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La geometría puede ser muy útil para representar identidades algebraicas1 ya que nos permite pensar visualmente y descubrir ideas profundas.
Nota 1: Una identidad algebraica es una igualdad que permanece constante sin importar los valores de las variables.
Al mirar la siguiente expresión tal vez no puedas descifrar su proveniencia
x²+y²+xy+xy
Pero al representar estas cantidades con cuadrados y rectángulos, podemos reorganizarlas de una manera muy astuta.
Creado con GeoGebra
La identidad que acabamos de representar se llama la expansión del binomio del cuadrado:
(x+y)²=x²+y²+xy+xy
Si es que la identidad que tenemos abajo es verdadera, cualesquier números reales pueden ser sustituidos por x y y en la ecuación y la ecuación seguirá siendo verdadera.
(x+y)²=x²+y²+xy+xy
Por ejemplo, si es que tenemos x=8 y y=4, las dos expresiones que tenemos abajo deberían tener el mismo valor. ¿Es esto verdadero o falso?
Expresión 1:
(x+y)²=(8+4)²
Expresión 2:
x²+y²+xy+xy=8²+4²+8×4+8×4
Veamos al caso en donde x=8 y y=4 visualmente.
¿Cuál de las siguientes figuras tiene un área de 144?
Puedes usar la siguiente visualización:
Creado con GeoGebra
Selecciona una o más
En los próximos problemas de esta lección, nos enfocaremos en derivar y visualizar la identidad de la diferencia de cuadrados.
¿Cuál de las siguientes figuras tiene un área de 8²-x²?
Dado que el área del cuadrado original es x², cuando removimos el área del cuadrado pequeño, que es igual a y², el área sobrante representa un área de x²-y².
Si es que cortamos a la figura en dos rectángulos como se muestra a continuación, ¿cuál es el área del rectángulo superior?
Dado que ambos rectángulos tienen una longitud de un lado de x-y, podemos reorganizarlos para que se alineen lado por lado.
¿Cuál es la longitud horizontal de este nuevo rectángulo formado?
En los anteriores problemas, sólo hemos reorganizado las figuras y no hemos alterado la cantidad total de área, por lo que hemos demostrado que
x²-y²=(x+y)(x-y)
A esto se conoce como la identidad de la diferencia de cuadrados.
Creado con GeoGebra
A pesar de que, geométricamente sólo tiene sentido tener números positivos. Esta identidad es verdadera cuando x y y son cualquier número real.
¿Cuál de las siguientes es igual a 10²-8²?
Simplifica con la diferencia de cuadrados y encuentra el valor de la expresión:
1234²-1233²=?
Esto es lo que vimos en esta lección:
Expansión del binomio del cuadrado
Creado con GeoGebra
Diferencia de cuadrados
Creado con GeoGebra
Tal vez resulte útil memorizar estas dos identidades para poder aplicarlas rápidamente. Sin embargo, si es que logras recordar cómo son obtenidas, podrás derivarlas fácilmente. Además, puedes usar esta técnica de visualización de álgebra para entender y encontrar nuevas identidades.