribir la ecuación de una recta de la cual co- nocemos un punto y la pendiente. La damos a continuación. Punto: P(x0, y0) Pendiente: m Ecuación: y = y0 + m(x – x0) justificación • y = y0 + m(x – x0) es una expresión de 1.er grado. Por tanto, es una recta. • El coeficiente de la x es m. Por tanto, su pendiente es m. • Si damos a x el valor x0 8 y = y0 + m(x0 – x0) = y0 + m · 0 = y0. Obtenemos y = y0. Si x = x0, entonces y = y0. Es decir, pasa por (x0, y0). ■ Recta dada por dos puntos Para hallar la ecuación de la recta que pasa por dos puntos, procedemos así: • A partir de los dos puntos, obtenemos su pendiente. • Con la pendiente y uno de los puntos, obtenemos la ecuación. 1 Halla la ecuación de cada una de las siguientes rectas: a) Pasa por (–3, –5) y tiene una pendiente de 4 9 . b)Pasa por el punto (0, –3) y tiene una pendiente de 4. c) Pasa por (3, –5) y por (– 4, 7). Actividades Hallar la ecuación de cada una de las rectas siguientes: a) Pasa por (–5, 7) y tiene una pendiente de –3 5 . b) Pasa por (0, 4) y tiene una pendiente de 7 3 . c) Pasa por (–2, 7) y por (4, 5). Ejercicio resuelto a) Ecuación: y = 7 – 3 5 (x + 5). Esto ya es la ecuación de la recta. Podemos simplificarla: y = 7 – 3 5 x – 3 5 · 5 8 y = 4 – 3 5 x b) y = 4 + 7 3 x. Observa que (0, 4) está en el eje Y. Es decir, 4 es la ordenada en el origen. c) Empezamos hallando su pendiente: m = 5 – 7 4 – (–2) = –2 6 = – 1 3 Ecuación de la recta que pasa por (–2, 7) y cuya pendiente es – 1 3 : y = 7 – 1 3 (x + 2) (*) También podríamos hallarla a partir del otro punto: Ecuación de la recta que pasa por (4, 5) y cuya pendiente es – 1 3 : y = 5 – 1 3 (x – 4) (**) ¿Coincidirán? ¡Naturalmente! Puedes comprobarlo simplificando las ecua- ciones (*) y (**). © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
96 Funciones definidas a trozos 4 Es frecuente encontrarse con funciones cuyas gráficas están formadas por trozos de rectas. Veamos, por ejemplo, la función representada en el margen: • El primer tramo pertenece a la recta cuya pendiente es 1 y cuya ordenada en el origen es 4. Su ecuación es, por tanto, y = x + 4. • El segundo tramo pertenece a la recta que pasa por (3, 7) y cuya pendiente es –2. Su ecuación: y = 7 – 2(x – 3). Es decir, y = –2x + 13. • El tercer tramo es la función constante y = 1. La función se describe así: f(x) = ° § ¢ § £ x + 4 si x Ì 3 –2x + 13 si 3 x 6 1 si x Ó 6 Para describir analíticamente una gráfica formada por trozos de rectas, se dan las ecuaciones de los diversos tramos, enumerados por orden, indicando en cada uno de ellos los valores de x para los que la función está definida. 5 5 (3, 7) 10 1. Representar la función cuya expresión analítica es: y = f (x) = ° ¢ £ 0,5x + 1 x 4 3 x Ó 4 2. Poner la ecuación de la siguien- te función: Ejercicios resueltos 1. Es una función muy parecida a la anterior. Por eso, representamos directa- mente los dos tramos de que consta: Puesto que ahora los dos tramos empal- man en el punto de abscisa 4, no nos ocu- paremos de si el punto pertenece a uno o a otro tramo. 4 3 2. 1.er tramo: y = –2, hasta x = –1 2.° tramo: y = 2x, entre –1 y 1 y = f(x) = ° § ¢ § £ –2 si x –1 2x si –1 Ì x 1 2 si x Ó 1 3.er tramo: y = 2, a partir de x = 1 1 Representa las funciones cuyas expresiones analíticas son las siguientes: a) y = ° ¢ £ 2x – 5, x 3 x + 1, x 3 b)y = ° ¢ £ 2x – 5, x 3 x – 2, x Ó 3 2 Escribe las ecuaciones de la función que corresponde a cada una de las siguientes gráficas: 5 5 10 a) b) 3 3 Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 96
97 UNIDAD 9 97 ■ Practica Pendiente de una recta 1 Halla la pendiente de cada una de las rectas dibujadas: f (x) g(x) h(x) 2 2 –2 –2 X Y 2 Halla la pendiente de las rectas que pasan por los siguientes puntos: a) (2, 4) y (–1, –2) b)(–3, 5) y (3, –1) c) (–3, 5) y (2, 1) d)(3, 2) y (5, 2) 3 Halla las pendientes de las siguientes rectas: a) y = 4x – 2 b)y = – 4 5 x c) 6x + 3y – 4 = 0 d)3y – 12 = 0 Ecuación y representación de una función lineal 4 Asocia a cada recta su ecuación. Di, en cada caso, cuál es su pendiente. a) y + 2 = 0 b)3x – y = 3 c) y = 2 – x d)2x – 3y = 12 u t s r 2 2 –2 X Y 5 Representa las siguientes rectas: a) y = 4 7 x b)y = 2x – 3 c) y = –3x + 10 5 d)y = 2,5 6 Halla la ecuación de las rectas que cumplen las siguientes condiciones y dibújalas: a) Pasa por (5, 3) y tiene una pendiente de 3/5. b)Pasa por el punto (5, 3) y tiene pendiente –1/2. 7 Halla la ecuación de las rectas r1, r2, r3 y r4 en la forma punto-pendiente. r1 r2 r3 4 2 4 –2 r4 2 8 Halla la ecuación de las rectas que pasan por los puntos que se indican y represéntalas: a) (2, 3) y (7, 0) b)(0, 4) y (4, 0) Funciones definidas a trozos 9 Representa las siguientes funciones: a) y = ° ¢ £ –3, x 0 2x – 3, x Ó 0 10 Queremos hallar la expresión analítica de esta función formada por tres tramos de rectas. 2 4 6 8 2 4 a) Para x Ì 1, la recta pasa por (0, 2) y (1, 4). Escribe su ecuación. b)Para 1 Ì x Ì 5, es una función constante. Escribe su ecuación. c) Para x Ó 5, la recta pasa por (5, 4) y (9, 0). Escribe su ecuación. d)Completa, en tu cuaderno, su expresión analítica: y = ° § ¢ § £ … si x 1 4 si 1 Ì x … … si x 5 b)y = ° § ¢ § £ x + 3, x –4 2x + 7, –4 Ì x Ì 0 7 – x, x 0 UNIDAD 9 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
98 98 ■ Resuelve problemas 11 Un coche teledirigido, en el instante inicial, está a 2 m de Manuela y se aleja de ella a una velo- cidad constante de 3 m/s. a) ¿Cuál es la ecuación que ofrece su distancia a Manuela en función del tiempo? b)¿A qué distancia de Manuela está el juguete al minuto de empezar a contar? ¿Cuánto recorre en ese tiempo? c) Representa la función. 12 Mientras ascendíamos por una montaña, me- dimos la temperatura y obtuvimos los datos de esta tabla: altura (m) 0 360 720 990 temperatura (°C) 10 8 6 4,5 a) Representa los puntos en una gráfica. b)Suponiendo que se sigue la misma pauta, halla la expresión analítica de la función altura-temperatura. c) ¿A partir de qué altura la temperatura es menor que 0 °C? 13 Un fontanero cobra 18 € por el desplaza- miento y 15 € por cada hora de trabajo. a) Haz una tabla de valores de la función tiempo- coste y represéntala gráficamente. b)Si ha cobrado por una reparación 70,50 €, ¿cuán- to tiempo ha invertido en la reparación? 14 El médico ha puesto a Ricardo un régimen de adelgazamiento y con esta gráfica le explica lo que espera conseguir en las próximas 12 semanas. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SEMANAS PESO (en kg) 60 70 80 a) ¿Cuál era su peso al comenzar el régimen? b)¿Cuánto tiene que adelgazar por semana en la primera etapa del régimen? ¿Y entre la sexta y la octava semanas? c) Halla la expresión analítica de la función anterior. ¿Manejas con destreza las funciones lineales? 1 Halla la pendiente de las rectas que pasan por estos pares de puntos: a) (5,4) y (3,1) b) (–2, –5) y (1, 1) 2 Escribe la ecuación de cada una de estas rectas: a) Pasa por el punto (1, –2) y tiene pendiente 3 2 . b)Pasa por los puntos (–2, –5) y (1, 1). 3 Escribe la ecuación de cada una de estas rectas: a) X Y 2 2 4 b) X Y 2 4 2 5 ¿Interpretas y representas funciones definidas a trozos? 4 Representa: f(x) = ° § § ¢ § § £ 2x + 6 si x –2 x 2 + 3 si –2 Ì x 2 –x + 6 si x Ó 2 5 Estas son las tarifas de dos compañías telefónicas: A: 0,30 € por establecimiento de llamada y 0,20 €/min B: 0,22 €/min a) ¿Cuánto cuesta una llamada de 5 minutos en cada compañía? ¿Y de 15 min? ¿Y de 20 min? b)Haz, para cada una de las dos compañías, la gráfica de la función que nos da el precio de la llamada dependiendo del tiempo que dure. Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
99 En restos arqueológicos encontrados en Mesopo- tamia, aparecen tablas numéricas con los números naturales y sus correspondientes cuadrados, cubos e inversos. Esto prueba que en la antigua Babilonia ya manejaban y utilizaban estas relaciones. ¿Significa eso que los babilonios conocían las funciones y = x2, y = x3, y = 1/x? Por supuesto que no: andaban muy lejos de considerar el concepto de función, aunque manejaran su componente utilitaria. Del mismo modo, las relaciones exponenciales o las radicales fueron usadas mucho antes de que la civili- zación se aproximara al concepto de función. Funciones cuadráticas, de proporcionalidad inversa, radicales y exponenciales forman parte de ese colec- tivo de funciones honestas a las que se refería Poinca- ré, y que sirven para cosas útiles, como verás en esta unidad. 10Otras funciones elementales © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
100 100 La función y = x2 Empecemos construyendo una tabla de valores: y = x2 8 x –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 y 16 9 4 1 0 1 4 9 16 La gráfica es una curva en forma de parábola, simétrica respecto al eje Y; tiene un mínimo en el punto (0, 0), al que llamamos vértice. Tiene dos ramas, una decreciente y otra creciente. Es una función definida en todo Á y continua, pues no presenta saltos: se puede representar de un solo trazo. Funciones cuadráticas Fíjate en las siguientes curvas y comprueba en cada una de ellas, que las coorde- nadas de los puntos señalados cumplen las correspondientes ecuaciones: Observándolas, se pueden extraer las siguientes conclusiones: • Las funciones y = ax2 + bx + c, con a ? 0, llamadas cuadráticas, se repre- sentan todas ellas mediante parábolas con el eje paralelo al eje Y. • Su forma (anchura) y su orientación (hacia abajo, hacia arriba) dependen del coeficiente a de x2, del siguiente modo: — Si a 0, tiene las ramas hacia arriba, y si a 0, hacia abajo. — Cuanto mayor sea |a|, más estilizada es la parábola. Representación de funciones cuadráticas Para representar las funciones cuadráticas y = ax2 + bx + c, conviene saber que la abscisa del vértice es –b 2a . Después, se construye una tabla de valores a izquierda y derecha de este punto. 5 10 15 –2 –4 4 0 2 Parábolas y funciones cuadráticas 1 Representar y = x2 – 6x + 6. Vértice ° § ¢ § £ x: – –6 2 · 1 = 3 y: 32 – 6 · 3 + 6 = –3 x 0 1 2 3 4 5 6 y 6 1 –2 –3 –2 1 6 La representación es la parábola ver- de de la primera de las tres cuadrícu- las anteriores. Ejemplo 1 Calcula el vértice, construye una tabla de valores y representa las siguientes funciones: a) y = x2 – 2x + 3 b) y = –x2 – 4x + 5 Actividades y = 3x2 y = 3x2 – 18x + 24 y = – — x2 1 2 1 2 y = – — x2 + 2x – 4 y = x2 y = x2 – 6x + 6 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
101 UNIDAD 10 101 Funciones de proporcionalidad inversa 2 1 Representa con detalle la parte positiva de la función: y = 36 x Para ello, dale a x los valores 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18 y 36 y utiliza una hoja de papel cuadriculado para representar los puntos obtenidos. 2 Representa la función y = 6/x. Para ello, da a x los valores ±1, ±2, ±3 y ±6. 3 Representa y = 8 x – 5 dando a x los valores –3, 1, 3, 4, 6, 7, 9 y 13. Comprueba que la asíntota verti- cal es la recta x = 5. Actividades k y = — x 5 5 10 15 20 25 30 10 15 20 25 30 Recuerda: la proporcionalidad inversa relaciona dos variables de forma que cuando una aumenta (doble, triple, cuádruple…), la otra disminuye (mitad, ter- cio, cuarto…). ▼ ejemplo De un rectángulo de 100 cm2 de superficie, desconocemos sus lados. Los llama- mos x e y. Es claro que xy = 100. Lo ponemos así: y = 100 x (A igualdad de áreas, los lados son inversamente proporcionales). Las relaciones de proporcionalidad inversa, como la que acabamos de describir, se presentan con mucha frecuencia en la naturaleza, la física, la economía… Va- mos a analizarlas teóricamente. La función y = 1/x Observa las siguientes tablas de valores: x 1 2 4 5 10 y 1 0,5 0,25 0,2 0,1 x 1 0,5 0,25 0,1 0,01 y 1 2 4 10 100 Vemos que: • Cuanto más grande es x , más pequeño se hace y. • Cuanto más pequeño es x , más grande se hace y. Características de las funciones y = k/x • No están definidas en x = 0. • Si x se acerca a 0, y toma valores cada vez más grandes. Por eso, decimos que el eje Y es una asíntota. • Si x toma valores cada vez más grandes, y se acerca a 0. Por eso, el eje X es asíntota. Esta curva es una hipérbola. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
102 102 Funciones radicales Las funciones y = √x e y = –√x se pueden representar punto a punto y dan lugar a las gráficas que ves debajo. Son mitades de parábola y juntas describen una parábola idéntica a y = x2, pero con su eje sobre el eje X. Y X Y X y = x y = – x El dominio de definición de estas funciones es [0, +@). Funciones exponenciales • En el margen tienes la gráfica de la función exponencial de base 2: y = 2x. Se trata de una función creciente. x Ó 0 x Ì 0 x 0 1 2 3 4 … y 1 2 4 8 16 … x 0 –1 –2 –3 –4 … y 1 0,5 0,25 0,125 0,0625 … Nota: Recuerda el significado de las potencias negativas 8 2–4 = 1 24 = 1 16 • La función y = (1/2)x también es exponencial. Como su base (1/2) es menor que 1, la función es decreciente. x 0 1 2 3 4 … y 1 0,5 0,25 0,125 0,0625 … x 0 –1 –2 –3 –4 … y 1 2 4 8 16 … Se llaman funciones exponenciales a las que tienen la ecuación y = ax. • Todas ellas son continuas, están definidas en todo Á y pasan por los puntos (0, 1) y (1, a). • Si la base es mayor que 1 (a 1), entonces son crecientes. • Si la base es menor que 1 (a 1), entonces son decrecientes. Funciones radicales. Funciones exponenciales 3 1 Representa estas funciones y di sus dominios de defi- nición (da a x los valores –1, 0, 3, 8, 15): a) y = √x + 1 b)y = √x + 1 – 5 2 Calcula los valores de la función y = 1,5x para los valores enteros de x comprendidos entre –6 y 6. Representa la función. Actividades y = x y = – x 4 0 –4 y = 2x 5 10 15 1 y = (—) x 2 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
103 UNIDAD 10 103 ■ Practica Funciones cuadráticas 1 Representa las siguientes funciones haciendo, en cada caso, una tabla de valores como esta, y di cuál es el vértice de cada parábola: x –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 y … … … … … … … … … a) y = x2 + 3 b) y = x2 – 4 2 Representa las siguientes parábolas, hallando el vértice, algunos puntos próximos a él y los pun- tos de corte con los ejes: a) y = 1 3 x2 + 2x b)y = –3x2 + 6x – 3 3 Di cuál es el punto (abscisa y ordenada) don- de se encuentra el vértice de estas parábolas seña- lando, en cada caso, si se trata de un máximo o de un mínimo: a) y = x2 – 5 b)y = 3 – x2 c) y = x2 + 4x + 4 d)y = –5x2 + 10x – 3 Representa cada una de esas parábolas. 4 Asocia a cada una de las gráficas una de las expresiones siguientes: III I II IV a) y = x2 b) y = (x – 3)2 c) y = x2 – 3 d) y = x2 – 6x + 6 Otras funciones 5 Dibuja la gráfica de estas funciones, dando a x los valores que se indican en cada caso: a) y = 3 x x = –3; –1; –1/2; 1/2; 1; 3 b)y = – 2 x x = –2; –1; –1/2; 1/2; 1; 2 6 Halla las asíntotas de cada una de estas fun- ciones hiperbólicas y represéntalas gráficamente ayudándote de una tabla de valores: a) y = 3 x + 3 b) y = 5 1 – x 7 Ayudándote de una tabla de valores, repre- senta estas funciones. Para el apartado a), da valo- res positivos a x, y para el apartado b), negativos. a) y = √x + 2 b)y = 2√–x 8 Asocia a cada gráfica una de estas fórmulas: I) y = 3x II) y = 1,5x III) y = 0,4x IV) y = 0,7x a b 2 2 4 6 4 –4 –2 2 2 4 6 4 –4 –2 2 2 4 6 8 4 –4 –2 2 2 4 6 8 4 –4 –2 c d Di, para cada una, si es creciente o decreciente. ■ Aplica lo aprendido 9 Observa estas hipérbolas y contesta: 1 1 y = — + 2 1 x y = — 1 x a) ¿A qué valor se acerca cada una cuando x toma valores cada vez más grandes? b)¿A qué valores se acerca cada una cuando x toma valores cada vez más próximos a cero? c) ¿Cuál es la asíntota horizontal de cada función? UNIDAD 10 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
104 104 Consolida lo aprendido utilizando tus competencias ■ Resuelve problemas 10 La altura, h, a la que se encuentra en cada instante, t, una piedra que lanzamos verticalmen- te hacia arriba con una velocidad de 20 m/s viene dada por: h = 20t – 5t2. a) Representa gráficamente la función. b)Di cuál es su dominio de definición. c) ¿En qué momento alcanza la altura máxima? ¿Cuál es esa altura? d)¿En qué momento cae la piedra al suelo? e) ¿En qué intervalo de tiempo la piedra está a una altura superior a 15 metros? 11 El coste por unidad de fabricación de ciertos sobres disminuye según aumenta el número de unidades fabricadas. Este coste viene dado por la función: y = 0,3x + 1000 x . a) ¿Qué valores puede tomar la variable x? b)Da el coste por unidad y el coste de 10 sobres. c) Calcula, también, el coste por unidad y el coste total para 100000 sobres. d)¿A cuánto asciende el coste por unidad fabricada cuando el número de sobres es muy grande? 12 Ejercicio resuelto En el contrato de alquiler de un apartamento figura una claúsula en la que se especifica que el precio subirá un 5% anual. a) Si el precio es de 450 € mensuales, ¿cuál será dentro de 5 años? b)Escribe la función que relaciona el precio mensual del alquiler con los años trans- curridos. Para aumentar una cantidad un 5% se multipli- ca por 1,05. Por tanto: a) 450 . 1,055 = 574,33 € b) y = 450 . 1,05x 13 Una furgoneta que costó 20000 € se depre- cia a un ritmo de un 12% anual. a) ¿Cuál será su precio dentro de 4 años? b)Halla la función que da el precio del vehículo se- gún los años transcurridos. c) Calcula cuánto tiempo tardará el precio en redu- cirse a la mitad. ☞ Para reducir una cantidad un 12% se multiplica por 0,88. ¿Conoces familias de funciones (cuadráticas, de pro- porcionalidad inversa, radicales, exponenciales) y las representas a partir de sus ecuaciones, y viceversa? 1 Calcula las coordenadas del vértice y representa la parábola: y = x2 + 4x – 5 2 Representa la siguiente función: y = 2 x + 1 3 Asocia a cada una de las gráficas una ecuación: II I 1 –1 1 3 –3 3 5 2 4 –2 2 IV III 2 –2 –4 2 –2 2 4 –2 2 4 a) y = –x2 – 4x – 3 b) y = 1,5x c) y = (1/x) + 1 d) y = √x + 3 ¿Asocias una situación real con algún modelo de fun- ción y te basas en él para interpretarla? 4 En el contrato de trabajo de un empleado figura que su sueldo subirá un 10% anual. Su sueldo inicial es de 24000 € anuales. a) ¿Cuánto ganará dentro de 10 años? b)Escribe la función que relaciona el dinero que ga- na con el número de años transcurridos. Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
105 El estudio teórico de la semejanza se suele basar en el teoremadeTales.Recordemosquiénfueestepersonaje. Tales nació en Mileto (actualmente, en la costa oc- cidental de Turquía), aproximadamente, en el año 640 a.C. Murió con más de 90 años. Visitó Egipto y, posiblemente, Babilonia, y aprendió la ciencia práctica acumulada durante siglos por estas civilizaciones. Aportó estos conocimientos, segura- mente muy elaborados, al mundo griego. Fue el primero que exigió que las afirmaciones mate- máticas y de otras ciencias fueran avaladas por razona- mientos bien fundamentados. Por eso, se le considera el fundador de la ciencia griega. Muy admirado en su época y en siglos posteriores, se le dio el rango del primero de “los siete sabios de Gre- cia”. Esta gran admiración de la que fue objeto hizo que se le mitificara y se le atribuyeran méritos que realmente no eran suyos. Por ejemplo, la predicción de un eclipse. Y la paternidad del teorema que lleva su nombre. Parece cierto que en Egipto midió la altura de una pirámide comparando su sombra con la que arrojaba, en el mismo instante, una vara vertical. Pero esta apli- cación práctica de la semejanza no significa que diera forma al enunciado del teorema, ni mucho menos que lo demostrara. Ambos logros, junto con una adecuada fundamenta- ción y su desarrollo teórico de la semejanza, hay que atribuírselos a Euclides, dos siglos y medio posterior. 1 1Lasemejanza. Aplicaciones © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
106 106 Semejanza 1 Dos figuras semejantes tienen la misma forma. ¿Cómo se manifiesta matemática- mente esta apariencia? — Los ángulos correspondientes en figuras semejantes son iguales. — Las longitudes de los segmentos correspondientes en figuras semejantes son proporcionales. La razón de proporcionalidad se llama razón de semejanza. Figuras semejantes en la vida corriente Estamos rodeados de reproducciones: — Fotografías, vídeos, películas en pantallas de distintos tamaños… — Maquetas de monumentos o de urbanizaciones, copias de cuadros famosos, reproducciones de coches… — Planos de edificios o de ciudades, mapas… Las primeras pretenden, exclusivamente, transmitir unas características que se conservan con la semejanza: la imagen, la forma, el color, la belleza del original. Con los planos y los mapas pretendemos más: queremos que además de apreciar la forma, se puedan obtener con precisión medidas, distancias. Por ello, van acompañados de una escala con la que se pueden obtener magnitudes de la rea- lidad midiendo sobre su reproducción (plano o mapa). Escala es el cociente entre cada longitud de la reproducción (mapa, plano, maqueta) y la correspondiente longitud en la realidad. Es, por tanto, la razón de semejanza entre la reproducción y la realidad. Una escala 1:200 significa, como ya sabes, que 1 cm del plano corresponde a 200 cm = 2 m de la realidad. La expresión 1:200 puede ponerse así: 1 200 , con lo que se muestra la razón de semejanza entre las dos figuras. Relación entre las áreas y entre los volúmenes Si la razón de semejanza entre dos figuras es k, la razón entre sus áreas es k2 y la razón entre sus volúmenes es k3. La razón entre las áreas de dos figuras semejantes es igual al cuadrado de la razón de semejanza. La razón entre los volúmenes de dos figuras semejantes es igual al cubo de la razón de semejanza. Si una maqueta está a escala 1:200, la razón entre la superficie de una parcela y la de su representación es 2002 = 40000. Y la razón entre el volumen de un edificio y el de su representación en la maqueta es 2003 = 8000000. Seguramente, nunca has visto este cua- dro. Sin embargo, lo conoces perfecta- mente por medio de sus reproducciones. Con un plano podemos orientarnos en una ciudad. La escala nos permite, ade- más, conocer las distancias. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
107 UNIDAD 11 107 Planos, mapas y maquetas Vamos a aplicar lo dicho en la página anterior a estas representaciones (planos y mapas) que llevan incluida una escala con la que podemos deducir medidas en la realidad que representan. 1 Este es el plano de una parte de una ciudad, a escala 1:10000. a) Justifica que 1 cm en el plano corresponde a 100 m en la realidad. b)Amalia vive en A y Benito vive en B. Escoge un itinerario para ir de una casa a la otra y calcula la distancia que tienen que recorrer. ¿Cuánto se tarda, aproximadamente, si se recorre paseando a 3 km/h? c) Calcula la superficie real del parque. B A 2 Este mapa está a escala 1:20000000. a) Justifica que 1 cm en el mapa corresponde a 200 km en la realidad. b)Halla la distancia de Lanzarote a San Sebastián. c) Sitúa tu localidad en el mapa y halla su distancia a Argel y a Marrakech. Casablanca Agadir Sidi Ifni Fez Marrakech Tenerife Fuerteventura Lanzarote La Gomera La Palma El Hierro Gran Canaria Aaiun Tánger Cádiz Tetuán Málaga Almería Granada Toulouse Oviedo León Vitoria Logroño Tarragona Burgos Pamplona Lleida Alicante Murcia Albacete Castellón de la Plana Valladolid Santander Gijón Mallorca Menorca Ibiza Córdoba Huelva Badajoz Jaén Salamanca Santiago de Compostela Burdeos Lyon Nantes Rennes Oporto Ceuta Melilla Nador A Coruña Vigo Ourense Bilbao San Sebastián Orán Marsella Zaragoza Sevilla Valencia Andorra la Vella Argel Rabat Lisboa Madrid Barcelona Paris Toledo Ciudad Real Ávila Zamora Palencia Soria Huesca Girona Lugo Pontevedra Segovia Cuenca Teruel Guadalajara Cáceres A R G E L I A F R A N C I A P O R T U G A L E S P A Ñ A ANDORRA M A R R U E C O S (ESPAÑA) Canarias O C É A N O A T L Á N T I C O Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
108 108 Semejanza de triángulos 2 En las páginas anteriores hemos tratado con pares de figuras que sabíamos de antemano que eran semejantes y, basándonos en esa semejanza, al estudiar una de ellas obteníamos consecuencias para la otra. Así, estudiando un plano sabe- mos cómo es la planta del edificio o de la ciudad. Lo que ahora nos proponemos es más difícil: cómo averiguar si dos figuras son semejantes. Para ello, hemos de profundizar en la semejanza de triángulos, pues cualquier figura se puede descomponer en triángulos. (Si la figura tiene lados curvos, la descomposición será solo aproximada). Teorema de Tales Si las rectas a, b y c son paralelas y cortan a otras dos rectas r y s, entonces los segmentos que determinan en ellas son proporcionales. AB BC = A'B' B'C' Como consecuencia, se verifica: AB A'B' = BC B'C' = OA OA' También ocurre lo recíproco: si los segmentos AB y BC son proporcionales a A'B' y B'C' y las rectas a y b son paralelas, entonces la recta c es paralela a ellas. El teorema de Tales sirve para estudiar la semejanza de triángulos. Triángulos semejantes a' b' c' A' B' C' a b c A B C Dos triángulos semejantes tienen: • Sus lados proporcionales: a a' = b b' = c c' = razón de semejanza • Sus ángulos, respectivamente iguales: A ^ = A ^ ', B ^ = B ^ ', C ^ = C ^ ' Triángulos en posición de Tales Los triángulos ABC y AB'C' tienen un ángulo común, el A ^ . Es decir, el triángulo pequeño está encajado en el grande. Además, los lados opuestos a A ^ son paralelos. Decimos que esos dos triángulos están en posición de Tales. Dos triángulos en posición de Tales son semejantes. C A a b c B C' A' O s r B' a' a B' C' A B C © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
109 UNIDAD 11 109 Criterio de semejanza de triángulos Para saber si dos triángulos son semejantes, no es necesario comprobar en ellos todas las condiciones dadas en la página anterior. Será suficiente ver que se cum- plen algunas de ellas. Dos triángulos son semejantes si tienen dos pares de ángulos respectivamente iguales. ABC es semejante a A'B'C' si: A ^ = A ^ ' y B ^ = B ^ ' A B C A' B' C' Aplicación: cálculo de la distancia a un punto inaccesible Desde la casa de Eva, A, se ve el depósito de agua, B, de un pueblo. Eva quiere averiguar a qué distancia se encuentra. Para ello, hace lo siguiente: • Busca un lugar, C, relativamente próximo a su casa, desde el cual se vea el depósito de agua. • Mide los ángulos A ^ y C ^ y la distancia AC: AC = 45 m A ^ = 62° C ^ = 105° • Construye en su cuaderno un triángulo A'B'C' semejante al ABC tomando: A ^ ' = A ^ = 62° C ^ ' = C ^ = 105° (Por tanto, ABC y A'B'C' son semejantes). Toma el lado A'C' = 45 mm, con lo que la razón de semejanza es 1:1000. • Mide sobre su cuaderno, con la regla, la longi- tud del lado A'B': A'B' = 193 mm. • Teniendo en cuenta la razón de semejanza, calcula AB, que es la distancia buscada. Por tanto, deduce que la distancia de su casa al depósito de agua es de 193 m. 30° 30° 40° 40° son semejantes 62° 105° 45 mm A' B' C' B C A 1 Desde los extremos A y B de la recta de los 100 m de una pista de atletismo se ve la torre de una iglesia. Medimos los ángulos A ^ = 31° y B ^ = 112°. Dibuja en tu cuaderno un triángulo semejante, A'B'C', con A'B' = 5 cm. Midiendo A'C', calcula la distancia real, AC. Actividades A B C 100 m 31° 112° © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
110 110 La semejanza en los triángulos rectángulos 3 Los triángulos rectángulos son particularmente importantes, tanto desde el pun- to de vista teórico como práctico. Por eso les vamos a dedicar una atención espe- cial. Empecemos recordando algunos resultados que ya conoces. ■ Teorema de Pitágoras En un triángulo rectángulo cualquiera, el cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los catetos. c2 = a2 + b2 Aunque es una igualdad entre áreas, se suele utilizar para obtener la longitud de uno de los tres lados conociendo la de los otros dos: c = √a2 + b2 a = √c2 – b2 b = √c2 – a2 ■ Área Como en todo triángulo, el área de un triángulo rectángulo es igual a la mitad de la longitud de la base por la altura. Pero aquí podemos tomar los dos cate- tos como base y altura. Por tanto: Área = 1 2 c · h = 1 2 a · b Como consecuencia, podemos calcular h a partir de a, b y c. Criterio de semejanza de triángulos rectángulos Dos triángulos rectángulos son semejantes si tienen igual uno de sus ángulos agudos. Pues con ese ángulo y el ángulo recto ya son dos los ángulos iguales y, por tanto, también será igual el tercero. Este criterio de semejanza es muy fácil de aplicar. Basta reconocer que dos trián- gulos rectángulos tienen un ángulo agudo igual para asegurar que sus lados son proporcionales. Por ello, los triángulos rectángulos son especialmente útiles para resolver proble- mas de semejanza. 1 a) Comprueba que 3, 4 y 5 son “números pitagóricos”; es decir, que pueden ser longitudes de los lados de un triángulo rectángulo (o sea, que 52 = 32 + 42). Haz lo mismo para: b)0,6; 0,8 y 1 c) 5, 12 y 13 d)7, 24 y 25 e) 8, 15 y 17 f )1; 1,875 y 2,125 2 Calcula tanto el área como la altura sobre la hipote- nusa de los seis triángulos rectángulos descritos en el ejercicio anterior. 3 Un triángulo rectángulo tiene un ángulo de 28°. Otro triángulo rectángulo tiene un ángulo de 62°. Explica por qué son semejantes. Actividades b c a b h c a b 35° 35° c C A B b' c' a' B' C' A' a b a a = b = 90° – 35°; a b c — = — = — a' b' c' © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
111 UNIDAD 11 111 Veamos algunos ejemplos de aplicaciones del criterio de semejanza en triángulos rectángulos. 1. Para medir la altura de un edi- ficio, Miguel se sitúa de modo que ve alineados la parte alta de la verja y la del edificio. Se- ñala su posición y toma las me- didas que se ven en el dibujo. a) Explicar por qué los trián- gulos ABC y ADE son se- mejantes. b)Calcular ED y la altura del edificio. 2. Hallar el volumen de un tron- co de cono de 9 cm de altura sabiendo que los radios de sus bases miden 20 cm y 8 cm. Problemas resueltos 1. 2 m 1,6 m 7 m 3 m B A C E D a) Los triángulos ABC y ADE son semejantes por ser rectángulos con un ángulo agudo igual, A ^ . b) ED CB = AD AB 8 ED 3 – 1,6 = 2 + 7 2 8 ED = 9 · 1,4 2 = 6,3 m La altura del edificio es 6,3 + 1,6 = 7,9 m. 2. Ampliamos el tronco hasta completar un cono. Llamamos x al incremento de la altura. Tenemos en cuenta la seme- janza de los dos triángulos: el pequeño, de catetos 8 y x; y el grande, de catetos 20 y x + 9: x 8 20 9 x 8 = x + 9 20 8 20x = 8x + 72 8 12x = 72 8 x = 6 cm El volumen del tronco de cono es la diferencia de volúmenes de dos conos: Vtronco = 1 3 π · 202 · (9 + 6) – 1 3 π · 82 · 6 = 1 3 π(6000 – 384) = 5881,06 cm3 4 Calcula la altura de un árbol que proyecta una som- bra de 7,22 m en el momento en que un poste de 1,60 m da una sombra de 67 cm. 5 Halla los lados del trián- gulo ABC. 5 cm 4 cm 8 cm B D C A E 6 Si la altura de Rita es 1,65 m, ¿cuál es la altura de la farola? 7 Calcula el volumen de un tronco de cono cuya altura es 9 cm y cuyas bases tienen radios de 20 cm y 35 cm. Actividades 1,5 m 1,65 m 2,5 m © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
112 112 Construcción de una figura semejante a otra 4 O A F F' A' B' D' C' B D E' C E Deseamos ampliar la figura F al triple de su tamaño. Para ello, tomamos un punto O cualquiera. Trazamos rectas que pasen por O y por los puntos claves de la figura F, y obtenemos los puntos correspondientes a una distancia triple. El punto A' está, del punto O, a triple distancia que A: OA' = 3 · OA Y también: OB' = 3 · OB, OC' = 3 · OC, etc. Se obtiene así la figura F ’, semejante a la F, con razón de semejanza 3. Es decir, los lados A'B', B'C', … son el triple de largos que sus correspondientes AB, BC, …, y lo mismo pasa con cualesquiera otros segmentos: A'C' = 3 · AC; E'B' = 3 · EB … Además, los segmentos de F’ son paralelos a sus correspondientes de F . La ampliación se realiza con especial como- didad cuando tomamos como punto de pro- yección un vértice de la figura inicial. A B B' C C' D D' 1 Dibuja en tu cuaderno una figura parecida a esta y amplíala al doble de tamaño mediante el método de la proyección. 2 Dibuja en tu cuaderno un pentágono irregular. Re- dúcelo a su tercera parte proyectando desde un pun- to interior. Vuelve a hacerlo tomando como punto de proyección uno de los vértices. Actividades Este método de construir una figura semejante a otra podría denominarse método de la proyección. Matemáticamente, se dice que las fi- guras F y F’ son homotéticas con razón de homotecia 3. El punto O se llama centro de ho- motecia. Método de la proyección © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
113 113 ■ Practica Figuras semejantes 1 ¿Cuáles de estas figuras son semejantes? ¿Cuál es la razón de semejanza? F1 F2 F3 2 Un joyero quiere reproducir un broche como el de la figura duplicando su tamaño. 1 cm a) Haz un dibujo de la figura ampliada. b)Calcula su superficie. 3 En un mapa de escala 1:1500000, la distan- cia entre dos poblaciones es de 2 cm. a) ¿Cuál es la distancia real? b)¿Qué distancia habrá en el plano entre dos ciuda- des que distan 180 km? 4 ¿Cuánto medirán los lados de un trapecio se- mejante al de la figura, cuyo perímetro sea 163,2 cm? 21 cm 8 cm 12 cm 10 cm 5 Halla el centro y la razón de homotecia que transforma la figura ABCDE en A'B'C'D'E'. A' E' D' B' C' E C B D A Semejanza de triángulos 6 En el triángulo ABC hemos trazado DE paralelo a CB. 18 cm 12 cm 10 cm 7 cm A B C D E ¿Por qué son semejantes los triángulos ABC y ADE? Calcula AC y AB. 7 Observa esta figura, en la que el segmento AB es paralelo a CD. C B A O D y x 10,6 cm 8,5 cm 6 cm 7 , 2 c m a) Di por qué son semejantes los triángulos OAB y ODC. b)Calcula x e y. 8 En un triángulo rectángulo, la relación entre los catetos es 3/4. Halla el perímetro de otro trián- gulo semejante cuyo cateto menor mide 54 cm. ■ Aplica lo aprendido 9 Dos triángulos ABC y PQR son semejan- tes. Los lados del primero miden 24 m, 28 m y 34 m. Calcula la medida de los lados del segundo triángulo sabiendo que su perímetro es 129 m. 10 En una carretera de montaña, nos encontra- mos una señal que nos advierte que la pendiente es del 8%; es decir, por cada 100 m que recorremos, el desnivel es de 8 m. 8% a) ¿Cuál es el desnivel que se produce cuando re- corremos 3 km? b)Para que el desnivel sea de 500 m, ¿cuántos kiló- metros tendremos que recorrer? Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias UNIDAD 11 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
114 114 ■ Resuelve problemas 11 ¿Cuál es la profundidad de un pozo, si su an- chura es 1,2 m y alejándote 0,8 m del borde, desde una altura de 1,7 m, ves que la visual une el borde del pozo con la línea del fondo? 12 Una lámpara situada a 25 cm de una lámina cuadrada de 20 cm de lado, proyecta una sombra sobre una pantalla paralela que está a 1,5 m de la lámpara. ¿Cuánto mide el lado del cuadrado proyec- tado? 13 Para hacer un embudo de boca ancha, hemos cortado un cono de 5 cm de radio a 3 cm del vértice. La circunferencia obtenida tiene 2 cm de radio. Halla el volumen del em- budo. 3 cm 5 cm 14 La base de una escultura tiene forma de tron- co de pirámide cuadrangular re- gular en el que los lados de las bases miden 80 cm y 140 cm, y su altura, 150 cm. Halla su volu- men. 140 cm 150 cm 80 cm 15 Si la altura de Luis es 1,54 m, ¿cuál es la altu- ra del árbol más alto? 9 m 1,54 m 6 m 4 m ¿Manejas la semejanza de figuras para obtener medi- das de una a partir de la otra? 1 Alberto tiene una fotografía en la que aparece con su amigo Iván. En esta foto, Alberto mide 8 cm e Iván 7,5 cm. Si la altura real de Alberto es de 1,76 m, ¿cuál es la altura real de Iván? ¿Conoces las condiciones que se deben comprobar para asegurar que dos triángulos son semejantes? 2 Comprueba si son semejantes dos triángulos ABC y A'B'C' que cumplen las condiciones siguientes: a) AB = 10, BC = 18; CA = 12 A'B' = 25; B'C' = 45; C'A' = 30 b) AB = 20; BC = 30; CA = 40 A'B' = 40; B'C' = 50; C'A' = 60 c) A ^ = 58°; B ^ = 97° A ^ ' = 58°; C ^ ' = 35° ¿Utilizas con soltura la semejanza para resolver pro- blemas? 3 Álvaro debe situarse a 3 m de un charco para ver la copa de un árbol reflejada en él. Si la distancia del charco al árbol es de 10,5 m y la estatura de Álvaro es de 1,72 m, ¿cuál es la altura del árbol? 4 Un centro comercial P está si- tuado entre dos vías paralelas r y s. Se quiere unir, mediante carreteras, con las poblaciones A, B, C y D. Con los datos de la figura, calcula x e y. 6 k m 10 km B x y D r s P C 6,75 km 9 km A 5 Un florero tiene forma de tronco de pirámide de bases cuadradas de 8 cm y 12 cm de lado, y altura 16 cm. Calcula su volumen. 8 cm 12 cm 16 cm Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
115 Con la invención de la Geometría Analítica se pone de manifiesto, una vez más, que las grandes creacio- nes humanas son fruto de una época, de un momento histórico cuyas circunstancias lo propician. Solo falta el personaje genial que lo lleve a efecto. En este caso fueron dos franceses, Descartes y Fermat, quienes la desarrollaron independiente y casi simultáneamente. René Descartes (1596-1650), filósofo y matemático, en su obra El discurso del Método incluyó una parte final llamada “Geometría” en la que se detalla cómo se aplica el álgebra a la resolución de algunos proble- mas geométricos con la ayuda de un sistema de co- ordenadas. Coordenadas cartesianas se llamaron, pues en aquella época los textos científicos se escribían en latín y Descartes latinizó su nombre: Cartesius. Pierre de Fermat (1601-1655), abogado, político y matemático por afición, desarrolló un sistema simi- lar al de Descartes: aplicó los métodos algebraicos al tratamiento de figuras geométricas representadas en unos ejes de coordenadas rectangulares. Esto lo des- cribió en 1636, un año antes que Descartes, pero no fue publicado hasta después de su muerte, por lo que su obra no ejerció tanta influencia como la de aquel. Por eso es frecuente atribuir solo a Descartes la inven- ción de la Geometría Analítica, olvidando la contri- bución de Fermat que, incluso, llegó un poco antes. La utilización de los vectores en la geometría (los fí- sicos ya los usaban hacía tiempo) llegó en el siglo xix por medio de Gauss, Möbius y Bellavilis. 12Geometría analítica © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
116 Vectores en el plano 1 En un sistema de ejes cartesianos, cada punto se describe mediante sus coorde- nadas: A(1, 4), B(6, 6). La flecha que va de A a B se llama vector y se representa por 8 AB. Es el vector de origen A y extremo B. Al vector 8 AB podríamos describirlo así: desde A avanzamos 5 unidades en el sentido de las X y subimos dos unidades en el sentido de las Y. Eso se dice más brevemente así: las coordenadas de 8 AB son (5, 2). O, mejor, así .............. 8 AB = (5, 2). O, simplemente, así .... 8 AB(5, 2). Las coordenadas de un vector se obtienen restando las coordenadas de su origen a las de su extremo: B(6, 6), A(1, 4) 8 AB = (6, 6) – (1, 4) = (5, 2) Módulo de un vector, 8 AB, es la distancia de A a B. Se designa así: | 8 AB|. Si las coordenadas de 8 AB son (x, y), entonces | 8 AB| = √x2 + y2. Dirección de un vector es la de la recta en la que se encuentra y la de todas sus paralelas. Cada dirección admite dos sentidos opuestos. Por ejemplo, 8 PQ y 8 PR son vectores de sentidos opuestos. P Q R Dos vectores son iguales cuando tienen el mismo módulo, la misma direc- ción y el mismo sentido. En tal caso, tienen las mismas coordenadas. 1 Representa los vectores 8 AB y 8 CD, siendo A(1, 1), B(–2, 7), C(6, 0), D(3, 6) y observa que son igua- les. Comprueba que 8 AB = 8 CD hallando sus coor- denadas. Calcula su módulo. 2 Tenemos tres puntos de coordenadas: A(3, –1), B(4, 6), C(0, 0) Halla las coordenadas del punto D para que los vec- tores 8 AB y 8 CD sean iguales. Actividades Dos vectores iguales 8 AB = 8 A'B' situa- dos en rectas distintas (y, por tanto, paralelas) determinan un paralelo- gramo ABB'A'. B' A' A B Igualdad de vectores A(1, 3), B(4, 8), A'(2, –3), B'(5, 2). Comprobar que los vectores 8 AB y 8 A'B' son iguales. Representándolos, observamos que tienen el mismo módulo, la misma direc- ción y el mismo sentido. Pero también podemos comprobarlo mediante sus coordenadas: Coordenadas de 8 AB: (4, 8) – (1, 3) = (3, 5) 8 AB(3, 5) Coordenadas de 8 A'B': (5, 2) – (2, –3) = (3, 5) 8 A'B'(3, 5) ° ¢ £ 8 AB = 8 A'B' Ejercicio resuelto 8 AB(5, 2) B(6, 6) A(1, 4) 5 2 B' A' A B © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 116
117 UNIDAD 12 117 Operaciones con vectores 2 Producto de un vector por un número El producto de un número k por un vector 8 v es otro vector k 8 v que tiene: • Módulo: |k 8 v| = |k| | 8 v| (producto del módulo de 8 v por el valor absoluto de k). • Dirección: la misma que 8 v. • Sentido: el mismo que el de 8 v o su opuesto, según k sea positivo o negativo, respectivamente. –2v 8 –v 8 0v 8 = 0 8 0,5v 8 1,5v 8 8 v El producto 0 8 v es igual al vector cero, 8 0. Es un vector cuyo origen y extremo coinciden y, por tanto, su módulo es cero. Carece de dirección. El vector –1 8 v se designa por – 8 v y se llama opuesto de 8 v. Las coordenadas del vector k 8 v se obtienen multiplicando por k las coorde- nadas de 8 v. Las coordenadas de 8 0 son (0, 0). Las coordenadas de – 8 v son las opuestas de las coordenadas de 8 v. Suma y resta de vectores • Para sumar dos vectores, 8 u y 8 v, se procede del si- guiente modo: se sitúa 8 v a continuación de 8 u, de manera que el origen de 8 v coincida con el extremo de 8 u. La suma 8 u + 8 v es el vector cuyo origen es el de 8 u y extremo el de 8 v. Las coordenadas del vector 8 u + 8 v se obtienen sumando las coordenadas de 8 u con las de 8 v. Por ejemplo: 8 u(7, –3) , 8 v(4, 5) 8 8 u + 8 v = (7 + 4, –3 + 5) = (11, 2) • Para restar dos vectores, 8 u y 8 v, se le suma a 8 u el opuesto de 8 v: 8 u – 8 v = 8 u + (– 8 v) 8 v 8 u 8 u u 8 – v 8 –v 8 Las coordenadas del vector 8 u – 8 v se obtienen restándole a las coordenadas de 8 u las de 8 v. Por ejemplo: 8 u(7, –3), 8 v(4, 5) 8 8 u – 8 v = (7 – 4, –3 – 5) = (3, –8) Los vectores se designan también mediante una letra minúscula con una flechita encima. Para ello, se sue- len utilizar las letras 8 u, 8 v, 8 w, y, si se necesitan más, 8 x, 8 y, 8 z. Notación Dados 8 u(1, 3) y 8 v(2, –1), calcular: a) 8 u + 8 v b) 8 u – 8 v c) 2 8 u d) 3 8 v e) 2 8 u + 3 8 v f) 2 8 u – 3 8 v Entrénate 1 a) Representa los vectores 8 u = 8 AB, 8 v = 8 BC, siendo A(1, 3), B(4, 5), C(6, –2). Halla sus coordena- das. b)Representa 8 u + 8 v y halla sus coordenadas. c) Representa 3 8 u, –2 8 u y 0 8 v y halla sus coordenadas. d) Representa y halla las coordenadas del vector 3 8 u – 4 8 v. 2 Representa y halla las coordenadas de los vectores 8 w = 2 8 u + 8 v, 8 p = 8 u – 8 v, 8 q = – 8 u + 1 2 8 v siendo 8 u(3, –1) y 8 v(– 4, 2). Actividades 8 v 8 v 8 u 8 u u 8 + v 8 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
118 118 Punto medio de un segmento. Distancia entre dos puntos 3 Punto medio de un segmento A(x1, y1) B(x2, y2) O M Si A(x1, y1) y B(x2, y2), entonces las coordena- das del punto medio, M, del segmento AB son: M = ( x1 + x2 2 , y1 + y2 2 ) Las coordenadas del punto medio de un segmento son la semisuma de las coordenadas de sus extremos. Por ejemplo, el punto medio del segmento de extremos A(–2, 1), B(4, 3) es: M = ( –2 + 4 2 , 1 + 3 2 )= (1, 2) B(4, 3) M(1, 2) A(–2, 1) Distancia entre dos puntos Si dos puntos tienen la misma abscisa o la misma ordenada, hallar su distancia es muy fácil. Por ejemplo, en el gráfico: dist(A, B) = 6; dist(C, D) = 5 (basta con contar cuadritos) O bien, mediante sus coordenadas: dist[(3, –1), (3, 11)] = 11 – (–1) = 12 dist[(4, 7), (1, 7)] = 4 – 1 = 3 Para dos puntos cualesquiera, A(x1, y1), B(x2, y2), su distancia se obtiene ha- llando el módulo del vector 8 AB. dist(A, B) = | 8 AB| = √(x2 – x1)2 + (y2 – y1)2 Esta fórmula también es válida si los puntos tienen la misma abscisa o la misma ordenada. Por ejemplo, la distancia entre los puntos A(–2, 2) y B(1, 6) es: dist(A, B) = | 8 AB| = √(1 + 2)2 + (6 – 2)2 = √25 = 5 1 Halla las coordenadas del punto medio de los si- guientes segmentos: a) A(–2, 5), B(4, 1) b)P(7, –3), Q(–5, 1) c) R(1, 4), S(7, 2) d)A(–3, 5), B(4, 0) 2 Halla la distancia entre A y B. a) A(–7, 4), B(6, 4) b) A(3, 4), B(3, 9) c) A(–5, 11), B(0, –1) d) A(4, –6), B(7, 4) 3 Si los vértices de un triángulo isósceles son los pun- tos A(–4, 3), B(4, –3) y C(6, 8), calcula: a) La altura sobre el lado AB. b) El área. Actividades Si M es el punto medio de AB , se dice que B es el simétrico de A res- pecto de M. Punto simétrico Calcula el punto medio, M, del seg- mento PQ, siendo P(3, –5) y Q(1, –1). Entrénate Calcula la distancia entre los puntos P(3, –5) y Q(1, –1). Entrénate B C D A A(x1, y1) x2 – x1 x1 x2 y2 – y1 y1 y2 B(x2, y2) © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
119 UNIDAD 12 119 Ecuaciones de rectas. Paralelismo y perpendicularidad 4 Una recta queda determinada por dos puntos. A partir de ellos, como ya sabe- mos, se obtiene la pendiente, m = y2 – y1 x2 – x1 , y, con ellos, la ecuación de la recta: y = y1 + m(x – x1) El vector 8 AB que une los dos puntos se llama vector di- rección de la recta. Por ejemplo, la recta r que pasa por A(3, 7) y B(8, –3) tiene como vector di- rección a 8 AB(5, –10) o cualquier otro vector paralelo a él, como el (1, –2). La pendiente de esta recta es: m = –3 – 7 8 – 3 = –10 5 = –2 Su ecuación es: y = 7 – 2(x – 3); es decir, y = –2x + 13 Vector dirección de una recta es cualquier vector paralelo a ella. Si A y B son puntos de la recta, 8 AB es un vector dirección de ella. Si 8 d(a, b) es un vector dirección de r, su pendiente es: m = b a 1 Halla la ecuación de la recta que pasa por: a) A(1, 3), B(5, 5) b) A(1, 6), B(8, –2) 2 Halla la ecuación de la recta que pasa por (7, –5) y tiene por vector dirección (7, –4). 3 Halla la recta paralela a 5x – 6y + 14 = 0 que pasa por (0, –3). 4 Halla la recta paralela a 5y – 10 = 0 que pasa por (2, 4). Actividades La pendiente de una recta dada por su ecuación es el coeficiente de la x cuando la y está despejada. Recuerda r A(3, 7) B(8, –3) (1, –2) 8 AB(5, –10) A(x1, y1) B(x2, y2) 1. Hallar la ecuación de la rec- ta que pasa por A(–2, 3) y B(6, 7). 2. Hallar la ecuación de la recta que pasa por (5, –3) y tiene por vector dirección 8 d(3, 2). 3. Hallar la ecuación de la recta paralela a r: 2x + 5y – 4 = 0 que pasa por: a) (0, 0) b) (4, –3) Ejercicios resueltos 1. Un vector dirección es 8 AB(8, 4). Otro vector dirección: 8 d(2, 1) Pendiente: m = 1 2 . Ecuación: y = 3 + 1 2 (x + 2) 8 y = 1 2 x + 4 2. Su pendiente es: m = 2 3 Su ecuación es: y = –3 + 2 3 (x – 5) 3. Puesto que la rectas que nos piden son paralelas a r (tienen su misma pen- diente), empezamos hallando la pendiente de r. Para ello, despejamos la y y nos fijamos en el coeficiente de la x: 2x + 5y – 4 = 0 8 y = – 2 5 x + 4 5 Pendiente: m = – 2 5 a) Pasa por (0, 0) y su pendiente es – 2 5 8 y = – 2 5 x. b)Pasa por (4, –3) y su pendiente es – 2 5 8 y = –3 – 2 5 (x – 4). © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
120 120 Vector perpendicular a otro Los vectores 8 v1(5, 2) y 8 v2(–2, 5) son perpendiculares. Se justifica observando, en la gráfica del margen, que los dos triángulos sombreados son iguales y, por tanto, a + b = 90˚. En general: Los vectores de coordenadas (a, b) y (–b, a) son perpendiculares. Recta perpendicular a otra Un vector dirección de una recta r1 es 8 d1 = (a, b). Si r2 es perpendicular a r1, un vector dirección de r2 es 8 d2 = (–b, a). Las pendientes de r1 y r2 son, respectivamente, m1 = b a y m2 = –a b . El producto de sus pendientes es –1: m1 · m2 = b a · –a b = –1 Las pendientes, m1 y m2, de dos rectas perpendiculares se relacionan así: m1 · m2 = –1 o, lo que es lo mismo, m2 = – 1 m1 5 Da tres vectores perpendiculares a (–6, 1). 6 Halla la ecuación de la recta que pasa por P(2, –5) y es perpendicular al vector 8 v(5, 7). 7 La recta r pasa por (3, 0), y la recta s, por (–5, 3). Ambas son perpendiculares a 4x + 2y – 7 = 0. Halla sus ecuaciones. Actividades 1. Hallar la ecuación de la recta r que pasa por A(4, 7) y es perpendicu- lar al vector 8 v(3, –5). El vector 8 d(5, 3) es perpendicular a 8 v y, por tanto, es un vector direc- ción de r. La pendiente de r es m = 3 5 . Su ecuación es: y = 7 + 3 5 (x – 4) 8 y = 3 5 x + 23 5 2. Obtener varios vectores perpendiculares a 8 v(2, 3). (–3, 2) es perpendicular a 8 v. También lo son (3, –2), (–6, 4), (6, –4)... 3. Dar la ecuación de la recta r, perpendicular a s: 5x – 3y + 15 = 0, que pasa por (–7, 2). Pendiente de s: y = 5 3 x + 5 8 m1 = 5 3 Pendiente de r: m2 = – 1 m1 = – 3 5 Ecuación de r: y = 2 – 3 5 (x + 7) 8 y = – 3 5 x – 11 5 Ejercicios resueltos (–2, 5) (5, 2) b a v 8 2 v 8 1 v 8 (2, 3) (3, –2) (–3, 2) (–6, 4) (6, –4) © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
