Bienvenidos a nuestra sección dedicada a la resolución de Problemas de Ecuaciones Cuadráticas. Las ecuaciones cuadráticas representan un componente esencial de las matemáticas, y su comprensión y manejo son cruciales para abordar desafíos matemáticos complejos. En esta guía, le proporcionaremos una orientación paso a paso sobre la resolución de ecuaciones cuadráticas.

El proceso de resolver una ecuación cuadrática comienza al igualar una expresión polinómica de segundo órden a cero, seguido de la aplicación de métodos rigurosos como la factorización, la fórmula cuadrática o el método de completar el cuadrado para determinar las soluciones. A medida que avanzamos en este proceso, desvelamos las soluciones matemáticas inherentes a situaciones complejas.

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Vamos

 

Encuentra la ecuación cuadrática

1

Escribir una ecuación de segundo grado cuyas soluciones son: 3 y −2.

Solución

1Como conocemos las raíces de la ecuación, podemos escribir ésta como:

 

 

Siendo la suma de las raíces y el producto de las raíces

 

2Calculamos y

 

 

 

3La ecuación de segundo grado buscada es

 

2

Escribir una ecuación de segundo grado cuyas soluciones son: y

Solución

1Ahora, ambas raíces son positivas, por lo que consideramos la ecuación:

 

 

Siendo la suma de las raíces y el producto de las raíces

 

2Calculamos y

 

 

 

3La ecuación de segundo grado buscada es

 

Factorización

1

Factorizar

Solución

1Resolvemos empleando la fórmula para encontrar las raíces de la ecuación de segundo grado



Las raíces son


2Conociendo las raíces de la ecuación podemos factorizar de este modo:



3Así, la factorización buscada es


2

Factorizar

Solución

1Resolvemos empleando la fórmula para encontrar las raíces de la ecuación de segundo grado




2Conociendo las raíces de la ecuación podemos factorizar de este modo:



3Así, la factorización buscada es


Encontrar el valor de k

1

Determinar de modo que en la ecuación  las raíces sean iguales.

Solución

1Para que las dos raíces sean iguales, el discriminante tiene que ser igual a cero.Calculamos el discriminante


2Igualamos el resultado a cero


3Igualamos cada factor a cero y buscamos los valores de que hacen que las raíces sean guales


2

Determinar de modo que en la ecuación  las raíces sean iguales.

Solución

1Para que las dos raíces sean iguales, el discriminante tiene que ser igual a cero. Calculamos el discriminante

 

 

2Igualamos el resultado a cero

 

 

3Igualamos cada factor a cero y buscamos los valores de que hacen que las raíces sean guales

 

Encuentra los valores que se te piden

1

La suma de dos números es 5 y su producto es −84. Halla dichos números.

Solución

1Si conocieramos las raíces de la ecuación, podríamos escribir ésta como:



Siendo la suma de las raíces y el producto de las raíces


2Sabemos que y , por lo que obtenemos



3Resolvemos la ecuación de segundo grado



Las raíces son


Así, los números buscados son y

2

La suma de dos números es -4 y su producto es -21. Halla dichos números.

Solución

1Si conocieramos las raíces de la ecuación, podríamos escribir ésta como:



Siendo la suma de las raíces y el producto de las raíces


2Sabemos que y , por lo que obtenemos



3Resolvemos la ecuación de segundo grado



Las raíces son


Así, los números buscados son y

Ejercicio para calcular edades

1

Dentro de 11 años la edad de Pedro será la mitad del cuadrado de la edad que tenía hace 13 años. Calcula la edad de Pedro.

Solución

1Designamos las variables para el ejercicio:


Edad actual


Edad hace 13 años


Edad dentro de 11 años


2Escribimos la ecuación correspondiente:



3Elevamos el binomio al cuadrado, quitamos denominadores y obtenemos la ecuación



4Resolvemos la ecuación



Las raíces son


no es una solución válida porque entonces ¿qué edad tendría hace 13 años?


Así, la edad actual es años

2

Dentro de 9 años, la edad de Ana será igual a un cuarto del cuadrado de la edad que tenía hace 15 años. ¿Cuál es la edad actual de Ana?

Solución

1Designamos las variables para el ejercicio:


Edad actual


Edad hace 15 años


Edad dentro de 9 años


2Escribimos la ecuación correspondiente:



3Elevamos el binomio al cuadrado, quitamos denominadores y obtenemos la ecuación



4Resolvemos la ecuación



Las raíces son


La edad en este contexto no tiene sentido, ya que estamos hablando de una persona que existió al menos 15 años. Entonces, Ana tiene 27 años.

Cálculo de un terreno

1

Para vallar una finca rectangular de se han utilizado de cerca. Calcula las dimensiones de la finca.