121 UNIDAD 12 121 ■ Practica Vectores y puntos 1 Dados los puntos A(–2, 0), B(0, 4), C(5, 2) y D(3, –4) halla las coordenadas de los vectores 8 AB, 8 BC, 8 CD, 8 DA, 8 AC y 8 BD. 2 a) Di cuáles son las coor- denadas de los vectores 8 u y 8 v. 8 v 8 u b)Dibuja los vectores 8 u + 8 v y 8 u – 8 v y di cuáles son sus coordenadas. Rectas 3 Escribe la ecuación de las siguientes rectas: a) Pasa por (–4, 2) y su pendiente es 1 2 . b) Pasa por (5, –1) y su pendiente es 0. 4 Da, en cada caso, un vector dirección, la pen- diente y la ecuación de la recta que pasa por A y B: a) A(–1, 0), B(0, 3) b)A(–2, 3), B(4, –1) 5 Halla, en cada caso, la ecuación de la recta que pasa por P(–4, 3) y tiene por vector dirección 8 d: a) 8 d(2, –1) b) 8 d(–1, –3) c) 8 d(2, 0) 6 Halla la ecuación de las siguientes rectas: a) Paralela a y = –2x + 3 y pasa por (4, 5). b)Paralela a 2x – 4y + 3 = 0 y pasa por (4, 0). 7 Escribe, en cada caso, la ecuación de la recta que pasa por P(3, –2) y es perpendicular al vector 8 v: a) 8 v(2, 1) b) 8 v(–5, 4) c) 8 v(–1, 0) 8 Escribe la ecuación de la recta perpendicular a r y que pasa por el punto P en los siguientes casos: a) r: y = –2x + 3; P(–3, 2) b)r: x = 3; P(0, 4) Distancias 9 Calcula la distancia entre P y Q: a) P(3, 5), Q(3, –7) b) P(–8, 3), Q(–6, 1) c) P(0, –3), Q(–5, 1) d) P(–3, 0), Q(15, 0) 10 Comprueba que el triángulo de vértices A(–1, 0), B(3, 2), C(7, 4) es isósceles. ¿Cuáles son los lados iguales? 11 Dibuja el cuadrilátero de vértices A(–4, 0), B(2, 9/2), C(4, –1), D(–4, –6) y halla su perímetro. ■ Aplica lo aprendido 12 Escribe la ecuación de las rectas p, q, r, s y t. Y p q r s t X 13 a) Representa los vectores 8 u = 2 8 x + 8 y + 8 z y 8 v = – 8 x + 4 8 y – 2 8 z siendo 8 x(2, 2), 8 y(3, 0) y 8 z(1, –2). b)Halla las coordenadas de 8 u y 8 v. ¿Son iguales? 14 a) Determina las coordenadas de los puntos M, N y P que son los pun- tos medios de los la- dos del triángulo ABC. A(–4, –2) B(–1, 3) C(3, –3) N M P b)Halla las coordenadas de los vectores 8 MN, 8 MP y 8 PN y comprueba que 8 MN = 1 2 8 AC; 8 MP = 1 2 8 BC y 8 PN = 1 2 8 AB. 15 Escribe la ecuación de una recta perpendicu- lar a r y que pase por (4, –3) en estos casos: a) r: 2x + 7 = 0 b) r: –y + 4 = 0 UNIDAD 12 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
122 122 16 ¿Son r y s paralelas o perpendiculares? r: 3x – 5y + 15 = 0 s: pasa por (–2, –3) y (8, 3) 17 Halla la ecuación de la recta perpendicular a AB en su punto medio, siendo A(–5, 3) y B(2, 7). 18 Comprueba que el cuadrilátero de vértices A(1, 5), B(5, 1), C(–4, –3) y D(–8, 1) es un paralelogramo. Para ello, prueba que los puntos medios de sus diagonales coinciden. 19 Comprueba que el triángulo de vértices A(4, 4), B(–2, 3) y C(3, –2) es isósceles y calcula su área. ☞ Una altura corta al lado desigual en su punto medio. 20 La recta r es paralela a 5x – 4y + 3 = 0, y la recta s es perpendicular a ellas. Ambas pasan por el punto (1, 3). Escribe las ecuaciones de r y s. ■ Resuelve problemas 21 Dibuja un paralelogramo que tenga dos de sus lados sobre las rectas y = 3x e y = 0 y un vérti- ce en el punto P(6, 3). a) Halla las ecuaciones de los otros dos lados. b)Di cuáles son las coordenadas de los otros vértices. 22 Halla las coordenadas del punto D, de mo- do que ABCD sea un paralelogramo, siendo A(1, –1), B(0, 2) y C(6, 5). 23 Ejercicio resuelto En el triángulo de vértices A(–3, 1), B(1, 5) y C(4, 0), hallar la ecuación de la mediatriz t del lado AB. t B A C La mediatriz t es perpen- dicular a AB en su punto medio. Punto medio de AB: (–3 + 1 2 , 1 + 5 2 )= (–1, 3) Pendiente de AB: m = 5 – 1 1 + 3 = 1 Pendiente de t: m' = –1 t: y = 3 – 1(x + 1) 8 x + y – 2 = 0 24 En el triángulo de vértices A(–1, 1), B(3, 4), y C(3, 0), halla: a) La ecuación de la mediatriz de BC. b)La ecuación de la mediatriz de AC. 25 Dado el triángulo de vértices A(–5, 4), B(4, 1), C(–1, –2), halla: a) El punto medio del lado AC. b)La ecuación de la mediana del vértice B. ¿Dominas la operativa con vectores? 1 Dados los vectores 8 u(2, –3) y 8 v(–1, 4), calcula: a) 8 u + 8 v b) 8 u – 8 v c) 3 8 u d) 2 8 v e) 3 8 u + 2 8 v f ) 3 8 u – 2 8 v ¿Sabes hallar el punto medio y la distancia entre dos puntos, a partir de sus coordenadas? 2 Calcula el punto medio, M, del segmento PQ, sien- do P(–5, 1), Q(3, –7). 3 Calcula la distancia entre los puntos P(–3, –6), Q(5, 9). ¿Obtienes con soltura la ecuación de una recta dada de diferentes formas? ¿Reconoces, sin representar- las, si dos rectas son paralelas o perpendiculares? 4 Dados los puntos A(2, 1) y B(5, 3), obtén: a) El vector dirección de la recta que pasa por A y B. b) La ecuación de dicha recta. 5 Obtén la ecuación de la recta paralela a y = 2x – 3 por el punto (0, 2). 6 Determina la ecuación de la recta perpendicular a y = 1 + 2 3 (x – 2) por el punto (2, 1). Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
123 En el desarrollo histórico de la Estadística se pueden distinguir tres grandes etapas. Censos. Desde la Antigüedad y hasta el siglo xvi. Solo se realizan recogidas de datos y, a lo sumo, una exposición ordenada y clara de estos. Análisis de datos. Abarca los siglos xvii, xviii y xix. Se supera lo meramente descriptivo y los datos pasan a ser analizados científicamente con el fin de extraer conclusiones. Se suele considerar que esta etapa comienza con los trabajos de John Graunt (s. xvii), quien utilizó ar- chivos parroquiales para realizar un profundo estu- dio de los nacimientos y las defunciones en Londres durante 30 años: anotó el sexo de cada nacido, las enfermedades de los fallecidos y otras muchas varia- bles. Con ello pudo extraer conclusiones válidas para el futuro e inauguró, así, la Estadística Demográfica. Algo más tarde, el profesor Neumann (s. xvii) co- menzó a utilizar métodos con los que elaboró esta- dísticas muy minuciosas y así, por ejemplo, consiguió demostrar la falsedad de la creencia popular de que en los años terminados en 7 morían más personas. Sus métodos sirvieron de base para elaborar las tablas de mortalidad utilizadas por las compañías de seguros. También es destacable el trabajo de Quételet (s. xix), el primero en aplicar la estadística a las Ciencias So- ciales, para lo que se valió de la probabilidad. Estadística inferencial. Se inicia a finales del xix. La esencia de esta rama de la Estadística es que a partir de una muestra se extraen conclusiones válidas para toda una población. Para ello, se echa mano de la alta matemática. Son figuras destacadas en este cam- po Ronald Fisher y Karl Pearson. 13Estadística © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
124 124 Población. Es el conjunto de todos los elementos cuyo conocimiento nos interesa y que serán objeto de nuestro estudio. Muestra es un subconjunto extraído de la población, cuyo estudio sirve para inferir características de toda la población. Individuo es cada uno de los ele- mentos que forman la población o la muestra. Caracteres son los aspectos que de- seamos estudiar en los individuos de una población. Cada carácter puede tomar distintos valores o modalida- des. Una variable estadística recorre to- dos los valores de un cierto carácter. Las variables estadísticas pueden ser: Cuantitativas si toman valores nu- méricos. • discretas: solo toman valores aisla- dos. • continuas: pueden tomar cual- quier valor de un intervalo. Cualitativas si toman valores no nu- méricos. Recuerda Dos ramas de la estadística Población. Es el conjunto de todos los elementos cuyo conocimiento nos interesa y que serán objeto de nuestro estudio. Muestra es un subconjunto extraído Muestra es un subconjunto extraído Muestra de la población, cuyo estudio sirve para inferir características de toda la Recuerda Recuerda Dos 1 La estadística tiene por objeto el desarrollo de técnicas para el conocimiento numérico de un conjunto de datos empíricos (recogidos mediante experimentos o encuestas). Según el colectivo a partir del cual se obtenga la información y el objetivo que se persiga a la hora de analizar esos datos, la estadística se llama descriptiva o inferencial. Estadística descriptiva La estadística descriptiva trata de describir y analizar algunos caracteres de los individuos de un grupo dado (población) sin extraer conclusiones para un grupo mayor. Para este estudio, se dan los siguientes pasos: 1. Selección de los caracteres que interesa estudiar. 2. Análisis de cada carácter: diseño y realización de una encuesta o de un experi- mento y recogida de datos. 3. Clasificación y organización de los resultados en tablas de frecuencias. 4. Elaboración de gráficos, si conviene para divulgarlos a un público amplio (no expertos). 5. Obtención de parámetros: valores numéricos que resumen la información obtenida. ▼ ejemplo Supongamos que por orden del rector, un funcionario de una universidad organiza, tabula, representa gráficamente y obtiene parámetros de algunos ca- racteres de todos los alumnos (por ejemplo: edades, resultados académicos) para compararlos con estudios similares hechos en años anteriores. Este estu- dio es estadística descriptiva, pues se realiza sobre la totalidad de la pobla- ción. Estadística inferencial La estadística inferencial trabaja con muestras y pretende, a partir de ellas, “in- ferir” características de toda la población. Es decir, se pretende tomar como ge- nerales propiedades que solo se han verificado para casos particulares. En ese proceso hay que operar con mucha cautela: ¿Cómo se elige la muestra? ¿Qué grado de confianza se puede tener en el resultado obtenido? ▼ ejemplo Una editorial realiza una encuesta a 387 alumnos de una universidad sobre sus preferencias en la lectura, con el fin de extraer consecuencias válidas para todos los universitarios. Esto es estadística inferencial, pues, a partir de una muestra, se desea obtener información sobre algún aspecto de la población. Se estudia el corportamiento de una variable en una muestra. Se infiere el comportamiento de esa variable en la población. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
125 UNIDAD 13 125 Tras la recogida de datos, la elaboración de una tabla de frecuencias es el siguien- te paso. Cuando la variable toma pocos valores, la elaboración de la tabla es su- mamente sencilla. No hay más que hacer el recuento de los resultados. Tabla con datos agrupados Cuando en una distribución estadística el número de valores que toma la varia- ble es muy grande, conviene elaborar una tabla de frecuencias agrupándolos en intervalos. Para ello: 1. Se localizan los valores extremos, a y b, y se halla su diferencia, r = b – a (re- corrido). 2. Se decide el número de intervalos que se quiere formar, teniendo en cuenta la cantidad de datos que se poseen. El número de intervalos no debe ser inferior a 6 ni superior a 15. 3. Se toma un intervalo, r', de longitud algo mayor que el recorrido r y que sea múltiplo del número de intervalos, con objeto de que estos tengan una longi- tud entera. 4. Se forman los intervalos, de modo que el extremo inferior del primero sea algo menor que a y el extremo superior del último sea algo mayor que b. Es deseable que los extremos de los intervalos no coincidan con ninguno de los datos. Para ello, conviene que los extremos de los intervalos tengan una cifra decimal más que los datos. El punto medio de cada intervalo se llama marca de clase. Es el valor que repre- senta a todo el intervalo para el cálculo de algunos parámetros. Tablas de frecuencias Tablas 2 Cuando se elabora una tabla con datos agrupados, se pierde algo de información (pues en ella se ignora cada valor concreto, que se difumina dentro de un intervalo). A cambio, se gana en claridad y eficacia. No lo olvides 1 Reparte los cuarenta datos del ejercicio resuelto ante- rior en 10 intervalos con el mismo recorrido total. 2 Reparte los cuarenta datos del ejercicio resuelto ante- rior en 8 intervalos. Para ello, toma r' = 32. Actividades Elaborar una tabla de frecuen- cias con las estaturas de 40 ado- lescentes: 168 160 167 175 175 167 168 158 149 160 178 166 158 163 171 162 165 163 156 174 160 165 154 163 165 161 162 166 163 159 170 165 150 167 164 165 173 164 169 170 Ejercicio resuelto 1. Valores extremos: a = 149, b = 178. Recorrido: r = 178 – 149 = 29. 2. Tomaremos solo 6 intervalos. Un múltiplo de 6 mayor que 29 y próximo a él es 30. Longitud de cada intervalo: 5. 3. Formamos los intervalos comenzando por un número algo menor que a = 149 y terminando en un número algo mayor que b = 178. 4. Repartimos los datos en los intervalos: intervalos 148,5-153,5 153,5-158,5 158,5-163,5 163,5-168,5 168,5-173,5 173,5-178,5 m. de clase 151 156 161 166 171 176 frecuencias 2 4 11 14 5 4 r = b – a a b r' b – a © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
126 126 Parámetros estadísticos: x – y q Parámetros 3 La tabla de frecuencias de la izquierda puede corresponder a: • Una distribución de datos aislados que toma los valores x1, x2, … xn. • Una distribución de datos agrupados en intervalos, de los cuales x1, x2, … xn son las marcas de clase. En el primer caso, la tabla refleja exactamente la distribución real. En el segundo, la tabla es una buena aproximación a la realidad. Recordemos cómo se obtienen los parámetros a partir de una tabla: ■ Media: x – = Sfi xi Sfi Sfi xi 8 suma de todos los datos Sfi = N 8 n.° total de individuos Por ejemplo, en la distribución que tenemos en el margen: Sfi = 288. Hay 288 individuos (que han realizado el test). Sfi xi = 766. Es la suma de las puntuaciones de todos los individuos. La media es x – = 766/288 = 2,66. ■ Varianza: Var = Sfi (xi – x – )2 N o bien Var = Sfi xi 2 N – x – 2 Las dos expresiones coinciden. — En la primera de ellas, se ve claro el significado de la varianza: promedio de los cuadrados de las desviaciones a la media. — La segunda es más cómoda para los cálculos, como se puede apreciar en el ejemplo (tabla del margen): Var = 2446 288 – 2,662 = 1,42 ■ Desviación típica: q = √varianza La desviación típica es un parámetro más razonable que la varianza, pues se expresa en la misma magnitud que los datos y que la media (por ejemplo, si los datos vienen en centímetros, la desviación típica viene en centímetros; sin embargo, la varianza se daría en centímetros cuadrados). En el ejemplo: q = √1,42 = 1,19 ■ Coeficiente de variación: C.V. = q x – El coeficiente de variación sirve para comparar las dispersiones de población heterogéneas, pues indica la variación relativa. En el ejemplo: C.V. = 1,19 2,66 = 0,447. O bien 44,7%. xi fi fixi 0 1 2 3 4 5 12 31 86 92 48 19 0 31 172 276 192 95 288 766 xi fi fixi fixi 2 0 1 2 3 4 5 12 31 86 92 48 19 0 31 172 276 192 95 0 31 344 828 768 475 288 766 2446 xi fi x1 x2 . . . xn f1 f2 . . . fn puntuaciones en un test © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
UNIDAD 13 127 1 Halla, manualmente y con calculadora, x – , q y C.V. en la tabla obtenida en el ejercicio resuelto de la pági- na 125: xi 151 156 161 166 171 176 fi 2 4 11 14 5 4 2 Halla, manualmente y con calculadora, x – , q y C.V. en la distribución de los ejercicios 1 y 2 de la página 125. Compara los resultados entre sí y con los del ejercicio 1 de esta página. Actividades Calcular x – , q y C.V. en la si- guiente distribución: distribución de pesos (en kg) intervalos frecuencias 42,5-53,5 53,5-64,5 64,5-75,5 75,5-86,5 86,5-97,5 97,5-108,5 4 19 86 72 41 7 Ejercicio resuelto Empezamos sustituyendo los intervalos por sus marcas de clase: N = Sfi = 229 Sfi xi = 17658 Sfixi 2 = 1390434 xi fi fixi fixi 2 48 59 70 81 92 103 4 19 86 72 41 7 192 1121 6020 5832 3772 721 9216 66139 421400 472392 347024 74263 229 17658 1390434 Los números de la 3.a columna, fi xi, se obtienen multiplicando los números de las columnas anteriores (xi · fi = fixi). Por ejemplo, 59 · 19 = 1121. Análogamente, los de la 4.a columna se obtienen multiplicando los de la 1.a por los de la 3.a (xi · fi xi = fi xi 2). Por ejemplo, 59 · 1121 = 66139. Con las sumas de las columnas de la tabla, obtenemos los parámetros: media: x – = Sfi xi Sfi = 17658 229 = 77,1 kg desviación típica: q =√Sfi xi 2 Sfi – x –2 =√1390434 229 – 77,12 = 11,2 kg coef. de variación: C.V. = q x – = 11,2 77,1 = 0,145 = 14,5% con calculadora 1. Preparamos la calculadora para que trabaje en el modo sd. 2. Borramos los datos que pudiera haber acumulados de otras ocasiones: I A 3. Introducimos los datos: 48 * 4 D 59 * 19 D … 103 * 7 D 4. Resultados obtenidos: n.º de individuos Sfi n 8 {∫∫∫∫∫∫∫∫∫““£} suma de valores Sfi xi æ 8 {∫∫∫∫∫∫∫‘|∞°} suma de cuadrados Sfi xi 2 Æ 8 {∫∫∫∫∫‘«£≠¢«¢} media x – X 8 {∫||…‘≠£‘|≠«‘} desv. típica q g 8 {∫‘‘…“““«≠‘«“} © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 127
128 Medidas de posición Medidas 4 ■ Mediana Si los individuos de una población están colocados en orden creciente se- gún la variable que estudiamos, el que ocupa el valor central se llama indi- viduo mediano, y su valor, la mediana. La mediana, Me, está situada de modo que antes de ella está el 50% de la población, y detrás, el otro 50%. Por ejemplo: 6, 7, 7, 7, 8, 9, 10, 12, 15 8 mediana: Me = 8 Si el número de individuos es par, la mediana es el valor medio de los dos cen- trales. Por ejemplo: 6, 7, 7, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 16 8 Me = 8,5 ■ Cuartiles Si en lugar de partir la totalidad de los individuos en dos mitades, lo hace- mos en cuatro partes iguales (todas ellas con el mismo número de indivi- duos), los dos nuevos puntos de separación se llaman cuartiles. Cuartil inferior, Q1, es un valor de la variable que deja por debajo de él al 25% de la población, y por encima, al 75%. El cuartil superior, Q3 , deja debajo al 75% y encima al 25%. Se designan por Q1 y Q3, porque la mediana sería el Q2. Por ejemplo, en la distribución 1, 2, 2 , 3, 4, 5 , 5, 5, 6 , 8, 9, 10 123 123 123 123 25% 7 25% 7 25% 7 25% Q1 Me Q3 estos parámetros toman los valores siguientes: Q1 = 2,5; Me = 5; Q3 = 7 Mediana y cuartiles se llaman medidas de posición. En general, las cosas no son tan fáci- les como en este ejemplo. Obsérvalo en el ejercicio resuelto. Ten en cuenta Calcular Me, Q1 y Q3 en la distribución: 1 1 2 3 4 4 5 5 5 5 6 7 7 7 8 9 10 Ejercicio resuelto Hay 17 individuos. 17/2 = 8,5 8 La Me es el valor del individuo 9.°, Me = 5. 17/4 = 4,25 8 (5.° lugar) Q1 = 4 17 · (3/4) = 12,75 8 (13.° lugar) Q3 = 7 7 Me 7 7 7 Q1 Me Q3 1 Calcula Me, Q1 y Q3 en la siguiente distribución, cuyos datos están dados ordenadamente: 0 0 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9 9 10 10 Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 128
129 UNIDAD 13 129 Observa la siguiente forma de representar distribuciones estadísticas. Q1 0 Me Q3 1 2 DIAGRAMA DE CAJA ESCALA 3 4 5 6 7 8 9 10 25% 25% 25% 25% La gráfica corresponde a la distribución de notas en un cierto examen. En la par- te alta se ha puesto la escala sobre la que se mueve la variable. Debajo se pone el diagrama propiamente dicho, que consiste en lo siguiente: — La población total se parte en cuatro trozos, cada uno de ellos con el 25% de los individuos, previamente ordenados de menor a mayor. — El 50% de los valores centrales se destacan mediante un rectángulo (caja). — Los valores extremos (el 25% de los menores y el 25% de los mayores) se representan mediante sendos segmentos (bigotes). Los puntos que separan los cuatro trozos son, obviamente, los cuartiles y la me- diana (Q1, Me, Q3). Los diagramas de caja (o caja y bigotes) se construyen del siguiente modo: • La caja abarca el intervalo Q1, Q3 (llamado recorrido intercuartílico) y en ella se señala expresamente el valor de la mediana, Me. Q1 Me Q3 • Los bigotes se trazan hasta abarcar la totalidad de los individuos, con la condi- ción de que cada lado no se alargue más de una vez y media la longitud de la caja. Q1 Me Q3 • Si uno (o más) de los individuos quedara por debajo o por arriba de esa longitud, el correspondiente lado del bigote se dibujaría con esa limitación y se añadiría, mediante asterisco, el individuo en el lugar que le corresponda. Por ejemplo: Q1 Me Q3 * La longitud de este lado del bigote es 1,5 veces la de la caja. En este lado no está incluido el individuo extremo que se representa median- te un asterisco. Este diagrama se llama también de caja y bigotes. Diagramas de caja Este diagrama se llama también de y bigotes. Diagramas 5 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
130 130 1 Representa mediante diagramas de caja y bigotes las siguientes distribuciones: a) 1 1 2 3 4 4 5 5 b) 1 2 2 3 3 3 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 6 7 7 7 8 9 10 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 8 8 9 9 10 10 Actividades 1. Representar, mediante un diagrama de caja, la siguiente distribución. 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 2. Las estaturas de los 40 alum- nos y alumnas de una clase son, dadas ordenadamente: 149 150 154 156 157 158 159 160 160 160 161 162 162 163 163 163 163 164 165 166 166 166 167 167 167 168 168 168 169 169 170 170 170 171 172 173 174 175 175 189 Representar la distribución mediante un diagrama de caja. Problemas resueltos 1. Tenemos 40 individuos. 40 : 2 = 20 8 La mediana será el valor intermedio entre los individuos 20.° y 21.°. Esto es: Me = 2,5. 40 : 4 = 10 8 El cuartil inferior será el valor intermedio entre los individuos 10.° y 11.°: Q1 = 1,5. Y, de la misma manera: Q3 = 4. 0 1 2 3 4 5 La longitud de la caja es 4 – 1,5 = 2,5. Los bigotes recogen al resto de la dis- tribución. No hay individuo excepcionales. 2. Puesto que el número de individuos es múltiplo de cuatro, Q1, Me y Q3 serán los valores que hay entre los individuos 10.° y 11.°, entre 20.° y 21.°, entre 30.° y 31.°, respectivamente. Es decir, Q1 = 160,5 Me = 166 Q3 = 169,5 150 160 170 180 190 * La longitud de la caja es 169,5 – 160,5 = 9. Una vez y media esta longitud es 1,5 · 9 = 13,5. El altísimo estudiante que mide 189 cm se separa del extremo superior de la caja 189 – 169,5 = 19,5. Esa distancia es mayor que una vez y media la longitud de la caja. Por eso, hemos puesto a la derecha un bigote de longi- tud 13,5 y hemos añadido un asterisco que señala la situación del individuo excepcional. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
131 131 UNIDAD 13 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias ■ Practica Tablas de frecuencias 1 En una maternidad se han tomado los pesos (en kilogramos) de 50 recién nacidos: 2,8 3,2 3,8 2,5 2,7 3,7 1,9 2,6 3,5 2,3 3,0 2,6 1,8 3,3 2,9 2,1 3,4 2,8 3,1 3,9 2,9 3,5 3,0 3,1 2,2 3,4 2,5 1,9 3,0 2,9 2,4 3,4 2,0 2,6 3,1 2,3 3,5 2,9 3,0 2,7 2,9 2,8 2,7 3,1 3,0 3,1 2,8 2,6 2,9 3,3 a) ¿Cuál es la variable y de qué tipo es? b)Construye una tabla con los datos agrupados en 6 intervalos de 1,65 a 4,05. c) Representa gráficamente esta distribución. 2 A un grupo de 30 personas se les ha tomado el número de pulsaciones por minuto (ritmo car- díaco) obteniéndose los siguientes resultados: 87 85 61 51 64 75 80 70 69 82 80 79 82 74 92 76 72 73 63 65 67 71 88 76 68 73 70 76 71 86 Representa gráficamente esta distribución agrupan- do los datos en 6 intervalos (desde 50,5 a 92,5). Media, desviación típica y C.V. Halla la media, la desviación típica y el coeficiente de variación en las siguientes distribuciones: 3 4 3 xi fi 0 1 2 3 4 5 12 9 7 6 3 3 4 xi fi 0 1 2 3 4 5 6 1 5 6 7 4 4 3 5 6 5 intervalo fi 1,65-2,05 2,05-2,45 2,45-2,85 2,85-3,25 3,25-3,65 3,65-4,05 4 5 13 17 8 3 6 intervalo fi 50,5-57,5 57,5-64,5 64,5-71,5 71,5-78,5 78,5-85,5 85,5-92,5 1 3 8 8 6 4 7 Los gastos mensuales de una empresa A tie- nen una media de 100000 euros y una desviación típica de 12500 euros. En otra empresa B, la me- dia es 15000 euros, y la desviación típica, 2500 euros. Calcula el coeficiente de variación y di cuál de las dos tiene más variación relativa. Medidas de posición 8 La mediana y los cuartiles de la distribución de “Aptitud para la música” (escala 1-100) en un co- lectivo de personas son Q1 = 31, Me = 46 y Q3 = 67. Copia y completa las siguientes afirmaciones: a) El 75% tiene una aptitud superior o igual a ——. b)El 25% tiene una aptitud superior o igual a ——. c) El ——% tiene una aptitud igual o menor a 46 puntos. d)El ——% tiene una aptitud superior o igual a 46 e inferior o igual a 67. e) El ——% tiene una aptitud superior o igual a 31 e inferior o igual a 67. 9 La altura, en centímetros, de un grupo de alumnos y alumnas de una misma clase es: 150 169 171 172 172 175 181 182 183 177 179 176 184 158 Calcula la mediana y los cuartiles y explica el signi- ficado de estos parámetros. 10 Calcula la mediana y los cuartiles de la si- guiente distribución: xi 0 1 2 3 4 5 fi 12 9 7 6 3 3 11 Halla la mediana, los cuartiles y el percentil 60 en cada una de las siguientes distribuciones, correspondientes a las notas obtenidas en un test que han hecho dos grupos de estudiantes: A: 25 – 22 – 27 – 30 – 23 – 22 – 31 – 18 24 – 25 – 32 – 35 – 20 – 28 – 30 B: 27 – 32 – 19 – 22 – 25 – 30 – 21 29 – 23 – 31 – 21 – 20 – 18 – 27 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
132 132 Diagramas de caja Haz el diagrama de caja correspondiente a las si- guientes distribuciones. 12 La del ejercicio 8. 13 La del ejercicio 9. 14 La A y la B del ejercicio 10. Muestreo 15 Se quieren realizar los siguientes estudios: III. Tipo de transporte que utilizan los vecinos de un barrio para acudir a su trabajo. III. Estudios que piensan seguir los alumnos y las alumnas de un centro escolar al terminar la ESO. III. Edad de las personas que han visto una obra de teatro en una ciudad. IV. Número de horas diarias que ven la televisión los niños y las niñas de tu comunidad autóno- ma con edades comprendidas entre 5 y 10 años. a) Di en cada uno de estos casos cuál es la población. b)¿En cuáles de ellos es necesario recurrir a una muestra? ¿Por qué? 16 Para hacer un sondeo electoral en un pueblo de 400 electores, aproximadamente, se va a elegir una muestra de 200 individuos. Di si te parece váli- do cada uno de los siguientes modos de seleccionar- los y explica por qué. a) Se le pregunta al alcalde, que conoce a todo el pue- blo,quéindividuosleparecenmásrepresentativos. b)Se eligen 200 personas al azar entre las que acu- den a la verbena el día del patrón. c) Se seleccionan al azar en la guía telefónica y se les encuesta por teléfono. d)Se acude a las listas electorales y se seleccionan al azar 200 de ellos. ■ Aplica lo aprendido 17 En una urbanización de 25 familias se ha ob- servado la variable “número de coches que tiene la familia” y se han obtenido los siguientes datos: 0 1 2 3 1 0 1 2 3 1 0 1 1 1 4 0 1 1 1 4 3 2 2 1 1 a) Construye la tabla de frecuencias. b)Haz el diagrama de barras. c) Calcula la media y la desviación típica. d)Halla la mediana y los cuartiles. e) Dibuja el diagrama de caja. ¿Conoces los parámetros estadísticos x – , q y C.V.? ¿Los sabes calcular e interpetar? 1 La edad de los visitantes de una exposición está reco- gida en la siguiente tabla: edad [15, 25) [25, 35) [35, 45) [45, 55) [55, 65) [65, 75] n.º de vis. 63 95 189 243 175 105 a) Representa los datos en un gráfico adecuado. b)Halla x – , q y C.V. 2 Los beneficios, en millones de euros, de dos empre- sas en seis años consecutivos han sido los siguientes: A 5,9 2,5 7,4 8,1 4,8 3,7 B 4,5 3,8 5,7 3,5 5,5 4,6 ¿Cuál de las dos empresas tiene mayor variación? ¿Conoces las medidas de posición, mediana, cuar- tiles y percentiles? ¿Los sabes calcular e interpre- tar? ¿Sabes utilizarlos para construir o interpretar un diagrama de caja? 3 Halla la mediana y los cuartiles de la siguiente distri- bución: 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 6 8 Haz el correspondiente diagrama de caja. 4 Indica por qué el diagrama de caja siguiente es inco- rrecto: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 * Autoevaluación © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias
133 Históricamente, el interés por la probabilidad co­ mienza con los juegos de azar. Cardano, algebrista italiano del siglo xvi, fue un jugador empedernido en algunas épocas de su vida. Esta pasión le hizo ser conocedor de trucos y fullerías. Acabó escribiendo un libro sobre el juego, en el que, por primera vez, se teoriza sobre las probabilidades. Fue otro jugador en el siglo xvii, el caballero de Meré, quien indujo, sin saberlo, a que los matemáticos Pas- cal y Fermat mantuvieran una fructífera correspon­ dencia: en sus cartas, proponían soluciones a algunos problemas sobre juegos planteados por Meré (al tirar cuatro dados, ¿qué es más ventajoso, apostar por “al­ gún 6” o por “ningún 6”?), y elucubraban sobre otras situaciones probabilísticas. Así nació, con estos dos genios, la base de la teoría de las probabilidades. Ni Pascal ni Fermat publicaron sus conclusiones, pero sí lo hizo Huygens en 1657, en un breve libro titulado Sobre los razonamientos en los juegos de azar. En 1713, Jacques Bernouilli recogió lo escrito por Huygens, lo amplió y completó, construyendo así el primer libro importante sobre la teoría de las proba­ bilidades: Arte de la conjetura. Laplace, en 1812, publicó Teoría analítica de las pro- babilidades, donde recogió y organizó multitud de resultados que había ido obteniendo y difundiendo desde hacía 40 años. Se trata de la mayor aportación de la historia a esta teoría. Pocos años después pu­ blicó Ensayo filosófico de las probabilidades, destinado a los no expertos. De este libro es la siguiente frase: La teoría de las probabilidades es solo sentido común expresado con números. 14Cálculo de probabilidades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
134 134 Probabilidades en experiencias simples Probabilidades en experiencias simples 1 Experiencias irregulares Para calcular la probabilidad de un suceso correspondiente a una experiencia irregular (una chincheta, o un dado cargado, o extraer una bola de una bolsa cuya composición ignoramos…) no queda más remedio que experimentar. Es decir, repetir la experiencia muchas veces, averiguar la frecuencia relativa de ese suceso y asignarle ese valor (aproximado) a la probabilidad. Cuantas más veces hagamos la experiencia, más fiable será el valor asignado. Por ejemplo, si en una bolsa hay bolas de cinco colores ( , , , y ) y rea­ lizamos 100 veces la experiencia de extraer, mirar, anotar y devolver a la bolsa, obteniendo los siguientes resultados: f( ) = 34, f( ) = 23, f( ) = 21, f( ) = 8, f( ) = 14 les asignaríamos los siguientes valores a las probabilidades: P[ ] ≈ fr( ) = 0,34; P[ ] ≈ f r( ) = 0,23; P[ ] ≈ f r( ) = 0,21; P [ ] ≈ fr( ) = 0,08; P[ ] ≈ f r( ) = 0,14 Experiencias regulares. Ley de Laplace Si la experiencia aleatoria se realiza con un instrumento regular (dado correcto, baraja completa…), entra en juego la ley de Laplace. Recordémosla: • Si el espacio muestral tiene n casos y la experiencia es regular, entonces todos ellos tienen la misma probabilidad, 1/n. • Si un suceso tiene k casos, entonces su probabilidad es k/n. P[S] = número de casos favorables a S número total de casos posibles Por ejemplo, en una bolsa hay 40 bolas idénticas salvo en el color. De ellas, 15 son rojas. Entonces, al extraer una bola al azar: P[Roja] = 15 40 = 3 8 = 0,375 1. Lanzamos un dado con forma de dodecaedro perfecto, con las caras numeradas del 1 al 12. Calcular: a) P[8] b) P[menor que 3] c) P[impar] d)P [número primo] e) P[mayor que 4 pero menor que 8] Problemas resueltos 1. a) P[8] = 1 12 . Hay 12 casos, y el “8” es uno de ellos. b)Solo 1 y 2 son menores que 3 8 P[menor que 3] = 2 12 = 1 6 c) Hay 6 números impares menores que 12 8 P[impar] = 6 12 = 1 2 d)2, 3, 5, 7, 11 son primos 8 P[número primo] = 5 12 e) P[{5, 6, 7}] = 3 12 = 1 4 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
135 UNIDAD 14 135 2. Con un molde se han fabri- cado varios miles de dados. Sospechamos que son inco- rrectos. ¿Cómo procedemos para averiguar si son o no co- rrectos? En caso de que no lo sean, ¿cómo evaluaremos la probabilidad de cada cara? 3. Lanzamos dos dados correctos y anotamos las diferencias de las puntuaciones. a) ¿Cuál es el espacio muestral? b)¿Qué probabilidad tiene cada caso? c) Hallar la probabilidad del suceso “la diferencia es ma- yor que 3”. 4. Un juego de cartas solo distin- gue estas posibilidades: figura (sota, caballo o rey), as, menor que 6 (2, 3, 4, 5), ma- yor que 5 (6, 7). a) ¿Cuál es el espacio muestral? b)Di la probabilidad en cada caso. c) ¿Cuál es la probabilidad de “no figura”? 2. Podemos suponer que todos los dados son idénticos. Experimentamos con varios efectuando, en total, 1000 lanzamientos. Estos son los resultados: Observamos que algunas de las frecuencias relativas se di­ ferencian demasiado del valor 1/6 = 0,166… 1 2 3 4 5 6 f 154 123 236 105 201 181 fr 0,154 0,123 0,236 0,105 0,201 0,181 Puesto que el número de experimentaciones (1000) es suficientemente gran­ de, podemos concluir que el dado es defectuoso. Tomaremos las frecuencias relativas de las distintas caras como valores aproximados de sus respectivas probabilidades. 3. A partir de la tabla de la izquierda, construimos la distribución siguiente: diferencias 0 1 2 3 4 5 n.º de veces 6 10 8 6 4 2 probabilidad 6/36 10/36 8/36 6/36 4/36 2/36 0 1 2 3 4 5 1 0 1 2 3 4 2 1 0 1 2 3 3 2 1 0 1 2 4 3 2 1 0 1 5 4 3 2 1 0 a) y b) En la tabla anterior aparece el espacio muestral, E = {0, 1, 2, 3, 4, 5}, con las probabilidades asociadas a cada caso. c) P[Diferencia mayor que 3] = P[{4, 5}] = 4/36 + 2/36 = 6/36 = 1/6 4. Hay 40 cartas. La probabilidad de cada una es 1/40. a) En este juego, el espacio muestral es E = {“figura”, “as”, “ 6”, “ 5”}. b) Hay 3 figuras en cada palo ÄÄ8 P[figura] = 12/40 = 3/10 = 0,3 Hay 4 ases en la baraja ÄÄÄÄ8 P[as] = 4/40 = 1/10 = 0,1 Hay 4 números 6 en cada palo 8 P[ 6] = 16/40 = 2/5 = 0,4 Hay 2 números 5 en cada palo 8 P[ 5] = 8/40 = 1/5 = 0,2 c) P[no figura] = 1 – P[figura] = 1 – 0,3 = 0,7 1 Lanzamos un dado con forma de octaedro, con sus ca­ ras numeradas del 1 al 8. Evalúa estas probabilidades: a) P [múltiplo de 3] b)P[menor que 5] c) P[número primo] d)P[no múltiplo de 3] 2 Lanzamos dos dados y anotamos la menor de las pun- tuaciones. a) Escribe el espacio muestral y asígnale probabilidad a cada uno de los casos. b)Halla la probabilidad del suceso “la menor pun­ tuación es menor que 4” = “ 4”. c) Halla P[no 4]. Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
136 136 Probabilidades en experiencias compuestas Probabilidades en experiencias compuestas 2 Las experiencias simples que forman una experiencia compuesta pueden ser de- pendientes o independientes. Dos o más experiencias aleatorias se llaman independientes cuando el resul­ tado de cada una de ellas no depende del resultado de las demás. Por ejemplo, el lanzamiento de dos dados puede considerarse como composi­ ción de dos pruebas (un dado y otro dado) independientes, pues el resultado de cada dado no influye en el otro. Dos o más experiencias aleatorias se llaman dependientes cuando el resultado de cada una de ellas influye en las probabilidades de las siguientes. Por ejemplo, extraer dos cartas de una baraja (una carta seguida de otra carta) es la composición de dos pruebas dependientes, pues el resultado de la primera influye en las probabilidades de los sucesos de la segunda: 1.a extracción quedan 2.a extracción —————— ———— —————— as 39 cartas, 3 ases P[as] = 3/39 no as 39 cartas, 4 ases P[as] = 4/39 Como vemos, las probabilidades de los sucesos en la 2.a extracción dependen de lo que ocurrió en la 1.a. Extracciones con o sin reemplazamiento “Extraemos una bola de esta bolsa y, después, otra”. Falta un dato: ¿la que hemos extraído la echamos de nuevo a la bolsa antes de la 2.a extracción o no? — “Sacamos una bola, la miramos, la devolvemos a la bolsa, removemos y volve­ mos a sacar”, lo resumimos así: “sacamos dos bolas con reemplazamiento”. — “Sacamos una bola, la miramos y sacamos otra” se resume así: “sacamos dos bolas sin reemplazamiento”. En el primer caso, las experiencias son independientes. En el segundo, depen­ dientes. 1 Lanzamos un dado y, después, sacamos una bola de la bolsa. Estas dos experiencias, ¿son dependientes o independien­ tes? 2 Lanzamos un dado. Si sa­ le par, extraemos una bola de la bolsa A. Si sale im­ par, de la B. Las experien­ cias, ¿son dependientes o independientes? par impar A B Actividades Las siguientes experiencias: a) extraer tres cartas de una baraja, b) lanzar cinco dados, se pueden considerar como experien­ cias compuestas de otras simples: a) Extraer una carta de una baraja, después otra, y después otra. b) Lanzar un dado, y otro… y otro. Recuerda La 1.ª es as. Quedan 3 ases en 39 cartas. La 1.ª no es as. Quedan 4 ases en 39 cartas. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
137 UNIDAD 14 137 Composición de experiencias independientes Composición de experiencias independientes 3 Es más sencillo calcular las probabilidades de los sucesos compuestos descompo­ niéndolos en sucesos simples. Cuando varias experiencias aleatorias son independientes, la probabilidad de que ocurra S1 en la primera, S2 en la segunda, etc., es: P[S1 y S2 y …] = P[S1] · P[S2] · … El resultado de cada experiencia no influye en el resultado de la siguien­ te. Experiencias independientes 1 Se extraen 3 cartas con reemplazamiento. Halla: a) P[as en 1.a y figura en 2.a y 3.a] b)P[3 ases] c) P[un as y dos figuras] d)P[ningún as] 2 Se lanzan 5 monedas. Halla la probabilidad de: a) 5 caras b) alguna cruz 3 Lanzamos 3 monedas. Calcula: a) P[tres caras] b) P[ninguna cara] c) P[alguna cara] 4 Se lanzan dos monedas y un dado. ¿Cuál es la proba­ bilidad de obtener cara en ambas monedas y seis en el dado? ¿Cuál, la de obtener cruz en las monedas y par en el dado? Actividades 1. Lanzamos dos dados, uno rojo (R) y otro verde (V). Hallar estas probabilidades: a) 3 en R y 5 en V b)5 en R y 3 en V c) un 3 y un 5 d)par en R y 2 en V “par” = {2, 4, 6} “ 2” = {3, 4, 5, 6} 2. Sacamos una bola de A y una bola de B. Calcular: A B a) P[ y ] b)P[ y ] c) P[ y ] d)P[una de ellas y otra ] e) P[la segunda ] Problemas resueltos 1. a) P[3 en R y 5 en V] = P[3] · P[5] = 1/6 · 1/6 = 1/36 b)P[5 en R y 3 en V] = P[5] · P[3] = 1/6 · 1/6 = 1/36 c) P[un 3 y un 5] = P[3 en R y 5 en V] + P[5 en R y 3 en V] = = ( 1 36)+ ( 1 36)= 2 36 = 1 18 d)P[par en R y 2 en V] = P[par] · P[ 2] = = 3 6 · 4 6 = 12 36 = 1 3 6,6 5,6 4,6 3,6 2,6 1,6 6,5 5,5 4,5 3,5 2,5 1,5 6,4 5,4 4,4 3,4 2,4 1,4 6,3 5,3 4,3 3,3 2,3 1,3 6,2 5,2 4,2 3,2 2,2 1,2 6,1 5,1 4,1 3,1 2,1 1,1 2. a) P[ y ] = P[1.a ] · P[2.a ] = 2 5 · 3 6 = 6 30 = 1 5 b)P[ y ] = P[1.a ] · P[2.a ] = 2 5 · 2 6 = 4 30 = 2 15 c) P[ y ] = P[1.a ] · P[2.a ] = 3 5 · 3 6 = 9 30 = 3 10 d)P[una de ellas y otra ] = P[ y ] + P[ y ] = 4 30 + 9 30 = 13 30 e) P[la 2.a ] = P[cualquier cosa la 1.a] · P[la 2.a ] = 1 · 1 6 = 1 6 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
138 138 Composición de experiencias dependientes Composición de experiencias dependientes 4 El resultado de cada experiencia in­ fluye en las probabilidades de las si­ guientes. Experiencias dependientes De una urna con 3 bolas verdes y 2 rojas, extraemos dos bolas. Calcular la probabilidad de que: a) Ambas sean verdes. b)La 1.a sea roja y la 2.a verde. c) Las dos sean rojas. P[ en este caso] = 2 4 Si la 1.a es P[ ] = 3 5 Si la 1.a es , quedan cuatro: 1 y 3 Problema resuelto a) Imaginemos una gran cantidad de gente. Cada uno de ellos tiene una urna con 3 bolas verdes y 2 bolas rojas. Son sometidos a dos pruebas: 1.a prueba: Han de extraer bola verde. (La dejan fuera). 2.a prueba: Han de volver a extraer verde. Averigüemos qué proporción de gente supera cada prueba y, en consecuen­ cia, qué proporción supera las dos. P[ ] = 3/5. Por término medio, 3 de cada 5 indi­ viduos extraen bola verde y superan la 1.a prueba. primera extracción Ahora, la composición de la urna se modifica dependiendo del resultado de la primera prueba. Como estamos siguiendo la pista a los que extraen bola verde, estos tienen ahora una urna con 2 bolas verdes y 2 bolas rojas. Veamos qué proporción de ellos supera la 2.a prueba. P[ ] = 2/4. Por término medio, 2 de cada 4 de los que superan la 1.a prueba superan también la 2.a. segunda extracción Proporción de individuos que superan ambas pruebas: 3 5 · 2 4 = 6 20 . Es decir: P[ y ] = P[ la 1.a] · P[ la 2.a / la 1.a] = 3 5 · 2 4 = 6 20 = 3 10 Estas pruebas son dependientes, porque el resultado de la primera influye en la segunda. b)P[ y ] = P[ la 1.a] · P[ la 2.a / la 1.a] = 2 5 · 3 4 = 6 20 = 3 10 c) P[ y ] = P[ la 1.a] · P[ la 2.a / la 1.a] = 2 5 · 1 4 = 2 20 = 1 10 Si dos sucesos S1 y S2 corresponden a pruebas dependientes, la probabili­ dad de que ocurra S1 en la 1.a y S2 en la 2.a es: P[S1 y S2] = P[S1] · P[S2 en la 2.ª / S1 en la 1.a] = P[S1] · P[S2 / S1] La expresión P[S2 / S1] se llama probabilidad condicionada: probabilidad de S2 condicionada a que ocurra S1. Para tres sucesos dependientes: P[S1 y S2 y S3] = P[S1] · P[S2 / S1] · P[S3 / S1 y S2] La probabilidad condicionada P[S3 / S1 y S2] significa “probabilidad de que ocurra S3 supuesto que ocurrieron S1 y S2”. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
139 UNIDAD 14 139 Descripción de la experiencia mediante un diagrama en árbol La experiencia de la página anterior se puede describir sistemáticamente, y de forma muy clara, mediante un diagrama en árbol: 3/5 La urna queda así La urna queda así 2/5 2/4 2/4 3/4 1/4 P[ y ] = 3 5 · 2 4 = 6 20 = 3 10 P[ y ] = 3 5 · 2 4 = 6 20 = 3 10 P[ y ] = 2 5 · 3 4 = 6 20 = 3 10 P[ y ] = 2 5 · 1 4 = 2 20 = 1 10 Significado de algunas probabilida­ des: 2 5 = P[ en la 1.a] 3 4 = P[ en 2.a / en 1.a] Recuerda Si en la 1.a sale as, quedan 3 ases en 39 cartas. Por tanto: P[as en 2.a / as en 1.a] = 3 39 Análogamente: P[as en 3.a / as en 1.a y 2.a] = 2 38 Observa 1 Extraemos dos cartas de una baraja española. ¿Cuál es la probabilidad de que la primera sea un rey y la segunda un as? 2 Copia y completa el diagrama en árbol del problema resuelto de esta página y sobre él halla P [ningún as]. 3 Una urna contiene 5 bolas negras y 3 blancas. Ex­ traemos tres bolas. ¿Cuál es la probabilidad de que las tres sean blancas? ¿Y negras? 4 Se extraen, una tras otra, 3 cartas de una baraja. ¿Cuál es la probabilidad de obtener bastos las tres veces? a) Supón que se extraen con reemplazamiento. b) Supón que se extraen sin reemplazamiento. 5 Una urna A tiene tres bolas blancas y una negra. Otra B tiene una bola negra. Sacamos una bola de A y la echamos en B. Removemos y sacamos una bola de B. ¿Cuál es la probabilidad de que esta sea blanca? Actividades Extraemos tres cartas de una baraja española. Hallar la probabilidad de obtener tres ases. P[3 ases] = P[as en 1.a y as en 2.a y as en 3.a] = = P[as en 1.a] · P[as en 2.a / as en 1.a] · P[as en 3.a / as en 1.a y 2.a] = = 4 40 · 3 39 · 2 38 Lo describimos en un diagrama en árbol: 4/40 36/40 2/38 3/39 36/39 36/38 AS 3.a EXTR. 2.a EXTR. 1.a EXTR. AS NO AS Quedan 39 cartas. De ellas, 3 ases. Quedan 38 cartas. De ellas, 2 ases. NO AS AS NO AS P[3 ases] = P[as y as y as] = P[as] · P[as en 2.a / as en 1.a] · · P[as en 3.a / as en 1.a y 2.a] = 4 40 · 3 39 · 2 38 = 1 2470 Problema resuelto © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
140 140 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias ■ Practica Experiencias simples 1 En la lotería primitiva se extraen bolas nume­ radas del 1 al 49. Calcula la probabilidad de que la primera bola extraída sea un número…: a) … de una sola cifra. b)… múltiplo de 7. c) … mayor que 25. 2 Se extrae una carta de una baraja española. Di cuál es la probabilidad de que sea: a) rey o as. b) figura y oros. c) no sea espadas. 3 Lanzamos dos da­ dos y anotamos la pun­ tuación mayor (si coin­ ciden, la de uno de ellos). a) Completa en tu cua­ derno la tabla y di las probabilidades de los seis sucesos elemen­ tales 1, 2, 3, 4, 5 y 6. 6 6 4 5 2 2 1 b)Halla la probabilidad de los sucesos: A: n.° par, B: n.° menor que 4. Experiencias compuestas 4 a) Tenemos dos barajas de 40 cartas. Sacamos una carta de cada una. ¿Cuál es la probabilidad de que ambas sean 7? ¿Cuál es la probabilidad de que ambas sean figuras (sota, caballo o rey)? b)Tenemos una baraja de 40 cartas. Sacamos dos cartas. ¿Cuál es la probabilidad de que ambas sean un 7? ¿Cuál es la probabilidad de que ambas sean figura? 5 Lanzamos tres dados. ¿Cuál es la probabilidad de que las tres puntuaciones sean menores que 5? 6 Sacamos una bola de cada urna. Calcula la probabilidad de que: a) Ambas sean rojas. b)Ambas sean negras. c) Alguna sea verde. 7 Una urna tiene 3 bolas rojas y 2 verdes. Ex­ traemos dos. Calcula P[2 rojas] y P[2 verdes]. ■ Aplica lo aprendido 8 Una urna contiene 100 bolas numeradas así: 00, 01, 02, …, 99 Llamamos x a la cifra de las decenas e y a la cifra de las unidades del número que tiene cada bola. Se ex­ trae una bola al azar. Calcula la probabilidad de que: a) x = 3 b) y = 3 c) x ? 7 d) x 5 e) x + y = 9 f) x 3 g) y 7 h) y 7 9 Después de tirar muchas veces un modelo de chinchetas, sabemos que la probabilidad de que una cualquiera caiga con la punta hacia arriba es 0,38. Si tiramos dos chinchetas, ¿cuál será la probabilidad de que las dos caigan de distinta forma? 10 En un laboratorio se somete un nuevo medi­ camento a tres controles. La probabilidad de pasar el primero es 0,89, la de pasar el segundo es 0,93 y la de pasar el tercero es 0,85. ¿Cuál es la probabili­ dad de que el nuevo producto pase las tres pruebas? 11 Sacamos una bola de A, la echamos en B, re­ movemos y sacamos una de B. Calcula: A B a) P[1.a roja y 2.a roja] b)P[1.a roja y 2.a verde] c) P[2.a roja / 1.a verde] d)P[2.a roja / 1.a roja] e) P[2.a roja] f ) P[2.a verde] ☞ e) Para calcular esta probabilidad, ten en cuenta el si- guiente diagrama: A B B 3 2 — · — 5 3 2 1 — · — 5 3 2 — 3 1 — 3 2 — 5 3 — 5 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
141 141 UNIDAD 14 12 En una clase hay 17 chicos y 18 chicas. Elegi­ mos al azar dos alumnos de esa clase. Calcula la probabilidad de que: a) Los dos sean chicos. b)Sean dos chicas. c) Sean un chico y una chica. 13 Tiramos dos dados correctos. Di cuál es la probabilidad de obtener: a) En los dos la misma puntuación. b)Un 6 en alguno de ellos. c) En uno de ellos, mayor puntuación que en el otro. 14 Se extraen dos bolas de esta bolsa. Calcula la probabi­ lidad de que ambas sean del mismo color. ■ Resuelve problemas 15 En una bolsa hay 4 bolas, dos de ellas están marcadas con un 1 y las otras dos con un 2. Se ha­ cen tres extracciones y se anotan los resultados en orden. Calcula la probabilidad de que el número formado sea el 121, suponiendo que la experiencia sea: a) Con reemplazamiento. b)Sin reemplazamiento. 16 Matías y Elena juegan con una moneda. La lanzan tres veces y si sale dos veces cara y una vez cruz o dos veces cruz y una vez cara, gana Ma­ tías. Si sale tres veces cara o tres veces cruz, gana Elena. Calculalaprobabilidadquetienecadaunodeganar. ¿Resuelves problemas de probabilidad de experien- cias simples y compuestas? 1 Encima de una mesa tenemos estas cuatro cartas de una baraja española: – Cinco de copas. – As de oros. – Cuatro de bastos. – Dos de oros. Sacando al azar otra carta del mazo y fijándonos en su número, ¿cuál es la probabilidad de que la suma de las puntuaciones de las cinco cartas (las cuatro de la mesa y la extraída del mazo) sea 15? ¿Y 16? 2 Lanzamos una moneda y un dado y observamos los resultados obtenidos. a) ¿Cuál es la probabilidad de obtener cruz y cinco? b) ¿Y la de obtener cara y número par? 3 Lanzamos dos dados. Calcula la probabilidad de que el producto de las puntuaciones: a) Sea 5. b) Sea 6. c) Sea 4. ☞ Haz una tabla con todos los casos posibles. 4 Tenemos dos bolsas, A y B, con estas bolas: A: 7 blancas y 3 negras B: 1 blanca, 2 negras y 7 rojas Tirando un dado, si sale 1 o 2 extraemos una bola de A. Si sale 3, 4, 5 o 6, extraemos una bola de B. Calcula la probabilidad de extraer bola roja. 5 La urna A tiene 3 bolas rojas y 1 negra, y la B, 3 ne­ gras y 1 roja. Sacamos una bola de A, la echamos en B, removemos y sacamos una bola de B. Calcula la probabilidad de que ambas bolas sean rojas. Autoevaluación © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
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  • 1. ADAPTACIÓN CURRICULAR J. Colera, M. ª J. Oliveira, I. Gaztelu, M. Martínez Matemáticas 4 OPCIÓN A EDUCACIÓN SECUNDARIA
  • 2. Esta serie de Matemáticas responde a un proyecto pedagógico creado y desarrollado por Anaya Educación para la ESO. En su elaboración han participado: Autores: José Colera, M.ª José Oliveira, Ignacio Gaztelu, M.ª Mar Martínez y Leticia Colera Cañas Coordinación editorial: Mercedes García-Prieto Edición: Vicente Vallejo Diseño de cubiertas e interiores: Miguel Ángel Pacheco y Javier Serrano Tratamiento infográfico del diseño: Javier Cuéllar, Patricia Gómez y Teresa Miguel Equipo técnico: Maribel Arnau Corrección: Sergio Borbolla Ilustraciones: Montse Español y Álex Orbe Edición gráfica: Olga Sayans Fotografías: Age Fotostock, Archivo Anaya (Candel, C.; Cosano, P.; Leiva, Á. de; Martin, J.; Padura, S.; Pérez-Uz, B.; Ruiz, J.B.; Steel, M.), Corbis/Cordon Press, NASA, NASA/JPL/University of Arizona. Las normas ortográficas seguidas son las establecidas por la Real Academia Española en la nueva Ortografía de la lengua española, publicada en el año 2010.
  • 3. Unidad Contenidos Competencias Índice 4 Problemas aritméticos Página 39 1. Proporcionalidad simple .............................. 40 2. Proporcionalidad compuesta........................ 41 3. Repartos proporcionales. Problemas de mezclas ........................................................ 43 4. Problemas de móviles................................... 44 5. Cálculos con porcentajes.............................. 45 6. Interés bancario ........................................... 47 Ejercicios y problemas ............ 48 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 50 3 Númerosreales Página 29 1. Números irracionales................................... 30 2. Números reales ............................................ 31 3. Raíces y radicales.......................................... 32 4. Potencias y raíces con la calculadora............. 33 5. Propiedades de los radicales ......................... 34 Ejercicios y problemas ............ 36 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 37 2 Números decimales Página 19 1. Fracciones y números decimales................... 20 2. Utilización de cantidades aproximadas......... 22 3. La notación científica................................... 25 Ejercicios y problemas ............ 27 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 28 1. Números naturales....................................... 8 2. Números enteros.......................................... 9 3. Números racionales. Fracciones ................... 11 4. Operaciones con fracciones.......................... 13 5. Potencias de exponente entero ..................... 15 Ejercicios y problemas ............ 16 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 17 1 Númerosenteros y racionales Página 7
  • 4. 5 Expresiones algebraicas Página 51 1. Monomios................................................... 52 2. Operaciones con monomios......................... 53 3. Polinomios .................................................. 54 4. Operaciones con polinomios........................ 55 5. Preparación para ecuaciones......................... 57 Ejercicios y problemas ............ 59 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 60 Unidad Contenidos Competencias 1. Ecuación. Soluciones ................................... 62 2. Ecuaciones de primer grado ......................... 63 3. Ecuaciones de segundo grado....................... 65 4. Otros tipos de ecuaciones............................. 67 Ejercicios y problemas ............ 68 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 69 1. Ecuaciones lineales con dos incógnitas......... 72 2. Sistemas de ecuaciones lineales..................... 73 3. Resolución de sistemas de ecuaciones........... 74 4. Sistemas no lineales...................................... 77 5. Resolución de problemas mediante sistemas ........................................ 78 Ejercicios y problemas ............ 79 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 80 1. Conceptos básicos........................................ 82 2. Cómo se nos presentan las funciones ........... 83 3. Funciones continuas. Discontinuidades ....... 85 4. Crecimiento, máximos y mínimos ............... 86 5. Tendencia y periodicidad............................. 87 1. Idea de función lineal. Tipos........................ 92 2. Funciones lineales. Pendiente....................... 93 3. Ecuación de una recta en la forma punto-pendiente........................ 95 4. Funciones definidas a trozos ........................ 96 Ejercicios y problemas ............ 88 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 89 Ejercicios y problemas ............ 97 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 98 6 Ecuaciones e inecuaciones Página 61 7 Sistemas deecuaciones Página 71 8 Funciones. Características Página 81 9 Lasfunciones lineales Página 91
  • 5. Unidad Contenidos Competencias 1. Semejanza.................................................... 106 2. Semejanza de triángulos............................... 108 3. La semejanza en los triángulos rectángulos... 110 4. Construcción de una figura semejante a otra ........................................... 112 Ejercicios y problemas ............ 113 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 114 1. Vectores en el plano..................................... 116 2. Operaciones con vectores............................. 117 3. Punto medio de un segmento. Distancia entre dos puntos .......................................... 118 4. Ecuaciones de rectas. Paralelismo y perpendicularidad................... 119 Ejercicios y problemas ............ 121 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 122 1. Dos ramas de la estadística........................... 124 2. Tablas de frecuencias ................................... 125 3. Parámetros estadísticos: x – y q .................... 126 4. Medidas de posición .................................... 128 5. Diagramas de caja........................................ 129 1. Probabilidades en experiencias simples......... 134 2. Probabilidades en experiencias compuestas.... 136 3. Composición de experiencias independientes.... 137 4. Composición de experiencias dependientes.... 138 Ejercicios y problemas ............ 131 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 132 Ejercicios y problemas ............ 140 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 141 11 Lasemejanza. Aplicaciones Página 105 12 Geometría analítica Página 115 13 Estadística Página 123 14 Cálculode probabilidades Página 133 1. Parábolas y funciones cuadráticas................. 100 2. Funciones de proporcionalidad inversa ........ 101 3. Funciones radicales. Funciones exponenciales............................................... 102 Ejercicios y problemas ............ 103 Consolida lo aprendido utili- zando tus competencias. Autoevaluación ....................... 104 10 Otrasfunciones elementales Página 99
  • 7. 7 Los números naturales han sido utilizados por todas las civilizaciones desde la más remota antigüedad. El papel de los negativos, y, sobre todo, el del cero, resultó más difícil de concebir. Por ello, los números enteros no acabaron de tomar forma hasta finales del siglo vii, en la India. De allí nos llegaron por medio de los árabes en el siglo ix, junto con el sistema de numeración decimal-posicional. Las fracciones se empezaron a utilizar desde muy anti- guo, pero su uso al estilo actual se acabó de consolidar en Europa hacia el siglo xiv. 1Números enteros y racionales © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 8. 8 8 Contamos los alumnos de una clase, el número de losetas que hay en un suelo o el número de cuadrados que se pueden formar sobre una cierta trama. Se cuenta con números naturales. Los números naturales son, como sabes, 0, 1, 2, 3, …, 10, 11, …, 100, 101, … Hay infinitos. Al conjunto de todos ellos se le denomina N. Están ordenados. Esto nos permite representarlos sobre una recta: 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Los números naturales también sirven para numerar. Por ejemplo, decimos que tal alumno es el 15.° (decimoquinto) de la lista. Suma y multiplicación Los números naturales se pueden sumar y multiplicar; el resultado de esas opera- ciones es, también, un número natural. Recuerda que en las expresiones a · b + c y a + b · c la multiplicación se efectúa antes que la suma. Cuando queremos dar prioridad a la suma, hemos de indicarlo con paréntesis: a · (b + c), (a + b) · c. División La idea de división de números naturales es la de reparto. La división 100 : 5 = 20 se interpreta como un reparto de 100 elementos (dividendo) entre 5 partes (divi- sor), de manera que a cada parte le corresponden 20 elementos (cociente). Cuan- do con el reparto acabamos con todos los elementos disponibles, como es este caso, la división se llama exacta. Cuando sobran algunos elementos, la división se llama entera. En ella, además de un cociente, se obtiene un resto. Potencias y raíces Como sabes, una potencia de números naturales es, en definitiva, una multipli- cación reiterada. Por ejemplo: 74 = 7 · 7 · 7 · 7. Con solo esa referencia se obtie- nen las propiedades de las potencias. La radicación es la operación inversa de la potenciación. Si 74 = 2401, entonces 4 √2401 = 4 √74 = 7. En N solo tienen sentido las raíces exactas. Números naturales 1 Al repartir 100 elementos entre 7 in- dividuos, obtenemos de cociente 14 (a cada individuo le corresponden 14 elementos) y de resto 2 (quedan 2 elementos sin repartir). Ejemplo 1 Calcula: a) 33 · 23 · 53 b)(2 · 5)6 c) (23)2 d)2(32) e) 3 √3375 f ) 6 √1000000 2 Hoy es lunes. Mañana será… Dentro de dos días se- rá… Dentro de 25 días será… a) ¿Qué día de la semana será dentro de 357 días? b)¿Qué día de la semana será pasados 7a + 3 días, donde a es un número natural cualquiera? c) ¿Cómo expresarías, en general, el número de días que han de transcurrir para que sea sábado? Actividades Júpiter es el 5.° planeta por su distan- cia al Sol y el 1.° si los ordenamos por tamaños. 1. Halla el cociente y el resto de las siguientes divisiones enteras: a) 328 : 12 b) 297 : 35 c) 3854 : 50 d) 7 536 : 100 2. Completa las siguientes igualdades en tu cuaderno: a) 237 = 24 · 9 + .... b)178 = 5 · .... + 3 c) 324 = 13 · .... + .... Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 9. 9 UNIDAD 1 9 A veces, para contar, se requieren cantidades negativas. Por ejemplo: — Pitágoras murió en el –507 significa que murió en el año 507 antes de Cristo. — Un saldo bancario de –234 € significa que se deben 234 € al banco. Los números enteros negativos junto con los números naturales forman el con- junto de los números enteros, que se denomina Z. Con ellos, además de sumar y multiplicar, podemos restar con la seguridad de que el resultado siempre será un número entero. Los números enteros se pueden representar sobre una recta: 8 7 6 5 4 3 2 1 0 –1 –2 –3 –4 –5 –6 –7 Esta representación en la recta supone el siguiente criterio de ordenación: • Los naturales (el cero y los enteros positivos) ya estaban ordenados. • Todos los números naturales son mayores que los enteros negativos. • Si a y b son números naturales y a b, entonces –a –b. Valor absoluto de un número entero El valor absoluto de un número es su magnitud si prescindimos de su signo. Se escribe así, |x|, y se define del siguiente modo: • El valor absoluto de un número natural es él mismo: |5| = 5, |0| = 0 • El valor absoluto de un número negativo es su opuesto: |–27| = 27 Gráficamente, el valor absoluto de un número es su distancia al 0: 3 0 –5 |–5| = 5 |3| = 3 144444424444443144424443 Reglas para operar con números enteros • Para sumar números positivos y negativos, agrupamos unos y otros, restamos los resultados y ponemos el signo del que tenga mayor valor absoluto. • Si un paréntesis va precedido del signo menos, se puede suprimir cambiando el signo de todos los sumandos que haya dentro. • Para multiplicar números enteros, recordemos la regla de los signos: + · + = + + · – = – – · + = – – · – = + 1 Ordena de menor a mayor: –4, 19, 7, 0, –6 2 Calcula: a) ||–3|| b)|5 + (3 – 11)| c) |5 + |3 – 11|| d)|30 – (–20 – 9)| 3 Calcula: a) [(1 – 4) – (5 – 3) – (–6)] · [–3 + (–7)] b)–3(4 – 2) – 4(3 – 8) – [4 · (–5)] · [(–3) · 11] c) |3 – 3 · (–7) – |5 · (–8)|| Actividades Di con qué edad murió cada uno de los siguientes personajes, cuyos años de nacimiento y muerte se dan: Pitágoras (–582, –507) Platón (–428, –347) Octavio Augusto (–63, 14) Al-Jwarizmi (780, 850) Einstein (1879, 1955) Cálculo mental • 7 – 5 – 11 + 15 – 17 + 3 = = 7 + 15 + 3 – 5 – 11 – 17 = = (7 + 15 + 3) – (5 + 11 + 17) = = 25 – 33 = –8 • 3 – 5 + 8 – (4 – 13 + 6 – 11) = = 3 – 5 + 8 – 4 + 13 – 6 + 11 = = (3 + 8 + 13 + 11) + – (5 + 4 + 6) = 35 – 15 = 20 Ejemplos Busto de Pitágoras. Números enteros 2 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 10. 10 10 Potencias de base entera y exponente natural Recuerda: an = a · a · … · a a es la base; n, el exponente. 14243 n veces Por ejemplo: 24 = 2 · 2 · 2 · 2 = 16 (–2)4 = (–2) · (–2) · (–2) · (–2) = 16 25 = 2 · 2 · 2 · 2 · 2 = 32 (–2)5 = (–2) · (–2) · (–2) · (–2) · (–2) = –32 • Si a es positivo, an es positivo cualquiera que sea n natural distinto de cero. • Si a es negativo: ° ¢ £ n par 8 an positivo. Por ejemplo, (–2)4 = 16. n impar 8 an negativo. Por ejemplo, (–2)5 = –32. ■ Propiedades de las potencias 1. am · an = am + n Por ejemplo: (–2)3 · (–2)5 = (–2)3 + 5 = (–2)8 2. (a · b)m = am · bm Por ejemplo: 64 = (2 · 3)4 = 24 · 34 (–2)5 = (–1 · 2)5 = (–1)5 · 25 = –25 3. (am)n = am · n Por ejemplo: (53)4 = 53 · 4 = 512 4. Si m n, am an = am – n Por ejemplo: 107 104 = 107 – 4 = 103 22 = (–2)2 = 23 = (–2)3 = 52 = (–10)3 = 17 = (–1)7 = 104 = (–10)4 = Cálculo mental 4 Calcula las siguientes potencias: a) –105 b)(–10)5 c) (–10)6 d)–(–10)5 e) (–1)100 f) –106 g) –16 h)–(–1)101 5 Simplifica: (–3)5 · (–3)8 [(–3)3]3 · 54 6 Efectúa las siguientes operaciones: a) [(1 – 7) – (8 – 3) – (–2)5] · [15 + (–11)]2 b)(7 – 3) · [4 – (–3)] + (5 – 1)2 · [6 – (–3)4] c) (–3)2 – (–33) + 52 · (–5)2 – [2 – (–3)4 · (–2)] d)17 – (–4)(–3 + 6) – 2[4 – 5(2 – 3)7]2 Actividades 1. Calcular estas potencias: 32, –32, (–3)2, –(–3)2 23, –23, (–2)3, –(–2)3 2. Simplificar: a) 35 · 23 · 22 b)(52)3 · 28 22 3. Realizar: (–3 + 1)3 + (5 – 8)4 · (–1)9 – – (–5)2 · (–1)4 Ejercicios resueltos 1. 32 = 9 –32 = –9 (–3)2 = 9 –(–3)2 = –9 23 = 8 –23 = –8 (–2)3 = –8 –(–2)3 = –(–8) = 8 2. a) 35 · 23 · 22 = 35 · (23 · 22) = 35 · 23 + 2 = 35 · 25 = (3 · 2)5 = 65 b) (52)3 · 28 22 = 52 · 3 · 28 – 2 = 56 · 26 = (5 · 2)6 = 106 3. (–3 + 1)3 + (5 – 8)4 · (–1)9 – (–5)2 · (–1)4 = (–2)3 + (–3)4 · (–1) – 52 · 1 = = –8 – 81 – 25 = –114 1. Calcula las siguientes potencias: (–2)3 –23 23 (–2)4 –24 20 2. Ordena de menor a mayor. (–5)2 –43 (–1)105 72 110 –32 Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 11. 11 UNIDAD 1 11 Números racionales. Fracciones 3 Números fraccionarios para expresar medidas Para medir, suele ser necesario fraccionar la unidad. De aquí surge la idea de número fraccionario: la mitad, la quinta parte, la milésima parte… de la unidad. Las fracciones son las expresiones numéricas de los números fraccionarios. Son números fraccionarios: 1 2 , 1 5 , 3 5 , 4 7 , 1 100 , 145 1000 En todas estas fracciones, el numerador es menor que el denominador y, por tanto, son partes de la unidad. Se llaman fracciones propias. También son fraccionarios los números: 7 3 = 2 + 1 3 , 23 5 = 4 + 3 5 Cada uno de ellos se compone de varias unidades enteras más una fracción de la unidad. Asimismo, son fraccionarios los números representados por fracciones negativas. Los números fraccionarios complementan a los enteros dando lugar, entre to- dos, a los números racionales. El conjunto de todos los números racionales se designa por Q. Los elementos de Q se caracterizan porque se pueden poner en forma de fracción. Representación en la recta Los números fraccionarios pueden ser representados en la recta junto a los ente- ros: 3 4 5 2 1 0 –— 5 2 –— 1 2 — = 1 + — 3 7 10 7 — = 4 + — 3 5 23 5 –4 –5 –3 –2 –1 De este modo se tendrían todos los números racionales. Estos se aglomeran en la recta de tal manera que, entre cada dos de ellos, hay otros infinitos. Pero, a pesar de tal aglomeración, en la recta aún caben infinitos números no racionales, según veremos en la unidad 3. 1 Copia en tu cuaderno y completa cada frase con una fracción. a) Son bisiestos de los años. b)Los meses con 31 días son del total. c) Entre los números menores que 30, la proporción de primos es . (Recuerda que 1 no es primo). d)Entre los números de 3 cifras, la proporción de capicúas es . 2 Expresa como número mixto (suma de un entero y una fracción menor que la unidad) las siguientes frac- ciones: 40 9 , 86 5 , 127 10 , 127 12 , – 43 8 3 Representa, aproximadamente, en la recta: –2 –1 0 1 2 3 13 5 , 18 9 , – 7 5 , 5 2 , 11 5 , 2 5 , 7 10 , – 17 10 Actividades 1. Compara (mayor que o menor que) los siguientes pares de frac- ciones: 3 7 y 5 7 1 3 y 1 4 7 9 y 11 10 1 y 3 4 1 y 4 3 7 5 y 2 11 5 y 2 1 9 y 1 10 10 9 y 11 10 2. Calcula mentalmente. a) La mitad de 7/8. b) La tercera parte de 9/5. c) La mitad de la quinta parte de –4. d) El triple de la mitad de 2/3. 3. Calcula mentalmente: a) 4 3 de 21 b) 5 2 de 10 c) 3 10 de 1 millón d) 7 20 de cien mil Cálculo mental Las expresiones 2 + 1 3 y 4 + 3 5 que resultan de sumar un número entero con una fracción propia, se llaman números mixtos. También son números mixtos –2 – 1 3 y –4 – 3 5 . Números mixtos © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 12. 12 12 Simplificación de fracciones. Fracciones equivalentes Si el numerador y el denominador de una fracción se pueden dividir por un mis- mo número entero, al hacerlo diremos que la hemos simplificado o reducido. Por ejemplo: 28 24 = 7 6 15 –6 = –5 2 = – 5 2 5000 7500 = 2 3 Cuando una fracción no se puede reducir más, diremos que es una fracción irre- ducible. Las fracciones irreducibles se suelen poner con denominador positivo. Dos fracciones son equivalentes si al simplificarlas dan lugar a la misma fracción irreducible. Por ejemplo, –10 35 y 8 –28 son equivalentes: –10 35 = –2 7 = – 2 7 8 –28 = 2 –7 = – 2 7 La fracción como operador Para hallar los 3 4 de 500 €, empezamos calculando 1 4 de 500 € = 500 : 4 = 125 €. Por tanto, 3 4 de 500 € es 3 veces 125 € = 375 €. La fracción a b de una cantidad C se obtiene haciendo: (C : b) · a o bien (C · a) : b 1. Simplifica las fracciones: 10 15 6 8 4 2 14 21 12 18 75 100 33 44 34 17 52 26 2. Las nueve fracciones anteriores son equivalentes tres a tres. Clasifícalas. 3. Escribe seis fracciones equivalen- tes a 300 500 . ¿Cuál es la correspondiente frac- ción irreducible? Cálculo mental 4 El presupuesto anual de una oficina es 297000 €. Gastan 2/11 partes en equipamiento. ¿Cuánto dine- ro les queda para lo demás? 5 En un depósito había 2600 l de gasolina. Se gastan 3/20 primero. Después, se utilizan 2/13 de lo que quedaba. ¿Cuánto queda? Actividades 1. Montserrat tiene ahorrados 2380 €. Gasta 3/7 en un equi- po de informática. ¿Cuánto le queda? 2. Una ciudad tenía 120000 ha- bitantes en el año 1985. En un decenio aumentó 4/15. En el siguiente decenio aumentó 9/16. ¿Cuántos habitantes te- nía en el año 2005? Problemas resueltos 1. 3 7 de 2380 = (2380 : 7) · 3 = 340 · 3 = 1020 € vale el equipo. 2380 € – 1020 € = 1360 € le quedan. 2. Aumentó en el primer decenio: 4/15 de 120000 = (120000 : 15) · 4 = 8000 · 4 = 32000 habitantes. En 1995 había 120000 + 32000 = 152000 habitantes. Aumentó en el segundo decenio: 9/16 de 152000 = (152000 : 16) · 9 = 9500 · 9 = 85500 En 2005 había 152000 + 85500 = 237500 habitantes. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 13. 13 UNIDAD 1 13 Operaciones con fracciones 4 Suma y resta Sumar fracciones con el mismo denominador es muy fácil: se suman sus nume- radores y se mantiene el denominador. Para sumar (y restar) fracciones con distinto denominador, tendremos que transformarlas en otras equivalentes con el mismo denominador. Por ejemplo: 3 4 + 4 5 – 5 = 3 4 + 4 5 – 5 1 = 15 20 + 16 20 – 100 20 = 15 + 16 – 100 20 = –69 20 Producto La tercera parte de la cuarta parte de algo es su doceava parte: 1 3 · 1 4 = 1 12 . Razonando de forma análoga, podemos ver que 2 3 · 5 4 = 2 · 5 3 · 4 = 10 12 . El producto de dos fracciones es otra fracción cuyo denominador es el pro- ducto de sus denominadores y cuyo numerador es el producto de sus nume- radores: a b · c d = a · c b · d Cociente El inverso del número 5 es 1 5 . Y viceversa, el inverso de 1 5 es 5. La inversa de la fracción 5 7 es 7 5 . Y viceversa. En general, la inversa de la fracción a b es b a . El cociente de dos fracciones es el producto de la primera por la inversa de la segunda: a b : c d = a b · d c = a · d b · c 1 Calcula. a) 4 – 11 3 + 7 3 b) 3 4 – 7 + 46 8 c) 7 3 – (2 6 + 5 9) d) 1 2 + 1 4 + 1 8 e) 1 – (1 2 + 1 3) f ) 5 2 – [1 – (2 3 + 1 4)] 2 Calcula. a) 2 3 · –3 5 · 5 –2 b) 1 2 – (3 4 – 1) 3 4 + 1 c) (–3)(3 5 – 1 3) (–2)(4 3 – 6 5) d) 4 5 – 2 3 – 1 10 1 – 7 15 Actividades 1 + 1 2 = 1 – 1 3 = 2 3 + 1 6 = 2 3 – 1 6 = 2 3 · 3 4 = 3 · 4 9 = 10 · 9 5 = 5 9 · 12 10 = 1 3 de 600 = 2 3 de 600 = 2 3 de 3 4 de 600 = 2 3 · 3 4 de 600 = 1 2 de 1 5 de 800 = 1 2 de 3 5 de 800 = 1 : 1 3 = 3 7 : 4 = 1 : 1 10 = 10 : 1 100 = Cálculo mental © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 14. 14 14 3 Un terreno se divide en tres partes. Dos de ellas son 2/5 y 1/3 del total. ¿Cuál es la más grande? 4 De un sueldo de 1500 €, se gasta en comida la sexta parte, y en el pago de la hipoteca, 350 € más que en co- mida. ¿Qué fracción del sueldo queda para otros gastos? 5 Los 2/5 de los chicos de una clase llevan gafas. En esa clase, 7/12 son chicas. En la clase hay 36 personas. ¿Cuántos son chicos con gafas? 6 Un dentista dedica 1 h y 3/4 a su consulta. Si recibe a 15 pacientes, ¿qué fracción de hora puede dedicar a cada uno? ¿Cuántos minutos son? 7 Un club dispone de 1200 entradas para un partido. Asigna 3/5 partes a su hinchada y 5/8 del resto a la visitante. ¿Cuántas entradas quedan para venta libre? 8 Reparto entre cuatro: A y B se llevan, respectivamen- te, 2/7 y 13/21 del total. C recibe 7/10 del resto. Y D, finalmente, 390 €. ¿Cuánto dinero se repartió? 9 Mauro compra un piso de 245000 €. Aporta en efectivo 3/10 de dicha cantidad, y solicita para el res- to una hipoteca. ¿Cuánto dinero pide de hipoteca? 10 Ana tenía ahorrados 13 500 € al empezar el año. En el primer semestre consiguió ahorrar 5/12 de lo que ya tenía. Sin embargo, en el segundo trimestre aho- rró 1/5 menos de lo que había ahorrado hasta Junio. ¿A cuánto ascienden sus ahorros al terminar el año? 11 El primer día, un jardinero realiza la tercera parte del trabajo; al día siguiente, 3/4 del resto, y el ter- cer día termina su tarea. ¿Qué fracción de trabajo hace cada día? ¿Qué día trabaja más? 12 De una botella de agua, se gasta la mitad por la maña- na, y por la tarde, la mitad de lo que quedaba. a) ¿Qué fracción de agua queda sin gastar? b) ¿Si la botella fuera de 5 l, ¿cuántos litros se habrían consumido? Actividades 1. Jorge ha gastado 2/7 de la paga en música y 1/5 en libros. a) ¿Qué fracción de la paga ha gastado? b)¿Qué fracción le queda? 2. En una clase hay 36 alumnos, 2/3 de los cuales son chicos. Las 3/4 partes de las chicas dan música. ¿Qué fracción del total son las chicas de músi- ca? ¿Cuántas son? 3. En una frutería se venden, por la mañana, 3/5 de la fruta que había y, por la tarde, la mitad de lo que quedaba. a) ¿Qué fracción queda por vender? b)Si al empezar el día había 750 kg, ¿cuántos kilos de fruta se vendieron? Problemas resueltos 1. a) Ha gastado 2 7 + 1 5 = 10 35 + 7 35 = 17 35 en música y libros. b)La fracción que le queda es 1 – 17 35 = 35 – 17 35 = 18 35 . 2. 2 3 son chicos, 1 – 2 3 = 1 3 son chicas. Las chicas que dan música son 3 4 · 1 3 = 1 4 del total de alumnos de la clase. Hay 1 4 de 36 = 9 chicas que dan clase de música. 3. a) mañana: Se venden 3 5 del total. Quedan 1 – 3 5 = 2 5 del total. tarde: Se vende 1 2 de lo que queda 8 1 2 · 2 5 = 1 5 del total. Se han vendido 3 5 + 1 5 = 4 5 del total. Queda sin vender 1 – 4 5 = 1 5 . b)En total se vendieron 4 5 de 750 kg = 4 · 750 5 = 600 kg de fruta. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 15. 15 UNIDAD 1 15 Potencias de exponente entero Potencias 5 En el apartado 2 hemos repasado las potencias de exponente natural, es decir, entero positivo. Veamos ahora cómo son las potencias cuando el exponente es cero o un número entero negativo. a0 = 1, cualquiera que sea a ? 0 a–n = 1 an. Por tanto, a–1 = 1 a (a b) –1 = b a (a b) –n = bn an Por ejemplo: 10–1 = 1 10 = 0,1 ; 10–4 = 1 104 = 1 10000 = 0,0001 ■ Propiedades de las potencias de exponente entero Si m y n son números enteros cualesquiera, se cumple que: 1. am · an = am + n Por ejemplo: (3–5) · (34) = 3–5 + 4 = 3–1 2. (a · b)m = am · bm Por ejemplo: 15–2 = (3 · 5)–2 = 3–2 · 5–2 3. (am)n = am · n Por ejemplo: (105)–3 = 105 · (–3) = 10–15 4. am an = am – n Por ejemplo: (–7)4 (–7)–2 = (–7)4 – (–2) = (–7)6 = 76 5. (a b) m = am bm Por ejemplo: (3 5) –4 = (5 3) 4 = 54 34 1 Ordena de menor a mayor: 2–3, 2–1, 20, 2–2, 2–4, (–2)–3, (–2)–1 2 Expresa como una potencia de base 3. (1 3) –1 · (1 3) 2 · (1 3) –3 · (3–2)5 · 37 3 Calcula: a) ( 1 10) –6 b)[(5 2) 2 ] –3 c) 0,2–4 4 Reduce a una única potencia. a) 1 33 . ( 1 32 ) –4 b) ( 1 22 ) 5 : ( 1 2–2) 3 c) (1 7 ) –2 . (1 7 ) 3 . 74 Actividades an an = an – n = a0 an an = 1 Por tanto, debe ser a0 = 1. 1 an = a0 an = a0 – n = a–n Observa 1. Calcular: (2 5 ) –3 ; (1 10) –5 ; (2 3) –4 ; 0,125–2 2. Reducir a una única potencia. a) 1 22 : 1 2–2 b) 24 (–2)7 c) (1 53) 2 · (5–3)–2 d) (1 23) –2 ( 1 2–3) 2 Ejercicios resueltos 1. (2 5 ) –3 = (5 2 ) 3 = 53 23 = 125 8 = 15,625; ( 1 10) –5 = 105 = 100000 (2 3) –4 = (3 2) 4 = 34 24 = 81 16 = 5,0625; 0,125–2 = ( 1 0,125) 2 = 82 = 64 2. a) 1 22 : 1 2–2 = 2–2 22 = 2–4 b) 24 (–2)7 = 24 –27 = –2–3 c) ( 1 53 ) 2 · (5–3)–2 = 56 56 = 50 = 1 d)( 1 23 ) –2 ( 1 2–3) 2 = 1 2–6 · 1 2–6 = 1 2–12 = 212 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 16. 16 16 ■ Opera y calcula Números enteros 1 Calcula. a) 5 + (–3) – (–2) + (4 – 6) – [3 – (6 – 4)] b)(3 + 6 – 11) · (4 – 2 – 9) · (–1) c) 5 · [8 – (2 + 3)] – (–4) · [6 – (2 + 7)] d)(–7) · [4 · (3 – 8) – 5 · (8 – 5)] 2 Calcula. a) |3 + (2 – 5)| b)|1 – 5 + 31| c) |20 – (–10 + 9)| d)|–3 + |2 – 8|| 3 Realiza las siguientes operaciones: a) (–3 + 1)3 + (5 – 8)4 · (–1) – 52 : (–1)7 b)4 : (2 – 3)7 + 5 · (–1)2 – 32 · 4 c) (2 · 3)2 : (–1 – 5) + 3 · (5 – 2)0 d)6 · (–1) + 5 · (–2)2 – 2 · (–5 + 4)6 4 Expresa como potencia única. a) (2 · 3 · 5)4 b) (–3)5 : (–3)2 c) 34 : (–3)2 d)(22 · 2)3 e) (–1)3 · (–2)3 · 53 f) 122 : 42 5 Elimina paréntesis y simplifica. a) [(–5)3]2 (–5)6 b) [(–3)5 : (–3)3]2 c) 92 (–3)4 d) [24 · (–2)2] : (–4)3 6 Expresa el radicando como potencia y calcula: a) 6 √64 b)√64 c) 5 √100000 d)3 √–27000 e) √484 f ) 4 √81 Fracciones 7 Calcula mentalmente. a) Los dos quintos de 400. b)El número cuyos dos quintos son 160. c) Los tres séptimos de 140. d)El número cuyos cinco sextos son 25. 8 Compara mentalmente. a) 2 5 y 2 7 b)3 y 7 2 c) 7 8 y 1 d) 5 8 y 3 8 9 Expresa en forma de fracción de hora. a) 15 minutos b)20 minutos c) 10 minutos d)1 minuto e) 120 segundos f ) 1 segundo 10 Expresa como número mixto. a) 5 3 b) –7 3 c) 45 5 d) –48 5 e) 93 10 f) 2437 621 11 Calcula. a) 6 – [10 3 – (1 + 5 6)] b) 3 2 – (7 8 + 3 4)– (– 1 2) c) 4 3 – 3 4 + (– 1 6)– (13 12 – 1 2) d)– 7 2 – [2 + 2 7 – (– 3 4)] 12 Calcula. a) (– 3 4)· 8 9 · 5 –6 b)(1 + 1 2 – 1 8): (3 + 1 7) c) 3 4 – (1 2 + 1 8) 1 2 – 3 14 d) 3 2 · (– 5 3) 5 3 : 7 6 Potencias de exponente entero 13 Calcula. a) (–2)4 b) –24 c) (–2)3 d) –2–3 e) 2–3 f ) (–2)–3 g) (–1)–16 h) 1–17 14 Ordena de menor a mayor. 3–3 (–3)–1 –30 (–3)–4 3–2 15 Calcula. a) (– 5 3) 2 b)–(3 7) –1 c) (– 1 6) –2 d)(1 2) –3 e) (4 3) 3 f ) –(1 4) –3 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 17. 17 17 16 Expresa como potencias de base 10. a) Cien millones. b)Diez billones. c) Una milésima. d)Cien mil millones. e) Una millonésima. f ) Cien milésimas. g) Diez mil billones. h)Mil centésimas. ■ Aplica lo aprendido 17 La temperatura de un congelador baja 2 °C cada 3 minutos hasta llegar a –18 °C. ¿Cuánto tar- dará en llegar a –12 °C si cuando lo encendemos la temperatura es de 16 °C? 18 Aristóteles murió en el año 322 a.C. y vivió 62 años. ¿En qué año nació? 19 Con una barrica que contiene 510 l de vino, ¿cuántas botellas de 3/4 de litro se pueden lle- nar? ¿Cuántas de litro y medio? 20 Calcula qué fracción de hora ha pasado entre las diez y cuarto y las once menos veinte. 21 Ana se gasta 2/3 del dinero en ropa y 1/4 del total en comida. a) ¿Cuál es la fracción gastada? b)¿Qué fracción le queda por gastar? c) Si salió de casa con 180 €, ¿qué cantidad no se ha gastado? 22 En cierta parcela se cultivan 4/5 partes de tri- go, y el resto, 100 m2, de maíz. ¿Cuál es la superfi- cie de la parcela? 23 Con una garrafa de 5/2 de litro se llenan 25 vasos. ¿Qué fracción de litro entra en 1 vaso? ■ Resuelve problemas 24 Una pelota pierde en cada bote 2/5 de la al- tura a la que llegó en el bote anterior. ¿Qué frac- ción de la altura inicial, desde la que cayó, alcanza- rá cuatro botes después? 25 Los 3/8 de un poste están pintados de blan- co; los 3/5 del resto, de azul, y el resto, que mide 1,25 m, de rojo. ¿Cuál es la altura del poste? ¿Cuán- to mide la parte pintada de azul? 26 Un jardinero riega en un día 2/5 partes del jardín. ¿Cuántos días tardará en regar todo el jar- dín? ¿Cuánto ganará si cobra 50 € por día? 27 A Pablo le descuentan al mes, del sueldo bru- to, la octava parte de IRPF y la décima parte para la Seguridad Social. Si el sueldo neto es 1302 €, ¿cuál es su sueldo bruto mensual? ¿Manejas la operativa con fracciones y la aplicas a la resolución de problemas? 1 Calcula y, si es posible, simplifica el resultado. a) (2 3 + 7 2): (1 – 1 6)+ 1 3 · (5 4 – 11 12) b)(11 3 – 7 2) 2 · (2 · 5 3 – 16 9 ) –1 2 En un depósito, el lunes había 3000 l de agua y estaba lleno. El martes se gastó 1/6 del depósito. El miércoles se sacaron 1250 l. ¿Qué fracción queda? 3 Marta compra a plazos un equipo de música. En el momento de la compra paga 2/7 del total, y cuando recibe el equipo, 2/3 de lo que le quedaba por pagar. Al cabo de un mes, abona el resto, que son 190 €. ¿Cuánto costó el equipo de música? ¿Qué cantidad entregó en cada momento? ¿Conoces el significado y las propiedades de las po- tencias de exponente entero y sabes aplicarlas? 4 Calcula: a) (– 2 3) 4 b) (4 7) –2 c) 6–3 d) (– 1 2) –1 e) (–6)2 5 Expresa como potencia de base 3 o de base 10: a) –1000 b)1/27 c) –0,1 d)–1/81 e) 1/100 f ) –27 Autoevaluación UNIDAD 1 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 19. 19 Nuestro sistema de numeración es sencillo y suma­ mente útil. Decimos de él que es decimal y posicional. Son muchas las civilizaciones, incluso muy primiti­ vas, que tuvieron un sistema de numeración decimal. ¿Por qué? Sin duda por los diez dedos de las manos, que ayudan a designar cantidades y a efectuar cuentas. Pero nuestro sistema tiene dos características que lo hacen especialmente interesante: — Es posicional: el valor de cada cifra depende de la posición que ocupe. — Una de sus cifras, el cero, tiene peculiaridades que la distinguen de las demás. El cero, en principio, se usó solo para señalar una po­ sición en la que no había ninguna cantidad. Solo más tarde adquirió el mismo rango que las demás cifras. Y, mucho más tarde, fue considerado un número. Otras civilizaciones hicieron intentos en ese sentido. Lo consiguieron los indios en el siglo vii, y el feliz hallazgo nos lo trajeron los árabes en el siglo ix. 2Números decimales © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 20. 20 20 Fracciones y números decimales 1 En toda división, sabemos que el res­ to debe ser menor que el divisor. Por tanto, el número máximo de restos distintos que pueden darse está limi­ tado por el propio divisor. Por ello, siempre acabaremos llegando a un resto igual a 0, o bien los restos se repetirán indefinidamente. Recuerda A menudo, tanto en matemáticas como en la vida cotidiana, es conveniente ex­ presar una fracción como número decimal, y viceversa. Paso de fracción a decimal Una fracción puede considerarse como una división indicada. Por ello, para pa­ sar de fracción a decimal, bastará con que dividamos el numerador entre el deno­ minador. Recordemos, mediante algunos ejemplos, las distintas situaciones que se nos pueden presentar: • 13 40 = 0,325 13,0 40 1 00 0,325 200 00 • 41 33 = 1, ) 24 41 33 080 1,242… 140 080 14 • 32 15 = 2,1 ) 3 32 15 020 2,133… 050 050 05 Toda fracción puede expresarse como un número decimal exacto o periódico. El cociente tiene un número limitado de cifras decimales y el resto es 0. Hemos obtenido un decimal exacto, 0,325. El cociente tiene un número ilimitado de cifras decimales que se repiten periódicamente. Hemos obtenido un decimal periódico puro, 1, ) 24. Las ci­ fras que se repiten se llaman periodo. Hay una primera parte deci­ mal que no se repite. A partir de ella, las cifras del cociente se repiten periódicamente. He­ mos obtenido un decimal pe- riódico mixto, 2,1 ) 3. 1 Completa en tu cuaderno la siguiente tabla: fracción 86/11 59/30 313/500 3/7 1267/300 expresión decimal clase de número decimal Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 21. 21 UNIDAD 2 21 2 Completa el proceso para expresar como fracción los siguientes decimales: a) 5, ) 8 ° ¢ £ N = 5,8888… 10N = 58,8888… b)0,13 ) 5 ° § ¢ § £ N = 0,1355… 100N = 13,5555… 1000N = 135,5555… 3 Identifica cuáles de los números siguientes son racio­ nales y halla la fracción que les corresponde: a) 6,78 b)6, ) 78 c) 6,7 ) 8 d)5,9 ) 83 e) 0,004 f ) 0,00 ) 4 g) 3,101001000100001… h)0,0 ) 04 i) π = 3,14159265359… j) 3,14 ) 16 Actividades Paso de decimal exacto o periódico a fracción ■ Decimales exactos Expresar como fracción un número decimal exacto es muy fácil. Basta con saber interpretarlo correctamente. Por ejemplo: a) 1,4 = 14 10 b) 7,395 = 7395 1000 c) 0,0008 = 8 10000 ■ Decimales periódicos puros Pasar un decimal periódico a fracción es menos fácil. Observa atentamente el siguiente ejemplo y repítelo, comprendiendo el proceso: Expresamos 3, ) 84 en forma de fracción: ° ¢ £ N = 3,848484… 100N = 384,848484… Restamos: 100N – N = 384 – 3 8 99N = 381 8 N = 3, ) 84 = 381 99 ■ Decimales periódicos mixtos Expresamos 1,2 ) 34 como fracción: N = 1,2343434… Multiplicamos por 10 para obtener un deci­ mal periódico puro. 10N = 12,343434… Ahora multiplicamos lo anterior por 100 para obtener otro con la misma parte decimal. 1000N = 1234,343434… Restando, se suprime la parte decimal y se obtiene un número entero. 1000N – 10N = 1234 – 12 8 990N = 1222 8 N = 1,2 ) 34 = 1222 990 Tanto los decimales exactos como los periódicos pueden ponerse en forma de fracción. Es decir, son números racionales. Los decimales con infinitas cifras no periódicas, como 13,04004000400004… no se pueden poner en forma de fracción. Por tanto, no son racionales. ° § § § ¢ § § § £ 1234, ) 34 – 12, ) 34 = 1222 384, ) 84 – 3, ) 84 = 381 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 22. 22 22 Utilización de cantidades aproximadas 2 Medida real y medida aproximada Tanto en la medición directa de magnitudes como en los resultados de las me­ diciones indirectas, se suelen manejar cantidades aproximadas, unas veces por carecer de otra alternativa, y otras porque es más cómodo y práctico. ▼ ejemplos • En la medición del pendrive que ves al margen, la regla no aprecia longitu­ des menores de un milímetro. Por tanto, no sabemos la medida exacta. Sin embargo, podemos asegurar que: 4,2 cm l 4,3 cm Diremos que el pendrive mide, aproximadamente, 4,2 cm o 42 mm. • Al partir en tres partes iguales una varilla de hierro de 2 metros de longitud, cada trozo mide: k = 2 : 3 = 0,6666… = 0, ) 6 m = 66, ) 6 cm Diremos que cada trozo mide, aproximadamente, 67 cm, o bien, con más exactitud, 667 mm. Las cifras que hemos utilizado para dar la aproximación reciben el nombre de significativas. Se llaman cifras significativas las que se usan para expresar un número aproximado. Solo se deben utilizar aquellas que sean relevantes para la información que se va a transmitir. ≈ 67 cm k ≈ 667 mm 2 m k k k Expresar, con un número razo- nable de cifras significativas, las siguientes cantidades: a) Visitantes de un museo en un año: 183594. b) Número de asistentes a una manifestación: 234590. c) Número de granos en un saco de arroz: 11892583. Ejercicio resuelto a) La cantidad se puede dar con todas sus cifras, pues la entrada a un museo se paga y, lógicamente, se contabiliza. Suponemos, por tanto, que la cantidad es exacta: 183594 visitantes No obstante, para cierto tipo de comunicaciones, podría simplificarse: “casi doscientos mil” o “más de ciento ochenta mil”. 180000 visitantes 200000 b)Es imposible que nadie haya contado los manifestantes con tanta precisión. Lo razonable sería decir “más de doscientos mil”. 200000 manifestantes c) Una o dos cifras significativas es lo máximo que este tipo de cantidades per­ mite afinar: “unos 12 millones de granos”. n.° de granos ≈ 12 millones l ≈ 4,2 cm l © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 23. 23 UNIDAD 2 23 Error absoluto Al hacer una aproximación, cometemos un error cuya cuantía debemos tener controlada. Así, en el ejemplo de la página anterior, cuando decíamos que el pendrive medía 4,2 cm, sabíamos que nos estábamos equivocando en “menos de un milímetro”. Error absoluto de una medida aproximada es la diferencia entre el valor real y el valor aproximado. error absoluto = |valor real – valor aproximado| El valor exacto, generalmente, es desconocido. Por tanto, también desconocemos el error absoluto. Pero lo importante es poder acotarlo: El error absoluto es menor que… En el caso del pendrive, el error está acotado: es menor que 1 mm. ■ Redondeo y cota del error absoluto Recuerda que el redondeo consiste en aproximar, en un determinado orden de unidades, al alza o a la baja según que la primera cifra a suprimir esté por encima o por debajo de 5. Así, cuando redondeamos, por ejemplo, a los millares, el error cometido es inferior a 5 centenas: 81394 ÄÄ8 81000 81629 ÄÄ8 82000 ° ¢ £ error 500 El error cometido en el redondeo es menor que 5 unidades del orden de la primera cifra no utilizada. redondeo medida real 8 Desconocida aproximación 8 4,2 cm error real 8 Desconocido cota del error 8 1 mm 500 500 81629 81000 82000 81394 Dar una cota del error absoluto en las valoraciones del anterior ejercicio resuelto. a) Visitantes de un museo: 183594 8 180000 b)Manifestantes: 234590 8 200000 c) Granos de arroz: 11892583 8 12 millones Ejercicio resuelto a) 183594 ÄÄ8 180000 Primera cifra suprimida. La primera cifra no utilizada es del orden de los millares. Por tanto, el error absoluto es inferior a 5 millares: error 5000 b)234590 ÄÄ8 200000 Primera cifra suprimida. error 50000 c) 11892583 ÄÄ8 12 millones error medio millón 8 0,5 millones l ≈ 4,2 cm l Calcula el error absoluto cometido al redondear a las centésimas estos números: a) 15,123 b) 6,175 c) 0,358 d) 12,106 Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 24. 24 24 Error relativo El error absoluto no da toda la información necesaria respecto a la “finura” de la medición, como apreciarás en los siguientes ejemplos: distancia entre dos ciudades 8 126 km (error absoluto 0,5 km) anchura de un arroyo 8 13 m (error absoluto 0,5 m) El error absoluto es mucho más grande en la primera medición (0,5 km 0,5 m); no obstante, la segunda es mucho más burda, ya que equivocarse en 0,5 m al medir 13 m es errar más que equivocarse en 0,5 km al medir 126 km. Esto se ve con claridad al dividir el error absoluto entre la distancia, obteniendo así el error por unidad o error relativo: 0,5 126 ≈ 0,004 0,5 13 ≈ 0,04 Como ves, el segundo cociente es más grande que el primero. Error relativo es el cociente entre el error absoluto y el valor real. error relativo = error absoluto valor real El error relativo es tanto menor cuantas más cifras significativas se usen. ▼ ejemplos a) Medida de una varilla 8 66, ) 6 cm Valoración aproximada 8 67 cm ° ¢ £ error absoluto 0,5 cm error relativo 0,5/67 0,008 b)Medida de una varilla 8 666, ) 6 mm Valoración aproximada 8 667 mm ° ¢ £ error absoluto 0,5 mm error relativo 0,5/667 0,0008 Dar una cota del error relativo en las valoraciones del anterior ejercicio resuelto: a) Visitantes de un museo: 183594 8 180000 b)Manifestantes: 234590 8 200000 c) Granos de arroz: 11892583 8 12 millones Ejercicio resuelto a) Valoración 8 180000 9 error absoluto 5000 ° § ¢ § £ e. relativo 5000/180000 0,028 b)Valoración 8 200000 9 error absoluto 50000 ° § ¢ § £ e. relativo 50000/200000 0,25 c) Valoración 8 12 millones error absoluto 0,5 millones ° ¢ £ e. relativo 0,5/12 0,042 Mido, aproximadamente, 2 m, con error 1 m. ¡Y un error relativo de casi el 50%! Expresa con un número razonable de cifras significativas el número de asistentes a una exposición: 24 392 personas. Aproximación 8 Error absoluto = Error relativo ≈ Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 25. 25 UNIDAD 2 25 ¿Sabrías decidir, a bote pronto, cuál de los dos números anotados al margen es mayor? Está claro que se hace necesario contar los ceros, y que la tarea es lenta y molesta, mostrando lo poco práctica que resulta la notación habitual de los números para expresar cantidades grandes. Contando las cifras, podemos expresar los números del siguiente modo: A = 6,34 · 1017 ° § § ¢ § § £ 8 Ahora es claro que A B. B = 9,28 · 1016 Los números se han expresado en notación científica, que resulta mucho más práctica y manejable. La notación científica se utiliza, también, con números muy pequeños: M = 0,000000000098 = 9,8 100000000000 = 9,8 1011 M = 9,8 · 10–11 8 Notación científica Un número en notación científica consta de dos factores: un número deci­ mal y una potencia de base 10. • El número decimal es mayor o igual que 1 y menor que 10. • La potencia de base 10 tiene exponente entero. En los números con muchas cifras, suele ser razonable usar solo las primeras, lo que facilita la expresión de las aproximaciones en notación científica. ▼ ejemplos • Número de granos en un saco de arroz: 11892583 granos aproximación 8 12 millones 8 12000000 8 1,2 · 107 9 error absoluto 0,5 millones 8 500000 8 5 · 105 • Población de China: 1330140000 habitantes aproximación 8 1300 millones 8 1,3 · 109 9 error absoluto 50 millones 8 5 · 107 En la notación científica, el exponente sirve para interpretar cómo de grande o de pequeño es el número, pues indica la cantidad de cifras que tiene. La notación científica 3 A = 634000000000000000 B = 92800000000000000 ÓRDENES DE MAGNITUD giga 109 mega 106 kilo 103 hecto 102 deca 10 deci 10–1 centi 10–2 mili 10–3 micro 10–6 nano 10–9 1. Expresa con todas sus cifras. a) 2,63 · 108 b) 5,8 · 10–7 2. Expresa en notación científica, con tres cifras significativas. a) 262930080080000 b) 2361 · 109 c) 0,000000001586 d) 0,256 · 10–10 3. Expresa en gramos, utilizando la notación científica. a) La masa de la Tierra: 5974 trillones de toneladas b) La masa de un electrón: 9,10 · 10–31 kilos Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 26. 26 26 Halla con calculadora. a) 1/3005 b) (3,145 · 10–7) · (2,5 · 1018) Entrénate ■ Notación científica y calculadora La siguiente potencia se obtiene fácilmente mediante cálculo mental: 50003 = 5000 · 5000 · 5000 = 125000000000 Sabiendo el resultado, compáralo con el que se obtiene en la calculadora: 5000 ** = = {∫∫∫∫‘…“∞’’} 5000 ‰ 3 = Si el número no cabe en la pantalla, la máquina lo da en notación científica. {∫∫∫∫‘…“∞’’} significa 8 1,25 · 1011 Y lo mismo ocurre con los números muy pequeños. Para comprobarlo, vamos a calcular 1/50003: 1 50003 = 1 1,25 · 1011 = (1 : 1,25) · 10–11 = 0,8 · 10–11 = 8 · 10–12 Para hacerlo con la calculadora, primero, guarda en la memoria el resultado obtenido arriba, y, después, divide 1 entre la memoria: 50003 1 50003 {∫∫∫∫‘…“∞’’} 8 m 8 1 / Ñ = 8 {∫∫∫∫∫°…—’”} El resultado significa 8 · 10–12; es decir, “ocho billonésimas”. 1 Calcula y expresa el resultado en notación científica. a) (2 · 105) · (1,5 · 104) b) 6 · 10–3 + 5 · 10–4 c) (3 · 103)2 d) (6 · 108) : (1,6 · 10–2) 2 Expresa en notación científica y calcula. a) (12000)3 · (1300)2 b) 125000000 – 2500000 0,00005 + 0,00017 Actividades número decimal potencia entera de base 10 Calcular manualmente y con la calculadora. (4,5 · 1012) · (2,1 · 10–8) 1,34 · 1012 – 9,2 · 1011 Ejercicio resuelto Cálculo manual (4,5 · 2,1) · (1012 · 10–8) 13,4 · 1011 – 9,2 · 1011 = 9,45 · 104 4,2 · 1011 = (9,45 : 4,2) · 104 – 11 = 2,25 · 10–7 Con la calculadora Operamos primero el denominador y lo guardamos en la memoria: 1,34 P 12 - 9,2 P 11 = m 8 M {∫∫∫¢…“’’} Operamos el numerador: 4,5 P 12 * 2,1 P 8 ± = 8 {∫∫£¢∞≠≠­­} Dividimos lo que tenemos en pantalla entre la memoria: {∫∫£¢∞≠≠­­} 8 / Ñ = 8 {∫∫∫“…“∞—ÒÍ} © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 27. 27 UNIDAD 2 27 ■ Practica Relación entre número decimal y fracción 1 Transforma en número decimal. a) 121 9 b) 753 4 c) 1 18 d) 2 11 e) 49 8 2 Expresa en forma de fracción irreducible. a) 2, ) 4 b) 0,008 c) 5, ) 54 d ) 0,0 ) 36 e) 0,11 ) 6 Números aproximados. Errores 3 Aproxima a las centésimas. a) 0,318 b)3,2414 c) 18,073 d) 100 71 e) 25 13 f ) 65 7 4 Calcula: a) El error absoluto cometido en cada una de las aproximaciones realizadas en el ejercicio anterior. b)Una cota del error relativo cometido en cada caso. 5 Expresa con un número adecuado de cifras significativas. a) Audiencia de cierto programa de televisión: 3017849 espectadores. b)Tamaño de un virus: 0,008375 mm. c) Precio de un coche: 18753 €. 