Solución

1Representamos el terreno


Figura cuya área representa una ecuación cuadrática


donde

Semiperímetro


Base


Altura


2El área es igual a base por altura



3Quitamos paréntesis y hallamos las raíces



y


Así, las dimensiones de la finca son:


base y altura


base  y altura

2

Para vallar una finca rectangular de , se han utilizado de cerca. Calcula las dimensiones de la finca.

Solución

1Representamos el terreno

Figura cuya área representa una ecuación cuadrática
donde

Semiperímetro


Base


Altura


2El área es igual a base por altura



3Desarrollamos el producto y obtenemos la ecuación



Entonces, usamos la fórmula cuadrática para encontrar las raíces:


Entonces, las raíces son


Así, las dimensiones de la finca son:


base y altura , o, de manera equivalente,


base  y altura

Triángulos proporcionales

1

Los tres lados de un triángulo rectángulo son proporcionales a los números y . Halla la longitud de cada lado sabiendo que el área del triángulo es .

Solución

1Representamos los datos proporcionados


Ejercicio sobre proporcionalidad de triángulos


Primer lado (base)


Segundo lado (altura)


Tercer lado


2Aplicamos la fórmula del área de un triángulo



3Quitamos denominadores y resolvemos la ecuación



no es solución porque un lado no puede tener una longitud negativa. Así las soluciones son:


Primer lado


Segundo lado


Tercer lado

2

Dos lados de un triángulo isósceles son proporcionales a 10, y el lado restante a 12. Halla la longitud de cada lado sabiendo que el área del triángulo es

Solución

1Representamos los datos proporcionados


Ejercicio sobre proporcionalidad de triángulos


Lados iguales:


Lado distinto: (base)


Para obtener una fórmula con respecto a del área del triángulo, primero debemos encontrar la altura . Por el Teorema de Pitágoras,



Entonces,


.

2Aplicamos la fórmula del área de un triángulo



3Despejamos para :



Como no podemos tener lados de longitud negativa, la respuesta correcta es . Es decir, nuestro triángulo tiene base y lados .

Calcula el área del jardín

1

Un jardín rectangular de de largo por de ancho está rodeado por un camino de arena uniforme. Halla la anchura de dicho camino si se sabe que su área es .

Solución

1Representamos los datos proporcionados


Rectángulo cuya área representa una ecuación de 2do grado


Llamaremos a la anchura del camino


2 será igual al área total del conjunto menos el área del jardín



3Quitamos paréntesis, operamos y simplificamos la ecuación dividiendo por 4 en los dos miembros



Así, la anchura del camino es .


no es una solución porque las distancias han de ser positivas.

2

Una zanja tiene de de ancho y de largo. Si queremos agregar césped alrededor de la zanja, y que tenga un área total de de , ¿cuán ancho debe ser este márgen de césped?

Solución

1Representamos los datos proporcionados


Rectángulo cuya área representa una ecuación de 2do grado


Sea la anchura del márgen de pasto.


2 será igual al área total del conjunto sin la zanja:



3Expandimos el producto de polinomios y simplificamos la expresión:



Las raíces son entonces y . Como estamos tratando con distancias (parámetro positivo), solamente la primera solución tiene sentido. Entonces, necesitamos un márgen de de pasto.

Criterio de semejanza en rectángulos

1

Calcula las dimensiones de un rectángulo cuya diagonal mide , sabiendo que es semejante a otro rectángulo cuyos lados miden y respectivamente.

Solución

1Los lados tienen en común el 12, por lo que empleando la semejanza se tiene


Base


Altura


Ejercicio de dimensiones de un triangulo conociendo la diagonal


2Aplicamos el teorema de Pitágoras



3Resolvemos la última ecuación y obtenemos . Así, las dimensiones del rectángulo solicitado son:


Base


Altura

2

Calcula las dimensiones de un rectángulo cuya diagonal mide , sabiendo que es semejante a otro rectángulo cuyos lados miden y respectivamente.

Solución

1Los lados tienen en común el 5, por lo que empleando la semejanza se tiene


Base


Altura


Ejercicio de dimensiones de un rectanglo conociendo la diagonal


2Aplicamos el teorema de Pitágoras



Es decir, la base mide y la altura

Calcula el número que se te indica

1

Halla un número entero sabiendo que la suma con su inverso es .

Solución

1Consideramos


Número:


Inverso del número:


2Realizamos la suma indicada



3Resolvemos la ecuación racional



Las soluciones de la ecuación son y


El número pedido es , pues  no es solución porque no es un número entero.

2

Halla un número entero sabiendo que la suma con su inverso es .

Solución

1Consideramos


Número:


Inverso del número:


2Realizamos la suma indicada



3Resolvemos la ecuación racional



Las soluciones de la ecuación son y . Sin embargo, sustituir en la expresión inicial no expresa lo que necesitamos. Por lo tanto, la respuesta es .