6 Calcula, en cada uno de los apartados del ejercicio anterior, el error absoluto y el error relati­ vo de las cantidades dadas como aproximaciones. Notación científica 7 Expresa con una potencia de base 10. a) 1000 b) 1000000 c) 1000000000 d) 0,001 e) 0,000001 f ) 0,000000001 8 Expresa con todas las cifras. a) 6,25 · 108 b) 2,7 · 10–4 c) 3 · 10–6 d) 5,18 · 1014 e) 3,215 · 10–9 f ) –4 · 10–7 9 Escribe en notación científica. a) 4230000000 b) 0,00000004 c) 84300 d) 0,000572 10 Expresa en notación científica. a) Recaudación de las quinielas en una jornada de liga de fútbol: 1628000 €. b)Diámetro, en metros, de una punta de alfiler: 0,1 mm. c) Presupuesto destinado a Sanidad: 525 miles de millones. d)Diámetro de las células sanguíneas: 0,00075 mm. 11 Reduce a una potencia de base 10. a) 103 · 105 · 10 b) 10–4 · 106 c) 108 : 103 d)105 : 108 e) 10–2 : 10–5 f) 10–6 : 10–2 12 Reduce. a) 105 · 102 106 b) 102 · 104 108 c) 105 · 107 104 · 108 d) 100 · 101 102 · 103 13 Calcula mentalmente. a) (1,5 · 107) · (2 · 105) b) (3 · 106) : (2 · 10–3) c) (4 · 10–12) : (2 · 10–4) d) √9 · 104 e) (2 · 10–3)3 f ) 3 √8 · 10–6 14 Calcula con lápiz y papel, da el resultado en notación científica y compruébalo con la calculadora. a) (3,5 · 107) · (4 · 108) b)(5 · 10–8) · (2,5 · 105) c) (1,2 · 107) : (5 · 10–6) d)(6 · 10–7)2 15 Utiliza la calculadora para efectuar las si­ guientes operaciones y expresa el resultado con dos y con tres cifras significativas. a) (4,5 · 1012) · (8,37 · 10–4) b) (8,4 · 1011) : (3,2 · 10–6) ■ Aplica lo aprendido 16 En un supermercado se venden 735 unidades de un detergente a 10,95 € la unidad. a) ¿Cuánto dinero se ha recaudado con la venta? Aproxima la cantidad obtenida dando dos cifras significativas. b)¿Cuál es el error absoluto que se comete al hacer la aproximación? Da una cota de este error. UNIDAD 2 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 28. 28 28 Consolida lo aprendido utilizando tus competencias 17 Escribe una aproximación de los siguientes nú­ meros con un error menor que cinco milésimas: a) 5,7468 b) 12,5271 c) 8,0018 18 Ejercicio resuelto A una manifestación van 850000 personas. a) Expresar la cantidad en notación científica. b) ¿Es una cantidad exacta o aproximada? c) Dar una cota del error absoluto y otra del error relativo que se comete tomando tres cifras significativas. a) 850000 = 8,5 · 105 b) Es aproximada, pues es imposible calcular con precisión el número de personas que acu­ den a una manifestación tan numerosa. c) Tres cifras significativas indican que el primer 0 que aparece está controlado 8 8,50 · 105 en notación científica. Medición 8 850 miles de personas error absoluto 0,5 miles error relativo 0,5/850 0,0006 19 El presupuesto destinado a infraestructuras para cierta región es de 3430 millones de euros. a) Expresa la cantidad en notación científica. b)Da una cota del error absoluto y otra del error re­ lativo cometido al tomar dos cifras significativas. ■ Resuelve problemas 20 El ser vivo más pequeño es un virus que pesa del orden de 10–18 g, y el más grande es la ballena azul, que pesa, aproximadamente, 138 t. ¿Con cuántos virus igualaríamos el peso de una ballena? 21 En 50 kg de arena hay unos 3 · 106 granos. ¿Cuántos granos habrá en una tonelada? 22 La dosis de una vacuna es 0,05 cm3. Si tiene 100000000 bacterias por cm3, ¿cuántas bacterias hay en una dosis? Exprésalo en notación científica. 23 Si la velocidad de crecimiento del cabello hu­ mano es 1,6 · 10–8 km/h, ¿cuántos centímetros crece el pelo en un mes? ¿Y en un año? ¿Sabes obtener el número decimal asociado a una fracción, y viceversa? 1 Calcula el número decimal asociado a estas fracciones: a) 11 4 b) 347 100 c) 19 3 d) 85 11 e) 134 5 2 Calcula la fracción generatriz de cada uno de estos números decimales: a) 0,05 b) 5, ) 36 c) 0,2 ) 7 ¿Sabes expresar una cantidad con un número ade- cuado de cifras significativas y valorar el error co- metido? 3 Expresa con un número adecuado de cifras significati­ vas y calcula los errores absoluto y relativo cometidos. a) Precio de una plaza de garaje: 29350 €. b)Oyentes de un programa de radio: 2970350. ¿Manejas con agilidad la notación científica? 4 Expresa con todas sus cifras. a) 5,2 · 108 b) 1,7 · 10–6 5 Expresa en notación científica. a) 1 283 000 b) 0,000273 6 En 18 g de agua hay 6,02 · 1023 moléculas de este compuesto. ¿Cuál es la masa, en gramos, de una molécula de agua? Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 29. 29 Los números irracionales fueron descubiertos por los pitagóricos aproximadamente en el siglo v antes de nuestra era. Sin embargo, más que como números, fueron tomados como magnitudes geométricas. Esta forma de tratarlos se extendió durante casi dos mi- lenios. Es muy reciente, pues, la idea de que estos números, junto con los racionales, forman un único conjunto con estructura y características muy intere- santes. El concepto de número real, como ahora lo maneja- mos, se fue concibiendo y construyendo al evolucio- nar el estudio de las funciones. Finalmente, fue for- malizado en 1871 por el alemán Cantor. 3Números reales © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 30. 30 30 Números racionales son los que se pueden poner como cociente de dos núme- ros enteros. Su expresión decimal es exacta o periódica. Números irracionales son los no racionales, es decir, los que no pueden obte- nerse como cociente de dos números enteros. Su expresión decimal es infinita no periódica. Por ejemplo, π = 3,14159265359… Hay infinitos números irracionales, algunos de los cuales son especialmente in- teresantes. Veamos algunos. La diagonal del cuadrado: el número √2 El teorema de Pitágoras nos proporciona el valor de la diagonal de un cuadrado de lado 1: d = √12 + 12 = √2 es un número irracional. Otros irracionales expresados mediante radicales Los números √3, √5, √8, …, 3 √4, 5 √10 , … son irracionales. En general, si p no es una potencia n-ésima, entonces n √p es irracional. El número de oro: F = √5 + 1 2 La diagonal de un pentágono de lado unidad es el número √5 + 1 2 . Histórica- mente es el primer número del que se tuvo conciencia de su irracionalidad. En el siglo v a.C., los griegos pitagóricos descubrieron con sorpresa (y casi con espan- to) que la diagonal del pentágono y su lado no guardaban una proporción exacta. Hasta entonces se creía que todo el universo se regía por los números naturales y las razones entre ellos (fracciones). Pero al descubrir que no era así, les pareció que el caos se asomaba a su mundo. Por eso, llamaron irracional (contraria a la razón) a esta relación entre diagonal y lado del pentágono. Posteriormente, los artistas griegos consideraron que la proporción F : 1 resul- taba especialmente armoniosa, por lo que la llamaron razón áurea, y al número F, número áureo. El nombre, F (fi, letra griega correspondiente a la F), es la inicial de Fidias, escultor griego que utilizó asiduamente esta razón. El número π Como sabes, π es la relación entre la longitud de una circunferencia y su diáme- tro. Este número lo conoces y lo utilizas desde hace muchos cursos. Has hecho uso de las siguientes aproximaciones suyas: 3,14 o 3,1416. Su verdadero valor tiene infinitas cifras decimales no periódicas. π es la letra griega correspondiente a la “p”. ¿Por qué este nombre? La palabra griega perifereia significa “circunferencia” (la periferia del círculo). Números irracionales 1 1 √ — 2 1 F 1 SÍMBOLO DE LOS PITAGÓRICOS Construcción del número F. 1 1 — 2 1 — 2 F √ — 5 — 2 L 2r = π 2r L © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 31. 31 UNIDAD 3 31 Números reales 2 El conjunto formado por los números racionales y los irracionales se llama con- junto de números reales y se designa por Á. De modo que la tabla sobre nú- meros, que ya conocemos, puede ampliarse y completarse del siguiente modo: racionales Q enteros Z naturales N 8 0, 4, 24 6 , √121 reales Á enteros negativos 8 –11, – 27 3 , 3 √–8 fraccionarios 8 5,84; 1 2 ; 5, ) 83; – 3 10 irracionales 8 √2, √3, F, π, –√5 + 2, 2 + √3 5 ° § § ¢ § § £ ° § § § § ¢ § § § § £ ° § § § § § ¢ § § § § § £ Con los números reales podemos realizar las mismas operaciones que se hacen con los racionales: suma, resta, multiplicación y división (salvo por el cero) y se mantienen las mismas propiedades. También podemos extraer raíces de cualquier índice (salvo raíces de índice par de números negativos) y el resultado sigue siendo un número real. Eso no ocurría con los números racionales. La recta real 0 1 Si en una recta situamos un origen (el cero, 0) y marcamos la longitud uni- dad, a cada punto le corresponde un número racional o un número irracional. Es decir, a cada punto de la recta le corresponde un número real. Por eso, a la recta numérica la llamamos recta real. 1 Sitúa cada uno de los siguientes números en los casi- lleros correspondientes. Ten en cuenta que cada nú- mero puede estar en más de un casillero. (hazlo en tu cuaderno). 107; 3,95; 3, ) 95; –7; √20; 36 9 ;√4 9 ; –√36; 7 3 ; π – 3 Actividades naturales, N enteros, Z fraccionarios racionales, Q irracionales Situar cada uno de los siguientes números en los casilleros corres- pondientes. Cada uno puede es- tar en más de un casillero: 24; 0,71; 0,7 ) 1; –5; 3 5 ; √7; –√9; 28 7 ; π – 1 Ejercicio resuelto naturales, N 24; 28/7 = 4 enteros, Z 24; –5; –√9 = –3; 28/7 = 4 fraccionarios 0,71; 0,71 ) ; 3/5 racionales, Q 24; 0,71; 0,71 ) ; –5; 3/5; –√9 = –3; 28/7 = 4 irracionales √7; π – 1 1 a) ¿Cuáles de los siguientes números no pueden expresarse como co- ciente de dos números enteros? –2; 1,7; √3; 4, ) 2; –3,7 ) 5; 3π; –2√5 b) Expresa como fracción aquellos que sea posible. c) ¿Cuáles son irracionales? 2 a) Clasifica en racionales o irracio- nales los siguientes números: √3 2 ; 0,8 ) 7; –√4; – 7 3 ; 1 √2 ; 2π b) Ordénalos de menor a mayor. c) ¿Cuáles son números reales? Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 32. 32 Raíces y radicales 3 Se llama raíz n-ésima de un número a, y se escribe n √a, a un número b que cumple la siguiente condición: n √a = b si bn = a n √a se llama radical; a, radicando, y n, índice de la raíz. Cuando manejes expresiones como esta, habrá ocasiones en las que debes cal- cular el valor numérico. Para ello, deberás tener en cuenta la definición, como en las que se proponen en este margen, o bien recurrir a la calculadora. Pero en otros casos deberás mantener el radical, simplificarlo, operar con otros radicales, etcétera. Nos dedicaremos a esto en el próximo epígrafe. Algunas peculiaridades de las raíces • Si a Ó 0, n √a existe cualquiera que sea n. • Si a 0, solo existen sus raíces de índice impar. • Aunque 4 tiene dos raíces cuadradas, con √4 nos referimos a la positiva: √4 = 2. En general, un número positivo, a, tiene dos raíces cuadradas: √a y –√a. Forma exponencial de los radicales Los radicales se pueden expresar como potencias: √a = a 1 2, pues (a 1 2)2 = a 2 2 = a 3 √a2 = a 2 3, pues (a 2 3)3= a 6 3 = a2 Por ejemplo: √5 = 51/2; 5 √23 = 23/5; 3 √64 = 3 √26 = 26/3 = 22 = 4 1. Di el valor de k en cada caso: a) 3 √k = 2 b) k √–243 = –3 c) 4 √k = 2 3 d) k √1024 = 2 2. Calcula las raíces siguientes: a) 3 √–8 b) 5 √32 c) 5 √–32 d) 8 √0 e) 4 √81 f) 3 √125 3. Calcula estas raíces: a) 4 √10000 b) 5 √1010 c) 3 √ 1 100 d) 3 √0,001 e) √106 f) 4 √0,0016 Cálculo mental 1 Expresa en forma exponencial. a) 5 √x b) 3 √x2 c) 15 √a6 d) √a13 e) 6 √a5 f) 4 √a8 2 Calcula. a) 41/2 b)1251/3 c) 6251/4 d)82/3 e) 645/6 f) 363/2 3 Expresa en forma radical. a) x7/9 b) n2/3 c) b3/2 d) a4/5 4 Expresa en forma exponencial. a) 5 √x2 b)√2 c) 3 √106 d) 4 √202 e) 5 √(–3)3 f ) 4 √a g) (5 √x–2 )3 h) 15 √a5 5 Pon en forma de raíz. a) 51/2 b)(–3)2/3 c) (4 3) 1/3 d)(a3)1/4 e) (a1/2)1/3 f ) (a–1)3/5 Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 32
  • 33. 33 UNIDAD 3 33 Potencias y raíces con la calculadora 4 Potencias y raíces sencillas: Todas las calculadoras científicas tienen las teclas xy $. Muchas tienen tam- bién y , aunque estas suelen aparecer como segunda función (es decir, fuera de la tecla y, por tanto, deben ser precedidas por s). Por ejemplo: 2472 8 247 x {∫‘≠≠£} 4,83 8 4,8 {‘‘≠…∞£“} √247 8 $ 247 = {‘∞…|‘“««¢} 3 √4,8 8 4,8 = {‘…°°∞««≠} Si hay en la pantalla un número cuya raíz cuadrada quieres calcular, antes de dar a la tecla $ pulsa =. Por ejemplo: {∞°¢≠«} = $ = {“¢‘…|‘“¢«} ■ Potencias de índice cualquiera: ‰ (o bien á) 17,845 8 17,84 ‰ 5 = {‘°≠|≠…£|£°¢} 42,5 8 4 ‰ 2,5 = {∫∫∫∫∫∫«“} Raíces de índice cualquiera: (o bien ) Atención, aquí el orden en que intervienen el índice, el radicando y la tecla de- penden mucho de la calculadora. Por ejemplo: 5 32 = {∫∫∫∫∫∫“} pantalla sencilla 5 √32 5 ”32 = pantalla descriptiva Incluso hay calculadoras con la tecla . Con ellas se procede así: 5 √32 8 32 5 = {∫∫∫“} ■ Cálculo de raíces con la tecla de potencia 5 √32 = 321/5 8 32 5 Y = {∫∫∫“} 5 √323 = 323/5 8 32 3 Å 5 = {∫∫∫°} Hay calculadoras antiguas que proce- den al revés: √247 8 247 $ {‘∞…|‘“««} Atención Halla con la calculadora: 1 a) √541 b)3272 c) 3 √8,53 2 a) 5 √8,24 b)6 √586 c) 4 √79,46 3 a) 5 √372 b)4 √2,15 c) 3 √0,0082 4 Calcula las raíces del ejercicio 2 utilizando la tecla ‰. (Por ejemplo: 8,24 ‰ 5 Y =). 5 Calcula las raíces del ejercicio 3 utilizando la tecla ‰. (Por ejemplo: 37 ‰ 2 Å 5 =). Actividades En algunas calculadoras, en vez de llamar a esta función x √ se le llama x1/y, y actúa así: 32 ≈5 = Atención © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 34. 34 34 Propiedades de los radicales 5 Los radicales tienen una serie de propiedades que debes conocer y utilizar con soltura. Todas ellas son consecuencias de propiedades de las potencias. ■ Simplificación de radicales Si el radicando está en forma de potencia, o puede ponerse así, es posible que el radical pueda simplificarse. Para ello, conviene expresarlo en forma de po- tencia. Por ejemplo: 4 √32 = 32/4 = 31/2 = √3 3 √26 = 26/3 = 22 = 4 4 √64 = 4 √26 = 26/4 = 23/2 = √23 = √8 ■ Extracción de factores fuera de una raíz Si el radicando descompuesto en factores tiene potencias de exponente igual o mayor que el índice de la raíz, algunos de ellos pueden salir fuera de la raíz. Por ejemplo: √18 = √32 · 2 = √32 · √2 = 3√2 √720 = √24 · 32 · 5 = √24 · √32 · √5 = 24/2 · 3 · √5 = = 22 · 3 · √5 = 12√5 3 √81 = 3 √34 = 3 √33 · 3 = 3 √33 · 3 √3 = 33 √3 ■ Producto de radicales del mismo índice Por ejemplo: √3 · √2 = √3 · 2 = √6 √15 · √20 = √15 · 20 = √300 = √100 · 3 = √100 · √3 = 10√3 √2 · √2 = √2 · 2 = √4 = 2 √2 · √8 = √2 · 8 = √16 = 4 3 √5 · 3 √50 = 3 √5 · 50 = 3 √53 · 2 = 3 √53 · 3 √2 = 53 √2 ■ Potencia de un radical Por ejemplo: (√23)4 = √23 · 4 = √212 = 212/2 = 26 (5 √4 )3 = (5 √22)3 = 5 √22 · 3 = 5 √26 = 25 √2 (6 √72)3 = 6 √72 · 3 = 6 √76 = 7 1. Simplifica: 4 √52 ; 6 √23; 8 √34; √74; 3 √56; 4 √118 2. Extrae factores: √12 ; √50 ; 3 √16 ; 3 √24 √175 ; 4 √80 ; √180; √300 3. Multiplica y simplifica: √3 · √3; √2 · √5; √5 · √15 √5 · √20; √10 · √6; √3 · √27 4. Efectúa: (3 √2 )3 ; (5 √3 )10 ; (√7)3 (6 √23)2 ; (3 √52 )2 ; (4 √22)3 Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 35. 35 UNIDAD 3 35 ■ Raíz de un radical Por ejemplo: √√5 = 4 √5 √3 √11 = 6 √11 ■ Suma y resta de radicales Dos radicales distintos no pueden sumarse si no es obteniendo sus expre- siones decimales aproximadas. Solo pueden sumarse radicales idénticos. Por ejemplo: √3 + √2 √7 – 3 √7 ° ¢ £ Solo pueden realizarse de forma aproximada, o bien hay que dejarlas indicadas. Sí puede simplificarse la expresión siguiente: 7√5 + 11√5 – √5 = 17√5 Hay casos en los que la posibilidad de simplificar una suma de radicales queda oculta. Previamente, deberemos sacar los factores que podamos fuera de las raíces, o simplificarlas. Por ejemplo: √32 + √18 – √50 = √25 + √32 · 2 – √52 · 2 = = 4√2 + 3√2 – 5√2 = 2√2 ■ Eliminación de un radical del denominador Es costumbre en los resultados matemáticos en los que intervienen radicales evitar que estos estén en el denominador. Veamos unos casos en los que esto se consigue de forma sencilla: 1 √2 = √2 √2 · √2 = √2 2 √3 √2 = √3 · √2 √2 · √2 = √6 2 1 3 √7 = 3 √72 3 √7 · 3 √72 = 3 √72 3 √73 = 3 √72 7 Se multiplica el denominador por el radical necesario para que de- saparezca la raíz: √2 · √2 = 2 ; 3 √7 · 3 √72 = 7 Lógicamente, el numerador se multi- plica por la misma expresión. Observa 1 Simplifica. a) 12 √x9 b)12 √x8 c) 5 √y10 d)6 √8 e) 9 √64 f ) 8 √81 2 Saca del radical los factores que sea posible. a) √x3 b)3 √a5 c) √b5 d)3 √32x4 e) 3 √81a3b5c f ) 5 √64 3 Multiplica y simplifica. a) √2 · √3 · √6 b) 3 √a · 3 √a2 · 3 √a4 c) 6 √x · 6 √x2 d) 4 √3 5 · 4 √5 3 4 Extrae factores y suma si esposible. a) √12 + √3 b) √18 – √2 c) √45 – √20 d) 2√6 – √8 Actividades 5. Escribe con solo una raíz. √√3 ; 3 √3 √7 ; 3 √√10 6. Suma si es posible. a) √2 + 7√2 b) 3√7 + √7 c) 2√3 –√3 d) √2 + 5√2 – 3√2 7. Elimina el radical del denominador. a) 1 √3 b) 2 √5 c) 3 √2 d) √2 √3 Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 36. 36 ■ Practica Números reales 1 a) Clasifica los siguientes números en racio- nales e irracionales: 41 13 ; √49 ; 53, ) 7; 3,2; √12; 3 √5; π 2 b)¿Alguno de ellos es entero? c) Ordénalos de menor a mayor. 2 Clasifica estos números en naturales, enteros, racionales y reales: 3 – 3 4 √2 7,23 –2 π + 1 0 –4 1 3 3 √–1 11 9 √5 2 2,48 18 1 + √2 –1 5 √–2 1 1,010203… Potencias y raíces 3 Expresa en forma exponencial. a) 3 √52 b)5 √a2 c) 8 √a5 d) 3 √x e) √a–1 f )4 √a2 g) √a h) √2 4 Expresa en forma de raíz. a) 32/5 b)23/4 c) a1/3 d) a1/2 e) x1/4 f )a3/2 g) x–1/2 h) x–3/2 5 Calcula. a) 251/2 b) 271/3 c) 1252/3 d) 813/4 e) 4 √16 f ) 5 √–1 g) 3 √–27 h) 6 √15625 6 Di el valor de k en cada caso: a) k √243 = 3 b)3 √k = –2 c) 4 √k = 3 2 d) k √–125 = –5 e) 3 √k = –1 f ) k √49 64 = 7 8 7 Obtén con la calculadora. a) 5 √9 b)3 √–173 c) 4 √143 d)0,83/5 e) 125/2 f )3,51/5 Radicales 8 Simplifica. a) 6 √9 b)√625 c) 15 √212 d)4 √49 e) 6 √125 f ) 5 √315 9 Simplifica los siguientes radicales: a) 10 √a8 b)4 √a12 c) 12 √a3 d)8 √a2b2 e) 3 √a6b6 f ) 6 √a2b4 10 Multiplica y simplifica el resultado. a) √2 · √3 · √6 b)3 √a · 3 √a2 c) √5 · √10 · √8 d)√a · √a3 11 Extrae todos los factores que puedas de los siguientes radicales: a) 3 √16 b)√28 c) 4 √210 d)√8 e) √200 f ) √300 12 Reduce a un solo radical. a) √√13 b)√3 √2 c) 5 √3 √15 d)3 √4 √25 e) √√33 f ) 5 √√11 13 Calcula y simplifica en cada caso: a) (√2)10 b)(3 √2)4 c) (4 √32)8 d)4 √√8 e) (√√2 )10 f ) (3 √√2 )6 14 Ejercicio resuelto Expresa como un solo radical: √63 – 5√28 + √112 Descomponemos en factores cada radicando: √63 =√32 · 7 =3√7 √28 =√22 · 7 =2√7 √112 =√24 · 7 =4√7 ° § ¢ § £ 8 3√7–5·2√7+4√7= =3√7 –10√7 +4√7= = –3√7 15 Expresa como un solo radical. a) 2√45 – 3√20 b)5√48 + √12 c) 3√28 – 5√7 d)3 √81 – 3 √24 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 36
  • 37. 37 UNIDAD 3 37 ¿Sabes clasificar los números en los distintos con- juntos numéricos? 1 Clasifica los siguientes números en naturales, ente- ros, racionales, irracionales y reales: 7,53; √64; √7 2 ; –5; π 4 ; 3,2 ) 3; 7 11 ¿Sabes identificar una raíz con una potencia y mane- jar las operaciones con radicales? 2 Halla el valor de k en cada caso: a) 3 √k = 7 b) k √–125 = –5 c) √625 = k 3 Completa en tu cuaderno. 4 Simplifica. a) 4 √25 b) 6 √x4 5 Simplifica. a) √3 √x2 b) 3 √5 6 √25 6 Extrae factores fuera de la raíz. a) √50 b) 3 √x4 7 Opera. √12 + √48 – √27 – √75 8 Suprime el radical del denominador y simplifica. a) 3√5 √3 b) 14 4 √7 Autoevaluación 16 Efectúa. a) 2√8 + 4√72 – 7√18 b)√12 + √75 – √27 c) √32 + 3√50 – 2√8 d)3√2 + √18 – 3√8 17 Suprime el radical del denominador y simpli- fica. a) 2 √2 b) 3 3 √5 c) 1 8 √a5 d) 1 3 √x ■ Aplica lo aprendido 18 Ejercicio resuelto Expresa como potencia única: a)5 √5 b) a2 · 4 √a3 c) √x · 4 √x a) 5 √5 = √52 · √5 = √53 = 53/2 b)a2 · 4 √a3 = 4 √a8 · 4 √a3 = 4 √a8 · a3 = 4 √a11 = = a11/4 c) √x · 4 √x = 4 √x2 · 4 √x = 4 √x3 = x3/4 19 Expresa como potencia única. a) √3 · 3 √3 b) 23 √4 c) a√a d) √8 3 √4 e) 3 √a8 a2 f )3 √a2 · 6 √a 20 Expresa en forma exponencial. a) (5 √a2 )3 b)8 √a5 · a2 c) 3 √4 √x d)(4 √a )3 e) (4 √a2)2 f ) (√a)5 ■ Resuelve problemas 21 Calcula el valor de la diagonal en cada caso e indica si es un número racional o irracional: 1 1 1 a) b) c) √ — 2 √ — 3 √ — 4 = 2 22 Indica si el número que se obtiene en cada caso es racional o irracional: a) La diagonal de un cuadrado de lado √2 cm. b)El área de un círculo de radio 2 cm. c) El cateto de un triángulo rectángulo cuyos lados miden 24 cm y 25 cm. forma de raíz √a 3 √x2 forma de potencia a3/4 x1/3 UNIDAD 3 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 37 37
  • 39. 39 En todos los tratados de matemáticas de las antiguas civilizaciones aparecen, propuestos y resueltos, multi- tud de problemas cotidianos relativos a la proporcio- nalidad. Este tratamiento, meramente práctico, se rompe con Pitágoras, que fue el primero en enfocar teóricamen- te la proporcionalidad. Posteriormente, Euclides de- dicó el libro V de sus Elementos a la teoría de propor- ciones. En el Renacimiento (siglo xv) vuelve a tratarse la proporcionalidad de forma práctica. El italiano Luca Paciolli, considerado “el padre de la contabilidad”, escribió un libro sobre Aritmética, geometría, propor- ciones y proporcionalidad, en el que divulgaban estos conceptos. El signo del tanto por ciento (%) surgió en el siglo xvi a partir de la abreviatura de ciento, cto, median- te una deformación de esta. Un siglo después era ya comúnmente aceptado y utilizado el símbolo en el sentido actual. 4Problemas aritméticos © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 40. 40 40 ■ Proporcionalidad directa Cinco metros y medio de cable eléctrico han costado 4,51 €. ¿Cuánto costarán 8 m 35 cm del mismo tipo de cable? A más metros, más dinero. A menos metros, menos dinero. ° ¢ £ El coste de un trozo de cable es direc- tamente proporcional a su longitud. regla de tres directa longitud (m) coste (€) 5,5 4,51 8,35 x ° § ¢ § £ 5,5 8,35 = 4,51 x 8 x = 4,51 · 8,35 5,5 = 6,85 € regla de tres directa Cuando las magnitudes son directamente propor- cionales. ° § ¢ § £ magnitud A magnitud B Ä8 Ä8 x ° § ¢ § £ x = · ■ Proporcionalidad inversa Un ganadero tiene reservas de pasto para alimentar a 35 vacas durante 60 días. ¿Cuánto le durarán sus reservas si vende 15 vacas? A más vacas, menos días. A menos vacas, más días. ° ¢ £ El tiempo que dura el pasto es inversa- mente proporcional al número de vacas. regla de tres inversa n.° de vacas tiempo (días) 35 60 35 – 15 = 20 x ° § ¢ § £ 35 20 = x 60 8 x = 60 · 35 20 = 105 días regla de tres inversa Cuando las magnitudes son inversamente propor- cionales. ° § ¢ § £ magnitud A magnitud B Ä8 Ä8 x ° § ¢ § £ x = · Proporcionalidad simple 1 1. 5 m de cierto tipo de tela han cos- tado 35 €. ¿Cuánto costarán 4 m? ☞ ¿Cuánto cuesta 1 m? 2. Un albañil tarda 6 h en hacer 3 m2 de muro. ¿Cuánto tardará en hacer 13 m2 de muro? Cálculo mental 1. 5 entradas para el cine cuestan 45 €. ¿Cuánto cuestan 3 entradas? 2. 5 operarios descargan un camión en 45 min. ¿Cuánto tardarían 3 trabajadores? 3. 10 cajas de galletas pesan 1 500 g. ¿Cuánto pesan 3 cajas? 4. Una furgoneta, a 60 km/h, tar- da 20 min en ir de un pueblo al pueblo vecino. ¿Cuánto tardaría si fuera a 80 km/h? Entrénate 1 Una sandía de 3,4 kg ha costado 2,21 €. ¿Cuánto costará otra sandía de 4,8 kg? 2 Si cada día gasto 3,60 €, mis ahorros durarán 15 días. ¿Cuánto durarían si gastase 4,50 € diarios? 3 Un hortelano tiene agua almacenada para regar un campo de dos hectáreas durante tres días. ¿Cuánto le duraría el agua si decidiera regar solamente 1,2 ha? 4 En el comedor del colegio se han consumido 132 barras de pan durante tres días. Si una barra cuesta 0,35 €, ¿qué presupuesto debe destinar el administra- dor del comedor para la compra de pan cada semana? 5 Ricardo compra en la pescadería tres cuartos de kilo de calamares a 8,60 €/kg y una pescadilla de 650 gramos a 6,20 €/kg. ¿Cuánto le devolverán si paga con un billete de 20 euros? Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 41. 41 UNIDAD 4 41 Proporcionalidad compuesta 2 Llamamos de proporcionalidad compuesta a aquellas situaciones en las que intervienen más de dos magnitudes ligadas por la relación de proporcionalidad. 1. Un granjero ha necesitado 294 kilos de pienso para alimentar a 15 vacas durante una semana. ¿Cuántos kilos de pienso se necesitarán para alimentar a 10 vacas du- rante 30 días? analiza el problema: • Identifica las magnitudes que intervienen. • Ordena las magnitudes, los datos y la incógnita. • Identifica el tipo de proporcionalidad (directa-inversa) que liga cada magnitud con la que lleva la incógnita. PROPORCIONALIDAD DIRECTA PROP. DIRECTA vacas días kilos 15 ÄÄÄ8 7 ÄÄÄ8 294 10 ÄÄÄ8 30 ÄÄÄ8 x Para facilitar el proceso que viene a continuación, conviene colocar en último lugar la magnitud que lleva la incógnita. resuelve: vacas días kilos 15 vacas Ä8 durante 7 días Ä8 consumen 294 kg 15 vacas Ä8 en 1 día Ä8 consumen 294 : 7 = 42 kg 1 vaca Ä8 en 1 día Ä8 consume 42 : 15 = 2,8 kg 10 vacas Ä8 en 1 día Ä8 consumen 2,8 · 10 = 28 kg 10 vacas Ä8 en 30 días Ä8 consumen 28 · 30 = 840 kg automatiza el proceso: PROPORCIONALIDAD DIRECTA PROP. DIRECTA vacas días kilos proporción 15 ÄÄ8 7 ÄÄ8 294 10 ÄÄ8 30 ÄÄ8 x ° ¢ £ 8 15 10 · 7 30 = 294 x x = 294 · 10 · 30 15 · 7 = 840 Solución: Para alimentar a 10 vacas durante 30 días, el granjero necesita 840 kilos de pienso. Problemas resueltos © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 42. 42 42 1 Una cuadrilla de albañiles, trabajando 10 horas al día, han construido 600 m2 de pared en 18 días. ¿Cuántos metros cuadrados construirán en 15 días, trabajando 8 horas diarias? 2 Un granjero ha necesitado 294 kilos de pienso para alimentar a 15 vacas durante 7 días. ¿Durante cuán- tos días podría alimentar a 10 vacas si dispusiese de 840 kilos de pienso? 3 Una excavadora, trabajando 10 horas al día, abre una zanja de 1000 metros en 8 días. ¿Cuánto tardaría en abrir una zanja de 600 m, trabajando 12 horas al día? 4 Si se abren tres bocas de riego con un caudal de 1,5 litros por segundo cada una, un aljibe se vacía en 8 horas. ¿Durante cuánto tiempo daría servicio el alji- be si se abrieran cuatro bocas de riego con un caudal de 0,9 litros por segundo cada una? Actividades 2. Una cuadrilla de albañiles, trabajando 8 horas diarias, construye 400 metros cuadrados de pared en 15 días. ¿Cuánto tardaría la misma cua- drilla en construir 600 metros cuadrados de pared, si deciden trabajar 10 horas cada día? PROPORCIONALIDAD DIRECTA PROP. INVERSA metros cuadrados horas/día días 400 ÄÄÄ8 8 ÄÄÄ8 15 600 ÄÄÄ8 10 ÄÄÄ8 x Observa que ahora interviene una relación de proporcionalidad inversa. metros cuadrados horas/día días Para construir… trabajando… se necesitan… 400 m2 ÄÄ8 8 h/día ÄÄ8 15 días 400 m2 ÄÄ8 1 h/día ÄÄ8 15 · 8 = 120 días 100 m2 ÄÄ8 1 h/día ÄÄ8 120 : 4 = 30 días 100 m2 ÄÄ8 10 h/día ÄÄ8 30 : 10 = 3 días 600 m2 ÄÄ8 10 h/día ÄÄ8 3 · 6 = 18 días automatiza el proceso: PROPORCIONALIDAD DIRECTA PROP. INVERSA m. cuad h/día días proporción 400 ÄÄ8 8 ÄÄ8 15 600 ÄÄ8 10 ÄÄ8 x ° ¢ £ 8 400 600 · 10 8 = 15 x Observa que la magnitud horas/día es inversamente proporcional a la magnitud días. Por eso, al formar la proporción, en lugar de la razón 8 10 tomamos su inversa, 10 8 . 400 · 10 600 · 8 = 15 x 8 x = 15 · 600 · 8 400 · 10 = 18 Solución: Para construir 600 m2 de pared, trabajando 10 horas diarias, necesitan 18 días. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 43. 43 UNIDAD 4 43 Repartos proporcionales. Problemas de mezclas 3 Tres socios invierten 1 millón, 2 millones y 5 millones de euros, respectivamente, en un negocio que al cabo de un año rinde un beneficio de 600000 €. ¿Qué cantidad de los beneficios corresponde a cada uno? Podemos considerar el negocio dividido en 1 + 2 + 5 = 8 partes. Ahora no tene- mos más que dividir los beneficios en otras ocho partes, de las que el primer socio se llevará una; el segundo, dos; y el tercero, cinco. El beneficio correspondiente a cada parte es 600000 : 8 = 75000 €. El reparto será: ° § ¢ § £ 1.er socio: 75000 € · 1 = 75000 € 2.° socio: 75000 € · 2 = 150000 € 3.er socio: 75000 € · 5 = 375000 € En los repartos proporcionales, las distintas fracciones en que se parte el total, además de ser proporcionales a los valores señalados, deben sumar 1. Valores Ä8 a, b, c, … Suma 8 a + b + c + … = S Fracciones 8 a S , b S , c S , … Suma 8 a S + b S + c S + … = S S = 1 Se muelen conjuntamente 50 kg de café de 8,80 €/kg y 30 kg de otro café de inferior calidad, de 6,40 €/kg. ¿A cómo resulta el kilo de la mezcla obtenida? Para resolverlo, situamos los datos en una tabla: cantidad precio coste café superior 50 kg 8,80 €/kg 50 · 8,80 = 440 € café inferior 30 kg 6,40 €/kg 30 · 6,40 = 192 € mezcla 80 kg 632 € Precio de la mezcla = Coste total Peso total = 632 € 80 kg = 7,90 €/kg Solución: El kilo de la mezcla obtenida costará 7,90 €. Observemos que el promedio deseado (en este caso, el precio de la mezcla) se obtiene repartiendo el valor total (suma de los costes) entre el peso total (suma de los pesos). La tabla en la que se exponen los parciales y el total es fundamental para resolver este tipo de ejercicios. 1 Dos manantiales vierten sus aguas en un depósito de 345 litros de capacidad. Si el caudal del primero es de 50 l/min, y el del se- gundo, 40 l/min, ¿cuánto tiempo tardarán en llenar el depósito? 2 Una balsa contiene 28600 l de agua para riego. Se abren simultáneamente el desagüe de la balsa, que emite 360 l/min, y un grifo que alimenta a la balsa con 140 l/min. ¿Cuánto tarda la balsa en vaciarse? Actividades Dos hermanas compran cinco juegos de toallas por 175 €. Una se queda con tres juegos, y la otra, con dos. ¿Cuánto debe pagar cada una? Entrénate Si un comerciante mezcla 12 kg de café de 12,40 €/kg con 8 kg de café de 7,40 €/kg, ¿cuál será el precio de la mezcla? Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 44. 44 44 ■ Encuentros Dos poblaciones A y B distan 350 km. A las nueve de la mañana sale de A hacia B un camión a una velocidad de 80 km/h. Simultáneamente, un coche sale de B hacia A a 120 km/h. ¿A qué hora se cruzan? encuentros v1 v2 8 6 velocidad de aproximación ° ¢ £ v1 + v2 Idea clave: Se aproximan a razón de 80 + 120 = 200 km/h. ¿Cuánto tardarán, a 200 km/h, en recorrer los 350 km que les separan? Tiempo en encontrarse: t = d v = 350 200 = 7 4 de hora = 1 h 45 min Se cruzan a las once menos cuarto de la mañana. Si dos móviles marchan en sentidos opuestos, la velocidad a la que se acercan es la suma de sus velocidades. ■ Alcances Un ciclista profesional, entrenándose, avanza por una carretera a una velocidad de 38 km/h. Más adelante, a 22 km, un cicloturista avanza en la misma direc- ción a 14 km/h. ¿Cuánto tarda el uno en alcanzar al otro? Idea clave: Se aproximan a razón de 38 – 14 = 24 km/h. ¿Cuánto tardarán, a 24 km/h, en recorrer los 22 km que les separan? Tiempo hasta el encuentro: t = d v = 22 24 = 11 12 de hora = 55 min Si dos móviles marchan en el mismo sentido, el más rápido al alcance del otro, la velocidad de aproximación es la diferencia de sus velocidades. Problemas de móviles 4 1 Un coche va a 120 km/h y un camión a 90 km/h. a) Si el coche sigue al camión a 75 km de distancia, ¿cuánto tardará en alcanzarlo? b)Si están a 504 km y se dirigen uno hacia el otro, ¿cuánto tardarán en cruzarse? 2 Un tren que avanza a una velocidad de 70 km/h lleva una ventaja de 90 km a otro tren que avanza por una vía paralela a 110 km/h. Calcula el tiempo que tarda el segundo en alcanzar al primero y la distancia re- corrida hasta lograrlo. Actividades alcances v1 8 v2 8 velocidad de aproximación ° ¢ £ v1 – v2 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 45. 45 UNIDAD 4 45 Cálculos con porcentajes 5 ■ Tanto por ciento de una cantidad Marina compró hace meses una moto por 1800 € y ha pagado ya el 65% de su deuda. ¿Qué porcentaje le queda aún pendiente? ¿Cuánto le falta por pagar? Ha pagado el 65% 8 100 – 65 = 35% 8 le queda pendiente un 35% La cantidad que adeuda es el 35% de 1800: 35% de 1800 = 1800 · 35 100 = 1800 · 0,35 = 630 Le faltan por pagar 630 €. Para hallar un tanto por ciento de una cantidad, se expresa el porcentaje en forma decimal y se multiplica por la cantidad. ■ Porcentaje correspondiente a una proporción Marina compró hace meses una moto por 1800 €, de los que aún le quedan pen- dientes de pago 630 €. ¿Qué porcentaje tiene aún pendiente? ¿Qué porcentaje ha pagado ya? De un total de 1800 €, le quedan por pagar 630 €. De un total de 100, le queda por pagar x. total parte 1800 630 100 x ° § ¢ § £ 1800 100 = 630 x 8 x = 630 · 100 1800 = 35 Le queda por pagar un 35%. Por tanto, ya ha pagado un 65%. Para hallar qué tanto por ciento representa una parte (P) respecto de un to- tal (C ) se efectúa P C · 100. 1 Calcula: a) El 32% de 500. b)El 86% de 60. c) El 11% de 4000. d)El 140% de 900. e) El 150% de 398. f ) El 400% de 740. 2 Calcula el tanto por ciento que representa: a) 192 respecto de 800. b)30800respectode35000. c) 434 respecto de 1240. d)10080 respecto de 8400. e) 495 respecto de 900. f ) 1820 respecto de 520. 3 Dos hermanos compran un balón que cuesta 42 €. El mayor paga el 60%. ¿Qué porcentaje paga el pe- queño? ¿Cuánto ha de pagar? 4 Elena tenía en su cuenta 5000 € y ha adquirido un televisor por 750 €. ¿Qué porcentaje de sus ahorros ha gastado? 5 Alejandro quiere comprar una bicicleta que cuesta 360 €. Su padre se compromete a pagar el 50%, y su abuela, el 30%. ¿Cuánto pagará Alejandro? Actividades Halla: a) 10% de 500 b) 20% de 500 c) 1% de 1 000 d) 200% de 40 e) 50% de 240 f ) 25% de 240 Cálculo mental ¿Qué tanto por ciento representa cada cantidad respecto de su total? a) 45 respecto de 90. b) 10 respecto de 40. c) 20 respecto de 200. d) 7 respecto de 10. Cálculo mental total porcentaje parte corres- pondiente al % 1800 35% 1800 · 0,35 total parte % correspondiente a la parte 1800 630 630 1800 · 100 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 46. 46 ■ Aumentos porcentuales Un especulador compró el año pasado un terreno por 5400 €, y desde entonces el precio ha subido un 15%. ¿Cuál es el valor actual del terreno? El terreno vale ahora: ° § ¢ § £ Lo que valía antes 8 100% más lo que ha aumentado 8 15% ° § ¢ § £ 100% + 15% = 115% Es decir, el precio actual es el 115% del precio antiguo. Valor actual: 115% de 5400 = 5400 · 1,15 = 6210 € El número por el que hay que multiplicar la cantidad inicial para obtener la cantidad final se llama índice de variación. En aumentos porcentuales, el índice de variación es 1 más el aumento por- centual expresado en forma decimal. Para calcular el valor final, halla, pues, el índice de variación y multiplícalo por la cantidad inicial: valor final = valor inicial · índice de variación ■ Disminuciones porcentuales Un trabajador tiene un salario bruto de 1400 € al mes, del que le retienen un 15% de impuestos. ¿Qué salario neto percibe? El salario neto es: ° § ¢ § £ El salario bruto 8 100% menos la retención 8 15% ° § ¢ § £ 100% – 15% = 85% Es decir, el salario neto es el 85% del salario bruto. Salario neto: 85% de 1400 = 1400 · 0,85 = 1190 € En una disminución porcentual, el índice de variación es 1 menos la dismi- nución porcentual puesta en forma decimal. Para calcular el valor final, halla el índice de variación y multiplícalo por la cantidad inicial: valor final = valor inicial · índice de variación ¿Qué índices de variación correspon- den a estos aumentos porcentuales? a) 15% b) 6% c) 30% d) 90% e) 100% f ) 200% Cálculo mental ¿Qué índices de variación correspon- den a estas disminuciones porcen- tuales? a) 15% b) 6% c) 30% d) 90% e) 2% f ) 10% Cálculo mental 6 En una tienda de informática han subido todos los productos un 7%. Un ordenador valía 840 €; una impresora, 80 €, y un escáner, 60 €. ¿Cuánto valen ahora? 7 En un pantano había 1840 hm3 de agua. En el últi- mo semestre ha disminuido un 35%. ¿Cuánta agua hay ahora? 8 Hace un año compré un coche que me costó 8000 €. Si lo vendiera ahora, me darían un 35% menos de su va- lor inicial. ¿Cuál es el precio actual del coche? 9 Un fontanero cobra 15 € por hora en horario nor- mal, y un 18% más si se le llama fuera de horario. ¿A cuánto ascenderá la factura para un arreglo que le ha exigido dos horas y media de trabajo en la mañana de un domingo? Actividades cantidad inicial aumento porcentual C C · 1,15 (+15% 8 1 + 0,15 = 1,15) cantidad inicial disminución porcentual C C · 0,85 (–15% 8 1 – 0,15 = 0,85) © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 47. UNIDAD 4 47 Interés bancario 6 Se llama interés al beneficio que produce el dinero prestado. Ese beneficio es di- rectamente proporcional a la cantidad prestada y al tiempo que dura el préstamo. Así, por ejemplo, un préstamo al 4% anual significa: capital prestado tiempo beneficio 100 € Ä8 en 1 año Ä8 producen Ä8 4 € 500 € Ä8 en 1 año Ä8 producen Ä8 4 · 5 = 20 € 500 € Ä8 en 3 años Ä8 producen Ä8 20 · 3 = 60 € Como puedes ver, se trata de una situación de proporcionalidad compuesta. El tanto por ciento de beneficio anual se llama rédito (r). r = 4% 9 Significa que 100 €, en 1 año, pro- ducen un beneficio de 4 €. Ten en cuenta 1 Un banco ofrece un beneficio del 5% anual. a) ¿Qué beneficio producen 100 euros en 4 años? b)¿Qué beneficio producen 600 euros en 1 año? c) ¿Qué beneficio producen 600 euros en 4 años? 2 Calcula el interés producido por 8000 euros coloca- dos al 5% durante 3 años. 3 ¿Qué interés debo pagar por un préstamo de 3000 euros al 8% que devuelvo al cabo de 2 años? Actividades Un capital, C, colocado al r% anual durante t años produce un beneficio I. PROPORCIONALIDAD DIRECTA PROP. DIRECTA capital tiempo interés 100 ÄÄ8 1 ÄÄ8 r C ÄÄ8 t ÄÄ8 I ° ¢ £ 8 100 C · 1 t = r I 8 I = C · r · t 100 Un banco ofrece un beneficio anual del 4%. ¿Qué beneficio obtendremos si depositamos 750 € durante 3 años? PROPORCIONALIDAD DIRECTA PROP. DIRECTA capital tiempo beneficio = interés 100 € Ä8 en 1 año Ä8 producen Ä8 4 € 1 € Ä8 en 1 año Ä8 produce Ä8 4 100 € 750 € Ä8 en 1 año Ä8 producen Ä8 750 · 4 100 € 750 € Ä8 en 3 años Ä8 producen Ä8 750 · 4 · 3 100 = 90 € Resumiendo: capital tiempo interés 100 Ä8 1 Ä8 4 750 Ä8 3 Ä8 I ° ¢ £ 8 100 750 · 1 3 = 4 I 8 I = 750 · 4 · 3 100 = 90 € Solución: 750 € colocados al 4% anual durante 3 años producen 90 €. Problema resuelto © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 47
  • 48. 48 48 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias ■ Opera y calcula 1 Calcula x en cada caso. a) 15 21 = 20 x b) 38 57 = x 81 c) 1,6 x = 3 4,2 d) x 2,5 = 204 136 2 Calcula mentalmente. a) 50% de 360 b)25% de 88 c) 10% de 1375 d)20% de 255 e) 75% de 800 f ) 30% de 150 3 Calcula. a) 20% de 1240 b)12% de 175 c) 87% de 4000 d)95% de 60 e) 13% de 2400 f ) 7% de 250 g) 22% de 1353 h)5% de 421 4 Copia y completa en tu cuaderno. a) Para calcular el 12%, se multiplica por … b)Para calcular el 80%, se multiplica por … c) Para calcular el …, se multiplica por 0,2. d)Para calcular el …, se multiplica por 0,02. 5 Calcula el tanto por ciento que representa: a) 42 respecto de 200 b)432 respecto de 960 c) 117 respecto de 650 d)8 respecto de 50 6 Piensa y completa en tu cuaderno. a) Al multiplicar por 1,3 se aumenta un …%. b)Al multiplicar por 1,08 se aumenta un …%. c) Al multiplicar por 0,90 se disminuye un …%. d)Al multiplicar por 0,65 se disminuye un …%. ■ Aplica lo aprendido Problemas de proporcionalidad simple y compuesta 7 Sabemos que cierto vehículo consume 6,4 l de combustible cada 100 km. ¿Cuánto combusti- ble gastará al recorrer 300 km? ¿Y si recorre 375 km? 8 Tres operarios de una empresa de reformas pintan una casa en 20 horas. a) ¿Cuánto tardarían 4 operarios en pintar esa misma casa? b)¿Cuántos pintores se necesitarían para pintar la casa en 5 horas? 9 Trabajando 8 horas al día, he tardado 5 días en poner el suelo de una vivienda. ¿Cuántos días habría tardado en poner dicho suelo trabajando 10 horas diarias? 10 Un campesino ha obtenido una cosecha de 40000 kilos de trigo de un campo que tiene una superficie de 2,5 hectáreas. ¿Qué cosecha puede es- perar este hombre de un campo próximo de hectá- rea y media? 11 Un grifo con un caudal de 45 litros a la hora llena un depósito de agua en 8 horas. ¿Cuál debería ser el caudal para llenar la mitad del depósito en 6 horas? Problemas de repartos proporcionales 12 Tres vecinos de una aldea deciden alquilar conjuntamente una máquina motosierra durante 12 días. Juan la tiene 2 días; Pedro, 3 días; y Rufi- no, 7 días. El importe total del alquiler asciende a 264 euros. ¿Cuánto debe pagar cada uno de los hombres? 13 Un estudiante ocupa un piso de alquiler el día uno de septiembre con la idea de compartirlo con otros dos compañeros. El día 10 entra el se- gundo inquilino, y el día 25, el tercero. ¿Cómo de- ben repartir ese primer mes el recibo del alquiler, que asciende a 605 euros? © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 49. UNIDAD 4 49 UNIDAD 4 Problemas de mezclas 14 Un fabricante de churros usa una mezcla de aceite que contiene dos partes de aceite de oliva por cada parte de aceite de girasol. Sabiendo que com- pra el aceite de oliva a 3,40 euros el litro y el de gi- rasol a 1,60 euros el litro, ¿a cómo le sale el litro de mezcla? 15 Para fabricar cierta colonia se mezcla 1 litro de esencia con 5 litros de alcohol y 2 litros de agua destilada. La esencia cuesta 200 euros el litro; el al- cohol, 6 euros el litro; y el agua destilada, 1 euro el litro. ¿Cuál es el coste de un litro de esa colonia? Problemas de móviles, velocidades y tiempos 16 Dos poblaciones A y B distan 270 km. A las 12 de la mañana sale de A hacia B un coche a una velocidad de 100 km/h. En el mismo instante, un coche sale de B hacia A a 80 km/h. ¿A qué hora se cruzan? 17 Un ciclista sale de un lugar a una velocidad de 18 km/h. Media hora más tarde, sale en su persecución, desde el mismo lugar, otro ciclista a 22 km/h. ¿Cuánto tiempo tardará el segundo en al- canzar al primero? 18 En un depósito con 16800 litros de agua se abren por error, simultáneamente, un grifo con un caudal de 185 litros por minuto y el desagüe, con 335 litros por minuto de caudal. ¿Cuánto tarda el depósito en vaciarse? Problemas de porcentajes 19 Para comprar un piso de 180000 €, se ha de pagar, además, un 8% de IVA y 5400 € de gastos de notaría y gestión. ¿Cuál es el gasto total? 20 El 65% de las 840 localidades de un cine es- tán ocupadas. ¿Cuántos asientos hay vacíos? 21 De 1232 hombres encuestados, 924 declaran que colaboran en las tareas del hogar. ¿Qué por- centaje de hombres dice trabajar en casa? 22 En una tienda se anuncian rebajas del 35%. Una camisa costaba 60 €; un pantalón, 72 €, y un jersey, 46 €. ¿Cuánto costarán con la rebaja? 23 En una carrera ciclista, la primera semana abandonan el 20% de los corredores, y en la segun- da, el 40% de los que quedaban. ¿Qué porcentaje de los que empezaron permanece en carrera? Problemas de depósitos y préstamos 24 Calcula el interés que produce un capital de 40000 €, colocados al 3,25% anual durante: a) Un año. b) Un mes. c) Cinco meses. 25 Jorge tiene 24000 €, y pacta mantener el dine- ro en un banco durante cinco años, cobrando los be- neficios cada año, a un interés del 6% anual. ¿Qué beneficio obtiene anualmente? ¿Y en los cinco años del acuerdo? ■ Resuelve problemas 26 Tres socios invierten en un negocio 272000 €. El primero pone el 65% del capital; el segundo, el 20%, y el tercero, el resto. Si a final de año han conseguido una rentabilidad total del 8% del capital invertido, ¿qué cantidad recibirá cada uno? 27 Un automóvil ha ido a 90 km/h durante 20 minutos y a 120 km/h durante los 10 minutos siguientes. ¿Cuál ha sido la velocidad media en ese tiempo? 28 Un camión sale de A hacia B a 80 km/h. Un cuarto de hora después sale un coche, en la misma dirección, a 120 km/h, llegando ambos a B simultá- neamente. ¿Cuál es la distancia entre A y B? 29 Un comerciante compra 30 sacos de 50 kilos de café a 10,5 €/kg y 15 sacos de 40 kilos de otro café, a 14 €/kg. Después, los envasa en bolsas de 400 gramos. ¿A cómo debe vender la bolsa si desea ganar 1,50 céntimos por cada kilo? © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 49
  • 50. 50 50 30 Ejercicio resuelto En un examen de Matemáticas han aprobado 22 alumnos, lo que supone el 88% del total de la clase. ¿Cuántos alumnos hay en la clase? 88% del total = 22 alumnos Total · 0,88 = 22 8 Total = 22 : 0,88 = 25 En la clase hay 25 alumnos. 31 En la sesión de tarde de un teatro se han ocu- pado hoy 693 butacas, lo que supone el 77% del total. ¿Cuál es el aforo del teatro? 32 El 34% de los asistentes a un congreso sobre la paz son europeos; el 18%, africanos; el 32%, americanos, y el resto, asiáticos. Sabiendo que hay 51 europeos, ¿cuán- tos hay de cada uno de los demás continentes? 33 Ejercicio resuelto Gonzalo ha pagado 81,34 € por unos zapatos rebajados un 17%. Calcular el precio de los zapatos antes de la rebaja. Por tener una rebaja del 17% se ha pagado el 83% del precio inicial de los zapatos. 83% del precio inicial = 81,34 0,83 · precio inicial = 81,34 Precio inicial = 81,34 : 0,83 = 98 € Los zapatos costaban 98 € antes de la rebaja. 34 Ignacio ha pagado 63 € por una camisa que estaba rebajada un 10%. ¿Cuánto costaba la camisa antes de la rebaja? ¿Dominas la operativa con porcentajes y la aplicas a la resolución de problemas? 1 Calcula el valor de x en cada caso. a) 82% de 1350 = x b)12% de x = 30 c) x% de 450 = 9 2 Copia en tu cuaderno y completa. a) Para calcular el 17%, se multiplica por …. b)Para calcular el …, se multiplica por 0,06. c) Para aumentar un 30%, se multiplica por …. d)Para rebajar el …%, se multiplica por 0,85. 3 Un GPS cuesta 556 €. Calcula el precio final que pagará por él un cliente si le hacen una rebaja del 20% y le cargan un 18% de IVA. 4 A una reunión de vecinos asistieron 58 propietarios de un total de 145. ¿Qué porcentaje de vecinos acu- dió a la reunión? ¿Conoces y aplicas procedimientos específicos para resolver otros tipos de problemas aritméticos? 5 Una motobomba, que aporta un caudal de 5 litros por segundo, llena un depósito de agua en 40 minutos. ¿Cuánto tardará en llenarse el depósito si la mo- tobomba se sustituye por otra con un caudal de 8 litros por segundo? 6 Una botella de 2 litros de aceite pesa 1836 gramos. ¿Cuánto pesará una garrafa de 5 litros? 7 En una tintorería, trabajando 7 horas al día, se ha obtenido un beneficio de 1932 € en 15 días. ¿Qué beneficio se puede esperar para los próximos 5 días si se aumenta la jornada en una hora diaria? 8 Un ciclista sale de A hacia B a una velocidad de 13 km/h. Simultáneamente, otro ciclista sale de B hacia A a una velocidad de 15 km/h. Calcula cuán- to tiempo tardarán en encontrarse sabiendo que A y B distan 21 km. 9 ¿Se coloca un capital de 16500 € en el banco al 6%, retirando anualmente los intereses que produ- ce. ¿Qué beneficio se obtendrá en 5 años? 10 Para fabricar un brazalete se decide fundir un anillo de oro de 50 gramos y ley 0,89 con una pulsera de 90 gramos y ley 0,75. ¿Cuál será en este caso la ley del brazalete? Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 51. 51 El lenguaje algebraico actual es sencillo, cómodo y operativo. En el largo camino para llegar a él, cabe considerar tres grandes etapas. Álgebra primitiva o retórica. En ella, todo se des- cribe con lenguaje ordinario. Babilonios, egipcios y griegos antiguos la practicaban; y también los árabes, quienes, entrado ya el siglo ix, retornaron a ella. Álgebra sincopada. Diofanto (s. iii) fue el pionero, utilizando una serie de abreviaturas que aliviaban los procesos. Por ejemplo, 7x4 + 2x3 – 4x2 + 5x – 6 lo escribía ss7 c2 x5 M s4 u6 (s significa cuadrado; c, cubo; x, incógnita; M, menos; u, número). Durante el Renacimiento (ss. xv y xvi), el álgebra sincopada mejoró debido a la incorporación de nue- vos símbolos: operaciones, coeficientes, potencias... Álgebra simbólica. Consiste en una simbolización completa. Vieta, a finales del xvi, mejoró lo que ya había, de modo que su lenguaje algebraico fue prede- cesor del actual. Y Descartes, en el siglo xvii, lo aca- bó de perfeccionar. Actualmente, escribimos el álge- bra tal como lo hacía él, a excepción del signo =, que él lo ponía así: (parece que este signo proviene de una deformación de æ, iniciales de aequalis, igual). La falta de operatividad del álgebra durante muchos siglos obligó a los matemáticos a agudizar su ingenio para obtener y demostrar relaciones algebraicas. Al- gunos se valieron, para ello, de figuras geométricas, dando lugar al álgebra geométrica. 5Expresiones algebraicas © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 52. 52 52 Las siguientes expresiones algebraicas son monomios: 3x2 2y –5x2y – 2 3 x3 Monomio es el producto indicado de un número por una o más letras: — Las letras (parte literal) representan números de valor desconocido (va- riables). Por eso, conservan todas las propiedades de los números y sus operaciones. — Coeficiente es el número que interviene. Se llama grado de un monomio al número de factores que forman su parte literal. Un número puede ser considerado como un monomio de grado 0, pues x0 = 1. Por ejemplo: 3x2 2y –5x2y – 3 2 x3 x 7 coeficiente 3 2 –5 – 3 2 1 7 parte literal x2 y x2y x3 x no tiene grado 2 1 3 3 1 0 Dos monomios son semejantes cuando tienen idéntica la parte literal. Por ejemplo: 2x, –5x, 3 4 x, x son semejantes. 5x2, √2x2, 3 5 x2, x2 son semejantes. Si en un monomio se sustituye cada letra (variable) por un número y se efec- túan las operaciones correspondientes, se obtiene el valor numérico del mo- nomio para dichos valores de las variables. Por ejemplo, el valor numérico de 3xy para x = 2, y = –5 es 3 · 2 · (–5) = –30. Monomios 1 Hay muchas situaciones en las que aparecen monomios: área 8 x2 perímetro 8 4x área 8 xy volumen 8 x3 superficie 8 6x2 y x x x x x x Observa 1 Indica el coeficiente y el grado de estos monomios: a) –2x7 b)x9 c) x d)5 2 Halla el valor numérico de los siguientes monomios para x = 3, y = –2: a) 5x3 b)2xy c) xy2 d)–xy 3 Di cuáles de los siguientes monomios son semejantes a 5x2: 7x2, 5x3, 5x, 5xy, x2, 3x2y 4 Escribe dos monomios semejantes en cada caso: a) –5xy b)2x3 c) x 5 La base de un ortoedro es un cuadrado de lado x. Su altura es y. Expresa: a) El área de la base. b)El área de una cara lateral. c) El perímetro de la base. d)El volumen. y x x Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 53. 53 UNIDAD 5 53 Operaciones con monomios 2 Suma y resta de monomios La suma de monomios semejantes es otro monomio, también semejante a ellos, cuyo coeficiente es la suma de sus coeficientes. Si dos monomios no son semejantes, su suma no se puede simplificar y hay que dejarla indicada. La resta es un caso particular de la suma. Por ejemplo: 7x2 + 11x2 = 18x2 3xy – 4xy + 7xy = 6xy 7x – 2x2 no se puede simplificar. Producto de monomios El producto de dos monomios es otro monomio cuyo coeficiente es el pro- ducto de los coeficientes, y su parte literal, el producto de las partes literales de los factores. Por ejemplo: (2x) · (3x2) = 6x3 3 · 2xy = 6xy (2x) · (3xy) = 6x2y 3x2 · 1 √3 y = 3 √3 x2y = √3x2y (2x2)3 = 23 · (x2)3 = 8x6 (√3x)2 = (√3)2x2 = 3x2 Cociente de monomios El cociente de dos monomios se obtiene dividiendo sus correspondientes expresiones y simplificando. El resultado puede ser un monomio o no serlo. 3x2 2x = 3 2 x; 2x2 xy = 2x y no es un monomio (tiene parte literal en el denominador). 1 Efectúa las siguientes sumas de monomios. Cuando el resultado no pueda simplificarse, déjalo indicado: a) 5x – 3x + 4x + 7x – 11x + x b)8x2 – 5x2 + 2 3 x2 + x2 – x2 3 + 7 3 x2 c) x + 7x – x2 + 3x + 5x2 – 2x2 d)7x3 – 11x3 + 3y3 – y3 + 2y3 – 4 2 Opera. a) (3x2) · (5xy) b)(√3x) · (√3y) c) (3xy)2 : (2x2) d)(√3x)2 · (2x) 3 A = 5x2, B = 4x, C = –2x2. Calcula: a) A + C b)A · B c) B3 d)A2 – C e) (A · B) : C f) C : B Actividades 1. Suma. a) x + 3x + 2x b) 6x – 3x + x c) x2 + 2x2 + x2 2. Multiplica. a) x · 3x b) 2x · 5x2 c) 2x2 · 3 2 x2 3. Divide. a) 6x : 3x b) 2x2 : 5x2 c) 1 2 x2 : 3 2 x Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 54. 54 54 Vamos a escribir en lenguaje algebraico algunos enunciados: a) El perímetro del rectángulo del margen: Perímetro 8 2x + 2y b)El cuadrado de un número más su triple 8 x2 + 3x c) La superficie del ortoedro del margen: Superficie 8 2x2 + 4xy d)La edad de Elvira más la de Lorena, que le saca tres años: Elvira 8 x Lorena 8 x + 3 ° ¢ £ x + x + 3 8 2x + 3 Las expresiones obtenidas en cada uno de los enunciados son polinomios. Un polinomio es la suma de dos o más monomios. Cada uno de los mono- mios que lo forman se llama término. También los monomios pueden ser considerados polinomios con un solo término. Es posible que en un polinomio haya algunos monomios semejantes. En tal ca- so, conviene operar con ellos simplificando la expresión y obteniendo el polino- mio en su forma reducida. Por ejemplo: 5x2 + 4x4 – 2x2 – 3x4 + 1 8 x4 + 3x2 + 1 3x3 – 2x2 – 2x3 + x – x3 – 5 8 –2x2 + x – 5 Se llama grado de un polinomio al mayor de los grados de los monomios que lo componen cuando el polinomio está en su forma reducida. Es necesario reducir el polinomio antes de decir su grado, ya que es posible que los monomios de mayor grado se simplifiquen y desaparezcan. Por ejemplo: 5x2y + 5x – 8y2 tiene grado 3, pues es el grado de 5x2y. 7x3 – 5x2 + 3x3 – 2x – 10x3 = –5x2 – 2x tiene grado 2. Polinomios 3 1 Expresa mediante un polinomio cada uno de estos enunciados: a) La suma de un número más su cubo. b)La suma de dos números naturales consecutivos. c) El perímetro de un triángulo isósceles (llama x al lado desigual e y a los otros dos lados). d)El área total de un cilindro de 4 m de altura en función del radio de la base, r. e) El área total de un ortoedro cuya base es un cuadra- do de lado l y cuya altura es 5 m. 2 Expresa algebraicamente el perímetro de este triángulo. x x + 7 x + 8 3 Di el grado de cada uno de estos polinomios: a) x5 – 6x2 + 3x + 1 b)5xy4 + 2y 2 + 3x3y3 – 2xy c) x2 + 3x3 – 5x2 + x3 – 3 – 4x3 d)2x2 – 3x – x2 + 2x – x2 + x – 3 Actividades y x Área de una base = x · x = x2 Área de una cara lateral = x · y y x x Reduce estos polinomios y di su grado: a) 3x2 + 2x – 3x + 1 + x2 b) 2 – x2 + 2x + x2 – 7 c) 3x + 2 + 2x3 – 3x2 + x2 – 5 Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 55. 55 UNIDAD 5 55 Operaciones con polinomios 4 Suma y resta de polinomios Para sumar dos polinomios, agrupamos sus términos y simplificamos los mono- mios semejantes. Para restar dos polinomios, se suma al minuendo el opuesto del sustraendo. Por ejemplo: A = 3x2 + 5x – 2, B = x3 + 4x2 – 5 3x2 + 5x – 2 3x2 + 5x – 2 8 x3 + 4x2 – 5 8 –x3 – 4x2 + 5 A + B A + B x3 + 7x2 + 5x – 7 A – B A – B –x3 – x2 + 5x + 3 A veces, escribimos directamente el resultado, quitando paréntesis (si los hay) y agrupando los monomios semejantes. Por ejemplo: • (x2 + 3x + 2) + (2x2 – 5) = x2 + 3x + 2 + 2x2 – 5 = 3x2 + 3x – 3 • (3x + 1) – (2x – 3) = 3x + 1 – 2x + 3 = x + 4 Producto de un monomio por un polinomio Para multiplicar un monomio por un polinomio, se multiplica el monomio por cada término del polinomio. Por ejemplo: M = x3 – 2x2 + 5x – 1, N = 3x2 x3 – 2x2 + 5x – 1 8 3x2 M Ò N M · N 3x5 – 6x4 + 15x3 – 3x2 También, en este caso, podemos escribir directamente el resultado. Por ejemplo: • (2x2 – 3) · (2x) = 4x3 – 6x • 7(2x + 5) = 14x + 35 • (5x2)(6x2 – 4x + 3) = 30x4 – 20x3 + 15x2 1 Sean P = x4 – 3x3 + 5x + 3, Q = 5x3 + 3x2 – 11. Halla P + Q y P – Q. 2 Efectúa. a) 2x (3x2 – 4x) b)5(x3 – 3x) c) 4x2(–2x + 3) d)–2x(x2 – x + 1) e) –6(x3 – 4x + 2) f ) –x(x4 – 2x2 + 3) 3 Halla los productos siguientes: a) x(2x + y + 1) b)ab(a + b) c) 5(3x2 + 7x + 11) d)x2y (x + y + 1) e)5xy2(2x + 3y) f ) –2(5x3 + 3x2 – 8) Actividades Se llama opuesto de un polinomio al que resulta de cambiar de signo todos sus términos: –(x3 + 2x2 – 5x – 11) = = –x3 – 2x2 + 5x + 11 Definición Opera. a) (2x2 + x – 3) + (x2 – 2x + 1) b) (2x2 + x – 3) – (x2 – 2x + 1) c) (x2 + 2x – 1) · 2x d) 3x2 · (2x – 5) Entrénate © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 56. 56 56 Producto de dos polinomios Para multiplicar dos polinomios, se multiplica cada monomio de uno de los fac- tores por todos y cada uno de los monomios del otro factor y, después, se suman los monomios semejantes obtenidos. Por ejemplo: P = 2x3 – 4x2 – 1, Q = 3x – 2 2x3 – 4x2 – 1 6Ä P 3x – 2 6Ä Q –4x3 + 8x2 + 2 6Ä producto de –2 por P 6x4 – 12x3 – 3x 6Ä producto de 3x por P 6x4 – 16x3 + 8x2 – 3x + 2 6Ä P · Q A veces, cuando hay pocos términos, realizamos el producto escribiéndolo direc- tamente. Por ejemplo: (2x2 – 1)(3x + 4) = 6x3 + 8x2 – 3x – 4 Sacar factor común Cuando todos los términos de un polinomio, P(x), son múltiplos de un mismo monomio, M(x), podemos extraer M(x) como factor común. Por ejemplo: P(x) = 6x4 – 9x3 + 12x2 – 3x El monomio M(x) = 3x es factor común a todos los términos de P(x). Por tanto: P(x) = 3x(2x3 – 3x2 + 4x – 1) Para convencernos de que las dos expresiones son iguales y comprobar que no nos hemos equivocado, podemos realizar la multiplicación, quitando el paréntesis: 3x(2x3 – 3x2 + 4x – 1) = 6x4 – 9x3 + 12x2 – 3x Esta forma de disponer los cálculos permite multiplicar polinomios de manera ordenada y segura. Cuando falta algún término, hay que dejar un hueco en el lugar correspondiente. Ten en cuenta 4 Dados los polinomios P = 3x2 – 5, Q = x2 – 3x + 2, R = –2x + 5, calcula: a) P · R b)Q · R c) P · Q 5 Opera y simplifica: a) 2x (3x2 – 2) + 5(3x – 4) b)(x2 – 3)(x + 1) – x (2x2 + 5x) c) (3x – 2)(2x + 1) – 2(x2 + 4x) 6 Saca factor común en cada uno de los siguientes po- linomios: a) A (x) = 3x3 – 2x2 + 5x b)B (x) = 2x4 – 2x3 + 2x2 c) C(x) = 20x3 + 15x d)D (x) = 2x6 + 4x3 – 2x Actividades La detección de factores comunes, junto con la aplicación de las “iden- tidades notables”, nos permitirá des- componer en factores algunos poli- nomios. Ten en cuenta © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 57. 57 UNIDAD 5 57 Preparación para ecuaciones 5 Expresiones de primer grado Con el fin de prepararte para la resolución de ecuaciones, inecuaciones y sistemas de primer grado, te conviene adquirir agilidad en la operatoria y simplificación de expresiones de primer grado. 1 Simplifica las siguientes expresiones: a) 3(x – 1) + 5(x – 2) – 7x b)2(2x – 3) + 1 – (x – 5) c) 5x + 3(1 – x) – 12 – 2(x – 5) d)10(x – 1) + 2(x + 9) – 4(2 + 3x) e) 3x – 1 – (2x + 1) – 1 + (x + 2) + 3 2 Multiplica por el número indicado y simplifica. a) 3(x + 2) 2 + x – 1 5 – 2(x + 1) 5 – 37 10 por 10 b) 2x – 3 2 – x + 3 4 + 4 + x – 1 2 por 4 c) x + 2x – 3 9 + x – 1 3 – 12x + 4 9 por 9 d) 2x 3 – 3y 2 – 2(x + y) + 3 por 6 e) 2(x + 1) 3 – y 2 – 1 por 6 3 Expresa algebraicamente y simplifica cada expresión: a) La suma de un número más su tercera parte. b)La suma de las edades de Ana y Raquel, sabiendo que Ana tiene 8 años más que Raquel. c) Invertí una cantidad, x, y ha aumentado un 12%. ¿Qué cantidad tengo ahora? d)Invertí una cantidad, x, y he perdido el 5%. ¿Qué cantidad tengo ahora? e) La suma de tres números consecutivos. f ) El triple de un número menos su cuarta parte. g) La suma de las edades de Alberto y su padre, sa- biendo que este tiene 28 años más que aquel. h)Un ciclista va a una velocidad v. Otro ciclista vie- ne 10 km/h más rápido. ¿A qué velocidad se acerca el uno al otro? Actividades 1. Simplificar esta expresión: 3(5x – 7) + 2(x – 1) – 5x + 3 2. Multiplicar por 12 y simplifi- car esta expresión: x 2 – x 3 + 3 4 3. Multiplicar por 20 y simplifi- car esta expresión: 3(x – 2) 4 – 2x – 4 5 + 1 4. En la expresión 4x + 3y – 3, sustituir x por 7 – 4y y sim- plificar. Ejercicios resueltos 1. 3(5x – 7) + 2(x – 1) – 5x + 3 = 15x – 21 + 2x – 2 – 5x + 3 = 12x – 20 2. 12 · ( x 2 – x 3 + 3 4 )= 12x 2 – 12x 3 + 36 4 = 6x – 4x + 9 3. 20 · ( 3(x – 2) 4 – 2x – 4 5 + 1 )= 60(x – 2) 4 – 20(2x – 4) 5 + 20 = = 15(x – 2) – 4(2x – 4) + 20 = 15x – 30 – 8x + 16 + 20 = = 7x + 6 4. 4x + 3y – 3 8 4(7 – 4y) + 3y – 3 = 28 – 16y + 3y – 3 = –13y + 25 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 58. 58 58 Expresiones de segundo grado Con vistas a la resolución de ecuaciones de segundo grado, te conviene adquirir agilidad en el manejo de este tipo de expresiones. 4 Simplifica las siguientes expresiones: a) (x – 1)(x + 1) + (x – 2)2 – 3 b)(x + 2)(x – 3) + x – 3 c) (x + 1)2 – 2x (x + 2) + 14 d)(x + 1)2 – (x – 1)2 + 2 – x2 – 6 5 Multiplica por el número indicado y simplifica: a) x (2x + 1) – (x – 1)2 2 – 3 por 2 b) x(x + 3) 2 – (x + 1)2 3 + 1 3 por 6 6 Expresa algebraicamente y simplifica cada expresión: a) El producto de dos números naturales consecutivos. b)El cuadrado de la hipotenusa de un triángulo rec- tángulo cuyos catetos miden x y x + 5. c) El área de un rectángulo cuyas dimensiones (largo y ancho) suman 11 dm. d)El área de un rectángulo de 200 m de perímetro. 7 La diferencia de dos números es 20. Si al menor lo llamamos x: a) ¿Cómo se designa al mayor? b)¿Cómo se designa su producto? c) ¿Cómo se designa la suma de sus cuadrados? Actividades 1. Simplificar esta expresión: (x + 5)2 – 2(x + 1)(x – 3) 2. Multiplicar por 4 y simplificar esta expresión: (x – 1)2 2 – (x + 2)(x – 2) 4 – 3 4 3. Expresar algebraicamente el producto de dos números pa- res consecutivos. 4. Expresar algebraicamente el área total de un cilindro de 15 cm de altura y radio de la base desconocido. Ejercicios resueltos 1. (x + 5)2 – 2(x + 1)(x – 3) = (efectuamos las multiplicaciones) = x2 + 10x + 25 – 2(x2 – 2x – 3) = (suprimimos paréntesis) = x2 + 10x + 25 – 2x2 + 4x + 6 = –x2 + 14x + 31 2. 4 · (x – 1)2 2 – 4 · (x + 2)(x – 2) 4 – 4 · 3 4 = = 2(x – 1)2 – (x + 2)(x – 2) – 3 = 2(x2 – 2x + 1) – (x2 – 4) – 3 = = 2x2 – 4x + 2 – x2 + 4 – 3 = x2 – 4x + 3 3. Un número par cualquiera: 2x El siguiente número par: 2x + 2 El producto: 2x · (2x + 2) Simplificando: 4x2 + 4x 4. Atotal = 2 Abase + Alateral = 2 · πr2 + 2πr   h h = 15 8 Atotal = 2πr2 + 30πr Es una expresión de 2.° grado con variable r. 15 cm r © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 59. 59 UNIDAD 5 59 Consolida lo aprendido utilizando tus competencias UNIDAD 5 Consolida lo aprendido utilizando tus competencias Consolida lo aprendido utilizando tus competencias Ejercicios y problemas ■ Practica Monomios 1 Indica cuál es el grado y el coeficiente de los siguientes monomios y di cuáles son semejantes: a) 2x2 b) –3x3 c) 1 2 x2 d) 3 4 x e) – 1 3 x f ) x3 2 Calcula el valor numérico de cada uno de es- tos monomios para x = –1 y para y = 1/2: a) 3x2 b) 2 5 x3 c) –2xy2 d) –x2y e) 1 2 x2 f ) – 1 4 x 3 Opera. a) –2x3 + x3 – 3x3 b)3x2 – 2 5 x2 + 5x2 c) 1 2 xy – 3 4 xy + xy d) 2 5 x2 – 1 10 x2 + x2 4 Dados los monomios A = –5x4, B = 20x4, C = 2xy2, calcula: a) A + B b) A – B c) A · B d)B · C e) B : A   f) A : B 5 Expresa mediante un monomio cada uno de estos enunciados: a) La mitad de un número más su tercera parte. b)El área de un círculo de radio r. c) El producto de un número por el triple de otro. d)El volumen de un ortoedro de dimensiones x, 2x y 5 cm. e) El volumen de una pirámide de altura h y cuya base es un cuadrado de lado l. Polinomios 6 Indica cuál es el grado de los siguientes polino- mios (recuerda que deben estar en forma reducida): a) 2x4 – 3x2 + 4x b)x2 – 3x3 + 2x c) 3x3 – 2x2 – 3x3 d)2x + 3 7 Efectúa. a) 3x(2x2 – 5x + 1) b)7x3(2x3 + 3x2 – 2) c) –5x (x4 – 3x2 + 5x) d)–x2(x3 + 4x2 – 6x + 3) 8 Opera y simplifica. a) (5x – 2)(3 – 2x) b)x(x – 3)(2x – 1) c) (x2 – 5x)(x3 + 2x) d)(3x3 + 1)(2x2 – 3x + 5) 9 Expresa mediante un polinomio. a) La suma de los cuadrados de dos números conse- cutivos. b)El área total de un ortoedro de dimensiones x, 2x y 5 cm. c) La cantidad de leche envasada en “x” botellas de 1,5 l y en “y” botellas de 1 l. d)El área de un triángulo rectángulo en el que un cateto mide 3 cm más que el otro. Factor común e identidades notables 10 Saca factor común en cada caso: a) 9x2 + 6x – 3 b) 2x3 – 6x2 + 4x c) 10x3 – 5x2 d) x4 – x3 + x2 – x 11 Saca factor común en cada polinomio: a) 410x5 – 620x3 + 130x b) 72x4 – 64x3 c) 30x6 – 75x4 – 45x2 d) 5x – 100x3 Expresiones de primer grado 12 Opera y simplifica. a) 6(x + 3) – 2(x – 5) b)3(2x + 1) + 7(x – 3) – 4x c) 5(3 – 2x) – (x + 7) – 8 d)4(1 – x) + 6x – 10 – 3(x – 5) e) 2x – 3 + 3(x – 1) – 2(3 – x) + 5 f ) 2(x + 3) – (x + 1) – 1 + 3(5x – 4) 13 Multiplica por el número indicado y simplifica. a) 1 – 2x 9 – 1 + x + 4 6 por 18 b) x – 3 2 – 5x + 1 3 – 1 – 9x 6 por 6 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 60. 60 60 14 Multiplica por el mín.c.m. de los denomina- dores y simplifica: a) x + 1 2 + x – 3 5 – 2x + 6 – x – 8 5 b) 3x – 2 6 – 4x + 1 10 + 2 15 + 2(x – 3) 4 Expresiones de segundo grado 15 Opera y simplifica. a) (x – 3)(x + 3) + (x – 4)(x + 4) – 25 b)2x(x + 3) – 2(3x + 5) + x c) (2x + 1)2 – 1 – (x – 1)(x + 1) d)x (x – 3) + (x + 4)(x – 4) – (2 – 3x) 16 Multiplica por el mín.c.m. de los denomina- dores y simplifica. a) x + 3x + 1 2 – x – 2 3 – x2 + 2 b)x(x – 1) 3 – x(x + 1) 4 + 3x + 4 12 ■ Aplica lo aprendido 17 Expresa algebraicamente y simplifica cada ex- presión obtenida: a) El área de un cuadrado de lado x + 3. b)La diferencia de áreas de dos cuadrados de lados x y x + 3, respectivamente. c) La superficie de un jardín rectangular de base x y perímetro 70 m. d)El área de un rombo sabiendo que la longitud de una de sus diagonales es el triple que la longitud de la otra. 18 En cada expresión, sustituye x o  y por lo que se indica; después, opera y simplifica. a) 2x – 3y + 1 x por 1 + 5y b) x 4 + y – 1 5 x por 1 – 3y c) xy + 2y – 2 y por 1 – x d)xy – y2 y por 3 – 2x ¿Sabes operar con polinomios? 1 Dados A = 3x3 – 5x2 + 6 y B = x3 – 2x2 + x +1, calcula: a) A + B b) A – B 2 Opera. a) 3x · (2x2 – 5x + 1) b) (2x2 – 5x + 1) · (x – 1) 3 Saca factor común en cada uno de estos polinomios: a) 10x2 – 15x b) 6x3 + 4x2 + 2x ¿Manejas los procedimientos para simplificar distin- tas expresiones algebraicas? 4 Simplifica estas expresiones: a) x2 – 5 + 2x2 – 3x + 6 b) 2x2 – 3(x – 2) + 2(2x2 + 1) – 3 5 Opera y simplifica. a) (3x – 1)(x – 1) – x (2x – 1) – x2 b) 10x2 – 15x 5x 6 Simplifica las siguentes expresiones: a) x 2 – 2x 5 + 1 4 b) 2x – 3 4 – x – 1 3 ¿Sabes traducir un enunciado al lenguaje algebraico? 7 Expresa algebraicamente y simplifica. a) La diferencia de los cuadrados de dos números que suman 7 unidades. b)Precio final de un producto que costaba x euros después de una subida del 8%. c) La hipotenusa de un triángulo rectángulo en el que un cateto mide la mitad del otro. d)Lo que pago por tres bocadillos y cinco refrescos. Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 61. 61 Diofanto (siglo iii) propuso problemas algebraicos complejos y los resolvió por métodos originales y muy interesantes. Pero su aportación careció de mé- todo y tuvo poco valor pedagógico. Al-Jwarizmi (siglo ix) fue quien, por primera vez, realizó un tratamiento sistemático y completo de la resolución de ecuaciones de primero y segundo gra- dos. Su libro Al-jabr wa-l-muqabala, elemental, di- dáctico y exhaustivo, fue muy conocido y estudiado y, posteriormente, traducido a todos los idiomas. El comienzo de su título, al-jabr, da nombre a esta cien- cia (álgebra). En el siglo xvi, varios algebristas italianos (Tartaglia, Cardano, Ferrari, Fior) mantuvieron unas intere- santísimas, agitadas y fecundas discusiones sobre la resolución de distintos tipos de ecuaciones cúbicas (de tercer grado). Sus diatribas, en muchos casos, se dilucidaban en debates públicos a los que se retaban mediante pasquines. A pesar de que el tono de estos y de aquellas (pasquines y diatribas) distaba mucho de ser correcto, sirvieron para dar un gran impulso a la resolución de ecuaciones de grado superior. 6Ecuaciones e inecuaciones © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 62. 62 62 • La igualdad 3x(x + 5) = 3x2 + 15x es una identidad, porque es cierta para cualquier valor de x. • La igualdad 3x(x + 5) = 0 es cierta para x = 0 y para x = –5. Pero no se cumple para ningún otro valor de x. La igualdad 3x(x + 5) = 0 es una ecuación, y x = 0 y x = –5 son sus soluciones. Una ecuación es una propuesta de igualdad. De ella pretendemos averiguar el valor, o los valores, de la incógnita para los cuales es cierta la igualdad. A estos valores se les llama soluciones de la ecuación. Resolver una ecuación es hallar su solución (o soluciones) o llegar a la conclu- sión de que no tiene. En esta unidad vamos a repasar los métodos de resolución de ecuaciones que ya conoces y a aprender algunos nuevos. Hay ecuaciones que se pueden resolver a ojo. ¡Estupendo! El único inconveniente es que, acaso, tengan varias soluciones y solo seamos capaces de ver una de ellas. Y hay otras ecuaciones para las cuales no tenemos ningún procedimiento de re- solución. Se puede intentar llegar a una solución tanteando. Ecuación. Soluciones 1 Cada una de las siguientes igualdades es una identidad o una ecuación. Di cuáles son las ecuaciones y da una so- lución de cada una de ellas (encuén- trala a ojo). a) 3(x – 5) – 2x = x – 15 b) 3(x – 5) = 6 c) 2x · 23 = 2x + 3 d) 2x · 23 = 32 e) 2x · 23 = 28 f ) (x + 3)2 = x2 + 6x + 9 g) (x + 3)2 = 9 Identidades y ecuaciones 1 Las siguientes ecuaciones tienen alguna solución en- tera. Hállala tanteando: a) 5x = 25 b)(x – 5)2 = 4 c) 3x = 81 d)3x – 1 = 81 e) √x + 3 = 4 f ) xx = 256 2 Las siguientes ecuaciones no tienen solución entera. Tanteando, obtén la solución de cada una de ellas aproximando hasta las décimas. a) x4 = 5000 b)4x = 200 Actividades Encontrar, tanteando, alguna solución de cada una de las si- guientes ecuaciones: a) x3 + 5 = 69 b) xx = 3125 c) x4 = 1000 (Usa la calculadora) Ejercicio resuelto a) Probamos para x = 2, 3, 4, … x = 2 8 23 + 5 = 13. no es solución. x = 3 8 33 + 5 = 32. no es solución. x = 4 8 43 + 5 = 69. sí es solución. ° § ¢ § £ Hemos obtenido la solución x = 4. b)Probando con x = 3, 4, 5 se llega a que 5 es solución, pues 55 = 3125. c) 54 = 625 64 = 1296 ° ¢ £ Por tanto, la solución está entre 5 y 6. Probamos con 5,3; 5,4; 5,5; 5,6; 5,7; … 5,64 = 983,… 5,74 = 1055,… ° ¢ £ La solución es 5,6… Si quisiéramos afinar más, probaríamos con 5,61; 5,62; 5,63; … © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 63. 63 UNIDAD 6 63 Ecuaciones de primer grado 2 Una ecuación de primer grado es aquella en la que solo aparecen expresiones algebraicas de grado 1. Después de simplificarlas, llegaremos a una expresión del tipo ax + b = 0. Recordemos los pasos que conviene dar para resolver una ecuación de primer grado que tenga una fisonomía complicada: 1 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) 3(x + 5) = x + 1 b)3(x – 1) + 5(x – 2) = 7x c) 2(2x – 3) + 1 = x – 5 d)3(5x – 7) + 2(x – 1) = 5x – 3 e) 5x + 3(1 – x) = 12 + 2(x – 5) f ) 4(2 + 3x) = 10(x – 1) + 2(x + 9) g) 2(x – 3) – 5x + 7 = 13 – 11x 2 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) 3(x – 2) + 5(x – 1) = 2x – 2(x + 3) + 11 b)3x – 1 – (2x + 1) = 1 – (x + 2) – 3 c) 3(x + 2) 2 + x – 1 5 = 2(x + 1) 5 + 37 10 d) 2x – 3 2 – x + 3 4 = –4 – x – 1 2 e) x 2 + x 4 + x 8 = 3x 4 + 1 4 f ) x + 2x – 3 9 + x – 1 3 = 12x + 4 9 Actividades A veces, conviene dar estos pasos en otro orden. Con práctica y sentido común, sabrás qué hacer en cada caso. Ten en cuenta 1.° Quitar paréntesis, si los hay. Ä8 –x – 1 6 – 3(x + 5) 12 = 2(11 – x) 9 – 6 –x – 1 6 – 3x + 15 12 = 22 – 2x 9 – 6 3.° Pasar los términos en x a un miembro y los números al otro. Ä8 –6x – 9x + 8x = 88 – 216 + 6 + 45 4.° Simplificar en cada miembro. Ä8 –7x = –77 5.° Despejar la x. Ä8 x = –77 –7 = 11 6.° Comprobar la so- lución, sustituyendo en cada miembro y viendo que coinciden los resul- tados. Ä8 –11 – 1 6 – 3(11 + 5) 12 = –12 6 – 48 12 = –2 – 4 = –6 2(11 – 11) 9 – 6 = 0 – 6 = –6 2.° Quitar denomina- dores, si los hay. Para ello, multiplicaremos los dos miembros por el mí- nimo común múltiplo de los denominadores. Ä8 mín.c.m. (6, 12, 9) = 36 36(–x – 1) 6 – 36(3x + 15) 12 = 36(22 – 2x) 9 – 216 6(–x – 1) – 3(3x + 15) = 4(22 – 2x) – 216 –6x – 6 – 9x – 45 = 88 – 8x – 216 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 64. 64 64 3 Si al doble de un número le sumamos la cuarta parte de dicho número, el resultado es 189. ¿Cuál es el número? 4 Eloísa tiene 25 años menos que su madre. Entre las dos tienen medio siglo. ¿Qué edad tiene cada una? 5 Hace dos años compré una bicicleta y un equipo de música por 260 €. Los acabo de vender por un total de 162 €, habiendo perdido el 30% con la bicicleta y el 40% con el equipo de música. ¿Cuánto me costó cada cosa? 6 La suma de tres números consecutivos es cuatro ve- ces el menor de ellos. ¿Qué números son? Actividades 1. La suma de un número más su tercera parte es 48. ¿De qué número se trata? 2. Ana tiene 8 años más que Ra- quel y entre las dos suman 40 años. ¿Qué edad tiene cada una? 3. Rodrigo tiene 54000 €. In- vierte una parte en un negocio y el resto en un banco. En el negocio gana el 12%; y en el banco, el 3%. Al final ha gana- do 4320 €. ¿Cuánto invirtió en cada sitio? 4. La suma de tres números con- secutivos es 87. ¿Cuáles son los números? Problemas resueltos 1. Elegimos la incógnita: x es el número buscado. La tercera parte del número es x 3 . Planteamos la ecuación y la resolvemos: x + x 3 = 48 8 3x + x = 3 · 48 8 x = 36 Solución: El número buscado es 36. 2. Edad de Raquel, x; edad de Ana, x + 8 La ecuación sería: x + (x + 8) = 40 8 2x = 40 – 8 8 x = 16 Solución: Raquel tiene 16 años y Ana tiene 24. 3. Invierte en el negocio x; invierte en el banco 54000 – x Gana en el negocio el 12% de x 8 0,12x Gana en el banco el 3% de (54000 – x) 8 0,03 · (54000 – x) 0,12x + 0,03(54000 – x) = 4320 0,12x – 0,03x + 0,03 · 54000 = 4320 0,09x = 2700 8 x = 2700 : 0,09 = 30000 Solución: Invierte 30000 € en el negocio y 24000 € en el banco. 4. El primer número es x. Los siguientes, x + 1 y x + 2. Planteamos la ecuación: x + (x + 1) + (x + 2) = 87 8 3x + 3 = 87 8 x = 28 Solución: Los números son 28, 29 y 30. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 65. 65 UNIDAD 6 65 Ecuaciones de segundo grado 3 Las ecuaciones de segundo grado son de la siguiente forma: ax2 + bx + c = 0, con a ? 0 Ecuaciones completas Cuando b ? 0 y c ? 0, se dice que la ecuación es completa y se resuelve apli- cando la siguiente fórmula: x = –b ± √b2 – 4ac 2a 8 ° § ¢ § £ Si b2 – 4ac 0, hay dos soluciones. Si b2 – 4ac = 0, hay una solución. Si b2 – 4ac 0, no hay ninguna solución. Por ejemplo, la ecuación x2 + x – 2 = 0 es completa. En ella, a = 1, b = 1, c = –2. La resolvemos aplicando la fórmula: x = –1 ± √1 + 8 2 = –1 ± √9 2 = –1 ± 3 2 x1 = 1 x2 = –2 ° ¢ £ Tiene dos soluciones. Ecuaciones incompletas Si b = 0 o c = 0, la ecuación se llama incompleta y se puede resolver con mucha sencillez, sin necesidad de aplicar la fórmula anterior: • Si b = 0 8 Despejamos directamente x2. Por ejemplo: 3x2 – 48 = 0 8 3x2 = 48 8 x2 = 16 8 x = ±√16 = ±4 • Si c = 0 8 Factorizamos sacando factor común. Por ejemplo: 2x2 – x = 0 8 x(2x – 1) = 0 x1 = 0 2x – 1 = 0 8 x2 = 1/2 1 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) 10x2 – 3x – 1 = 0 b)x2 – 20x + 100 = 0 c) 3x2 + 5x + 11 = 0 d)2x2 – 8x + 8 = 0 2 Resuelve estas ecuaciones: a) 2x2 – 50 = 0 b)3x2 + 5 = 0 c) 7x2 + 5x = 0 d)2x2 + 10x = 0 Actividades Resuelve sin utilizar la fórmula y, si es posible, a ojo: a) x2 = 9 b) x2 – 9 = 0 c) 5x2 – 20 = 0 d) 3x2 – 300 = 0 e) (x – 5)2 = 25 f ) (x – 5)2 = 4 g) 3(x – 2)2 = 3 h) 3(x – 2)2 – 3 = 0 i) 7(x – 4)2 = 63 j) 7(x – 4)2 – 63 = 0 Cálculo mental Las ecuaciones incompletas también se pueden resolver por la fórmula an- terior, pero es mucho más cómodo resolverlas mediante el procedimien- to adjunto. Ten en cuenta Resolver las siguientes ecuaciones: a) 9x2 + 6x + 1 = 0 b)5x2 – 7x + 3 = 0 c) 5x2 + 45 = 0 a) x = –6 ± √36 – 36 18 = –6 18 = –1 3 . Solución única. b)x = 7 ± √49 – 60 10 = 7 ± √–11 10 . Sin solución. c) 5x2 + 45 = 0 8 5x2 = –45 8 x2 = –9 8 x = ± √–9. Sin solución. Ejercicio resuelto © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 66. 66 66 3 El producto de dos números naturales consecutivos es 90. ¿Qué números son? 4 La superficie de un rectángulo es 150 cm2, y su perí- metro, 50 cm. ¿Cuáles son sus dimensiones? 5 El producto de dos números es 10, y su suma, 6,5. ¿Qué números son? 6 El área total de un cilindro de 22 m de altura es 1110π m2. Halla su radio. Actividades 1. El producto de dos números naturales consecutivos es 210. ¿Qué números son? 2. La superficie de un rectángu- lo es 28 cm2, y su perímetro, 22 cm. ¿Cuánto miden sus la- dos? 3. El área total de un cilindro de 15 cm de altura es 500π cm2. Hallar el radio de su base. Ejercicios resueltos 1. Llamamos x y x + 1 a los dos números. Ecuación: x(x + 1) = 210 8 x2 + x – 210 = 0 8 8 x = –1 ± √1 + 840 2 = –1 ± √841 2 = –1 ± 29 2 x1 = –15 x2 = 14 Como los dos números son naturales, solo nos vale la solución positiva. Los números buscados son 14 y 14 + 1 = 15. (Efectivamente, 14 · 15 = 210). 2. Si el perímetro mide 22 cm, la suma de los dos lados desiguales es 11 cm. 11 – x x Llamamos x a la longitud de un lado y 11 – x a la del otro. El área de un rectángulo es el producto de sus lados: x(11 – x) = 28 8 11x – x2 = 28 8 x2 – 11x + 28 = 0 8 8 x = 11 ± √112 – 4 · 28 2 = 11 ± √9 2 = 11 ± 3 2 x1 = 7 x2 = 4 Si x = 7, entonces 11 – x = 4. Los dos lados miden 7 cm y 4 cm. Si x = 4, entonces 11 – x = 7. Se llega a la misma solución. 3. Recordemos que Atotal = 2Abase + Alateral Abase = πr2 Alateral = 2πr · h = 2πr · 15 = 30πr 15 cm r El área total, según nos dicen, es 500π cm2. Con todos estos resultados, construimos la ecuación 2 · πr2 + 30πr = 500π. Dividiendo todo por 2π: r2 + 15r – 250 = 0 8 r = –15 ± √152 + 4 · 250 2 = –15 ± 35 2 r1 = –25 r2 = 10 La única solución válida es 10. Es decir, el radio es de 10 cm. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 67. 67 UNIDAD 6 67 Otros tipos de ecuaciones 4 Hay ecuaciones que no son de primer ni de segundo grado, pero que podrás resolver aplicando lo que ya sabes. Veamos algunos ejemplos. Ecuaciones con la x en el denominador Resolvamos la ecuación 200 x + 5 = 200 x – 2 : • Para suprimir los denominadores, multiplicamos todo por x · (x – 2): 200(x – 2) + 5x(x – 2) = 200x 8 200x – 400 + 5x2 – 10x = 200x 8 8 5x2 – 10x – 400 = 0 8 x2 – 2x – 80 = 0 8 8 x = 2 ± √4 + 320 2 x1 = 10 x2 = –8 • Comprobamos en la ecuación inicial y vemos que ambas soluciones son válidas. Por tanto, la ecuación inicial tiene dos soluciones: x = –8 y x = 10. Si en una ecuación aparecen deno- minadores algebraicos, se suprimen multiplicando los dos miembros por ellos. Las soluciones obtenidas hay que comprobarlas en la ecuación inicial. No lo olvides 1 Resuelve las ecuaciones siguientes: a) 10 x + 3 + 5 = 4x – 1 b) 2000 x + 25 = 2000 x – 4 c) 1 x + 1 x2 = 3 4 2 Un grupo de amigos alquilan un autocar por 2000 € para una excursión. Fallan 4 de ellos, por lo que los restantes deben pagar 25 € más cada uno. ¿Cuántos había al principio? 3 En un triángulo rectángulo, un cateto mide 8 cm. Calcula la longitud del otro cateto sabiendo que la hipotenusa mide 2 cm más que él. Actividades 1. Un vendedor callejero lleva un cierto número de relojes, por los que piensa sacar 200 €. Pero comprueba que dos de ellos están deteriorados. Aumentando el precio de los restantes en 5 €, consigue recaudar la misma cantidad. ¿Cuántos relojes llevaba? 2. El lado menor de un trián- gulo rectángulo mide 5 cm. Calcular el otro cateto sabien- do que la hipotenusa mide 1 cm más que él. Problemas resueltos 1. Llevaba x relojes. El precio de cada uno iba a ser 200 x . Le quedan x – 2 relojes. Los vende a 200 x – 2 . Este precio es 5 € superior al anterior: 200 x – 2 = 200 x + 5 Esta ecuación es la misma que hemos resuelto arriba. La ecuación tiene dos soluciones: –8 y 10. Solo la positiva es válida, teniendo en cuenta el contexto del problema. Solución: Llevaba 10 relojes. 2. x2 + 25 = (x + 1)2 8 8 x2 + 25 = x2 + 2x + 1 8 8 2x = 25 – 1 8 x = 12 5 x x + 1 Solución: El otro cateto mide 12 cm. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 68. 68 68 ■ Practica Ecuaciones: soluciones por tanteo 1 Busca por tanteo una solución exacta. a) 2x + x + x 3 = 32 b)√ √2x + 1 x + 1 x = 9 c) xx + 1 x + 1 x = 8 d)(x – 1) x – 1) x 3 = 27 2 Busca por tanteo sus soluciones enteras. a) (x + 1) x + 1) x 2 = 4 b)(x + x + x 1)(x – 3) = 0 x – 3) = 0 x c) x2 = 2x d)3(x – 2) x – 2) x 2 = 3 Ecuaciones de primer grado 3 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) 1 – 2x 9 = 1 – x + 4 x + 4 x 6 b) 3x + 2 x + 2 x 5 – – 4x – 1 x – 1 x 10 + 5x – 2 x – 2 x 8 = x + 1 x + 1 x 4 c) x – 3 x – 3 x 2 – 5x + 1 x + 1 x 3 = 1 – 9x 6 4 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) 1 + 12x 4 + x – 4 x – 4 x 2 = 3(x + 1) – (1 – x + 1) – (1 – x x) x) x 8 b) 3x – 2 x – 2 x 6 – 4x + 1 x + 1 x 10 = – 2 15 – – 2(x – 3) x – 3) x 4 c) 2x – 3 x – 3 x 6 – – 3(x – 1) x – 1) x 4 – – 2(3 – x) x) x 6 + 5 8 = 0 Ecuaciones de segundo grado 5 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) x2 – 2x – 3 = 0 x – 3 = 0 x b)2x2 – 7x – 4 = 0 x – 4 = 0 x c) 2x2 – 5x – 3 = 0 d)x2 + x + x + x 2 = 0 6 Resuelve: a) 4x2 – 64 = 0 b)3x2 – 9x = 0 x = 0 x c) 2x2 + 5x = 0 x = 0 x d)2x2 – 8 = 0 7 Resuelve: a) (x – 3)(x + 3) + (x – 4)(x + 4) = 25 b)(x + 1)(x – 3) + (x – 2)(x – 3) = x2 – 3x – 1 c) x(x – 3) x – 3) x + (x + x + x 4)(x – 4) = 2 – 3 x – 4) = 2 – 3 x x d)3x(x + 4) – x + 4) – x x(x – 1) = 13 x – 1) = 13 x x + 8 x + 8 x 8 Estas ecuaciones son de segundo grado e incom- pletas. Resuélvelas sin aplicar la fórmula general: a) (3x + 1)(3x – 1) + (x – 2) x – 2) x 2 2 = 1 – 2x b) x x x2 + 2 3 – x x x2 + 1 4 = x + 5 x + 5 x 12 c) (2x – 1)(2 x – 1)(2 x x + 1) x + 1) x 3 = 3x – 2 x – 2 x 6 + x x x2 3 Otros tipos de ecuaciones 9 Ejercicio resuelto Ejercicio resuelto Resolver la ecuación (x Resolver la ecuación (x Resolver la ecuación ( – 2)( x – 2)( x x – 2)(x – 2)( 2 – 4x – 4x – 4 + 3) = 0. x + 3) = 0. x Para que un producto de factores valga cero, basta con que valga cero uno de los factores. Por tanto, las soluciones de la ecuación son los valores de x que anulan cada uno de los factores. x que anulan cada uno de los factores. x x – 2 = 0 x – 2 = 0 x 8 x = 2 x = 2 x x2 – 4x + 3 = 0 x + 3 = 0 x 8 x = 4 ± √ √4 2 x = 3 x = 3 x x = 1 x = 1 x Solución: 1, 2, 3 10 Resuelve las siguientes ecuaciones: a) (2x – 5)( x – 5)( x x + x + x 7) = 0 b)(x – 2)(4 x – 2)(4 x x + 6) = 0 x + 6) = 0 x c) (x + x + x 2)(x2 + 4) = 0 d)(3x + x + x 1)(x2 + x – 2) = 0 x – 2) = 0 x 11 Di cuáles son las soluciones de estas ecuaciones: a) (x – 2)( x – 2)( x x + x + x 3)(2x – 5) = 0 x – 5) = 0 x b)x2(x – 6)(3 x – 6)(3 x x – 1) = 0 x – 1) = 0 x c) (2 – x)( x)( x x – 7)( x – 7)( x x2 – 9) = 0 d)x(x2 + 1)(6x – 3) = 0 x – 3) = 0 x 12 Resuelve estas ecuaciones: a) 2 x – 1 2x = = 3x 2 b) x 2 = 1 + 2x – 4 x – 4 x x + 4 x + 4 x ■ Aplica lo aprendido 13 Calcula la edad de Alberto sabiendo que den- tro de 22 años tendrá el triple de su edad actual. 14 El área de un rectángulo son 60 cm2 y su base mide 5/3 de su altura. Halla sus dimensiones. Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 69. 69 UNIDAD 6 69 ¿Dominas la resolución de ecuaciones de primer grado? 1 Resuelve. a) 3(2x – 5) + 2 x – 5) + 2 x x x x = 6 – (3x – 1) x – 1) x b) 2(x + 2) x + 2) x 3 – 4(x – 4) = x – 4) = x 3x – 4 x – 4 x 2 ¿Sabes resolver ecuaciones de segundo grado incom- pletas? 2 Encuentra las soluciones de la siguientes ecuaciones: a) 5x2 – 2x x x = 0 b) 3x2 – 12 = 0 ¿Sabes resolver ecuaciones de segundo grado apli- cando la fórmula general? 3 Resuelve. a) x2 – 5x x x + 4 = 0 b) 3x2 – 5x x x – 2 = 0 ¿Identificas otros tipos de ecuaciones y las resuelves? 4 Resuelve. a) (x + 3)(2 x + 3)(2 x x – 5) = 0 x – 5) = 0 x b) 3 2x – 3 4x = x + 1 x + 1 x 8 ¿Has adquirido destreza en el planteamiento y la re- solución de problemas con ecuaciones? 5 Se sabe que Jorge tiene 5 años menos que su herma- na Berta, y que entre los dos suman 35 años. ¿Qué edad tiene cada uno? 6 La superficie de un rectángulo es de 36 cm2, y su perímetro es de 26 cm. Averigua cuánto miden sus lados. Autoevaluación 15 Una persona compra un equipo de música y un ordenador por 2500 €, y los vende, después de algún tiempo, por 2157,5 €. Con el equipo de mú- sica perdió el 10% de su valor, y con el ordenador, el 15%. ¿Cuánto le costó cada uno? ■ Resuelve problemas 16 Problema resuelto Un grupo de chicos sale a cenar, y pagan 18 € cada uno. Si hubieran sido dos me- nos, habrían pagado, por la misma cuenta, 6 € más cada uno. ¿Cuántos han ido a ce- nar? ¿Cuánto les ha costado en total? x = “número de chicos que han salido a cenar” x = “número de chicos que han salido a cenar” x x chicos a 18 x chicos a 18 x € c.u. 8 18x es el coste total. x es el coste total. x (x – 2) chicos tocarían a 18 + 6 = 24 x – 2) chicos tocarían a 18 + 6 = 24 x € cada uno; luego 24(x – 2) es el coste total. x – 2) es el coste total. x Los dos costes obtenidos han de ser iguales: 18x = 24( x = 24( x x – 2) x – 2) x 8 18x = 24 x = 24 x x – 48 x – 48 x 8 8 48 = 6x x x 8 x = 8 x = 8 x Salen a cenar 8 chicos por 18 · 8 = 144 €. 17 Un granjero quiere vender una partida de bo- tellas de leche a 0,50 € la botella. Se le rompen 60 botellas. Para obtener el mismo beneficio, aumenta en 0,05 € el precio de cada botella. ¿Cuántas bote- llas tenía? ¿Cuánto dinero pretende ganar? 18 En un triángulo rectángulo, uno de los cate- tos mide los 3/5 de la hipotenusa, y el otro cateto mide 5 cm menos que esta. Halla su perímetro. 19 Un tipo de aceite de 3,2 Un tipo de aceite de 3,2 €/l se obtiene mez l se obtiene mez l - clando un 60% de aceite virgen de 4 €/l y el resto l y el resto l con otro más barato. ¿Cuál es el precio de ese otro? 20 Un profesor de lengua calcula la nota final de sus alumnos mediante un examen escrito, que es el 75% de la nota final, y otro de lectura, que es el 25%. Ana obtiene en el de lectura un 6. ¿Qué tiene que sacar en el escrito para obtener como nota final al menos un notable (a partir de 7)? ■ Problemas “+” 21 Una persona tarda 4 horas más que otra en Una persona tarda 4 horas más que otra en hacer un trabajo. Si lo hacen entre las dos, tardan una hora y media en acabarlo. ¿Cuánto tarda cada una por separado? UNIDAD 6 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 71. 71 Los sistemas de ecuaciones se plantearon y resolvieron de forma simultánea a las ecuaciones, ya que el paso de un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas a una ecuación con una incógnita no supone ningún problema especial. Diofanto, original e ingenioso, resolvía los problemas que podrían dar lugar a un sistema de ecuaciones, mediante una única ecuación con una sola incógnita, escogida esta hábilmente para conseguir su propósito. Históricamente, los sistemas de ecuaciones lineales no han sido un reto especialmente difícil. Ya en el siglo ii a.C., los chinos resolvían sistemas lineales de varias ecuaciones con el mismo número de incógni- tas, mediante un método elegante y potente, similar al que se usa en la actualidad. 7Sistemas de ecuaciones © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 72. 72 72 Una ecuación lineal con dos incógnitas se puede escribir de la forma: ax + by = c, donde a, b y c son números reales. Solución de una ecuación lineal con dos incógnitas es todo par de valores que hacen cierta la igualdad. Por ejemplo, x + 2y = 4 es una ecuación lineal con dos incógnitas. El par de valores x = 2, y = 1 es una solución, pues verifica la igualdad: x = 2, y = 1 8 x + 2y = 2 + 2 · 1 = 2 + 2 = 4 También podemos escribir esta solución como (2, 1). Pero esta ecuación tiene muchas otras soluciones; por ejemplo: (0, 2), (4, 0), (3, 1 2), (–2, 3), … De hecho, tiene infinitas soluciones. Una ecuación lineal con dos incógnitas tiene infinitas soluciones. Representación gráfica Si interpretamos las soluciones de una ecuación lineal con dos incógnitas como puntos del plano y los representamos, obtenemos una recta. Por ejemplo, si con- sideramos la ecuación x + 2y = 4 y representamos las soluciones que habíamos obtenido, vemos que todas están en la misma recta. Además, cualquier otro punto de esa recta es solución de la ecuación. Recuerda que para representar una recta, basta con conocer dos de sus puntos. Para obtenerlos fácilmente, a veces resulta conveniente despejar una de las incóg- nitas y dar valores a la otra. Por ejemplo: 3x + y = 5 8 y = 5 – 3x x 0 1 y 5 2 La recta pasa por (0, 5) y por (1, 2). Su gráfica es la que ves al margen. Las ecuaciones de la forma y = k se representan mediante rectas horizontales, y las de la forma x = k, mediante rectas verticales: y = –2 y = 1 2 2 x = –— 5 2 x = 1 2 2 Ecuaciones lineales con dos incógnitas 1 Para nombrar las incógnitas, no es necesario usar las letras x e y; pode- mos utilizar otras. Ten en cuenta 1 Obtén dos soluciones de cada ecuación y representa las rectas correspondientes: a) 2x + y = 3 b)x + y = 4 2 Representa gráficamente: a) y = 3 b) y = – 1 2 c) x = –2 d) x = 3 2 Actividades 3 (2, 1) x + 2y = 4 (3, 1/2) (4, 0) (0, 2) (–2, 3) 2 1 1 2 3 4 –3 –2 –1 4 5 3 (1, 2) 3x + y = 5 (0, 5) 2 1 1 2 3 4 –3 –2 –1 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 73. 73 UNIDAD 7 73 Sistemas de ecuaciones lineales 2 Varias ecuaciones forman un sistema cuando pretendemos encontrar las solu- ciones comunes a todas ellas. Vamos a centrarnos en los sistemas de dos ecuaciones lineales con dos incógni- tas. Como hemos visto en la página anterior, podemos representar cada una de las ecuaciones mediante una recta. Gráficamente, la solución de un sistema de dos ecuaciones lineales con dos incógnitas es el punto de corte de las rectas que lo forman. Por ejemplo, consideremos el sistema: ° ¢ £ x + 2y = 4 x + y = 3 Representando las dos rectas en los mismos ejes, vemos que se cortan en el punto (2, 1). La solución del sistema es: x = 2, y = 1 Número de soluciones de un sistema En general, un sistema de dos ecuaciones lineales con dos incógnitas tiene una solución (el punto de corte de las dos rectas), pero, a veces, no ocurre así. Veamos qué otros casos pueden darse: • Sistemas incompatibles (sin solución) Intentemos resolver el siguiente sistema: ° ¢ £ x + 2y = 4 2x + 4y = 2 Representando las dos rectas, vemos que no se cortan en ningún punto; son paralelas. El sistema no tiene solución. (Las ecuaciones son contradictorias: si x + 2y = 4, entonces 2x + 4y tendría que ser igual a 8, no a 2). • Sistemas indeterminados (con infinitas soluciones) Consideremos ahora el siguiente sistema: ° ¢ £ x + 2y = 4 2x + 4y = 8 Observa que las dos ecuaciones dicen lo mismo (la segunda es el doble de la primera). Se trata de la misma recta. Por tanto, el sistema tiene infinitas soluciones (cual- quier punto de la recta es solución del sistema). 1 Representa las rectas en cada caso y di si el sistema tiene una solución, si es indeterminado (tiene infinitas) o si es incompatible (no tiene solución). En el caso de que tenga una solución, di cuál es: a) ° ¢ £ 2x + y = 5 x + y = 4 b) ° ¢ £ 2x + y = 5 4x + 2y = 8 c) ° ¢ £ 2x + y = 5 4x + 2y = 10 d) ° ¢ £ –x + y = 2 3x + y = 2 Actividades 4 3 (2, 1) x + 2y = 4 x + y = 3 2 1 1 2 3 4 –3 –2 –1 –1 3 x + 2y = 4 2x + 4y = 2 2 1 1 2 3 4 –3 –2 –1 –1 4 3 x + 2y = 4 2x + 4y = 8 2 1 1 2 3 4 –3 –2 –1 –1 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 74. 74 74 Al representar un sistema de ecuaciones lineales, no siempre es fácil ver cuál es la solución (en especial, cuando no son valores enteros). Vamos a recordar los tres métodos que conocemos para resolver un sistema de ecuaciones lineales de forma algebraica. Método de sustitución Se despeja una incógnita en una de las ecuaciones y se sustituye en la otra. Se obtiene así una ecuación con una incógnita. La resolvemos y, después, halla- mos el valor de la otra incógnita. Resolución de sistemas de ecuaciones 3 El método se sustitución es espe- cialmente útil cuando una de las in- cógnitas tiene coeficiente 1 o –1 en alguna de las ecuaciones. Ten en cuenta 1 Resuelve gráficamente el sistema del ejercicio resuel- to anterior: ° ¢ £ 3x – 5y = 1 x + 2y = 15 Comprueba que las dos rectas se cortan en el punto (7, 4), solución que hemos obtenido. 2 Resuelve, por el método de sustitución, los siguientes sistemas: a) ° ¢ £ 4x + y = 9 3x + 2y = 8 b) ° ¢ £ –x + 4y = 1 x + 2y = –1 c) ° ¢ £ 2x – 3y = 9 3x – y = 10 d) ° ¢ £ y + 2 = 5 3x + 4y = 0 Actividades Resolver por el método de sustitución este sistema: ° ¢ £ 3x – 5y = 1 x + 2y = 15 1.° Despejamos una de las incógnitas en una de las ecuaciones. En este caso, la más fácil de despejar es la x de la segunda ecuación: x = 15 – 2y 2.° Sustituimos este valor de x en la otra ecuación: 3(15 – 2y) – 5y = 1 3.° Resolvemos la ecuación que hemos obtenido, que tiene una sola incógnita: 45 – 6y – 5y = 1 8 –11y = –44 8 y = –44/–11 8 y = 4 4.° Sustituimos este valor de y en la ecuación en la que aparecía la x despe- jada (paso 1.°): x = 15 – 2y = 15 – 2 · 4 = 15 – 8 = 7 8 x = 7 5.° La solución del sistema es: x = 7, y = 4 6.° Comprobamos que la solución es correcta, sustituyendo en el sistema inicial los valores obtenidos: 3x – 5y = 1 8 3 · 7 – 5 · 4 = 21 – 20 = 1 x + 2y = 15 8 7 + 2 · 4 = 7 + 8 = 15 ° ¢ £ La solución es válida. Ejercicio resuelto © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 75. 75 UNIDAD 7 75 Método de igualación El segundo de los métodos que estamos recordando, el método de igualación, consiste básicamente en despejar la misma incógnita en las dos ecuaciones e igua- lar los resultados. Se despeja la misma incógnita en las dos ecuaciones y se igualan los dos resul- tados, obteniendo así una ecuación con una sola incógnita. Se halla el valor de esta incógnita resolviendo la ecuación obtenida. Para hallar el valor de la otra incógnita, se sustituye en cualquiera de las expresiones en las que estaba despejada. El método de igualación se suele utilizar cuando ya aparece despejada una misma incógnita en ambas ecua- ciones. En tal caso, es como si aplicá- ramos el método de sustitución. Ten en cuenta Resolver por el método de igualación este sistema: ° ¢ £ 3x – 5y = 1 x + 2y = 15 1.° Despejamos la misma incógnita en las dos ecuaciones. En este caso, la más fácil de despejar es la x: ° § ¢ § £ 3x – 5y = 1 8 3x = 1 + 5y 8 x = 1 + 5y 3 x + 2y = 15 8 x = 15 – 2y 2.° Igualamos los resultados: 1 + 5y 3 = 15 – 2y 3.° Resolvemos la ecuación obtenida, que solo tiene una incógnita: 1 + 5y = 3(15 – 2y) 8 1 + 5y = 45 – 6y 8 11y = 44 8 y = 4 4.° Para hallar el valor de la otra incógnita, sustituimos el valor de y en una de las expresiones del primer paso, en las que la x aparece despejada: x = 15 – 2y = 15 – 2 · 4 = 15 – 8 = 7 8 x = 7 5.° La solución del sistema es: x = 7, y = 4 6.° Comprobamos que la solución es correcta, sustituyendo en el sistema inicial los valores obtenidos (igual que hicimos en la página anterior, con el método de sustitución). Ejercicio resuelto 3 Resuelve, por el método de igualación, los siguientes sistemas: a) ° ¢ £ x + 5y = 4 x – 3y = –4 b) ° § ¢ § £ y = 3x + 1 2 2x + y = 4 c) ° ¢ £ 5x + y = 3 2x – y = –3 d) ° ¢ £ 4x + 3y = 3 2x + 6y = 3 Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 76. 76 76 Método de reducción Se preparan las dos ecuaciones (multiplicando por los números que convenga) para que una de las incógnitas tenga el mismo coeficiente en ambas pero con distinto signo. Al sumarlas, desaparece esa incógnita y podemos obtener fácil- mente el valor de la otra. El valor hallado se sustituye en una de las ecuaciones iniciales y se resuelve. Obtenemos, así, la solución. El método de reducción es muy có- modo de aplicar cuando una incóg- nita tiene el mismo coeficiente en las dos ecuaciones, o bien sus coeficien- tes son uno múltiplo del otro. Ten en cuenta 1. Resolver por el método de reducción: ° ¢ £ 3x – 5y = 1 x + 2y = 15 1.° Multiplicamos la segunda ecuación por –3 y sumamos: ° ¢ £ 3x – 5y = 1 x + 2y = 15 ÄÄÄ8 · (–3) ÄÄÄ8 3x – 5y = 1 –3x – 6y = –45 Sumando: –11y = –44 8 y = 4 2.° Sustituimos este valor de y en una de las ecuaciones iniciales para ob- tener el valor de x. En este caso, es más fácil en la segunda ecuación: x + 2y = 15 8 x + 8 = 15 8 x = 7 3.° La solución del sistema es: x = 7, y = 4 2. Resolver ° ¢ £ 8x + 11y = –18 12x + 7y = –8 , aplicando dos veces el método de reducción. • Obtenemos el valor de x: ° ¢ £ 8x + 11y = –18 12x + 7y = –8 · (–7) ÄÄÄ8 · 11 ÄÄÄ8 –56x – 77y = 126 132x + 77y = –88 Sumando: 76x = 38 8 x = 38 76 = 1 2 • Obtenemos el valor de y: ° ¢ £ 8x + 11y = –18 12x + 7y = –8 · (3) ÄÄÄ8 · (–2) ÄÄÄ8 24x + 33y = –54 –24x – 14y = 16 Sumando: 19y = –38 8 y = –38 19 = –2 • La solución es: x = 1 2 , y = –2 Ejercicios resueltos 4 Resuelve, por el método de reducción, los siguientes sistemas: a) ° ¢ £ x + y = 4 x – y = 2 b) ° ¢ £ 4x + 3y = 5 5x – 3y = 13 c) ° ¢ £ 2x – 3y = 11 5x + 6y = 14 d) ° ¢ £ 7x + 2y = 25 3x – 5y = –1 Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 77. 77 UNIDAD 7 77 Sistemas no lineales 4 Son aquellos en los que una de las dos ecuaciones, o ambas, son no lineales, es decir, tienen monomios de segundo grado (x2, y2, x · y) o de grado superior, o radicales, o alguna incógnita en el denominador… Para resolverlos, podemos despejar una incógnita en una ecuación y sustituir el resultado en la otra (método de sustitución) o eliminar una incógnita simplifi- cando entre las dos ecuaciones (método de reducción) o cualquier otro método por el que podamos pasar a una ecuación con una incógnita. Los sistemas de ecuaciones no linea- les se resuelven de forma esencial- mente igual a los sistemas lineales. Ten en cuenta Si hay raíces o incógnitas en el de- nominador, al resolver la ecuación puede aparecer alguna solución falsa. Por eso, en tales casos, es necesario comprobar todas las soluciones sobre el sistema inicial. No lo olvides 1 Resuelve los siguientes sistemas: a) ° ¢ £ x – y = 15 x · y = 100 b) ° ¢ £ x2 + y2 = 10 x2 – y2 = 8 c) ° ¢ £ 2x – y = 2 x2 + xy = 0 Actividades Resolver los siguientes sistemas de ecuaciones: a) ° ¢ £ y – x = 1 x2 + y2 = 5 b) ° ¢ £ x2 + y2 = 58 x2 – y2 = 40 a) Aplicamos el método de sustitución: ° ¢ £ y – x = 1 8 y = 1 + x x2 + y2 = 5 8 x2 + (1 + x)2 = 5 8 x2 + 1 + x2 + 2x = 5 8 8 2x2 + 2x – 4 = 0 8 x2 + x – 2 = 0 8 8 x1 = 1 8 y1 = 1 + 1 = 2 x2 = –2 8 y2 = 1 – 2 = –1 Hay dos soluciones: x1 = 1, y1 = 2 x2 = –2, y2 = –1 b)Aplicamos el método de reducción: ° ¢ £ x2 + y2 = 58 x2 – y2 = 40 Sumando: 2x2 = 98 8 x2 = 49 8 x = ±7 Si x = 7 8 49 + y2 = 58 8 y2 = 9 8 y = ±3 Si x = –7 8 49 + y2 = 58 8 y2 = 9 8 y = ±3 Hay cuatro soluciones: x1 = 7, y1 = 3 x2 = 7, y2 = –3 x3 = –7, y3 = 3 x4 = –7, y4 = –3 Ejercicio resuelto © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 78. 78 78 Para resolver problemas mediante ecuaciones o sistemas de ecuaciones, traduci- mos al lenguaje algebraico los datos que nos dan. Hay muchos problemas que se pueden resolver mediante ecuaciones con una incógnita, pero resultan más fáciles de plantear si los resolvemos mediante siste- mas de ecuaciones con dos incógnitas. Resolución de problemas mediante sistemas 5 1. Elvira ha pagado 14 € por 4 bocadillos de jamón y 5 refrescos, y Lore- na ha gastado 8,40 € en 3 bocadillos de jamón y 2 refrescos. ¿Cuánto cuesta un bocadillo de jamón? ¿Y un refresco? • Tenemos dos incógnitas: ° ¢ £ x = precio de un bocadillo de jamón y = precio de un refresco • Planteamos un sistema con los datos que nos dan y lo resolvemos: Elvira 8 4x + 5y = 14 Lorena 8 3x + 2y = 8,40 ° ¢ £ Su solución es: x = 2; y = 1,2 • Solución: Un bocadillo de jamón cuesta 2 €, y un refresco, 1,20 €. 2. Un inversor dispone de 100000 €. Invierte una parte en un banco que le paga el 4% anual y el resto en unas acciones que le producen un 5% al final del año. En total, gana 4700 €. ¿Qué cantidad ha destinado a cada operación? capital porcentaje intereses banco x 4% 4% de x = 0,04x acciones y 5% 5% de y = 0,05y total 100000 4700 x + y = 100000 0,04x + 0,05y = 4700 ° ¢ £ 4x + 4y = 400000 4x + 5y = 470000 ° ¢ £ Restando 2.a – 1.a: y = 70000 x = 100000 – y = 100000 – 70000 = 30000 Solución: Invirtió 30000 € en el banco y 70000 € en acciones. Problemas resueltos 1 Calcular las dimensiones de un rectángulo de perí- metro 132 m y área de 1040 m2. y x 2 Tres kilos de peras y dos de naranjas cuestan 6,70 €; un kilo de peras y cinco de naranjas cuestan 7 €. ¿A cómo está el kilo de peras? ¿Y el de naranjas? 3 Jaime tiene 20000 €. Coloca una parte al 7%, y el resto, al 3%. Gana 760 € en un año. ¿Cuánto puso en cada sitio? 4 Sofía tiene un capital de 200000 €. Deposita una parte en un banco, al 4% anual. El resto lo invierte en acciones, con las que pierde el 11%. Al final del año ha ganado 4250 €. ¿Cuánto destinó a cada inversión? Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 79. 79 UNIDAD 7 79 ■ Practica Sistemas lineales 1 Busca dos soluciones para cada una de estas ecuaciones y representa las rectas correspondientes: a) 3x + y = 5 b)2x – y = 4 2 Resuelve gráficamente. a) ° ¢ £ 3x + y = 5 x + y = 1 b) ° ¢ £ 4x – y = 7 y – 1 = 0 3 Resuelve por el método de sustitución: a) ° ¢ £ 3x – 5y = 5 4x + y = –1 b) ° ¢ £ 8x – 7y = 15 x + 6y = –5 4 Resuelve por el método de igualación. a) ° ¢ £ 5x + y = 8 2x – y = –1 b) ° ¢ £ x + 6y = –2 x – 3y = 1 5 Resuelve por el método de reducción. a) ° ¢ £ 3x + 2y = 4 5x – 2y = 4 b) ° ¢ £ x + 6y = –4 3x – 5y = 11 6 Resuelve por el método que consideres más adecuado: a) ° ¢ £ 5x – 3y = 1 4x + 2y = 14 b) ° ¢ £ 3(x + 2) = y + 7 x + 2( y + 1) = 0 c) ° § ¢ § £ x 3 + y 2 = 3 2(x + y) = 16 d) ° § ¢ § £ –x + 7 2 = y + 4 2x = 3y – 10 5 Sistemas no lineales 7 Halla las soluciones de estos sistemas: a) ° ¢ £ x + y = 1 xy + 2y = 2 b) ° ¢ £ 2x + y = 3 x2 + y2 = 2 c) ° ¢ £ 2x + y = 3 xy – y2 = 0 d) ° ¢ £ x2 + y2 = 74 2x2 – 3y2 = 23 ■ Aplica lo aprendido 8 La suma de dos números es 14. Añadiendo una unidad al mayor se obtiene el doble del menor. Halla los dos números. 9 Encuentra dos números tales que añadiendo tres unidades al primero se obtenga el segundo y, en cambio, añadiendo dos unidades al segundo se obtenga el doble del primero. 10 Cuatro barras de pan y seis litros de leche cuestan 6,80 €; tres barras de pan y cuatro litros de leche cuestan 4,70 €. ¿Cuánto vale una barra de pan? ¿Cuánto cuesta un litro de leche? 11 Una empresa aceitera ha envasado 3000 l de aceite en 1200 botellas de 2 l y de 5 l. ¿Cuántas botellas de cada clase se han utilizado? 12 Un test consta de 48 preguntas. Por acierto se suman 0,75 puntos y por error se restan 0,25. Mi puntuación fue de 18 puntos. ¿Cuántos aciertos y errores tuve, si contesté a todas las preguntas? 13 La diferencia de dos números es 6, y la de sus cuadrados, 144. Halla los números. 14 Calcula dos números cuya suma sea 24, y su producto, 135. ■ Resuelve problemas 15 Ejercicio resuelto Angelines compró una camisa y un jersey por 76 €. Ahora, Rosa ha pagado 65,80 € por los mismos artículos, pues la camisa tiene un 15% de rebaja, y el jersey, un 12%. ¿Cuánto costaba cada artículo antes de la rebaja? costaba cada artículo antes de la rebaja? antes de la rebaja con rebaja camisa x 0,85x jersey y 0,88y ° ¢ £ x + y = 76 0,85x + 0,88y = 65,8 Resuelve el sistema y expresa la solución en el contexto del problema. 16 Una persona compra un equipo de música y un ordenador por 2500 €. Después de algún tiem- po, los vende por 2157,50 €. Con el equipo de música perdió el 10% de su valor, y con el ordena- dor, el 15%. ¿Cuánto le costó cada uno? UNIDAD 7 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 80. 80 80 17 La edad de un padre es hoy el triple que la del hijo y hace 6 años era cinco veces la edad del hijo. ¿Cuántos años tiene cada uno? ☞ ☞ edad actual edad hace 6 años padre x y – 6 hijo y x – 6 18 La edad de un padre es hoy siete veces la edad del hijo y dentro de 10 años será solo el triple. Cal- cula la edad actual de cada uno. 19 En una cafetería utilizan dos marcas de café, una de 6 €/kg y otra de 8,50 €/kg. El encargado quiere preparar 20 kg de una mezcla de los dos cu- yo precio sea 7 €/kg. ¿Cuánto tiene que poner de cada clase? ☞ cantidad precio coste café a x 6 6x café b y 8,50 8,50y mezcla 20 7 140 20 La distancia entre dos ciudades, A y B, es de 400 km. Un coche sale desde A hacia B a una velo- cidad de 90 km/h. Simultáneamente, sale otro co- che desde B hacia A a 110 km/h. ¿Cuánto tiempo tardarán en cruzarse? ¿A qué distancia de A se pro- ducirá el encuentro? ☞ A x 400 – x 90 km/h 110 km/h B espacio velocidad tiempo a x 90 km/h t b 400 – x 110 km/h t 21 Halla las dimensiones de un rectángulo cuyo perímetro es 34 m, y su diagonal, 13 m. 13 m x y ☞ Aplica el teorema de Pitágoras. 22 El perímetro de un rectángulo es de 20 cm, y su área, de 21 cm2. ¿Cuáles son sus dimensiones? ¿Sabes resolver con soltura sistemas lineales? 1 Resuelve por el método indicado. a) Sustitución. b) Igualación. ° ¢ £ x – 2y = 5 3x – 5y = 4 ° § ¢ § £ 4x + y = 9 y = 3x + 7 2 c) Reducción. ° ¢ £ x – 5y = 16 4x + 5y = 14 ¿Reconoces y resuelves un sistema no lineal? 2 Resuelve por el método indicado. a) Sustitución. b) Reducción. ° ¢ £ x2 – y = 8 x – 2y = 1 ° ¢ £ x2 – y2 = 34 2x2 – y2 = –7 ¿Has adquirido destreza en el planteamiento y la re- solución de problemas con sistemas de ecuaciones? 3 La suma de dos números es 15. Si a la mitad de uno de ellos le sumamos la tercera parte del otro, obte- nemos de resultado 6. Determina de qué números se trata. 4 En una caseta de feria, dos bocadillos y un refresco cuestan 5,35 €; mientras que tres bocadillos y dos refrescos cuestan 8,60 €. Calcula el precio de un bo- cadillo y el de un refresco. 5 Alberto le saca 24 años a su hija Rosa, y dentro de 8 años le doblará la edad. ¿Cuántos años tienen padre e hija? 6 La suma de dos números naturales es 18, y la diferen- cia de sus cuadrados, 72. ¿Cuáles son esos números? Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 81. 81 El concepto de función ha ido evolucionando y per- filándose a lo largo del tiempo. ¿Qué requisitos se le ha ido exigiendo a dicho concepto? — Una función relaciona dos variables. — Las funciones describen fenómenos naturales. — Las relaciones funcionales pueden ser descritas mediante fórmulas (relaciones algebraicas). — Las funciones pueden ser representadas gráfica- mente. Oresme (matemático francés del siglo xiv) afirmó en 1350 que las leyes de la naturaleza son relaciones de dependencia entre “dos cantidades”. Puede con- siderarse una primera aproximación al concepto de función. Galileo (finales del siglo xvi) utiliza por primera vez la experimentación cuantitativa (diseña, experimen- ta, mide, anota) para establecer relaciones numéricas que describan fenómenos naturales. Descartes (siglo xvii), con su algebrización de la geometría, propicia que las funciones puedan ser re- presentadas gráficamente. Leibniz, en 1673, utiliza por primera vez la palabra función para designar estas relaciones. Euler, entre 1748 y 1755, fue perfilando el concep- to, al que dio precisión y generalidad, admitiendo, finalmente, que una relación entre dos variables pue- de ser función aunque no haya una expresión analíti- ca que la describa. El propio Euler fue quien aportó la nomenclatura f (x). 8Funciones. Características © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 82. 82 82 Conceptos básicos 1 Una función liga dos variables numéricas a las que, habitualmente, se las lla- ma x e y: x es la variable independiente y es la variable dependiente La función, que se suele denotar por y = f(x), asocia a cada valor de x un único valor de y: x  8  y = f(x) Para visualizar el comportamiento de una función, recurrimos a su representa- ción gráfica: sobre unos ejes cartesianos con sendas escalas, representamos las dos variables: La x sobre el eje horizontal (eje de abscisas). La y sobre el eje vertical (eje de ordenadas). Cada punto de la gráfica tiene dos coordenadas, su abscisa, x, y su ordenada, y. Se llama dominio de definición de una función, f, y se designa por Dom f, al conjunto de valores de x para los cuales existe la función. Se llama recorrido de f al conjunto de valores que toma la función. Es decir, al conjunto de valores de y para los cuales hay un x tal que f (x) = y. 1 La gráfica describe la tem- peratura a la que sale el agua de un grifo que está un rato abierto. a) ¿Cuáles son las dos va- riables? b)Explica por qué es una función. 1 10 20 30 40 50 60 2 3 4 5 6 TIEMPO TIEMPO (min) (min) TEMP TEMPERA ERATURA TURA ERATURA ERA (°C) (°C) TURA (°C) TURA c) ¿Cuáles son el dominio de definición y el recorrido? 2 Y X Y X II I Una de estas dos gráficas corresponde a una función, y la otra, no. Identifica cada cual, razonadamente. Actividades En una comarca crece una cierta planta. Analizar la función n.° medio de ejemplares por hectárea a distintas alturas: 500 1000 1500 300 200 100 ALTURA TURA ALTURA AL (m (m TURA (m TURA ) NÚMERO DE EJEMPL NÚMERO DE EJEMPL NÚMER ARES O DE EJEMPLARES O DE EJEMPL Ejercicio resuelto Se ligan dos variables: la altitud, altitud, altitud a, medida en metros, y el número medio de ejemplares por ha, n. La primera es la variable independiente. La segunda es la variable dependiente. Para cada valor de a hay un único valor de a hay un único valor de a n. Por tanto, n es una función que depende de a: n = f (a). El dominio de definición es el intervalo [400, 1700]. El recorrido es el inter- valo [0, 260]. X (ordenada) y (x, y) y) y Y X x (abscisa) Recorrido Recorrido R de f Dominio de f f Y © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 83. 83 UNIDAD 8 83 Cómo se nos presentan las funciones 2 1 Haz una gráfica en la que se vea representado el recorrido de Alberto desde su casa hasta el co- legio, en función del tiempo: de casa salió a las 8:30 h y fue seguidito hasta casa de su amigo Íker. Lo esperó un rato sentado en un banco y lue- go se fueron juntos, muy despacio, hacia el cole- gio. Cuando ya estaban llegando, se dio cuenta de que se había dejado la cartera en el banco. Vol- vió corriendo, la recuperó y llegó al colegio a las 9 en punto. 2 Vamos a analizar la gráfica de arriba que describe la velocidad del ciclista: a) ¿Cuánto tiempo tarda en hacer el recorrido? b)En los primeros 15 minutos circula en llano. ¿A qué velocidad lo hace? ¿Qué distancia recorre? c) Entre el minuto 18 y el 27 va cuesta arriba. Di a qué velocidad. d)Señala un intervalo de 5 minutos en el que marcha cuesta abajo. ¿A qué velocidad lo hace? Actividades Tanto para el estudio de las matemáticas como para otras ciencias o en la vida cotidiana, nos encontramos frecuentemente con funciones. Las funciones nos vienen dadas de muy diversas formas: mediante su gráfica, por una tabla de valores, por una fórmula o mediante una descripción verbal (enun- ciado). Mediante su expresión gráfica Las siguientes dos funciones vienen dadas por sus representaciones gráficas: ÍNDICE DE LA BOLSA EN UN AÑO LA BOLSA EN UN AÑO LA VELOCIDAD DE UN CICLISTA OCIDAD DE UN CICLISTA OCIDAD DE UN CICLIST EN CADA INSTANTE DE UN REC EN CADA INSTANTE DE UN REC EN CADA INST ORRIDO 5 10 15 20 25 30 35 40 10 20 30 40 50 60 70 VE VELO LOCIDAD CIDAD (km/h) (km/h) TIEMPO TIEMPO (min) (min) 100% 50% E F M A M J J A S O N D POR PORCENT CENT PORCENT POR AJE SOBRE AJE SOBRE CENTAJE SOBRE CENT EL EL VA VALOR AL OR AL COMIENZ COMIENZO DEL AÑO O DEL AÑO Como mejor se puede apreciar el comportamiento global de una función es mediante su representación gráfica. Por eso, siempre que pretendamos ana- lizar una función, intentaremos representarla gráficamente, cualquiera que sea la forma en la cual, en principio, nos venga dada. Mediante un enunciado Cuando una función viene dada por un enunciado o una descripción (como la que se hace en la siguiente actividad 1 para describir el recorrido de Alberto hasta la escuela), la idea que nos podemos hacer de ella es, casi siempre, cuantitativa- mente poco precisa. La gráfica de una función permite apreciar su comportamiento global con un simple golpe de vista. Observa © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 84. 84 84 Mediante una tabla de valores Con frecuencia se nos dan los valores de una función mediante una tabla en la cual se obtienen directamente los datos buscados. Sin embargo, en otros casos, como en la tabla siguiente, hay que efectuar complejos cálculos para obtener lo que se busca. Esta tabla de valores permite calcular lo que cada persona debe pagar a Hacienda un cierto año (cuota íntegra) en función de lo que gana (base liquidable). base liquidable hasta euros cuota íntegra euros resto base liquidable hasta euros tipo aplicable % 0 0 4000 15 4000 600 10000 25 14000 3000 12000 28 26000 6360 20000 37 46000 13760 en adelante 45 Mediante su expresión analítica o fórmula La expresión analítica es la forma más precisa y operativa de dar una función. Pero requiere un minucioso estudio posterior. Veamos algunos ejemplos: ▼ ejemplo 1 El sueldo, S, de un cierto empleado viene dado en fun- ción de las horas extraordinarias trabajadas, x; y se cal- cula, descontando un 15% de impuestos, mediante la fórmula S = (2100 + 25x) . 0,85. x (h) 2 1700 1800 2000 10 S (€) ▼ ejemplo 2 Una bola que se deja caer por un plano levemente incli- nado lleva una aceleración de 0,2 m/s2. La distancia, e, en metros, que recorre en función del tiempo, t, en segundos, viene dada por la fórmula e = 0,1t2. t (s) e (m) Alguien que gane 32 500 €: • Se sitúa en la 4.ª fila. • Por los primeros 26 000 € paga 6360 €, y por el resto, el 37%: 32500 – 26 000 = 6 500 € 37% de 6500 = 6 500 Ò 0,37 = = 2 405 € Por tanto, paga 6500 + 2405. Es decir, si gana 32500 €, ha de pa- gar 8905 €. Ejemplo 3 Teniendo en cuenta la tabla de arriba, calcula la cuo- ta que corresponde a cada una de las siguientes bases liquidables: a) 12640 € b)25000 € 4 En el ejemplo 1, calcula el sueldo del trabajor un mes en el que hizo 15 horas extraordinarias. 5 En el ejemplo 2, calcula la velocidad de la bola a los 5 segundos de ser lanzada. Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 85. 85 UNIDAD 8 85 a La función de la izquierda es continua en todo su dominio de definición. La función de la derecha no es continua, porque presenta una discontinuidad en el punto de abscisa a. Hay distintos tipos de discontinuidad. Observa algunos: Hay un salto. Le falta un punto. Solo está definida en puntos aislados. Una función es continua cuando no presenta discontinuidades de ningún tipo. Se puede decir de una función que es continua en un intervalo [a, b] si no presenta ninguna discontinuidad en él. Hasta hace poco, los aparcamientos cobraban “por horas”. Esto quiere decir que solo por entrar ya se pagaba 1 h. Si se estaba 1 h y 10 min se pagaban 2 h. La primera de las tres gráficas siguientes describe esta forma de pago: 1 2 4 6 8 10 2 3 4 5 TIEMPO (h) PAGO (€) 1 2 4 6 8 10 2 3 4 5 TIEMPO (h) PAGO (€) 1 2 1 2 4 6 8 10 2 3 4 5 TIEMPO (h) PAGO (€) 3 Los usuarios prefieren que las tarifas se rijan por la función continua de en me- dio. Los representantes de los aparcamientos preferirían, si se quiere que la fun- ción sea continua, la de la derecha. En la página de la izquierda hay tres gráficas continuas. Por ejemplo, la tercera: una pequeña variación en la longitud del péndulo trae como con- secuencia una pequeña variación en su periodo. Sin embargo, en el ejemplo 4 hay un punto de discontinuidad en d = 2 cm. Si un objeto estaba a 1,99 cm de la lupa y lo pasamos a 2,01 cm (una pequeña variación en d) el aumento A varía drásticamente. Ejemplos La primera gráfica, discontinua, re- fleja el pago “por horas” (hora em- pezada, hora pagada). La segunda consiste en pagar exactamente lo que se gasta. En la tercera, hay un pago inicial (por entrar en el aparcamien- to, 2€) y, a continuación, se paga lo que se gasta. Observa 1 a) ¿Cuánto vale aparcar media hora según cada mo- delo 1 , 2 y 3 ? b)¿Cuánto dinero cuesta aparcar 1 h 15 min según cada modelo? c) ¿Y aparcar 4 h y 6 minutos? d)Propón un modelo de tarifa que sea intermedio entre la preferencia de los usuarios y la de los repre- sentantes de los aparcamientos. Actividades Funciones continuas. Discontinuidades 3 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 86. 86 86 Crecimiento, máximos y mínimos 4 (–7, 11) 8 Intervalo abierto (no in- cluye los extremos –7 y 11). [–7, 11] 8 Intervalo cerrado (inclu- ye los extremos –7 y 11). Ten en cuenta 1 De la función de la derecha di: a) En qué intervalos es creciente y en cuáles es decreciente. b)Cuáles son sus máximos y sus mínimos relativos. Actividades Decir los intervalos en que es cre- ciente y en los que es decreciente la función dada gráficamente a la derecha. ¿Cuáles son sus máximos y sus mínimos relativos? –7 11 La función está definida entre –7 y 11. Es creciente en los intervalos (–7, –3) y (1, 11). Es decreciente en el intervalo (–3, 1). Tiene un máximo relativo en el punto de abscisa –3. Su valor es 2. Tiene un mínimo relativo en el punto de abscisa 1. Su valor es –5. Hay puntos en los que la función toma valores menores que en el mínimo relativo. Por ejemplo, para x = –7, la función toma el valor –6. Ejercicio resuelto CRECIENTE DECRECIENTE La función f es creciente en este tramo porque si x1 x2, entonces f(x1) f(x2). Análogamente, una función es decreciente en un intervalo cuando si x1 x2, entonces f(x1) f(x2). Una función puede ser creciente en unos interva- los y decreciente en otros. x2 x1 f(x1) y = f(x) f(x2) Una función tiene un máximo relativo en un punto cuando en él la función toma un valor mayor que en los puntos próximos. En tal caso, la función es creciente hasta el máximo y decreciente a partir de él. Análogamente, si f tiene un mínimo rela- tivo en un punto, es decreciente antes del punto y creciente a partir de él. MÁXIMO MÍNIMO C R E C I E N T E D E C R E C I ENTE DECRECIENTE CR E C I E N TE La función puede tomar en otros puntos valores mayores que un máximo relativo y menores que un mínimo relativo. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 87. 87 UNIDAD 8 87 Tendencia y periodicidad 5 Volviendo al ejemplo del ejercicio resuelto de la página 127, estudiamos la can- tidad media de ejemplares por hectárea que hay de una cierta especie de planta a distintas alturas. El resultado se da en la gráfica siguiente: 500 1000 1500 300 200 100 ALTURA (m) NÚMERO DE EJEMPLARES Observamos que, a partir de una cierta altura, cuanto más se sube menos ejem- plares se encuentran. Y que, a partir de 1600 m, casi no hay plantas de este tipo. Podemos afirmar que: Cuando la altura aumenta por encima de los 1600 m, el número de plantas tiende a cero. Hay funciones en las que, aunque solo conozcamos un trozo de ellas, pode- mos predecir cómo se comportarán lejos del intervalo en que han sido estu- diadas, porque tienen ramas con una tendencia muy clara. Periodicidad En el margen se ha representado la variación de la altura de un cestillo de una noria cuando esta da una vuelta. Tarda medio minuto (30 segundos), y en ese tiempo sube, llega al punto más alto, baja y llega al suelo. Pero este movimiento se repite una y otra vez. Su representación gráfica es esta: 30 40 60 90 120 En esta función, lo que ocurre en el intervalo [0, 30] se repite reiteradamente. Se trata de una función periódica de periodo 30. Función periódica es aquella cuyo comportamiento se repite cada vez que la variable independiente recorre un cierto intervalo. La longitud de ese interva- lo se llama periodo. 10 40 5 15 30 ALTURA (m) TIEMPO (s) © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 88. 88 88 ■ Practica Interpretación de gráficas 1 Esta es la gráfica de la evolución de la tempe- ratura de un enfermo. 1 2 3 4 5 6 7 36 37 38 39 40 TEMPERATURA (°C) TIEMPO (días) a) ¿Cuánto tiempo estuvo en observación? b)¿En qué día la temperatura alcanza un máxi- mo? ¿Y un mínimo? c) ¿En qué intervalos de tiempo crece la temperatu- ra y en cuáles decrece? d)¿Qué tendencia tiene la temperatura? e) Elabora un pequeño informe interpretando tus resultados. 2 Hemos sacado de la nevera un vaso con agua y lo hemos dejado sobre la mesa de la cocina. Esta gráfica muestra la temperatura del agua en grados centígrados al pasar el tiempo. 20 40 60 2 8 16 22 TEMPERATURA (°C) TIEMPO (min) a) ¿A qué temperatura está el interior de la nevera? b)¿A qué temperatura está la habitación? c) Imagina que en ese mismo momento sacamos del microondas un vaso con agua a 98 °C y lo deja- mos sobre la mesa. Dibuja una gráfica aproxima- da que muestre la temperatura del agua en este segundo vaso al pasar el tiempo. Enunciados, fórmulas y tablas 3 Representa la función y = x3 – 3x + 2 defini- da en [–2, 3]. Para ello, completa en tu cuaderno: x –2 –1 0 1 2 3 y ¿Cuál es el recorrido de la función? Características de una función 4 De cada una de las siguientes funciones di: a) En qué intervalos crece y en cuáles decrece. b)Cuáles son sus máximos y sus mínimos relativos. –2 –4 2 4 Y X –2 2 4 –2 –4 2 4 Y X –2 2 4 I II 5 Observa las siguientes gráficas de funciones: TIEMPO TEMPERATURA (°C) 2 –12 23 a) Relacionacadacurvaconunodeestosenunciados. I. Temperatura de un vaso de agua cuando pasa de la mesa a la nevera. II. Temperatura de un vaso de agua cuando sale de la nevera y se deja en la mesa. III. Temperatura de un vaso de agua cuando pasa de la mesa al congelador. b)Determina a qué tiende cada una cuando crece la variable independiente. 6 Continúa esta gráfica sabiendo que se trata de una función periódica. Di cuál es su periodo. 1 Y X 2 3 4 5 6 7 8 9 2 1 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 89. 89 UNIDAD 8 89 7 Tres deportistas han estado nadando durante media hora. Su entrenador ha anotado las siguien- tes distancias recorridas cada 5 minutos: tiempo (min) 5 10 15 20 25 30 distancia A (m) 95 235 425 650 875 1100 distancia B (m) 250 500 750 1000 1250 1500 distancia C (m) 360 710 1020 1300 1490 1600 a) Dibuja la gráfica que relaciona la distancia y el tiempo de cada nadador y descríbelas. b)¿Ha habido algún adelantamiento durante la me- dia hora? c) ¿Cuál es el dominio y el recorrido de cada una de las tres funciones? 8 Los coches, una vez que se compran, empie- zan a perder valor a un ritmo de un 20% anual. a) Haz una tabla de valores que dé el valor, en años sucesivos, de un coche que costó 12000 €. b)Representa gráficamente la función años trans- curridos-valor del coche. 9 Cuando una persona toma 50 g de glucosa en ayunas, su glucemia (% de glucosa en sangre) se eleva, en 1 hora, desde 90 mg/dl, nivel normal, hasta 120 mg/dl. En las 3 horas siguientes, dismi- nuye hasta valores algo por debajo del nivel nor- mal, y vuelve a la normalidad al cabo de 5 horas. a) Representa la curva de glucemia de una persona. b)Di cuál es su máximo, su mínimo y explica su tendencia. 10 Dos compañías telefónicas, A y B, tienen di- ferentes tarifas. Observa las gráficas y contesta: 1 2 3 4 5 6 7 0,4 0,6 0,8 1 COSTE (€) TIEMPO (min) 0,2 A B a) ¿Qué dos varia- bles se relacio- nan en estas grá- ficas? ¿Cuál es la independiente? ¿Y la dependien- te? b)Di si cada una de estas funciones es continua. Es- cribe los puntos de discontinuidad, si los hay. c) Dicuántovaleunallamadade3minutosconcada una de las dos compañías. ¿Y una de media hora? ¿Sabes interpretar una función a partir de una gráfi- ca, una fórmula o un enunciado? 1 Un ciclista hace una excursión a un lugar que dista 30 km de su casa. Al cabo de una hora, cuando ha re- corrido 15 km, hace una parada de media hora. Reanu- da la marcha con la misma velocidad hasta llegar a su destino, donde descansa otra media hora, y regresa al punto de partida a la misma velocidad que a la ida. Re- presenta la gráfica tiempo-distancia al punto de partida. 2 Completa la siguiente tabla en tu cuaderno y dibuja la gráfica de la función definida por la fórmula y = x2 – 4x. x –2 –1 0 1 2 3 4 5 6 y ¿Reconoces las características de una función? 3 Observa la gráfica y halla: a) Dominio y recorrido. b)Máximos y mínimos. c) Intervalos de crecimiento y decrecimiento. d)Dónde es continua y los puntos de discontinuidad. –2 –4 –2 –4 2 Y X 2 4 4 ¿Es periódica esta función? ¿Cuál es su periodo? 1 Y X 2 3 4 5 6 7 8 9 2 1 Averigua los valores de la función dada por la gráfica anterior en los puntos de abscisas x = 1, x = 3, x = 20, x = 23 y x = 42. Autoevaluación UNIDAD 8 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 91. 91 Después de Euler aún siguió, entre los matemáticos, la discusión de qué requisitos eran imprescindibles para definir una función y cuáles no. En 1923 se llegó a la siguiente definición, muy parecida a la que se usa actualmente: Se dice que y es una función de x si a cada valor de x le corresponde un valor de y. Esta correspondencia se indica mediante la ecuación y = f(x). Pero en esa búsqueda de la precisión, se generaron una serie de funciones estrafalarias que llevaron a Poincaré, en el año 1899, a decir: “Durante medio siglo hemos visto una masa de funciones extrañas que parecen forzadas a pare- cerse lo menos posible a las funciones honestas que sirven a algún propósito. Antes, cuando se inven- taba alguna función, era con alguna meta prác- tica. Hoy son inventadas con el fin de mostrar que el razonamiento de nuestros antecesores fue erróneo”. En esta unidad, y en la próxima, vamos a dedicar- nos a esas funciones honestas que propugnaba el gran Poincaré. Esas funciones que sirven para algo más que para construir o desmontar conceptos. 9Las funciones lineales © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 92. 92 92 La ciencia, la técnica, la economía… están plagadas de funciones en las que las variaciones de las causas influyen proporcionalmente en las variaciones de los efectos. Todas estas funciones se llaman lineales y se representan mediante rectas. Vea- mos un ejemplo: Alargamiento de un muelle Si de un muelle colgamos distintas pesas, se producen diversos alargamientos. Es decir, la longitud del muelle es función del peso que se cuelga. Y es interesante destacar que esta función es lineal. En concreto, supongamos que el muelle sin estirar mide 30 cm y que se alarga 15 cm por cada kilo- gramo que colguemos. La relación es: y = 30 + 15x (y: longitud en cm; x : peso en kg) El dominio de definición de esta función es [0, 6], suponiendo que para pesos de más de 6 kg el muelle se deteriora. 0 50 100 1 2 3 4 5 6 PESO (kg) LONGITUD (cm) y = 30 + 15x Tipos de funciones lineales ■ Función de proporcionalidad: y = mx Las funciones de proporcionalidad se representan mediante rectas que pasan por el origen. Describen una proporción entre los valores de las dos varia- bles. Al número m se le llama pendiente. y = mx Y X ■ Función constante: y = n Se representa mediante una recta paralela al eje X. Su pendiente es 0. La recta y = 0 coincide con el eje X. En estas rectas, todos los puntos tienen la misma ordenada. Por ejemplo, (2, 5), (6, 5), (11, 5) son puntos de la recta y = 5. y = n y = 0 n X Y ■ Expresión general: y = mx + n Su representación es una recta de pendiente m que corta al eje Y en el punto (0, n). Al número n se le llama ordenada en el origen. y = mx + n n Y X Idea de función lineal.Tipos 1 El precio de la comida en algunos restaurantes es constante, no depen- de de la cantidad que nos sirvamos. Ejemplo La longitud de un muelle en función de la fuerza que lo estira. Ejemplo El espacio recorrido con movimiento uniforme (velocidad constante) en función del tiempo es: e = v · t v es la pendiente de la recta que rela- ciona e con t. Ejemplo © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 93. 93 UNIDAD 9 93 Funciones lineales. Pendiente 2 Las funciones lineales, como hemos visto, responden a la ecuación y = mx + n, y se representan mediante rectas. Recuerda que la pendiente de una recta tiene que ver con su inclinación respecto del eje X. Vamos a repasar el significado, la interpretación gráfica y la obten- ción de la pendiente de una recta. Pendiente de una recta representada gráficamente Observa cómo se obtienen las pendientes de las siguientes rectas: 2 3 4 1 2 –3 1 2 3 1 Cuando x avanza 3, y sube 2. Pendiente = 2 3 2 Cuando x avanza 1, y sube 4. Pendiente = 4 1 = 4 3 Cuando x avanza 2, y baja 3. Pendiente = – 3 2 La pendiente de una recta es la variación de la y (aumento o disminución) cuando la x aumenta una unidad. Para hallar la pendiente de una recta mediante su representación gráfica, se señalan dos de sus puntos y se mide la variación de la x y la variación de la y al pasar de un punto al otro. Entonces: Pendiente = variación de la y variación de la x 1 Halla gráficamente la pendiente de la recta que pasa por (–3, –2) y (5, 4). 2 Halla gráficamente la pendiente de la recta que pasa por (–2, 6) y (4, 2). Actividades Hallar gráficamente la pendien- te de la recta que pasa por los puntos (–2, 1) y (4, 5). Ejercicio resuelto Representamos los puntos y, contando cuadraditos, ha- llamos: La variación de la x es 6; la variación de la y es 4. 4 (–2, 1) (4, 5) 6 Por tanto: pendiente = 4 6 = 2 3 Podemos observar que, efectivamente, cuando x avanza 3, y sube 2. 0 1 2 4 1 — 4 1 — 2 3 — 2 Observa cómo varía el valor de la pen- diente al aumentar la inclinación de la recta. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 94. 94 94 Pendiente de una recta a partir de dos de sus puntos Observa cómo se realiza numéricamente lo que en la página anterior se ha hecho gráficamente: 5 – 3 (5, 5) (2, 3) 5 – 2 1 (3, 4) (5, 1) 5 – 3 1 – 4 3 (4, 6) (3, 2) 6 – 2 2 4 – 3 Pendiente = 5 – 3 5 – 2 = 2 3 Pendiente = 6 – 2 4 – 3 = 4 Pendiente = 1 – 4 5 – 3 = –3 2 Si conocemos las coordenadas de dos puntos de la recta, P(x1, y1) y Q(x2, y2), para hallar la pendiente, procedemos así: Pendiente = y2 – y1 x2 – x1 y2 – y1 es la variación de la y. x2 – x1 es la variación de la x. Pendiente de una recta dada por su ecuación La pendiente de una recta dada por su ecuación es el coeficiente de la x cuan- do está despejada la y. Por ejemplo, observemos una tabla de valores correspondientes a y = 2x + 1: Advertimos que cuando la x avanza 1, la y sube 2; es decir, la pendiente de la recta es 2. x 0 1 2 3 4 y 1 3 5 7 9 3 Halla las pendientes de las rectas que pasan por estos pares de puntos: a) (3, 1) y (7, 5) b)(3, 5) y (7, –2) c) (3, –2) y (7, 8) d)(1, –5) y (10, 11) 4 Halla las pendientes de: a) y = – 2 3 x b)y = 3x + 5 7 c) 4x – 5y + 2 = 0 d)–x + 4y + 5 = 0 Actividades (x2, y2) (x1, y1) x2 – x1 y2 – y1 1 2 1 2 1 2 1 2 1. Hallar las pendientes de las rec- tas que pasan por los puntos: a) P(–1, 3), Q(4, 13) b) A(7, 4), B(2, –5) 2. Hallar las pendientes de: a) y = 3x b) y = –2x + 1 c) 2x + 3y – 7 = 0 Problemas resueltos 1. a) Pendiente = 13 – 3 4 – (–1) = 10 5 = 2 b)Pendiente = –5 – 4 2 – 7 = –9 –5 = 9 5 2. En a) y en b), la pendiente es evidente, pues la y está despejada: a) m = 3 b) m = –2 c) Despejamos la y: 3y = 7 – 2x 8 y = 7 3 – 2 3 x 8 m = – 2 3 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 95. 95 UNIDAD 9 95 Esta fórmula es muy útil. ¡Aprende a usarla! y = y 0 + m(x – x 0 ) P(x0, y0) Atención Ecuación de una recta en la forma punto-pendiente 3 Con mucha frecuencia hemos de escribir la ecuación de una recta de la cual co- nocemos un punto y la pendiente. La damos a continuación. Punto: P(x0, y0) Pendiente: m Ecuación: y = y0 + m(x – x0) justificación • y = y0 + m(x – x0) es una expresión de 1.er grado. Por tanto, es una recta. • El coeficiente de la x es m. Por tanto, su pendiente es m. • Si damos a x el valor x0 8 y = y0 + m(x0 – x0) = y0 + m · 0 = y0. Obtenemos y = y0. Si x = x0, entonces y = y0. Es decir, pasa por (x0, y0). ■ Recta dada por dos puntos Para hallar la ecuación de la recta que pasa por dos puntos, procedemos así: • A partir de los dos puntos, obtenemos su pendiente. • Con la pendiente y uno de los puntos, obtenemos la ecuación. 1 Halla la ecuación de cada una de las siguientes rectas: a) Pasa por (–3, –5) y tiene una pendiente de 4 9 . b)Pasa por el punto (0, –3) y tiene una pendiente de 4. c) Pasa por (3, –5) y por (– 4, 7). Actividades Hallar la ecuación de cada una de las rectas siguientes: a) Pasa por (–5, 7) y tiene una pendiente de –3 5 . b) Pasa por (0, 4) y tiene una pendiente de 7 3 . c) Pasa por (–2, 7) y por (4, 5). Ejercicio resuelto a) Ecuación: y = 7 – 3 5 (x + 5). Esto ya es la ecuación de la recta. Podemos simplificarla: y = 7 – 3 5 x – 3 5 · 5 8 y = 4 – 3 5 x b) y = 4 + 7 3 x. Observa que (0, 4) está en el eje Y. Es decir, 4 es la ordenada en el origen. c) Empezamos hallando su pendiente: m = 5 – 7 4 – (–2) = –2 6 = – 1 3 Ecuación de la recta que pasa por (–2, 7) y cuya pendiente es – 1 3 : y = 7 – 1 3 (x + 2) (*) También podríamos hallarla a partir del otro punto: Ecuación de la recta que pasa por (4, 5) y cuya pendiente es – 1 3 : y = 5 – 1 3 (x – 4) (**) ¿Coincidirán? ¡Naturalmente! Puedes comprobarlo simplificando las ecua- ciones (*) y (**). © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 96. 96 Funciones definidas a trozos 4 Es frecuente encontrarse con funciones cuyas gráficas están formadas por trozos de rectas. Veamos, por ejemplo, la función representada en el margen: • El primer tramo pertenece a la recta cuya pendiente es 1 y cuya ordenada en el origen es 4. Su ecuación es, por tanto, y = x + 4. • El segundo tramo pertenece a la recta que pasa por (3, 7) y cuya pendiente es –2. Su ecuación: y = 7 – 2(x – 3). Es decir, y = –2x + 13. • El tercer tramo es la función constante y = 1. La función se describe así: f(x) = ° § ¢ § £ x + 4 si x Ì 3 –2x + 13 si 3 x 6 1 si x Ó 6 Para describir analíticamente una gráfica formada por trozos de rectas, se dan las ecuaciones de los diversos tramos, enumerados por orden, indicando en cada uno de ellos los valores de x para los que la función está definida. 5 5 (3, 7) 10 1. Representar la función cuya expresión analítica es: y = f (x) = ° ¢ £ 0,5x + 1 x 4 3 x Ó 4 2. Poner la ecuación de la siguien- te función: Ejercicios resueltos 1. Es una función muy parecida a la anterior. Por eso, representamos directa- mente los dos tramos de que consta: Puesto que ahora los dos tramos empal- man en el punto de abscisa 4, no nos ocu- paremos de si el punto pertenece a uno o a otro tramo. 4 3 2. 1.er tramo: y = –2, hasta x = –1 2.° tramo: y = 2x, entre –1 y 1 y = f(x) = ° § ¢ § £ –2 si x –1 2x si –1 Ì x 1 2 si x Ó 1 3.er tramo: y = 2, a partir de x = 1 1 Representa las funciones cuyas expresiones analíticas son las siguientes: a) y = ° ¢ £ 2x – 5, x 3 x + 1, x 3 b)y = ° ¢ £ 2x – 5, x 3 x – 2, x Ó 3 2 Escribe las ecuaciones de la función que corresponde a cada una de las siguientes gráficas: 5 5 10 a) b) 3 3 Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 96
  • 97. 97 UNIDAD 9 97 ■ Practica Pendiente de una recta 1 Halla la pendiente de cada una de las rectas dibujadas: f (x) g(x) h(x) 2 2 –2 –2 X Y 2 Halla la pendiente de las rectas que pasan por los siguientes puntos: a) (2, 4) y (–1, –2) b)(–3, 5) y (3, –1) c) (–3, 5) y (2, 1) d)(3, 2) y (5, 2) 3 Halla las pendientes de las siguientes rectas: a) y = 4x – 2 b)y = – 4 5 x c) 6x + 3y – 4 = 0 d)3y – 12 = 0 Ecuación y representación de una función lineal 4 Asocia a cada recta su ecuación. Di, en cada caso, cuál es su pendiente. a) y + 2 = 0 b)3x – y = 3 c) y = 2 – x d)2x – 3y = 12 u t s r 2 2 –2 X Y 5 Representa las siguientes rectas: a) y = 4 7 x b)y = 2x – 3 c) y = –3x + 10 5 d)y = 2,5 6 Halla la ecuación de las rectas que cumplen las siguientes condiciones y dibújalas: a) Pasa por (5, 3) y tiene una pendiente de 3/5. b)Pasa por el punto (5, 3) y tiene pendiente –1/2. 7 Halla la ecuación de las rectas r1, r2, r3 y r4 en la forma punto-pendiente. r1 r2 r3 4 2 4 –2 r4 2 8 Halla la ecuación de las rectas que pasan por los puntos que se indican y represéntalas: a) (2, 3) y (7, 0) b)(0, 4) y (4, 0) Funciones definidas a trozos 9 Representa las siguientes funciones: a) y = ° ¢ £ –3, x 0 2x – 3, x Ó 0 10 Queremos hallar la expresión analítica de esta función formada por tres tramos de rectas. 2 4 6 8 2 4 a) Para x Ì 1, la recta pasa por (0, 2) y (1, 4). Escribe su ecuación. b)Para 1 Ì x Ì 5, es una función constante. Escribe su ecuación. c) Para x Ó 5, la recta pasa por (5, 4) y (9, 0). Escribe su ecuación. d)Completa, en tu cuaderno, su expresión analítica: y = ° § ¢ § £ … si x 1 4 si 1 Ì x … … si x 5 b)y = ° § ¢ § £ x + 3, x –4 2x + 7, –4 Ì x Ì 0 7 – x, x 0 UNIDAD 9 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 98. 98 98 ■ Resuelve problemas 11 Un coche teledirigido, en el instante inicial, está a 2 m de Manuela y se aleja de ella a una velo- cidad constante de 3 m/s. a) ¿Cuál es la ecuación que ofrece su distancia a Manuela en función del tiempo? b)¿A qué distancia de Manuela está el juguete al minuto de empezar a contar? ¿Cuánto recorre en ese tiempo? c) Representa la función. 12 Mientras ascendíamos por una montaña, me- dimos la temperatura y obtuvimos los datos de esta tabla: altura (m) 0 360 720 990 temperatura (°C) 10 8 6 4,5 a) Representa los puntos en una gráfica. b)Suponiendo que se sigue la misma pauta, halla la expresión analítica de la función altura-temperatura. c) ¿A partir de qué altura la temperatura es menor que 0 °C? 13 Un fontanero cobra 18 € por el desplaza- miento y 15 € por cada hora de trabajo. a) Haz una tabla de valores de la función tiempo- coste y represéntala gráficamente. b)Si ha cobrado por una reparación 70,50 €, ¿cuán- to tiempo ha invertido en la reparación? 14 El médico ha puesto a Ricardo un régimen de adelgazamiento y con esta gráfica le explica lo que espera conseguir en las próximas 12 semanas. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SEMANAS PESO (en kg) 60 70 80 a) ¿Cuál era su peso al comenzar el régimen? b)¿Cuánto tiene que adelgazar por semana en la primera etapa del régimen? ¿Y entre la sexta y la octava semanas? c) Halla la expresión analítica de la función anterior. ¿Manejas con destreza las funciones lineales? 1 Halla la pendiente de las rectas que pasan por estos pares de puntos: a) (5,4) y (3,1) b) (–2, –5) y (1, 1) 2 Escribe la ecuación de cada una de estas rectas: a) Pasa por el punto (1, –2) y tiene pendiente 3 2 . b)Pasa por los puntos (–2, –5) y (1, 1). 3 Escribe la ecuación de cada una de estas rectas: a) X Y 2 2 4 b) X Y 2 4 2 5 ¿Interpretas y representas funciones definidas a trozos? 4 Representa: f(x) = ° § § ¢ § § £ 2x + 6 si x –2 x 2 + 3 si –2 Ì x 2 –x + 6 si x Ó 2 5 Estas son las tarifas de dos compañías telefónicas: A: 0,30 € por establecimiento de llamada y 0,20 €/min B: 0,22 €/min a) ¿Cuánto cuesta una llamada de 5 minutos en cada compañía? ¿Y de 15 min? ¿Y de 20 min? b)Haz, para cada una de las dos compañías, la gráfica de la función que nos da el precio de la llamada dependiendo del tiempo que dure. Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 99. 99 En restos arqueológicos encontrados en Mesopo- tamia, aparecen tablas numéricas con los números naturales y sus correspondientes cuadrados, cubos e inversos. Esto prueba que en la antigua Babilonia ya manejaban y utilizaban estas relaciones. ¿Significa eso que los babilonios conocían las funciones y = x2, y = x3, y = 1/x? Por supuesto que no: andaban muy lejos de considerar el concepto de función, aunque manejaran su componente utilitaria. Del mismo modo, las relaciones exponenciales o las radicales fueron usadas mucho antes de que la civili- zación se aproximara al concepto de función. Funciones cuadráticas, de proporcionalidad inversa, radicales y exponenciales forman parte de ese colec- tivo de funciones honestas a las que se refería Poinca- ré, y que sirven para cosas útiles, como verás en esta unidad. 10Otras funciones elementales © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 100. 100 100 La función y = x2 Empecemos construyendo una tabla de valores: y = x2 8 x –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 y 16 9 4 1 0 1 4 9 16 La gráfica es una curva en forma de parábola, simétrica respecto al eje Y; tiene un mínimo en el punto (0, 0), al que llamamos vértice. Tiene dos ramas, una decreciente y otra creciente. Es una función definida en todo Á y continua, pues no presenta saltos: se puede representar de un solo trazo. Funciones cuadráticas Fíjate en las siguientes curvas y comprueba en cada una de ellas, que las coorde- nadas de los puntos señalados cumplen las correspondientes ecuaciones: Observándolas, se pueden extraer las siguientes conclusiones: • Las funciones y = ax2 + bx + c, con a ? 0, llamadas cuadráticas, se repre- sentan todas ellas mediante parábolas con el eje paralelo al eje Y. • Su forma (anchura) y su orientación (hacia abajo, hacia arriba) dependen del coeficiente a de x2, del siguiente modo: — Si a 0, tiene las ramas hacia arriba, y si a 0, hacia abajo. — Cuanto mayor sea |a|, más estilizada es la parábola. Representación de funciones cuadráticas Para representar las funciones cuadráticas y = ax2 + bx + c, conviene saber que la abscisa del vértice es –b 2a . Después, se construye una tabla de valores a izquierda y derecha de este punto. 5 10 15 –2 –4 4 0 2 Parábolas y funciones cuadráticas 1 Representar y = x2 – 6x + 6. Vértice ° § ¢ § £ x: – –6 2 · 1 = 3 y: 32 – 6 · 3 + 6 = –3 x 0 1 2 3 4 5 6 y 6 1 –2 –3 –2 1 6 La representación es la parábola ver- de de la primera de las tres cuadrícu- las anteriores. Ejemplo 1 Calcula el vértice, construye una tabla de valores y representa las siguientes funciones: a) y = x2 – 2x + 3 b) y = –x2 – 4x + 5 Actividades y = 3x2 y = 3x2 – 18x + 24 y = – — x2 1 2 1 2 y = – — x2 + 2x – 4 y = x2 y = x2 – 6x + 6 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 101. 101 UNIDAD 10 101 Funciones de proporcionalidad inversa 2 1 Representa con detalle la parte positiva de la función: y = 36 x Para ello, dale a x los valores 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18 y 36 y utiliza una hoja de papel cuadriculado para representar los puntos obtenidos. 2 Representa la función y = 6/x. Para ello, da a x los valores ±1, ±2, ±3 y ±6. 3 Representa y = 8 x – 5 dando a x los valores –3, 1, 3, 4, 6, 7, 9 y 13. Comprueba que la asíntota verti- cal es la recta x = 5. Actividades k y = — x 5 5 10 15 20 25 30 10 15 20 25 30 Recuerda: la proporcionalidad inversa relaciona dos variables de forma que cuando una aumenta (doble, triple, cuádruple…), la otra disminuye (mitad, ter- cio, cuarto…). ▼ ejemplo De un rectángulo de 100 cm2 de superficie, desconocemos sus lados. Los llama- mos x e y. Es claro que xy = 100. Lo ponemos así: y = 100 x (A igualdad de áreas, los lados son inversamente proporcionales). Las relaciones de proporcionalidad inversa, como la que acabamos de describir, se presentan con mucha frecuencia en la naturaleza, la física, la economía… Va- mos a analizarlas teóricamente. La función y = 1/x Observa las siguientes tablas de valores: x 1 2 4 5 10 y 1 0,5 0,25 0,2 0,1 x 1 0,5 0,25 0,1 0,01 y 1 2 4 10 100 Vemos que: • Cuanto más grande es x , más pequeño se hace y. • Cuanto más pequeño es x , más grande se hace y. Características de las funciones y = k/x • No están definidas en x = 0. • Si x se acerca a 0, y toma valores cada vez más grandes. Por eso, decimos que el eje Y es una asíntota. • Si x toma valores cada vez más grandes, y se acerca a 0. Por eso, el eje X es asíntota. Esta curva es una hipérbola. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 102. 102 102 Funciones radicales Las funciones y = √x e y = –√x se pueden representar punto a punto y dan lugar a las gráficas que ves debajo. Son mitades de parábola y juntas describen una parábola idéntica a y = x2, pero con su eje sobre el eje X. Y X Y X y = x y = – x El dominio de definición de estas funciones es [0, +@). Funciones exponenciales • En el margen tienes la gráfica de la función exponencial de base 2: y = 2x. Se trata de una función creciente. x Ó 0 x Ì 0 x 0 1 2 3 4 … y 1 2 4 8 16 … x 0 –1 –2 –3 –4 … y 1 0,5 0,25 0,125 0,0625 … Nota: Recuerda el significado de las potencias negativas 8 2–4 = 1 24 = 1 16 • La función y = (1/2)x también es exponencial. Como su base (1/2) es menor que 1, la función es decreciente. x 0 1 2 3 4 … y 1 0,5 0,25 0,125 0,0625 … x 0 –1 –2 –3 –4 … y 1 2 4 8 16 … Se llaman funciones exponenciales a las que tienen la ecuación y = ax. • Todas ellas son continuas, están definidas en todo Á y pasan por los puntos (0, 1) y (1, a). • Si la base es mayor que 1 (a 1), entonces son crecientes. • Si la base es menor que 1 (a 1), entonces son decrecientes. Funciones radicales. Funciones exponenciales 3 1 Representa estas funciones y di sus dominios de defi- nición (da a x los valores –1, 0, 3, 8, 15): a) y = √x + 1 b)y = √x + 1 – 5 2 Calcula los valores de la función y = 1,5x para los valores enteros de x comprendidos entre –6 y 6. Representa la función. Actividades y = x y = – x 4 0 –4 y = 2x 5 10 15 1 y = (—) x 2 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 103. 103 UNIDAD 10 103 ■ Practica Funciones cuadráticas 1 Representa las siguientes funciones haciendo, en cada caso, una tabla de valores como esta, y di cuál es el vértice de cada parábola: x –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 y … … … … … … … … … a) y = x2 + 3 b) y = x2 – 4 2 Representa las siguientes parábolas, hallando el vértice, algunos puntos próximos a él y los pun- tos de corte con los ejes: a) y = 1 3 x2 + 2x b)y = –3x2 + 6x – 3 3 Di cuál es el punto (abscisa y ordenada) don- de se encuentra el vértice de estas parábolas seña- lando, en cada caso, si se trata de un máximo o de un mínimo: a) y = x2 – 5 b)y = 3 – x2 c) y = x2 + 4x + 4 d)y = –5x2 + 10x – 3 Representa cada una de esas parábolas. 4 Asocia a cada una de las gráficas una de las expresiones siguientes: III I II IV a) y = x2 b) y = (x – 3)2 c) y = x2 – 3 d) y = x2 – 6x + 6 Otras funciones 5 Dibuja la gráfica de estas funciones, dando a x los valores que se indican en cada caso: a) y = 3 x x = –3; –1; –1/2; 1/2; 1; 3 b)y = – 2 x x = –2; –1; –1/2; 1/2; 1; 2 6 Halla las asíntotas de cada una de estas fun- ciones hiperbólicas y represéntalas gráficamente ayudándote de una tabla de valores: a) y = 3 x + 3 b) y = 5 1 – x 7 Ayudándote de una tabla de valores, repre- senta estas funciones. Para el apartado a), da valo- res positivos a x, y para el apartado b), negativos. a) y = √x + 2 b)y = 2√–x 8 Asocia a cada gráfica una de estas fórmulas: I) y = 3x II) y = 1,5x III) y = 0,4x IV) y = 0,7x a b 2 2 4 6 4 –4 –2 2 2 4 6 4 –4 –2 2 2 4 6 8 4 –4 –2 2 2 4 6 8 4 –4 –2 c d Di, para cada una, si es creciente o decreciente. ■ Aplica lo aprendido 9 Observa estas hipérbolas y contesta: 1 1 y = — + 2 1 x y = — 1 x a) ¿A qué valor se acerca cada una cuando x toma valores cada vez más grandes? b)¿A qué valores se acerca cada una cuando x toma valores cada vez más próximos a cero? c) ¿Cuál es la asíntota horizontal de cada función? UNIDAD 10 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 104. 104 104 Consolida lo aprendido utilizando tus competencias ■ Resuelve problemas 10 La altura, h, a la que se encuentra en cada instante, t, una piedra que lanzamos verticalmen- te hacia arriba con una velocidad de 20 m/s viene dada por: h = 20t – 5t2. a) Representa gráficamente la función. b)Di cuál es su dominio de definición. c) ¿En qué momento alcanza la altura máxima? ¿Cuál es esa altura? d)¿En qué momento cae la piedra al suelo? e) ¿En qué intervalo de tiempo la piedra está a una altura superior a 15 metros? 11 El coste por unidad de fabricación de ciertos sobres disminuye según aumenta el número de unidades fabricadas. Este coste viene dado por la función: y = 0,3x + 1000 x . a) ¿Qué valores puede tomar la variable x? b)Da el coste por unidad y el coste de 10 sobres. c) Calcula, también, el coste por unidad y el coste total para 100000 sobres. d)¿A cuánto asciende el coste por unidad fabricada cuando el número de sobres es muy grande? 12 Ejercicio resuelto En el contrato de alquiler de un apartamento figura una claúsula en la que se especifica que el precio subirá un 5% anual. a) Si el precio es de 450 € mensuales, ¿cuál será dentro de 5 años? b)Escribe la función que relaciona el precio mensual del alquiler con los años trans- curridos. Para aumentar una cantidad un 5% se multipli- ca por 1,05. Por tanto: a) 450 . 1,055 = 574,33 € b) y = 450 . 1,05x 13 Una furgoneta que costó 20000 € se depre- cia a un ritmo de un 12% anual. a) ¿Cuál será su precio dentro de 4 años? b)Halla la función que da el precio del vehículo se- gún los años transcurridos. c) Calcula cuánto tiempo tardará el precio en redu- cirse a la mitad. ☞ Para reducir una cantidad un 12% se multiplica por 0,88. ¿Conoces familias de funciones (cuadráticas, de pro- porcionalidad inversa, radicales, exponenciales) y las representas a partir de sus ecuaciones, y viceversa? 1 Calcula las coordenadas del vértice y representa la parábola: y = x2 + 4x – 5 2 Representa la siguiente función: y = 2 x + 1 3 Asocia a cada una de las gráficas una ecuación: II I 1 –1 1 3 –3 3 5 2 4 –2 2 IV III 2 –2 –4 2 –2 2 4 –2 2 4 a) y = –x2 – 4x – 3 b) y = 1,5x c) y = (1/x) + 1 d) y = √x + 3 ¿Asocias una situación real con algún modelo de fun- ción y te basas en él para interpretarla? 4 En el contrato de trabajo de un empleado figura que su sueldo subirá un 10% anual. Su sueldo inicial es de 24000 € anuales. a) ¿Cuánto ganará dentro de 10 años? b)Escribe la función que relaciona el dinero que ga- na con el número de años transcurridos. Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 105. 105 El estudio teórico de la semejanza se suele basar en el teoremadeTales.Recordemosquiénfueestepersonaje. Tales nació en Mileto (actualmente, en la costa oc- cidental de Turquía), aproximadamente, en el año 640 a.C. Murió con más de 90 años. Visitó Egipto y, posiblemente, Babilonia, y aprendió la ciencia práctica acumulada durante siglos por estas civilizaciones. Aportó estos conocimientos, segura- mente muy elaborados, al mundo griego. Fue el primero que exigió que las afirmaciones mate- máticas y de otras ciencias fueran avaladas por razona- mientos bien fundamentados. Por eso, se le considera el fundador de la ciencia griega. Muy admirado en su época y en siglos posteriores, se le dio el rango del primero de “los siete sabios de Gre- cia”. Esta gran admiración de la que fue objeto hizo que se le mitificara y se le atribuyeran méritos que realmente no eran suyos. Por ejemplo, la predicción de un eclipse. Y la paternidad del teorema que lleva su nombre. Parece cierto que en Egipto midió la altura de una pirámide comparando su sombra con la que arrojaba, en el mismo instante, una vara vertical. Pero esta apli- cación práctica de la semejanza no significa que diera forma al enunciado del teorema, ni mucho menos que lo demostrara. Ambos logros, junto con una adecuada fundamenta- ción y su desarrollo teórico de la semejanza, hay que atribuírselos a Euclides, dos siglos y medio posterior. 1 1Lasemejanza. Aplicaciones © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 106. 106 106 Semejanza 1 Dos figuras semejantes tienen la misma forma. ¿Cómo se manifiesta matemática- mente esta apariencia? — Los ángulos correspondientes en figuras semejantes son iguales. — Las longitudes de los segmentos correspondientes en figuras semejantes son proporcionales. La razón de proporcionalidad se llama razón de semejanza. Figuras semejantes en la vida corriente Estamos rodeados de reproducciones: — Fotografías, vídeos, películas en pantallas de distintos tamaños… — Maquetas de monumentos o de urbanizaciones, copias de cuadros famosos, reproducciones de coches… — Planos de edificios o de ciudades, mapas… Las primeras pretenden, exclusivamente, transmitir unas características que se conservan con la semejanza: la imagen, la forma, el color, la belleza del original. Con los planos y los mapas pretendemos más: queremos que además de apreciar la forma, se puedan obtener con precisión medidas, distancias. Por ello, van acompañados de una escala con la que se pueden obtener magnitudes de la rea- lidad midiendo sobre su reproducción (plano o mapa). Escala es el cociente entre cada longitud de la reproducción (mapa, plano, maqueta) y la correspondiente longitud en la realidad. Es, por tanto, la razón de semejanza entre la reproducción y la realidad. Una escala 1:200 significa, como ya sabes, que 1 cm del plano corresponde a 200 cm = 2 m de la realidad. La expresión 1:200 puede ponerse así: 1 200 , con lo que se muestra la razón de semejanza entre las dos figuras. Relación entre las áreas y entre los volúmenes Si la razón de semejanza entre dos figuras es k, la razón entre sus áreas es k2 y la razón entre sus volúmenes es k3. La razón entre las áreas de dos figuras semejantes es igual al cuadrado de la razón de semejanza. La razón entre los volúmenes de dos figuras semejantes es igual al cubo de la razón de semejanza. Si una maqueta está a escala 1:200, la razón entre la superficie de una parcela y la de su representación es 2002 = 40000. Y la razón entre el volumen de un edificio y el de su representación en la maqueta es 2003 = 8000000. Seguramente, nunca has visto este cua- dro. Sin embargo, lo conoces perfecta- mente por medio de sus reproducciones. Con un plano podemos orientarnos en una ciudad. La escala nos permite, ade- más, conocer las distancias. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 107. 107 UNIDAD 11 107 Planos, mapas y maquetas Vamos a aplicar lo dicho en la página anterior a estas representaciones (planos y mapas) que llevan incluida una escala con la que podemos deducir medidas en la realidad que representan. 1 Este es el plano de una parte de una ciudad, a escala 1:10000. a) Justifica que 1 cm en el plano corresponde a 100 m en la realidad. b)Amalia vive en A y Benito vive en B. Escoge un itinerario para ir de una casa a la otra y calcula la distancia que tienen que recorrer. ¿Cuánto se tarda, aproximadamente, si se recorre paseando a 3 km/h? c) Calcula la superficie real del parque. B A 2 Este mapa está a escala 1:20000000. a) Justifica que 1 cm en el mapa corresponde a 200 km en la realidad. b)Halla la distancia de Lanzarote a San Sebastián. c) Sitúa tu localidad en el mapa y halla su distancia a Argel y a Marrakech. Casablanca Agadir Sidi Ifni Fez Marrakech Tenerife Fuerteventura Lanzarote La Gomera La Palma El Hierro Gran Canaria Aaiun Tánger Cádiz Tetuán Málaga Almería Granada Toulouse Oviedo León Vitoria Logroño Tarragona Burgos Pamplona Lleida Alicante Murcia Albacete Castellón de la Plana Valladolid Santander Gijón Mallorca Menorca Ibiza Córdoba Huelva Badajoz Jaén Salamanca Santiago de Compostela Burdeos Lyon Nantes Rennes Oporto Ceuta Melilla Nador A Coruña Vigo Ourense Bilbao San Sebastián Orán Marsella Zaragoza Sevilla Valencia Andorra la Vella Argel Rabat Lisboa Madrid Barcelona Paris Toledo Ciudad Real Ávila Zamora Palencia Soria Huesca Girona Lugo Pontevedra Segovia Cuenca Teruel Guadalajara Cáceres A R G E L I A F R A N C I A P O R T U G A L E S P A Ñ A ANDORRA M A R R U E C O S (ESPAÑA) Canarias O C É A N O A T L Á N T I C O Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 108. 108 108 Semejanza de triángulos 2 En las páginas anteriores hemos tratado con pares de figuras que sabíamos de antemano que eran semejantes y, basándonos en esa semejanza, al estudiar una de ellas obteníamos consecuencias para la otra. Así, estudiando un plano sabe- mos cómo es la planta del edificio o de la ciudad. Lo que ahora nos proponemos es más difícil: cómo averiguar si dos figuras son semejantes. Para ello, hemos de profundizar en la semejanza de triángulos, pues cualquier figura se puede descomponer en triángulos. (Si la figura tiene lados curvos, la descomposición será solo aproximada). Teorema de Tales Si las rectas a, b y c son paralelas y cortan a otras dos rectas r y s, entonces los segmentos que determinan en ellas son proporcionales. AB BC = A'B' B'C' Como consecuencia, se verifica: AB A'B' = BC B'C' = OA OA' También ocurre lo recíproco: si los segmentos AB y BC son proporcionales a A'B' y B'C' y las rectas a y b son paralelas, entonces la recta c es paralela a ellas. El teorema de Tales sirve para estudiar la semejanza de triángulos. Triángulos semejantes a' b' c' A' B' C' a b c A B C Dos triángulos semejantes tienen: • Sus lados proporcionales: a a' = b b' = c c' = razón de semejanza • Sus ángulos, respectivamente iguales: A ^ = A ^ ', B ^ = B ^ ', C ^ = C ^ ' Triángulos en posición de Tales Los triángulos ABC y AB'C' tienen un ángulo común, el A ^ . Es decir, el triángulo pequeño está encajado en el grande. Además, los lados opuestos a A ^ son paralelos. Decimos que esos dos triángulos están en posición de Tales. Dos triángulos en posición de Tales son semejantes. C A a b c B C' A' O s r B' a' a B' C' A B C © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 109. 109 UNIDAD 11 109 Criterio de semejanza de triángulos Para saber si dos triángulos son semejantes, no es necesario comprobar en ellos todas las condiciones dadas en la página anterior. Será suficiente ver que se cum- plen algunas de ellas. Dos triángulos son semejantes si tienen dos pares de ángulos respectivamente iguales. ABC es semejante a A'B'C' si: A ^ = A ^ ' y B ^ = B ^ ' A B C A' B' C' Aplicación: cálculo de la distancia a un punto inaccesible Desde la casa de Eva, A, se ve el depósito de agua, B, de un pueblo. Eva quiere averiguar a qué distancia se encuentra. Para ello, hace lo siguiente: • Busca un lugar, C, relativamente próximo a su casa, desde el cual se vea el depósito de agua. • Mide los ángulos A ^ y C ^ y la distancia AC: AC = 45 m A ^ = 62° C ^ = 105° • Construye en su cuaderno un triángulo A'B'C' semejante al ABC tomando: A ^ ' = A ^ = 62° C ^ ' = C ^ = 105° (Por tanto, ABC y A'B'C' son semejantes). Toma el lado A'C' = 45 mm, con lo que la razón de semejanza es 1:1000. • Mide sobre su cuaderno, con la regla, la longi- tud del lado A'B': A'B' = 193 mm. • Teniendo en cuenta la razón de semejanza, calcula AB, que es la distancia buscada. Por tanto, deduce que la distancia de su casa al depósito de agua es de 193 m. 30° 30° 40° 40° son semejantes 62° 105° 45 mm A' B' C' B C A 1 Desde los extremos A y B de la recta de los 100 m de una pista de atletismo se ve la torre de una iglesia. Medimos los ángulos A ^ = 31° y B ^ = 112°. Dibuja en tu cuaderno un triángulo semejante, A'B'C', con A'B' = 5 cm. Midiendo A'C', calcula la distancia real, AC. Actividades A B C 100 m 31° 112° © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 110. 110 110 La semejanza en los triángulos rectángulos 3 Los triángulos rectángulos son particularmente importantes, tanto desde el pun- to de vista teórico como práctico. Por eso les vamos a dedicar una atención espe- cial. Empecemos recordando algunos resultados que ya conoces. ■ Teorema de Pitágoras En un triángulo rectángulo cualquiera, el cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los catetos. c2 = a2 + b2 Aunque es una igualdad entre áreas, se suele utilizar para obtener la longitud de uno de los tres lados conociendo la de los otros dos: c = √a2 + b2 a = √c2 – b2 b = √c2 – a2 ■ Área Como en todo triángulo, el área de un triángulo rectángulo es igual a la mitad de la longitud de la base por la altura. Pero aquí podemos tomar los dos cate- tos como base y altura. Por tanto: Área = 1 2 c · h = 1 2 a · b Como consecuencia, podemos calcular h a partir de a, b y c. Criterio de semejanza de triángulos rectángulos Dos triángulos rectángulos son semejantes si tienen igual uno de sus ángulos agudos. Pues con ese ángulo y el ángulo recto ya son dos los ángulos iguales y, por tanto, también será igual el tercero. Este criterio de semejanza es muy fácil de aplicar. Basta reconocer que dos trián- gulos rectángulos tienen un ángulo agudo igual para asegurar que sus lados son proporcionales. Por ello, los triángulos rectángulos son especialmente útiles para resolver proble- mas de semejanza. 1 a) Comprueba que 3, 4 y 5 son “números pitagóricos”; es decir, que pueden ser longitudes de los lados de un triángulo rectángulo (o sea, que 52 = 32 + 42). Haz lo mismo para: b)0,6; 0,8 y 1 c) 5, 12 y 13 d)7, 24 y 25 e) 8, 15 y 17 f )1; 1,875 y 2,125 2 Calcula tanto el área como la altura sobre la hipote- nusa de los seis triángulos rectángulos descritos en el ejercicio anterior. 3 Un triángulo rectángulo tiene un ángulo de 28°. Otro triángulo rectángulo tiene un ángulo de 62°. Explica por qué son semejantes. Actividades b c a b h c a b 35° 35° c C A B b' c' a' B' C' A' a b a a = b = 90° – 35°; a b c — = — = — a' b' c' © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 111. 111 UNIDAD 11 111 Veamos algunos ejemplos de aplicaciones del criterio de semejanza en triángulos rectángulos. 1. Para medir la altura de un edi- ficio, Miguel se sitúa de modo que ve alineados la parte alta de la verja y la del edificio. Se- ñala su posición y toma las me- didas que se ven en el dibujo. a) Explicar por qué los trián- gulos ABC y ADE son se- mejantes. b)Calcular ED y la altura del edificio. 2. Hallar el volumen de un tron- co de cono de 9 cm de altura sabiendo que los radios de sus bases miden 20 cm y 8 cm. Problemas resueltos 1. 2 m 1,6 m 7 m 3 m B A C E D a) Los triángulos ABC y ADE son semejantes por ser rectángulos con un ángulo agudo igual, A ^ . b) ED CB = AD AB 8 ED 3 – 1,6 = 2 + 7 2 8 ED = 9 · 1,4 2 = 6,3 m La altura del edificio es 6,3 + 1,6 = 7,9 m. 2. Ampliamos el tronco hasta completar un cono. Llamamos x al incremento de la altura. Tenemos en cuenta la seme- janza de los dos triángulos: el pequeño, de catetos 8 y x; y el grande, de catetos 20 y x + 9: x 8 20 9 x 8 = x + 9 20 8 20x = 8x + 72 8 12x = 72 8 x = 6 cm El volumen del tronco de cono es la diferencia de volúmenes de dos conos: Vtronco = 1 3 π · 202 · (9 + 6) – 1 3 π · 82 · 6 = 1 3 π(6000 – 384) = 5881,06 cm3 4 Calcula la altura de un árbol que proyecta una som- bra de 7,22 m en el momento en que un poste de 1,60 m da una sombra de 67 cm. 5 Halla los lados del trián- gulo ABC. 5 cm 4 cm 8 cm B D C A E 6 Si la altura de Rita es 1,65 m, ¿cuál es la altura de la farola? 7 Calcula el volumen de un tronco de cono cuya altura es 9 cm y cuyas bases tienen radios de 20 cm y 35 cm. Actividades 1,5 m 1,65 m 2,5 m © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 112. 112 112 Construcción de una figura semejante a otra 4 O A F F' A' B' D' C' B D E' C E Deseamos ampliar la figura F al triple de su tamaño. Para ello, tomamos un punto O cualquiera. Trazamos rectas que pasen por O y por los puntos claves de la figura F, y obtenemos los puntos correspondientes a una distancia triple. El punto A' está, del punto O, a triple distancia que A: OA' = 3 · OA Y también: OB' = 3 · OB, OC' = 3 · OC, etc. Se obtiene así la figura F ’, semejante a la F, con razón de semejanza 3. Es decir, los lados A'B', B'C', … son el triple de largos que sus correspondientes AB, BC, …, y lo mismo pasa con cualesquiera otros segmentos: A'C' = 3 · AC; E'B' = 3 · EB … Además, los segmentos de F’ son paralelos a sus correspondientes de F . La ampliación se realiza con especial como- didad cuando tomamos como punto de pro- yección un vértice de la figura inicial. A B B' C C' D D' 1 Dibuja en tu cuaderno una figura parecida a esta y amplíala al doble de tamaño mediante el método de la proyección. 2 Dibuja en tu cuaderno un pentágono irregular. Re- dúcelo a su tercera parte proyectando desde un pun- to interior. Vuelve a hacerlo tomando como punto de proyección uno de los vértices. Actividades Este método de construir una figura semejante a otra podría denominarse método de la proyección. Matemáticamente, se dice que las fi- guras F y F’ son homotéticas con razón de homotecia 3. El punto O se llama centro de ho- motecia. Método de la proyección © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 113. 113 113 ■ Practica Figuras semejantes 1 ¿Cuáles de estas figuras son semejantes? ¿Cuál es la razón de semejanza? F1 F2 F3 2 Un joyero quiere reproducir un broche como el de la figura duplicando su tamaño. 1 cm a) Haz un dibujo de la figura ampliada. b)Calcula su superficie. 3 En un mapa de escala 1:1500000, la distan- cia entre dos poblaciones es de 2 cm. a) ¿Cuál es la distancia real? b)¿Qué distancia habrá en el plano entre dos ciuda- des que distan 180 km? 4 ¿Cuánto medirán los lados de un trapecio se- mejante al de la figura, cuyo perímetro sea 163,2 cm? 21 cm 8 cm 12 cm 10 cm 5 Halla el centro y la razón de homotecia que transforma la figura ABCDE en A'B'C'D'E'. A' E' D' B' C' E C B D A Semejanza de triángulos 6 En el triángulo ABC hemos trazado DE paralelo a CB. 18 cm 12 cm 10 cm 7 cm A B C D E ¿Por qué son semejantes los triángulos ABC y ADE? Calcula AC y AB. 7 Observa esta figura, en la que el segmento AB es paralelo a CD. C B A O D y x 10,6 cm 8,5 cm 6 cm 7 , 2 c m a) Di por qué son semejantes los triángulos OAB y ODC. b)Calcula x e y. 8 En un triángulo rectángulo, la relación entre los catetos es 3/4. Halla el perímetro de otro trián- gulo semejante cuyo cateto menor mide 54 cm. ■ Aplica lo aprendido 9 Dos triángulos ABC y PQR son semejan- tes. Los lados del primero miden 24 m, 28 m y 34 m. Calcula la medida de los lados del segundo triángulo sabiendo que su perímetro es 129 m. 10 En una carretera de montaña, nos encontra- mos una señal que nos advierte que la pendiente es del 8%; es decir, por cada 100 m que recorremos, el desnivel es de 8 m. 8% a) ¿Cuál es el desnivel que se produce cuando re- corremos 3 km? b)Para que el desnivel sea de 500 m, ¿cuántos kiló- metros tendremos que recorrer? Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias UNIDAD 11 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 114. 114 114 ■ Resuelve problemas 11 ¿Cuál es la profundidad de un pozo, si su an- chura es 1,2 m y alejándote 0,8 m del borde, desde una altura de 1,7 m, ves que la visual une el borde del pozo con la línea del fondo? 12 Una lámpara situada a 25 cm de una lámina cuadrada de 20 cm de lado, proyecta una sombra sobre una pantalla paralela que está a 1,5 m de la lámpara. ¿Cuánto mide el lado del cuadrado proyec- tado? 13 Para hacer un embudo de boca ancha, hemos cortado un cono de 5 cm de radio a 3 cm del vértice. La circunferencia obtenida tiene 2 cm de radio. Halla el volumen del em- budo. 3 cm 5 cm 14 La base de una escultura tiene forma de tron- co de pirámide cuadrangular re- gular en el que los lados de las bases miden 80 cm y 140 cm, y su altura, 150 cm. Halla su volu- men. 140 cm 150 cm 80 cm 15 Si la altura de Luis es 1,54 m, ¿cuál es la altu- ra del árbol más alto? 9 m 1,54 m 6 m 4 m ¿Manejas la semejanza de figuras para obtener medi- das de una a partir de la otra? 1 Alberto tiene una fotografía en la que aparece con su amigo Iván. En esta foto, Alberto mide 8 cm e Iván 7,5 cm. Si la altura real de Alberto es de 1,76 m, ¿cuál es la altura real de Iván? ¿Conoces las condiciones que se deben comprobar para asegurar que dos triángulos son semejantes? 2 Comprueba si son semejantes dos triángulos ABC y A'B'C' que cumplen las condiciones siguientes: a) AB = 10, BC = 18; CA = 12 A'B' = 25; B'C' = 45; C'A' = 30 b) AB = 20; BC = 30; CA = 40 A'B' = 40; B'C' = 50; C'A' = 60 c) A ^ = 58°; B ^ = 97° A ^ ' = 58°; C ^ ' = 35° ¿Utilizas con soltura la semejanza para resolver pro- blemas? 3 Álvaro debe situarse a 3 m de un charco para ver la copa de un árbol reflejada en él. Si la distancia del charco al árbol es de 10,5 m y la estatura de Álvaro es de 1,72 m, ¿cuál es la altura del árbol? 4 Un centro comercial P está si- tuado entre dos vías paralelas r y s. Se quiere unir, mediante carreteras, con las poblaciones A, B, C y D. Con los datos de la figura, calcula x e y. 6 k m 10 km B x y D r s P C 6,75 km 9 km A 5 Un florero tiene forma de tronco de pirámide de bases cuadradas de 8 cm y 12 cm de lado, y altura 16 cm. Calcula su volumen. 8 cm 12 cm 16 cm Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 115. 115 Con la invención de la Geometría Analítica se pone de manifiesto, una vez más, que las grandes creacio- nes humanas son fruto de una época, de un momento histórico cuyas circunstancias lo propician. Solo falta el personaje genial que lo lleve a efecto. En este caso fueron dos franceses, Descartes y Fermat, quienes la desarrollaron independiente y casi simultáneamente. René Descartes (1596-1650), filósofo y matemático, en su obra El discurso del Método incluyó una parte final llamada “Geometría” en la que se detalla cómo se aplica el álgebra a la resolución de algunos proble- mas geométricos con la ayuda de un sistema de co- ordenadas. Coordenadas cartesianas se llamaron, pues en aquella época los textos científicos se escribían en latín y Descartes latinizó su nombre: Cartesius. Pierre de Fermat (1601-1655), abogado, político y matemático por afición, desarrolló un sistema simi- lar al de Descartes: aplicó los métodos algebraicos al tratamiento de figuras geométricas representadas en unos ejes de coordenadas rectangulares. Esto lo des- cribió en 1636, un año antes que Descartes, pero no fue publicado hasta después de su muerte, por lo que su obra no ejerció tanta influencia como la de aquel. Por eso es frecuente atribuir solo a Descartes la inven- ción de la Geometría Analítica, olvidando la contri- bución de Fermat que, incluso, llegó un poco antes. La utilización de los vectores en la geometría (los fí- sicos ya los usaban hacía tiempo) llegó en el siglo xix por medio de Gauss, Möbius y Bellavilis. 12Geometría analítica © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 116. 116 Vectores en el plano 1 En un sistema de ejes cartesianos, cada punto se describe mediante sus coorde- nadas: A(1, 4), B(6, 6). La flecha que va de A a B se llama vector y se representa por 8 AB. Es el vector de origen A y extremo B. Al vector 8 AB podríamos describirlo así: desde A avanzamos 5 unidades en el sentido de las X y subimos dos unidades en el sentido de las Y. Eso se dice más brevemente así: las coordenadas de 8 AB son (5, 2). O, mejor, así .............. 8 AB = (5, 2). O, simplemente, así .... 8 AB(5, 2). Las coordenadas de un vector se obtienen restando las coordenadas de su origen a las de su extremo: B(6, 6), A(1, 4) 8 AB = (6, 6) – (1, 4) = (5, 2) Módulo de un vector, 8 AB, es la distancia de A a B. Se designa así: | 8 AB|. Si las coordenadas de 8 AB son (x, y), entonces | 8 AB| = √x2 + y2. Dirección de un vector es la de la recta en la que se encuentra y la de todas sus paralelas. Cada dirección admite dos sentidos opuestos. Por ejemplo, 8 PQ y 8 PR son vectores de sentidos opuestos. P Q R Dos vectores son iguales cuando tienen el mismo módulo, la misma direc- ción y el mismo sentido. En tal caso, tienen las mismas coordenadas. 1 Representa los vectores 8 AB y 8 CD, siendo A(1, 1), B(–2, 7), C(6, 0), D(3, 6) y observa que son igua- les. Comprueba que 8 AB = 8 CD hallando sus coor- denadas. Calcula su módulo. 2 Tenemos tres puntos de coordenadas: A(3, –1), B(4, 6), C(0, 0) Halla las coordenadas del punto D para que los vec- tores 8 AB y 8 CD sean iguales. Actividades Dos vectores iguales 8 AB = 8 A'B' situa- dos en rectas distintas (y, por tanto, paralelas) determinan un paralelo- gramo ABB'A'. B' A' A B Igualdad de vectores A(1, 3), B(4, 8), A'(2, –3), B'(5, 2). Comprobar que los vectores 8 AB y 8 A'B' son iguales. Representándolos, observamos que tienen el mismo módulo, la misma direc- ción y el mismo sentido. Pero también podemos comprobarlo mediante sus coordenadas: Coordenadas de 8 AB: (4, 8) – (1, 3) = (3, 5) 8 AB(3, 5) Coordenadas de 8 A'B': (5, 2) – (2, –3) = (3, 5) 8 A'B'(3, 5) ° ¢ £ 8 AB = 8 A'B' Ejercicio resuelto 8 AB(5, 2) B(6, 6) A(1, 4) 5 2 B' A' A B © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 116
  • 117. 117 UNIDAD 12 117 Operaciones con vectores 2 Producto de un vector por un número El producto de un número k por un vector 8 v es otro vector k 8 v que tiene: • Módulo: |k 8 v| = |k| | 8 v| (producto del módulo de 8 v por el valor absoluto de k). • Dirección: la misma que 8 v. • Sentido: el mismo que el de 8 v o su opuesto, según k sea positivo o negativo, respectivamente. –2v 8 –v 8 0v 8 = 0 8 0,5v 8 1,5v 8 8 v El producto 0 8 v es igual al vector cero, 8 0. Es un vector cuyo origen y extremo coinciden y, por tanto, su módulo es cero. Carece de dirección. El vector –1 8 v se designa por – 8 v y se llama opuesto de 8 v. Las coordenadas del vector k 8 v se obtienen multiplicando por k las coorde- nadas de 8 v. Las coordenadas de 8 0 son (0, 0). Las coordenadas de – 8 v son las opuestas de las coordenadas de 8 v. Suma y resta de vectores • Para sumar dos vectores, 8 u y 8 v, se procede del si- guiente modo: se sitúa 8 v a continuación de 8 u, de manera que el origen de 8 v coincida con el extremo de 8 u. La suma 8 u + 8 v es el vector cuyo origen es el de 8 u y extremo el de 8 v. Las coordenadas del vector 8 u + 8 v se obtienen sumando las coordenadas de 8 u con las de 8 v. Por ejemplo: 8 u(7, –3) , 8 v(4, 5) 8 8 u + 8 v = (7 + 4, –3 + 5) = (11, 2) • Para restar dos vectores, 8 u y 8 v, se le suma a 8 u el opuesto de 8 v: 8 u – 8 v = 8 u + (– 8 v) 8 v 8 u 8 u u 8 – v 8 –v 8 Las coordenadas del vector 8 u – 8 v se obtienen restándole a las coordenadas de 8 u las de 8 v. Por ejemplo: 8 u(7, –3), 8 v(4, 5) 8 8 u – 8 v = (7 – 4, –3 – 5) = (3, –8) Los vectores se designan también mediante una letra minúscula con una flechita encima. Para ello, se sue- len utilizar las letras 8 u, 8 v, 8 w, y, si se necesitan más, 8 x, 8 y, 8 z. Notación Dados 8 u(1, 3) y 8 v(2, –1), calcular: a) 8 u + 8 v b) 8 u – 8 v c) 2 8 u d) 3 8 v e) 2 8 u + 3 8 v f) 2 8 u – 3 8 v Entrénate 1 a) Representa los vectores 8 u = 8 AB, 8 v = 8 BC, siendo A(1, 3), B(4, 5), C(6, –2). Halla sus coordena- das. b)Representa 8 u + 8 v y halla sus coordenadas. c) Representa 3 8 u, –2 8 u y 0 8 v y halla sus coordenadas. d) Representa y halla las coordenadas del vector 3 8 u – 4 8 v. 2 Representa y halla las coordenadas de los vectores 8 w = 2 8 u + 8 v, 8 p = 8 u – 8 v, 8 q = – 8 u + 1 2 8 v siendo 8 u(3, –1) y 8 v(– 4, 2). Actividades 8 v 8 v 8 u 8 u u 8 + v 8 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 118. 118 118 Punto medio de un segmento. Distancia entre dos puntos 3 Punto medio de un segmento A(x1, y1) B(x2, y2) O M Si A(x1, y1) y B(x2, y2), entonces las coordena- das del punto medio, M, del segmento AB son: M = ( x1 + x2 2 , y1 + y2 2 ) Las coordenadas del punto medio de un segmento son la semisuma de las coordenadas de sus extremos. Por ejemplo, el punto medio del segmento de extremos A(–2, 1), B(4, 3) es: M = ( –2 + 4 2 , 1 + 3 2 )= (1, 2) B(4, 3) M(1, 2) A(–2, 1) Distancia entre dos puntos Si dos puntos tienen la misma abscisa o la misma ordenada, hallar su distancia es muy fácil. Por ejemplo, en el gráfico: dist(A, B) = 6; dist(C, D) = 5 (basta con contar cuadritos) O bien, mediante sus coordenadas: dist[(3, –1), (3, 11)] = 11 – (–1) = 12 dist[(4, 7), (1, 7)] = 4 – 1 = 3 Para dos puntos cualesquiera, A(x1, y1), B(x2, y2), su distancia se obtiene ha- llando el módulo del vector 8 AB. dist(A, B) = | 8 AB| = √(x2 – x1)2 + (y2 – y1)2 Esta fórmula también es válida si los puntos tienen la misma abscisa o la misma ordenada. Por ejemplo, la distancia entre los puntos A(–2, 2) y B(1, 6) es: dist(A, B) = | 8 AB| = √(1 + 2)2 + (6 – 2)2 = √25 = 5 1 Halla las coordenadas del punto medio de los si- guientes segmentos: a) A(–2, 5), B(4, 1) b)P(7, –3), Q(–5, 1) c) R(1, 4), S(7, 2) d)A(–3, 5), B(4, 0) 2 Halla la distancia entre A y B. a) A(–7, 4), B(6, 4) b) A(3, 4), B(3, 9) c) A(–5, 11), B(0, –1) d) A(4, –6), B(7, 4) 3 Si los vértices de un triángulo isósceles son los pun- tos A(–4, 3), B(4, –3) y C(6, 8), calcula: a) La altura sobre el lado AB. b) El área. Actividades Si M es el punto medio de AB , se dice que B es el simétrico de A res- pecto de M. Punto simétrico Calcula el punto medio, M, del seg- mento PQ, siendo P(3, –5) y Q(1, –1). Entrénate Calcula la distancia entre los puntos P(3, –5) y Q(1, –1). Entrénate B C D A A(x1, y1) x2 – x1 x1 x2 y2 – y1 y1 y2 B(x2, y2) © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 119. 119 UNIDAD 12 119 Ecuaciones de rectas. Paralelismo y perpendicularidad 4 Una recta queda determinada por dos puntos. A partir de ellos, como ya sabe- mos, se obtiene la pendiente, m = y2 – y1 x2 – x1 , y, con ellos, la ecuación de la recta: y = y1 + m(x – x1) El vector 8 AB que une los dos puntos se llama vector di- rección de la recta. Por ejemplo, la recta r que pasa por A(3, 7) y B(8, –3) tiene como vector di- rección a 8 AB(5, –10) o cualquier otro vector paralelo a él, como el (1, –2). La pendiente de esta recta es: m = –3 – 7 8 – 3 = –10 5 = –2 Su ecuación es: y = 7 – 2(x – 3); es decir, y = –2x + 13 Vector dirección de una recta es cualquier vector paralelo a ella. Si A y B son puntos de la recta, 8 AB es un vector dirección de ella. Si 8 d(a, b) es un vector dirección de r, su pendiente es: m = b a 1 Halla la ecuación de la recta que pasa por: a) A(1, 3), B(5, 5) b) A(1, 6), B(8, –2) 2 Halla la ecuación de la recta que pasa por (7, –5) y tiene por vector dirección (7, –4). 3 Halla la recta paralela a 5x – 6y + 14 = 0 que pasa por (0, –3). 4 Halla la recta paralela a 5y – 10 = 0 que pasa por (2, 4). Actividades La pendiente de una recta dada por su ecuación es el coeficiente de la x cuando la y está despejada. Recuerda r A(3, 7) B(8, –3) (1, –2) 8 AB(5, –10) A(x1, y1) B(x2, y2) 1. Hallar la ecuación de la rec- ta que pasa por A(–2, 3) y B(6, 7). 2. Hallar la ecuación de la recta que pasa por (5, –3) y tiene por vector dirección 8 d(3, 2). 3. Hallar la ecuación de la recta paralela a r: 2x + 5y – 4 = 0 que pasa por: a) (0, 0) b) (4, –3) Ejercicios resueltos 1. Un vector dirección es 8 AB(8, 4). Otro vector dirección: 8 d(2, 1) Pendiente: m = 1 2 . Ecuación: y = 3 + 1 2 (x + 2) 8 y = 1 2 x + 4 2. Su pendiente es: m = 2 3 Su ecuación es: y = –3 + 2 3 (x – 5) 3. Puesto que la rectas que nos piden son paralelas a r (tienen su misma pen- diente), empezamos hallando la pendiente de r. Para ello, despejamos la y y nos fijamos en el coeficiente de la x: 2x + 5y – 4 = 0 8 y = – 2 5 x + 4 5 Pendiente: m = – 2 5 a) Pasa por (0, 0) y su pendiente es – 2 5 8 y = – 2 5 x. b)Pasa por (4, –3) y su pendiente es – 2 5 8 y = –3 – 2 5 (x – 4). © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 120. 120 120 Vector perpendicular a otro Los vectores 8 v1(5, 2) y 8 v2(–2, 5) son perpendiculares. Se justifica observando, en la gráfica del margen, que los dos triángulos sombreados son iguales y, por tanto, a + b = 90˚. En general: Los vectores de coordenadas (a, b) y (–b, a) son perpendiculares. Recta perpendicular a otra Un vector dirección de una recta r1 es 8 d1 = (a, b). Si r2 es perpendicular a r1, un vector dirección de r2 es 8 d2 = (–b, a). Las pendientes de r1 y r2 son, respectivamente, m1 = b a y m2 = –a b . El producto de sus pendientes es –1: m1 · m2 = b a · –a b = –1 Las pendientes, m1 y m2, de dos rectas perpendiculares se relacionan así: m1 · m2 = –1 o, lo que es lo mismo, m2 = – 1 m1 5 Da tres vectores perpendiculares a (–6, 1). 6 Halla la ecuación de la recta que pasa por P(2, –5) y es perpendicular al vector 8 v(5, 7). 7 La recta r pasa por (3, 0), y la recta s, por (–5, 3). Ambas son perpendiculares a 4x + 2y – 7 = 0. Halla sus ecuaciones. Actividades 1. Hallar la ecuación de la recta r que pasa por A(4, 7) y es perpendicu- lar al vector 8 v(3, –5). El vector 8 d(5, 3) es perpendicular a 8 v y, por tanto, es un vector direc- ción de r. La pendiente de r es m = 3 5 . Su ecuación es: y = 7 + 3 5 (x – 4) 8 y = 3 5 x + 23 5 2. Obtener varios vectores perpendiculares a 8 v(2, 3). (–3, 2) es perpendicular a 8 v. También lo son (3, –2), (–6, 4), (6, –4)... 3. Dar la ecuación de la recta r, perpendicular a s: 5x – 3y + 15 = 0, que pasa por (–7, 2). Pendiente de s: y = 5 3 x + 5 8 m1 = 5 3 Pendiente de r: m2 = – 1 m1 = – 3 5 Ecuación de r: y = 2 – 3 5 (x + 7) 8 y = – 3 5 x – 11 5 Ejercicios resueltos (–2, 5) (5, 2) b a v 8 2 v 8 1 v 8 (2, 3) (3, –2) (–3, 2) (–6, 4) (6, –4) © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 121. 121 UNIDAD 12 121 ■ Practica Vectores y puntos 1 Dados los puntos A(–2, 0), B(0, 4), C(5, 2) y D(3, –4) halla las coordenadas de los vectores 8 AB, 8 BC, 8 CD, 8 DA, 8 AC y 8 BD. 2 a) Di cuáles son las coor- denadas de los vectores 8 u y 8 v. 8 v 8 u b)Dibuja los vectores 8 u + 8 v y 8 u – 8 v y di cuáles son sus coordenadas. Rectas 3 Escribe la ecuación de las siguientes rectas: a) Pasa por (–4, 2) y su pendiente es 1 2 . b) Pasa por (5, –1) y su pendiente es 0. 4 Da, en cada caso, un vector dirección, la pen- diente y la ecuación de la recta que pasa por A y B: a) A(–1, 0), B(0, 3) b)A(–2, 3), B(4, –1) 5 Halla, en cada caso, la ecuación de la recta que pasa por P(–4, 3) y tiene por vector dirección 8 d: a) 8 d(2, –1) b) 8 d(–1, –3) c) 8 d(2, 0) 6 Halla la ecuación de las siguientes rectas: a) Paralela a y = –2x + 3 y pasa por (4, 5). b)Paralela a 2x – 4y + 3 = 0 y pasa por (4, 0). 7 Escribe, en cada caso, la ecuación de la recta que pasa por P(3, –2) y es perpendicular al vector 8 v: a) 8 v(2, 1) b) 8 v(–5, 4) c) 8 v(–1, 0) 8 Escribe la ecuación de la recta perpendicular a r y que pasa por el punto P en los siguientes casos: a) r: y = –2x + 3; P(–3, 2) b)r: x = 3; P(0, 4) Distancias 9 Calcula la distancia entre P y Q: a) P(3, 5), Q(3, –7) b) P(–8, 3), Q(–6, 1) c) P(0, –3), Q(–5, 1) d) P(–3, 0), Q(15, 0) 10 Comprueba que el triángulo de vértices A(–1, 0), B(3, 2), C(7, 4) es isósceles. ¿Cuáles son los lados iguales? 11 Dibuja el cuadrilátero de vértices A(–4, 0), B(2, 9/2), C(4, –1), D(–4, –6) y halla su perímetro. ■ Aplica lo aprendido 12 Escribe la ecuación de las rectas p, q, r, s y t. Y p q r s t X 13 a) Representa los vectores 8 u = 2 8 x + 8 y + 8 z y 8 v = – 8 x + 4 8 y – 2 8 z siendo 8 x(2, 2), 8 y(3, 0) y 8 z(1, –2). b)Halla las coordenadas de 8 u y 8 v. ¿Son iguales? 14 a) Determina las coordenadas de los puntos M, N y P que son los pun- tos medios de los la- dos del triángulo ABC. A(–4, –2) B(–1, 3) C(3, –3) N M P b)Halla las coordenadas de los vectores 8 MN, 8 MP y 8 PN y comprueba que 8 MN = 1 2 8 AC; 8 MP = 1 2 8 BC y 8 PN = 1 2 8 AB. 15 Escribe la ecuación de una recta perpendicu- lar a r y que pase por (4, –3) en estos casos: a) r: 2x + 7 = 0 b) r: –y + 4 = 0 UNIDAD 12 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 122. 122 122 16 ¿Son r y s paralelas o perpendiculares? r: 3x – 5y + 15 = 0 s: pasa por (–2, –3) y (8, 3) 17 Halla la ecuación de la recta perpendicular a AB en su punto medio, siendo A(–5, 3) y B(2, 7). 18 Comprueba que el cuadrilátero de vértices A(1, 5), B(5, 1), C(–4, –3) y D(–8, 1) es un paralelogramo. Para ello, prueba que los puntos medios de sus diagonales coinciden. 19 Comprueba que el triángulo de vértices A(4, 4), B(–2, 3) y C(3, –2) es isósceles y calcula su área. ☞ Una altura corta al lado desigual en su punto medio. 20 La recta r es paralela a 5x – 4y + 3 = 0, y la recta s es perpendicular a ellas. Ambas pasan por el punto (1, 3). Escribe las ecuaciones de r y s. ■ Resuelve problemas 21 Dibuja un paralelogramo que tenga dos de sus lados sobre las rectas y = 3x e y = 0 y un vérti- ce en el punto P(6, 3). a) Halla las ecuaciones de los otros dos lados. b)Di cuáles son las coordenadas de los otros vértices. 22 Halla las coordenadas del punto D, de mo- do que ABCD sea un paralelogramo, siendo A(1, –1), B(0, 2) y C(6, 5). 23 Ejercicio resuelto En el triángulo de vértices A(–3, 1), B(1, 5) y C(4, 0), hallar la ecuación de la mediatriz t del lado AB. t B A C La mediatriz t es perpen- dicular a AB en su punto medio. Punto medio de AB: (–3 + 1 2 , 1 + 5 2 )= (–1, 3) Pendiente de AB: m = 5 – 1 1 + 3 = 1 Pendiente de t: m' = –1 t: y = 3 – 1(x + 1) 8 x + y – 2 = 0 24 En el triángulo de vértices A(–1, 1), B(3, 4), y C(3, 0), halla: a) La ecuación de la mediatriz de BC. b)La ecuación de la mediatriz de AC. 25 Dado el triángulo de vértices A(–5, 4), B(4, 1), C(–1, –2), halla: a) El punto medio del lado AC. b)La ecuación de la mediana del vértice B. ¿Dominas la operativa con vectores? 1 Dados los vectores 8 u(2, –3) y 8 v(–1, 4), calcula: a) 8 u + 8 v b) 8 u – 8 v c) 3 8 u d) 2 8 v e) 3 8 u + 2 8 v f ) 3 8 u – 2 8 v ¿Sabes hallar el punto medio y la distancia entre dos puntos, a partir de sus coordenadas? 2 Calcula el punto medio, M, del segmento PQ, sien- do P(–5, 1), Q(3, –7). 3 Calcula la distancia entre los puntos P(–3, –6), Q(5, 9). ¿Obtienes con soltura la ecuación de una recta dada de diferentes formas? ¿Reconoces, sin representar- las, si dos rectas son paralelas o perpendiculares? 4 Dados los puntos A(2, 1) y B(5, 3), obtén: a) El vector dirección de la recta que pasa por A y B. b) La ecuación de dicha recta. 5 Obtén la ecuación de la recta paralela a y = 2x – 3 por el punto (0, 2). 6 Determina la ecuación de la recta perpendicular a y = 1 + 2 3 (x – 2) por el punto (2, 1). Autoevaluación Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 123. 123 En el desarrollo histórico de la Estadística se pueden distinguir tres grandes etapas. Censos. Desde la Antigüedad y hasta el siglo xvi. Solo se realizan recogidas de datos y, a lo sumo, una exposición ordenada y clara de estos. Análisis de datos. Abarca los siglos xvii, xviii y xix. Se supera lo meramente descriptivo y los datos pasan a ser analizados científicamente con el fin de extraer conclusiones. Se suele considerar que esta etapa comienza con los trabajos de John Graunt (s. xvii), quien utilizó ar- chivos parroquiales para realizar un profundo estu- dio de los nacimientos y las defunciones en Londres durante 30 años: anotó el sexo de cada nacido, las enfermedades de los fallecidos y otras muchas varia- bles. Con ello pudo extraer conclusiones válidas para el futuro e inauguró, así, la Estadística Demográfica. Algo más tarde, el profesor Neumann (s. xvii) co- menzó a utilizar métodos con los que elaboró esta- dísticas muy minuciosas y así, por ejemplo, consiguió demostrar la falsedad de la creencia popular de que en los años terminados en 7 morían más personas. Sus métodos sirvieron de base para elaborar las tablas de mortalidad utilizadas por las compañías de seguros. También es destacable el trabajo de Quételet (s. xix), el primero en aplicar la estadística a las Ciencias So- ciales, para lo que se valió de la probabilidad. Estadística inferencial. Se inicia a finales del xix. La esencia de esta rama de la Estadística es que a partir de una muestra se extraen conclusiones válidas para toda una población. Para ello, se echa mano de la alta matemática. Son figuras destacadas en este cam- po Ronald Fisher y Karl Pearson. 13Estadística © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 124. 124 124 Población. Es el conjunto de todos los elementos cuyo conocimiento nos interesa y que serán objeto de nuestro estudio. Muestra es un subconjunto extraído de la población, cuyo estudio sirve para inferir características de toda la población. Individuo es cada uno de los ele- mentos que forman la población o la muestra. Caracteres son los aspectos que de- seamos estudiar en los individuos de una población. Cada carácter puede tomar distintos valores o modalida- des. Una variable estadística recorre to- dos los valores de un cierto carácter. Las variables estadísticas pueden ser: Cuantitativas si toman valores nu- méricos. • discretas: solo toman valores aisla- dos. • continuas: pueden tomar cual- quier valor de un intervalo. Cualitativas si toman valores no nu- méricos. Recuerda Dos ramas de la estadística Población. Es el conjunto de todos los elementos cuyo conocimiento nos interesa y que serán objeto de nuestro estudio. Muestra es un subconjunto extraído Muestra es un subconjunto extraído Muestra de la población, cuyo estudio sirve para inferir características de toda la Recuerda Recuerda Dos 1 La estadística tiene por objeto el desarrollo de técnicas para el conocimiento numérico de un conjunto de datos empíricos (recogidos mediante experimentos o encuestas). Según el colectivo a partir del cual se obtenga la información y el objetivo que se persiga a la hora de analizar esos datos, la estadística se llama descriptiva o inferencial. Estadística descriptiva La estadística descriptiva trata de describir y analizar algunos caracteres de los individuos de un grupo dado (población) sin extraer conclusiones para un grupo mayor. Para este estudio, se dan los siguientes pasos: 1. Selección de los caracteres que interesa estudiar. 2. Análisis de cada carácter: diseño y realización de una encuesta o de un experi- mento y recogida de datos. 3. Clasificación y organización de los resultados en tablas de frecuencias. 4. Elaboración de gráficos, si conviene para divulgarlos a un público amplio (no expertos). 5. Obtención de parámetros: valores numéricos que resumen la información obtenida. ▼ ejemplo Supongamos que por orden del rector, un funcionario de una universidad organiza, tabula, representa gráficamente y obtiene parámetros de algunos ca- racteres de todos los alumnos (por ejemplo: edades, resultados académicos) para compararlos con estudios similares hechos en años anteriores. Este estu- dio es estadística descriptiva, pues se realiza sobre la totalidad de la pobla- ción. Estadística inferencial La estadística inferencial trabaja con muestras y pretende, a partir de ellas, “in- ferir” características de toda la población. Es decir, se pretende tomar como ge- nerales propiedades que solo se han verificado para casos particulares. En ese proceso hay que operar con mucha cautela: ¿Cómo se elige la muestra? ¿Qué grado de confianza se puede tener en el resultado obtenido? ▼ ejemplo Una editorial realiza una encuesta a 387 alumnos de una universidad sobre sus preferencias en la lectura, con el fin de extraer consecuencias válidas para todos los universitarios. Esto es estadística inferencial, pues, a partir de una muestra, se desea obtener información sobre algún aspecto de la población. Se estudia el corportamiento de una variable en una muestra. Se infiere el comportamiento de esa variable en la población. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 125. 125 UNIDAD 13 125 Tras la recogida de datos, la elaboración de una tabla de frecuencias es el siguien- te paso. Cuando la variable toma pocos valores, la elaboración de la tabla es su- mamente sencilla. No hay más que hacer el recuento de los resultados. Tabla con datos agrupados Cuando en una distribución estadística el número de valores que toma la varia- ble es muy grande, conviene elaborar una tabla de frecuencias agrupándolos en intervalos. Para ello: 1. Se localizan los valores extremos, a y b, y se halla su diferencia, r = b – a (re- corrido). 2. Se decide el número de intervalos que se quiere formar, teniendo en cuenta la cantidad de datos que se poseen. El número de intervalos no debe ser inferior a 6 ni superior a 15. 3. Se toma un intervalo, r', de longitud algo mayor que el recorrido r y que sea múltiplo del número de intervalos, con objeto de que estos tengan una longi- tud entera. 4. Se forman los intervalos, de modo que el extremo inferior del primero sea algo menor que a y el extremo superior del último sea algo mayor que b. Es deseable que los extremos de los intervalos no coincidan con ninguno de los datos. Para ello, conviene que los extremos de los intervalos tengan una cifra decimal más que los datos. El punto medio de cada intervalo se llama marca de clase. Es el valor que repre- senta a todo el intervalo para el cálculo de algunos parámetros. Tablas de frecuencias Tablas 2 Cuando se elabora una tabla con datos agrupados, se pierde algo de información (pues en ella se ignora cada valor concreto, que se difumina dentro de un intervalo). A cambio, se gana en claridad y eficacia. No lo olvides 1 Reparte los cuarenta datos del ejercicio resuelto ante- rior en 10 intervalos con el mismo recorrido total. 2 Reparte los cuarenta datos del ejercicio resuelto ante- rior en 8 intervalos. Para ello, toma r' = 32. Actividades Elaborar una tabla de frecuen- cias con las estaturas de 40 ado- lescentes: 168 160 167 175 175 167 168 158 149 160 178 166 158 163 171 162 165 163 156 174 160 165 154 163 165 161 162 166 163 159 170 165 150 167 164 165 173 164 169 170 Ejercicio resuelto 1. Valores extremos: a = 149, b = 178. Recorrido: r = 178 – 149 = 29. 2. Tomaremos solo 6 intervalos. Un múltiplo de 6 mayor que 29 y próximo a él es 30. Longitud de cada intervalo: 5. 3. Formamos los intervalos comenzando por un número algo menor que a = 149 y terminando en un número algo mayor que b = 178. 4. Repartimos los datos en los intervalos: intervalos 148,5-153,5 153,5-158,5 158,5-163,5 163,5-168,5 168,5-173,5 173,5-178,5 m. de clase 151 156 161 166 171 176 frecuencias 2 4 11 14 5 4 r = b – a a b r' b – a © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 126. 126 126 Parámetros estadísticos: x – y q Parámetros 3 La tabla de frecuencias de la izquierda puede corresponder a: • Una distribución de datos aislados que toma los valores x1, x2, … xn. • Una distribución de datos agrupados en intervalos, de los cuales x1, x2, … xn son las marcas de clase. En el primer caso, la tabla refleja exactamente la distribución real. En el segundo, la tabla es una buena aproximación a la realidad. Recordemos cómo se obtienen los parámetros a partir de una tabla: ■ Media: x – = Sfi xi Sfi Sfi xi 8 suma de todos los datos Sfi = N 8 n.° total de individuos Por ejemplo, en la distribución que tenemos en el margen: Sfi = 288. Hay 288 individuos (que han realizado el test). Sfi xi = 766. Es la suma de las puntuaciones de todos los individuos. La media es x – = 766/288 = 2,66. ■ Varianza: Var = Sfi (xi – x – )2 N o bien Var = Sfi xi 2 N – x – 2 Las dos expresiones coinciden. — En la primera de ellas, se ve claro el significado de la varianza: promedio de los cuadrados de las desviaciones a la media. — La segunda es más cómoda para los cálculos, como se puede apreciar en el ejemplo (tabla del margen): Var = 2446 288 – 2,662 = 1,42 ■ Desviación típica: q = √varianza La desviación típica es un parámetro más razonable que la varianza, pues se expresa en la misma magnitud que los datos y que la media (por ejemplo, si los datos vienen en centímetros, la desviación típica viene en centímetros; sin embargo, la varianza se daría en centímetros cuadrados). En el ejemplo: q = √1,42 = 1,19 ■ Coeficiente de variación: C.V. = q x – El coeficiente de variación sirve para comparar las dispersiones de población heterogéneas, pues indica la variación relativa. En el ejemplo: C.V. = 1,19 2,66 = 0,447. O bien 44,7%. xi fi fixi 0 1 2 3 4 5 12 31 86 92 48 19 0 31 172 276 192 95 288 766 xi fi fixi fixi 2 0 1 2 3 4 5 12 31 86 92 48 19 0 31 172 276 192 95 0 31 344 828 768 475 288 766 2446 xi fi x1 x2 . . . xn f1 f2 . . . fn puntuaciones en un test © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 127. UNIDAD 13 127 1 Halla, manualmente y con calculadora, x – , q y C.V. en la tabla obtenida en el ejercicio resuelto de la pági- na 125: xi 151 156 161 166 171 176 fi 2 4 11 14 5 4 2 Halla, manualmente y con calculadora, x – , q y C.V. en la distribución de los ejercicios 1 y 2 de la página 125. Compara los resultados entre sí y con los del ejercicio 1 de esta página. Actividades Calcular x – , q y C.V. en la si- guiente distribución: distribución de pesos (en kg) intervalos frecuencias 42,5-53,5 53,5-64,5 64,5-75,5 75,5-86,5 86,5-97,5 97,5-108,5 4 19 86 72 41 7 Ejercicio resuelto Empezamos sustituyendo los intervalos por sus marcas de clase: N = Sfi = 229 Sfi xi = 17658 Sfixi 2 = 1390434 xi fi fixi fixi 2 48 59 70 81 92 103 4 19 86 72 41 7 192 1121 6020 5832 3772 721 9216 66139 421400 472392 347024 74263 229 17658 1390434 Los números de la 3.a columna, fi xi, se obtienen multiplicando los números de las columnas anteriores (xi · fi = fixi). Por ejemplo, 59 · 19 = 1121. Análogamente, los de la 4.a columna se obtienen multiplicando los de la 1.a por los de la 3.a (xi · fi xi = fi xi 2). Por ejemplo, 59 · 1121 = 66139. Con las sumas de las columnas de la tabla, obtenemos los parámetros: media: x – = Sfi xi Sfi = 17658 229 = 77,1 kg desviación típica: q =√Sfi xi 2 Sfi – x –2 =√1390434 229 – 77,12 = 11,2 kg coef. de variación: C.V. = q x – = 11,2 77,1 = 0,145 = 14,5% con calculadora 1. Preparamos la calculadora para que trabaje en el modo sd. 2. Borramos los datos que pudiera haber acumulados de otras ocasiones: I A 3. Introducimos los datos: 48 * 4 D 59 * 19 D … 103 * 7 D 4. Resultados obtenidos: n.º de individuos Sfi n 8 {∫∫∫∫∫∫∫∫∫““£} suma de valores Sfi xi æ 8 {∫∫∫∫∫∫∫‘|∞°} suma de cuadrados Sfi xi 2 Æ 8 {∫∫∫∫∫‘«£≠¢«¢} media x – X 8 {∫||…‘≠£‘|≠«‘} desv. típica q g 8 {∫‘‘…“““«≠‘«“} © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 127
  • 128. 128 Medidas de posición Medidas 4 ■ Mediana Si los individuos de una población están colocados en orden creciente se- gún la variable que estudiamos, el que ocupa el valor central se llama indi- viduo mediano, y su valor, la mediana. La mediana, Me, está situada de modo que antes de ella está el 50% de la población, y detrás, el otro 50%. Por ejemplo: 6, 7, 7, 7, 8, 9, 10, 12, 15 8 mediana: Me = 8 Si el número de individuos es par, la mediana es el valor medio de los dos cen- trales. Por ejemplo: 6, 7, 7, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 16 8 Me = 8,5 ■ Cuartiles Si en lugar de partir la totalidad de los individuos en dos mitades, lo hace- mos en cuatro partes iguales (todas ellas con el mismo número de indivi- duos), los dos nuevos puntos de separación se llaman cuartiles. Cuartil inferior, Q1, es un valor de la variable que deja por debajo de él al 25% de la población, y por encima, al 75%. El cuartil superior, Q3 , deja debajo al 75% y encima al 25%. Se designan por Q1 y Q3, porque la mediana sería el Q2. Por ejemplo, en la distribución 1, 2, 2 , 3, 4, 5 , 5, 5, 6 , 8, 9, 10 123 123 123 123 25% 7 25% 7 25% 7 25% Q1 Me Q3 estos parámetros toman los valores siguientes: Q1 = 2,5; Me = 5; Q3 = 7 Mediana y cuartiles se llaman medidas de posición. En general, las cosas no son tan fáci- les como en este ejemplo. Obsérvalo en el ejercicio resuelto. Ten en cuenta Calcular Me, Q1 y Q3 en la distribución: 1 1 2 3 4 4 5 5 5 5 6 7 7 7 8 9 10 Ejercicio resuelto Hay 17 individuos. 17/2 = 8,5 8 La Me es el valor del individuo 9.°, Me = 5. 17/4 = 4,25 8 (5.° lugar) Q1 = 4 17 · (3/4) = 12,75 8 (13.° lugar) Q3 = 7 7 Me 7 7 7 Q1 Me Q3 1 Calcula Me, Q1 y Q3 en la siguiente distribución, cuyos datos están dados ordenadamente: 0 0 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9 9 10 10 Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. 128
  • 129. 129 UNIDAD 13 129 Observa la siguiente forma de representar distribuciones estadísticas. Q1 0 Me Q3 1 2 DIAGRAMA DE CAJA ESCALA 3 4 5 6 7 8 9 10 25% 25% 25% 25% La gráfica corresponde a la distribución de notas en un cierto examen. En la par- te alta se ha puesto la escala sobre la que se mueve la variable. Debajo se pone el diagrama propiamente dicho, que consiste en lo siguiente: — La población total se parte en cuatro trozos, cada uno de ellos con el 25% de los individuos, previamente ordenados de menor a mayor. — El 50% de los valores centrales se destacan mediante un rectángulo (caja). — Los valores extremos (el 25% de los menores y el 25% de los mayores) se representan mediante sendos segmentos (bigotes). Los puntos que separan los cuatro trozos son, obviamente, los cuartiles y la me- diana (Q1, Me, Q3). Los diagramas de caja (o caja y bigotes) se construyen del siguiente modo: • La caja abarca el intervalo Q1, Q3 (llamado recorrido intercuartílico) y en ella se señala expresamente el valor de la mediana, Me. Q1 Me Q3 • Los bigotes se trazan hasta abarcar la totalidad de los individuos, con la condi- ción de que cada lado no se alargue más de una vez y media la longitud de la caja. Q1 Me Q3 • Si uno (o más) de los individuos quedara por debajo o por arriba de esa longitud, el correspondiente lado del bigote se dibujaría con esa limitación y se añadiría, mediante asterisco, el individuo en el lugar que le corresponda. Por ejemplo: Q1 Me Q3 * La longitud de este lado del bigote es 1,5 veces la de la caja. En este lado no está incluido el individuo extremo que se representa median- te un asterisco. Este diagrama se llama también de caja y bigotes. Diagramas de caja Este diagrama se llama también de y bigotes. Diagramas 5 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 130. 130 130 1 Representa mediante diagramas de caja y bigotes las siguientes distribuciones: a) 1 1 2 3 4 4 5 5 b) 1 2 2 3 3 3 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 6 7 7 7 8 9 10 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 8 8 9 9 10 10 Actividades 1. Representar, mediante un diagrama de caja, la siguiente distribución. 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 2. Las estaturas de los 40 alum- nos y alumnas de una clase son, dadas ordenadamente: 149 150 154 156 157 158 159 160 160 160 161 162 162 163 163 163 163 164 165 166 166 166 167 167 167 168 168 168 169 169 170 170 170 171 172 173 174 175 175 189 Representar la distribución mediante un diagrama de caja. Problemas resueltos 1. Tenemos 40 individuos. 40 : 2 = 20 8 La mediana será el valor intermedio entre los individuos 20.° y 21.°. Esto es: Me = 2,5. 40 : 4 = 10 8 El cuartil inferior será el valor intermedio entre los individuos 10.° y 11.°: Q1 = 1,5. Y, de la misma manera: Q3 = 4. 0 1 2 3 4 5 La longitud de la caja es 4 – 1,5 = 2,5. Los bigotes recogen al resto de la dis- tribución. No hay individuo excepcionales. 2. Puesto que el número de individuos es múltiplo de cuatro, Q1, Me y Q3 serán los valores que hay entre los individuos 10.° y 11.°, entre 20.° y 21.°, entre 30.° y 31.°, respectivamente. Es decir, Q1 = 160,5 Me = 166 Q3 = 169,5 150 160 170 180 190 * La longitud de la caja es 169,5 – 160,5 = 9. Una vez y media esta longitud es 1,5 · 9 = 13,5. El altísimo estudiante que mide 189 cm se separa del extremo superior de la caja 189 – 169,5 = 19,5. Esa distancia es mayor que una vez y media la longitud de la caja. Por eso, hemos puesto a la derecha un bigote de longi- tud 13,5 y hemos añadido un asterisco que señala la situación del individuo excepcional. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 131. 131 131 UNIDAD 13 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias ■ Practica Tablas de frecuencias 1 En una maternidad se han tomado los pesos (en kilogramos) de 50 recién nacidos: 2,8 3,2 3,8 2,5 2,7 3,7 1,9 2,6 3,5 2,3 3,0 2,6 1,8 3,3 2,9 2,1 3,4 2,8 3,1 3,9 2,9 3,5 3,0 3,1 2,2 3,4 2,5 1,9 3,0 2,9 2,4 3,4 2,0 2,6 3,1 2,3 3,5 2,9 3,0 2,7 2,9 2,8 2,7 3,1 3,0 3,1 2,8 2,6 2,9 3,3 a) ¿Cuál es la variable y de qué tipo es? b)Construye una tabla con los datos agrupados en 6 intervalos de 1,65 a 4,05. c) Representa gráficamente esta distribución. 2 A un grupo de 30 personas se les ha tomado el número de pulsaciones por minuto (ritmo car- díaco) obteniéndose los siguientes resultados: 87 85 61 51 64 75 80 70 69 82 80 79 82 74 92 76 72 73 63 65 67 71 88 76 68 73 70 76 71 86 Representa gráficamente esta distribución agrupan- do los datos en 6 intervalos (desde 50,5 a 92,5). Media, desviación típica y C.V. Halla la media, la desviación típica y el coeficiente de variación en las siguientes distribuciones: 3 4 3 xi fi 0 1 2 3 4 5 12 9 7 6 3 3 4 xi fi 0 1 2 3 4 5 6 1 5 6 7 4 4 3 5 6 5 intervalo fi 1,65-2,05 2,05-2,45 2,45-2,85 2,85-3,25 3,25-3,65 3,65-4,05 4 5 13 17 8 3 6 intervalo fi 50,5-57,5 57,5-64,5 64,5-71,5 71,5-78,5 78,5-85,5 85,5-92,5 1 3 8 8 6 4 7 Los gastos mensuales de una empresa A tie- nen una media de 100000 euros y una desviación típica de 12500 euros. En otra empresa B, la me- dia es 15000 euros, y la desviación típica, 2500 euros. Calcula el coeficiente de variación y di cuál de las dos tiene más variación relativa. Medidas de posición 8 La mediana y los cuartiles de la distribución de “Aptitud para la música” (escala 1-100) en un co- lectivo de personas son Q1 = 31, Me = 46 y Q3 = 67. Copia y completa las siguientes afirmaciones: a) El 75% tiene una aptitud superior o igual a ——. b)El 25% tiene una aptitud superior o igual a ——. c) El ——% tiene una aptitud igual o menor a 46 puntos. d)El ——% tiene una aptitud superior o igual a 46 e inferior o igual a 67. e) El ——% tiene una aptitud superior o igual a 31 e inferior o igual a 67. 9 La altura, en centímetros, de un grupo de alumnos y alumnas de una misma clase es: 150 169 171 172 172 175 181 182 183 177 179 176 184 158 Calcula la mediana y los cuartiles y explica el signi- ficado de estos parámetros. 10 Calcula la mediana y los cuartiles de la si- guiente distribución: xi 0 1 2 3 4 5 fi 12 9 7 6 3 3 11 Halla la mediana, los cuartiles y el percentil 60 en cada una de las siguientes distribuciones, correspondientes a las notas obtenidas en un test que han hecho dos grupos de estudiantes: A: 25 – 22 – 27 – 30 – 23 – 22 – 31 – 18 24 – 25 – 32 – 35 – 20 – 28 – 30 B: 27 – 32 – 19 – 22 – 25 – 30 – 21 29 – 23 – 31 – 21 – 20 – 18 – 27 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 132. 132 132 Diagramas de caja Haz el diagrama de caja correspondiente a las si- guientes distribuciones. 12 La del ejercicio 8. 13 La del ejercicio 9. 14 La A y la B del ejercicio 10. Muestreo 15 Se quieren realizar los siguientes estudios: III. Tipo de transporte que utilizan los vecinos de un barrio para acudir a su trabajo. III. Estudios que piensan seguir los alumnos y las alumnas de un centro escolar al terminar la ESO. III. Edad de las personas que han visto una obra de teatro en una ciudad. IV. Número de horas diarias que ven la televisión los niños y las niñas de tu comunidad autóno- ma con edades comprendidas entre 5 y 10 años. a) Di en cada uno de estos casos cuál es la población. b)¿En cuáles de ellos es necesario recurrir a una muestra? ¿Por qué? 16 Para hacer un sondeo electoral en un pueblo de 400 electores, aproximadamente, se va a elegir una muestra de 200 individuos. Di si te parece váli- do cada uno de los siguientes modos de seleccionar- los y explica por qué. a) Se le pregunta al alcalde, que conoce a todo el pue- blo,quéindividuosleparecenmásrepresentativos. b)Se eligen 200 personas al azar entre las que acu- den a la verbena el día del patrón. c) Se seleccionan al azar en la guía telefónica y se les encuesta por teléfono. d)Se acude a las listas electorales y se seleccionan al azar 200 de ellos. ■ Aplica lo aprendido 17 En una urbanización de 25 familias se ha ob- servado la variable “número de coches que tiene la familia” y se han obtenido los siguientes datos: 0 1 2 3 1 0 1 2 3 1 0 1 1 1 4 0 1 1 1 4 3 2 2 1 1 a) Construye la tabla de frecuencias. b)Haz el diagrama de barras. c) Calcula la media y la desviación típica. d)Halla la mediana y los cuartiles. e) Dibuja el diagrama de caja. ¿Conoces los parámetros estadísticos x – , q y C.V.? ¿Los sabes calcular e interpetar? 1 La edad de los visitantes de una exposición está reco- gida en la siguiente tabla: edad [15, 25) [25, 35) [35, 45) [45, 55) [55, 65) [65, 75] n.º de vis. 63 95 189 243 175 105 a) Representa los datos en un gráfico adecuado. b)Halla x – , q y C.V. 2 Los beneficios, en millones de euros, de dos empre- sas en seis años consecutivos han sido los siguientes: A 5,9 2,5 7,4 8,1 4,8 3,7 B 4,5 3,8 5,7 3,5 5,5 4,6 ¿Cuál de las dos empresas tiene mayor variación? ¿Conoces las medidas de posición, mediana, cuar- tiles y percentiles? ¿Los sabes calcular e interpre- tar? ¿Sabes utilizarlos para construir o interpretar un diagrama de caja? 3 Halla la mediana y los cuartiles de la siguiente distri- bución: 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 6 8 Haz el correspondiente diagrama de caja. 4 Indica por qué el diagrama de caja siguiente es inco- rrecto: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 * Autoevaluación © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado. Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias
  • 133. 133 Históricamente, el interés por la probabilidad co­ mienza con los juegos de azar. Cardano, algebrista italiano del siglo xvi, fue un jugador empedernido en algunas épocas de su vida. Esta pasión le hizo ser conocedor de trucos y fullerías. Acabó escribiendo un libro sobre el juego, en el que, por primera vez, se teoriza sobre las probabilidades. Fue otro jugador en el siglo xvii, el caballero de Meré, quien indujo, sin saberlo, a que los matemáticos Pas- cal y Fermat mantuvieran una fructífera correspon­ dencia: en sus cartas, proponían soluciones a algunos problemas sobre juegos planteados por Meré (al tirar cuatro dados, ¿qué es más ventajoso, apostar por “al­ gún 6” o por “ningún 6”?), y elucubraban sobre otras situaciones probabilísticas. Así nació, con estos dos genios, la base de la teoría de las probabilidades. Ni Pascal ni Fermat publicaron sus conclusiones, pero sí lo hizo Huygens en 1657, en un breve libro titulado Sobre los razonamientos en los juegos de azar. En 1713, Jacques Bernouilli recogió lo escrito por Huygens, lo amplió y completó, construyendo así el primer libro importante sobre la teoría de las proba­ bilidades: Arte de la conjetura. Laplace, en 1812, publicó Teoría analítica de las pro- babilidades, donde recogió y organizó multitud de resultados que había ido obteniendo y difundiendo desde hacía 40 años. Se trata de la mayor aportación de la historia a esta teoría. Pocos años después pu­ blicó Ensayo filosófico de las probabilidades, destinado a los no expertos. De este libro es la siguiente frase: La teoría de las probabilidades es solo sentido común expresado con números. 14Cálculo de probabilidades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 134. 134 134 Probabilidades en experiencias simples Probabilidades en experiencias simples 1 Experiencias irregulares Para calcular la probabilidad de un suceso correspondiente a una experiencia irregular (una chincheta, o un dado cargado, o extraer una bola de una bolsa cuya composición ignoramos…) no queda más remedio que experimentar. Es decir, repetir la experiencia muchas veces, averiguar la frecuencia relativa de ese suceso y asignarle ese valor (aproximado) a la probabilidad. Cuantas más veces hagamos la experiencia, más fiable será el valor asignado. Por ejemplo, si en una bolsa hay bolas de cinco colores ( , , , y ) y rea­ lizamos 100 veces la experiencia de extraer, mirar, anotar y devolver a la bolsa, obteniendo los siguientes resultados: f( ) = 34, f( ) = 23, f( ) = 21, f( ) = 8, f( ) = 14 les asignaríamos los siguientes valores a las probabilidades: P[ ] ≈ fr( ) = 0,34; P[ ] ≈ f r( ) = 0,23; P[ ] ≈ f r( ) = 0,21; P [ ] ≈ fr( ) = 0,08; P[ ] ≈ f r( ) = 0,14 Experiencias regulares. Ley de Laplace Si la experiencia aleatoria se realiza con un instrumento regular (dado correcto, baraja completa…), entra en juego la ley de Laplace. Recordémosla: • Si el espacio muestral tiene n casos y la experiencia es regular, entonces todos ellos tienen la misma probabilidad, 1/n. • Si un suceso tiene k casos, entonces su probabilidad es k/n. P[S] = número de casos favorables a S número total de casos posibles Por ejemplo, en una bolsa hay 40 bolas idénticas salvo en el color. De ellas, 15 son rojas. Entonces, al extraer una bola al azar: P[Roja] = 15 40 = 3 8 = 0,375 1. Lanzamos un dado con forma de dodecaedro perfecto, con las caras numeradas del 1 al 12. Calcular: a) P[8] b) P[menor que 3] c) P[impar] d)P [número primo] e) P[mayor que 4 pero menor que 8] Problemas resueltos 1. a) P[8] = 1 12 . Hay 12 casos, y el “8” es uno de ellos. b)Solo 1 y 2 son menores que 3 8 P[menor que 3] = 2 12 = 1 6 c) Hay 6 números impares menores que 12 8 P[impar] = 6 12 = 1 2 d)2, 3, 5, 7, 11 son primos 8 P[número primo] = 5 12 e) P[{5, 6, 7}] = 3 12 = 1 4 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 135. 135 UNIDAD 14 135 2. Con un molde se han fabri- cado varios miles de dados. Sospechamos que son inco- rrectos. ¿Cómo procedemos para averiguar si son o no co- rrectos? En caso de que no lo sean, ¿cómo evaluaremos la probabilidad de cada cara? 3. Lanzamos dos dados correctos y anotamos las diferencias de las puntuaciones. a) ¿Cuál es el espacio muestral? b)¿Qué probabilidad tiene cada caso? c) Hallar la probabilidad del suceso “la diferencia es ma- yor que 3”. 4. Un juego de cartas solo distin- gue estas posibilidades: figura (sota, caballo o rey), as, menor que 6 (2, 3, 4, 5), ma- yor que 5 (6, 7). a) ¿Cuál es el espacio muestral? b)Di la probabilidad en cada caso. c) ¿Cuál es la probabilidad de “no figura”? 2. Podemos suponer que todos los dados son idénticos. Experimentamos con varios efectuando, en total, 1000 lanzamientos. Estos son los resultados: Observamos que algunas de las frecuencias relativas se di­ ferencian demasiado del valor 1/6 = 0,166… 1 2 3 4 5 6 f 154 123 236 105 201 181 fr 0,154 0,123 0,236 0,105 0,201 0,181 Puesto que el número de experimentaciones (1000) es suficientemente gran­ de, podemos concluir que el dado es defectuoso. Tomaremos las frecuencias relativas de las distintas caras como valores aproximados de sus respectivas probabilidades. 3. A partir de la tabla de la izquierda, construimos la distribución siguiente: diferencias 0 1 2 3 4 5 n.º de veces 6 10 8 6 4 2 probabilidad 6/36 10/36 8/36 6/36 4/36 2/36 0 1 2 3 4 5 1 0 1 2 3 4 2 1 0 1 2 3 3 2 1 0 1 2 4 3 2 1 0 1 5 4 3 2 1 0 a) y b) En la tabla anterior aparece el espacio muestral, E = {0, 1, 2, 3, 4, 5}, con las probabilidades asociadas a cada caso. c) P[Diferencia mayor que 3] = P[{4, 5}] = 4/36 + 2/36 = 6/36 = 1/6 4. Hay 40 cartas. La probabilidad de cada una es 1/40. a) En este juego, el espacio muestral es E = {“figura”, “as”, “ 6”, “ 5”}. b) Hay 3 figuras en cada palo ÄÄ8 P[figura] = 12/40 = 3/10 = 0,3 Hay 4 ases en la baraja ÄÄÄÄ8 P[as] = 4/40 = 1/10 = 0,1 Hay 4 números 6 en cada palo 8 P[ 6] = 16/40 = 2/5 = 0,4 Hay 2 números 5 en cada palo 8 P[ 5] = 8/40 = 1/5 = 0,2 c) P[no figura] = 1 – P[figura] = 1 – 0,3 = 0,7 1 Lanzamos un dado con forma de octaedro, con sus ca­ ras numeradas del 1 al 8. Evalúa estas probabilidades: a) P [múltiplo de 3] b)P[menor que 5] c) P[número primo] d)P[no múltiplo de 3] 2 Lanzamos dos dados y anotamos la menor de las pun- tuaciones. a) Escribe el espacio muestral y asígnale probabilidad a cada uno de los casos. b)Halla la probabilidad del suceso “la menor pun­ tuación es menor que 4” = “ 4”. c) Halla P[no 4]. Actividades © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 136. 136 136 Probabilidades en experiencias compuestas Probabilidades en experiencias compuestas 2 Las experiencias simples que forman una experiencia compuesta pueden ser de- pendientes o independientes. Dos o más experiencias aleatorias se llaman independientes cuando el resul­ tado de cada una de ellas no depende del resultado de las demás. Por ejemplo, el lanzamiento de dos dados puede considerarse como composi­ ción de dos pruebas (un dado y otro dado) independientes, pues el resultado de cada dado no influye en el otro. Dos o más experiencias aleatorias se llaman dependientes cuando el resultado de cada una de ellas influye en las probabilidades de las siguientes. Por ejemplo, extraer dos cartas de una baraja (una carta seguida de otra carta) es la composición de dos pruebas dependientes, pues el resultado de la primera influye en las probabilidades de los sucesos de la segunda: 1.a extracción quedan 2.a extracción —————— ———— —————— as 39 cartas, 3 ases P[as] = 3/39 no as 39 cartas, 4 ases P[as] = 4/39 Como vemos, las probabilidades de los sucesos en la 2.a extracción dependen de lo que ocurrió en la 1.a. Extracciones con o sin reemplazamiento “Extraemos una bola de esta bolsa y, después, otra”. Falta un dato: ¿la que hemos extraído la echamos de nuevo a la bolsa antes de la 2.a extracción o no? — “Sacamos una bola, la miramos, la devolvemos a la bolsa, removemos y volve­ mos a sacar”, lo resumimos así: “sacamos dos bolas con reemplazamiento”. — “Sacamos una bola, la miramos y sacamos otra” se resume así: “sacamos dos bolas sin reemplazamiento”. En el primer caso, las experiencias son independientes. En el segundo, depen­ dientes. 1 Lanzamos un dado y, después, sacamos una bola de la bolsa. Estas dos experiencias, ¿son dependientes o independien­ tes? 2 Lanzamos un dado. Si sa­ le par, extraemos una bola de la bolsa A. Si sale im­ par, de la B. Las experien­ cias, ¿son dependientes o independientes? par impar A B Actividades Las siguientes experiencias: a) extraer tres cartas de una baraja, b) lanzar cinco dados, se pueden considerar como experien­ cias compuestas de otras simples: a) Extraer una carta de una baraja, después otra, y después otra. b) Lanzar un dado, y otro… y otro. Recuerda La 1.ª es as. Quedan 3 ases en 39 cartas. La 1.ª no es as. Quedan 4 ases en 39 cartas. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 137. 137 UNIDAD 14 137 Composición de experiencias independientes Composición de experiencias independientes 3 Es más sencillo calcular las probabilidades de los sucesos compuestos descompo­ niéndolos en sucesos simples. Cuando varias experiencias aleatorias son independientes, la probabilidad de que ocurra S1 en la primera, S2 en la segunda, etc., es: P[S1 y S2 y …] = P[S1] · P[S2] · … El resultado de cada experiencia no influye en el resultado de la siguien­ te. Experiencias independientes 1 Se extraen 3 cartas con reemplazamiento. Halla: a) P[as en 1.a y figura en 2.a y 3.a] b)P[3 ases] c) P[un as y dos figuras] d)P[ningún as] 2 Se lanzan 5 monedas. Halla la probabilidad de: a) 5 caras b) alguna cruz 3 Lanzamos 3 monedas. Calcula: a) P[tres caras] b) P[ninguna cara] c) P[alguna cara] 4 Se lanzan dos monedas y un dado. ¿Cuál es la proba­ bilidad de obtener cara en ambas monedas y seis en el dado? ¿Cuál, la de obtener cruz en las monedas y par en el dado? Actividades 1. Lanzamos dos dados, uno rojo (R) y otro verde (V). Hallar estas probabilidades: a) 3 en R y 5 en V b)5 en R y 3 en V c) un 3 y un 5 d)par en R y 2 en V “par” = {2, 4, 6} “ 2” = {3, 4, 5, 6} 2. Sacamos una bola de A y una bola de B. Calcular: A B a) P[ y ] b)P[ y ] c) P[ y ] d)P[una de ellas y otra ] e) P[la segunda ] Problemas resueltos 1. a) P[3 en R y 5 en V] = P[3] · P[5] = 1/6 · 1/6 = 1/36 b)P[5 en R y 3 en V] = P[5] · P[3] = 1/6 · 1/6 = 1/36 c) P[un 3 y un 5] = P[3 en R y 5 en V] + P[5 en R y 3 en V] = = ( 1 36)+ ( 1 36)= 2 36 = 1 18 d)P[par en R y 2 en V] = P[par] · P[ 2] = = 3 6 · 4 6 = 12 36 = 1 3 6,6 5,6 4,6 3,6 2,6 1,6 6,5 5,5 4,5 3,5 2,5 1,5 6,4 5,4 4,4 3,4 2,4 1,4 6,3 5,3 4,3 3,3 2,3 1,3 6,2 5,2 4,2 3,2 2,2 1,2 6,1 5,1 4,1 3,1 2,1 1,1 2. a) P[ y ] = P[1.a ] · P[2.a ] = 2 5 · 3 6 = 6 30 = 1 5 b)P[ y ] = P[1.a ] · P[2.a ] = 2 5 · 2 6 = 4 30 = 2 15 c) P[ y ] = P[1.a ] · P[2.a ] = 3 5 · 3 6 = 9 30 = 3 10 d)P[una de ellas y otra ] = P[ y ] + P[ y ] = 4 30 + 9 30 = 13 30 e) P[la 2.a ] = P[cualquier cosa la 1.a] · P[la 2.a ] = 1 · 1 6 = 1 6 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 138. 138 138 Composición de experiencias dependientes Composición de experiencias dependientes 4 El resultado de cada experiencia in­ fluye en las probabilidades de las si­ guientes. Experiencias dependientes De una urna con 3 bolas verdes y 2 rojas, extraemos dos bolas. Calcular la probabilidad de que: a) Ambas sean verdes. b)La 1.a sea roja y la 2.a verde. c) Las dos sean rojas. P[ en este caso] = 2 4 Si la 1.a es P[ ] = 3 5 Si la 1.a es , quedan cuatro: 1 y 3 Problema resuelto a) Imaginemos una gran cantidad de gente. Cada uno de ellos tiene una urna con 3 bolas verdes y 2 bolas rojas. Son sometidos a dos pruebas: 1.a prueba: Han de extraer bola verde. (La dejan fuera). 2.a prueba: Han de volver a extraer verde. Averigüemos qué proporción de gente supera cada prueba y, en consecuen­ cia, qué proporción supera las dos. P[ ] = 3/5. Por término medio, 3 de cada 5 indi­ viduos extraen bola verde y superan la 1.a prueba. primera extracción Ahora, la composición de la urna se modifica dependiendo del resultado de la primera prueba. Como estamos siguiendo la pista a los que extraen bola verde, estos tienen ahora una urna con 2 bolas verdes y 2 bolas rojas. Veamos qué proporción de ellos supera la 2.a prueba. P[ ] = 2/4. Por término medio, 2 de cada 4 de los que superan la 1.a prueba superan también la 2.a. segunda extracción Proporción de individuos que superan ambas pruebas: 3 5 · 2 4 = 6 20 . Es decir: P[ y ] = P[ la 1.a] · P[ la 2.a / la 1.a] = 3 5 · 2 4 = 6 20 = 3 10 Estas pruebas son dependientes, porque el resultado de la primera influye en la segunda. b)P[ y ] = P[ la 1.a] · P[ la 2.a / la 1.a] = 2 5 · 3 4 = 6 20 = 3 10 c) P[ y ] = P[ la 1.a] · P[ la 2.a / la 1.a] = 2 5 · 1 4 = 2 20 = 1 10 Si dos sucesos S1 y S2 corresponden a pruebas dependientes, la probabili­ dad de que ocurra S1 en la 1.a y S2 en la 2.a es: P[S1 y S2] = P[S1] · P[S2 en la 2.ª / S1 en la 1.a] = P[S1] · P[S2 / S1] La expresión P[S2 / S1] se llama probabilidad condicionada: probabilidad de S2 condicionada a que ocurra S1. Para tres sucesos dependientes: P[S1 y S2 y S3] = P[S1] · P[S2 / S1] · P[S3 / S1 y S2] La probabilidad condicionada P[S3 / S1 y S2] significa “probabilidad de que ocurra S3 supuesto que ocurrieron S1 y S2”. © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 139. 139 UNIDAD 14 139 Descripción de la experiencia mediante un diagrama en árbol La experiencia de la página anterior se puede describir sistemáticamente, y de forma muy clara, mediante un diagrama en árbol: 3/5 La urna queda así La urna queda así 2/5 2/4 2/4 3/4 1/4 P[ y ] = 3 5 · 2 4 = 6 20 = 3 10 P[ y ] = 3 5 · 2 4 = 6 20 = 3 10 P[ y ] = 2 5 · 3 4 = 6 20 = 3 10 P[ y ] = 2 5 · 1 4 = 2 20 = 1 10 Significado de algunas probabilida­ des: 2 5 = P[ en la 1.a] 3 4 = P[ en 2.a / en 1.a] Recuerda Si en la 1.a sale as, quedan 3 ases en 39 cartas. Por tanto: P[as en 2.a / as en 1.a] = 3 39 Análogamente: P[as en 3.a / as en 1.a y 2.a] = 2 38 Observa 1 Extraemos dos cartas de una baraja española. ¿Cuál es la probabilidad de que la primera sea un rey y la segunda un as? 2 Copia y completa el diagrama en árbol del problema resuelto de esta página y sobre él halla P [ningún as]. 3 Una urna contiene 5 bolas negras y 3 blancas. Ex­ traemos tres bolas. ¿Cuál es la probabilidad de que las tres sean blancas? ¿Y negras? 4 Se extraen, una tras otra, 3 cartas de una baraja. ¿Cuál es la probabilidad de obtener bastos las tres veces? a) Supón que se extraen con reemplazamiento. b) Supón que se extraen sin reemplazamiento. 5 Una urna A tiene tres bolas blancas y una negra. Otra B tiene una bola negra. Sacamos una bola de A y la echamos en B. Removemos y sacamos una bola de B. ¿Cuál es la probabilidad de que esta sea blanca? Actividades Extraemos tres cartas de una baraja española. Hallar la probabilidad de obtener tres ases. P[3 ases] = P[as en 1.a y as en 2.a y as en 3.a] = = P[as en 1.a] · P[as en 2.a / as en 1.a] · P[as en 3.a / as en 1.a y 2.a] = = 4 40 · 3 39 · 2 38 Lo describimos en un diagrama en árbol: 4/40 36/40 2/38 3/39 36/39 36/38 AS 3.a EXTR. 2.a EXTR. 1.a EXTR. AS NO AS Quedan 39 cartas. De ellas, 3 ases. Quedan 38 cartas. De ellas, 2 ases. NO AS AS NO AS P[3 ases] = P[as y as y as] = P[as] · P[as en 2.a / as en 1.a] · · P[as en 3.a / as en 1.a y 2.a] = 4 40 · 3 39 · 2 38 = 1 2470 Problema resuelto © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 140. 140 140 Ejercicios y problemas Consolida lo aprendido utilizando tus competencias ■ Practica Experiencias simples 1 En la lotería primitiva se extraen bolas nume­ radas del 1 al 49. Calcula la probabilidad de que la primera bola extraída sea un número…: a) … de una sola cifra. b)… múltiplo de 7. c) … mayor que 25. 2 Se extrae una carta de una baraja española. Di cuál es la probabilidad de que sea: a) rey o as. b) figura y oros. c) no sea espadas. 3 Lanzamos dos da­ dos y anotamos la pun­ tuación mayor (si coin­ ciden, la de uno de ellos). a) Completa en tu cua­ derno la tabla y di las probabilidades de los seis sucesos elemen­ tales 1, 2, 3, 4, 5 y 6. 6 6 4 5 2 2 1 b)Halla la probabilidad de los sucesos: A: n.° par, B: n.° menor que 4. Experiencias compuestas 4 a) Tenemos dos barajas de 40 cartas. Sacamos una carta de cada una. ¿Cuál es la probabilidad de que ambas sean 7? ¿Cuál es la probabilidad de que ambas sean figuras (sota, caballo o rey)? b)Tenemos una baraja de 40 cartas. Sacamos dos cartas. ¿Cuál es la probabilidad de que ambas sean un 7? ¿Cuál es la probabilidad de que ambas sean figura? 5 Lanzamos tres dados. ¿Cuál es la probabilidad de que las tres puntuaciones sean menores que 5? 6 Sacamos una bola de cada urna. Calcula la probabilidad de que: a) Ambas sean rojas. b)Ambas sean negras. c) Alguna sea verde. 7 Una urna tiene 3 bolas rojas y 2 verdes. Ex­ traemos dos. Calcula P[2 rojas] y P[2 verdes]. ■ Aplica lo aprendido 8 Una urna contiene 100 bolas numeradas así: 00, 01, 02, …, 99 Llamamos x a la cifra de las decenas e y a la cifra de las unidades del número que tiene cada bola. Se ex­ trae una bola al azar. Calcula la probabilidad de que: a) x = 3 b) y = 3 c) x ? 7 d) x 5 e) x + y = 9 f) x 3 g) y 7 h) y 7 9 Después de tirar muchas veces un modelo de chinchetas, sabemos que la probabilidad de que una cualquiera caiga con la punta hacia arriba es 0,38. Si tiramos dos chinchetas, ¿cuál será la probabilidad de que las dos caigan de distinta forma? 10 En un laboratorio se somete un nuevo medi­ camento a tres controles. La probabilidad de pasar el primero es 0,89, la de pasar el segundo es 0,93 y la de pasar el tercero es 0,85. ¿Cuál es la probabili­ dad de que el nuevo producto pase las tres pruebas? 11 Sacamos una bola de A, la echamos en B, re­ movemos y sacamos una de B. Calcula: A B a) P[1.a roja y 2.a roja] b)P[1.a roja y 2.a verde] c) P[2.a roja / 1.a verde] d)P[2.a roja / 1.a roja] e) P[2.a roja] f ) P[2.a verde] ☞ e) Para calcular esta probabilidad, ten en cuenta el si- guiente diagrama: A B B 3 2 — · — 5 3 2 1 — · — 5 3 2 — 3 1 — 3 2 — 5 3 — 5 © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.
  • 141. 141 141 UNIDAD 14 12 En una clase hay 17 chicos y 18 chicas. Elegi­ mos al azar dos alumnos de esa clase. Calcula la probabilidad de que: a) Los dos sean chicos. b)Sean dos chicas. c) Sean un chico y una chica. 13 Tiramos dos dados correctos. Di cuál es la probabilidad de obtener: a) En los dos la misma puntuación. b)Un 6 en alguno de ellos. c) En uno de ellos, mayor puntuación que en el otro. 14 Se extraen dos bolas de esta bolsa. Calcula la probabi­ lidad de que ambas sean del mismo color. ■ Resuelve problemas 15 En una bolsa hay 4 bolas, dos de ellas están marcadas con un 1 y las otras dos con un 2. Se ha­ cen tres extracciones y se anotan los resultados en orden. Calcula la probabilidad de que el número formado sea el 121, suponiendo que la experiencia sea: a) Con reemplazamiento. b)Sin reemplazamiento. 16 Matías y Elena juegan con una moneda. La lanzan tres veces y si sale dos veces cara y una vez cruz o dos veces cruz y una vez cara, gana Ma­ tías. Si sale tres veces cara o tres veces cruz, gana Elena. Calculalaprobabilidadquetienecadaunodeganar. ¿Resuelves problemas de probabilidad de experien- cias simples y compuestas? 1 Encima de una mesa tenemos estas cuatro cartas de una baraja española: – Cinco de copas. – As de oros. – Cuatro de bastos. – Dos de oros. Sacando al azar otra carta del mazo y fijándonos en su número, ¿cuál es la probabilidad de que la suma de las puntuaciones de las cinco cartas (las cuatro de la mesa y la extraída del mazo) sea 15? ¿Y 16? 2 Lanzamos una moneda y un dado y observamos los resultados obtenidos. a) ¿Cuál es la probabilidad de obtener cruz y cinco? b) ¿Y la de obtener cara y número par? 3 Lanzamos dos dados. Calcula la probabilidad de que el producto de las puntuaciones: a) Sea 5. b) Sea 6. c) Sea 4. ☞ Haz una tabla con todos los casos posibles. 4 Tenemos dos bolsas, A y B, con estas bolas: A: 7 blancas y 3 negras B: 1 blanca, 2 negras y 7 rojas Tirando un dado, si sale 1 o 2 extraemos una bola de A. Si sale 3, 4, 5 o 6, extraemos una bola de B. Calcula la probabilidad de extraer bola roja. 5 La urna A tiene 3 bolas rojas y 1 negra, y la B, 3 ne­ gras y 1 roja. Sacamos una bola de A, la echamos en B, removemos y sacamos una bola de B. Calcula la probabilidad de que ambas bolas sean rojas. Autoevaluación © GRUPO ANAYA, S.A. Matemáticas 4.° A ESO. Material fotocopiable autorizado.