Estructura la ecuación cuadrática y calcula

1

Dos números naturales se diferencian en dos unidades y la suma de sus cuadrados es 580. ¿Cuáles son esos números?

Solución

1Consideramos


Primer número


Segundo número


Expresamos la suma de los cuadrados



2Elevamos el binomio al cuadrado, operamos y simplificamos la ecuación
dividiendo en los dos miembros por 2



3Las soluciones de la ecuación son y


Primer número


segundo número


no es solución a nuestro problema porque no es un número natural

2

Dos números naturales se diferencian en cinco unidades y la suma de sus cuadrados es 277. ¿Cuáles son esos números?

Solución

1Sea el primer número y el segundo. Expresamos su suma de cuadrados como



2Elevamos el binomio al cuadrado, operamos y simplificamos la ecuación:



3Las soluciones de la ecuación son y . Como -14 no es un número natural, tomamos . Entonces, 9 y 14 son los números requeridos.

Calcular tiempo de llenado de una piscina

1

Dos caños y llenan juntos una piscina en dos horas, lo hace por sí solo en tres horas menos que . ¿Cuántas horas tarda cada uno separadamente?

Solución

1Consideramos


Tiempo de   


Tiempo de   


2En una hora ocurre lo siguiente:


También sabemos que en una hora, los 2 caños juntos llenan media piscina


3Sustituimos:


Tenemos una ecuación racional; para resolver primero tenemos que quitar denominadores



Así, las posibles soluciones son y , pero esta última no es solución ya que el tiempo sería negativo.

4Comprobamos que es una solución:


Al cabo de una hora, ocurre que:


Al cabo de 2 horas:

Entonces, en 2 horas la piscina se habrá llenado

La piscina estará completamente llena al cabo de 2 horas. Así, el tiempo solicitado es:

Tiempo de


Tiempo de

2

Dos caños y llenan juntos una piscina en seis horas, lo hace por sí solo en cinco horas menos que . ¿Cuántas horas tarda cada uno separadamente?

Solución

1Sea el tiempo (en horas) que tarda en llenar la piscina. Entonces, tarda en llenar la piscina. En otras palabras, el grifo vierte de la capacidad total de la piscina por hora. Similarmnte, el grifo vierte de la capacidad total de la piscina por hora. También sabemos que en una hora, los 2 caños juntos llenan un quinto de la piscina:



Tenemos una ecuación racional; por lo que la simplificamos para deshacernos de los denominadores:



Así, las posibles soluciones son y , pero esta última no es solución ya que el tiempo sería negativo.

4Comprobamos que es una solución al problema. Es decir, debe ocurrir que en 6 horas, los grifos llenan la piscina:


Encuentra los valores que se te indican

1

Los lados de un triángulo rectángulo tienen por medidas en centímetros tres
números pares consecutivos. Halla los valores de dichos lados.

Solución

1Representamos los datos proporcionados


Ejercicio de triangulo mediante números consecutivos


Primer cateto


Segundo cateto


Hipotenusa


2Aplicamos el teorema de Pitágoras



3Elevamos los binomios al cuadrado, operamos y simplificamos la ecuación
dividiendo en los dos miembros por 4



4Las soluciones de la ecuación son y . Así, las medidas solicitadas corresponden a


Primer cateto


Segundo cateto


Hipotenusa


No consideramos porque las distancias son positivas

2

Los lados de un triángulo rectángulo tienen por medidas en centímetros de tres números múltiplos de 5, consecutivos (por ejemplo, ). Halla los valores de dichos lados.

Solución

1Representamos los datos proporcionados


Ejercicio de triangulo mediante números consecutivos


Recordemos que un múltiplo de 5 puede ser escrito como , donde representa un número entero. Entonces, nuestro triángulo tiene las siguientes medidas:


Primer cateto


Segundo cateto


Hipotenusa


2Aplicamos el Teorema de Pitágoras:



3Elevamos los binomios al cuadrado, operamos y simplificamos la ecuación
dividiendo todo por 25



4Las soluciones de la ecuación son y . Así, las medidas solicitadas corresponden a


Primer cateto


Segundo cateto


Hipotenusa


No consideramos porque las distancias son positivas

Cálculo de un volumen

1

Una pieza rectangular es más larga que ancha. Con ella se construye una caja de cortando un cuadrado de de lado en cada esquina y doblando los bordes. Halla las dimensiones de la caja.

Solución

1Representamos los datos proporcionados


Caja para calculo de dimensiones


Ancho:


Largo:


Alto:


2El volumen de la caja, que es prisma rectangular, es:


       (x − 12) · (x −8) = 140


3Resolvemos la ecuación anterior



Las soluciones de la ecuación son y . Así, las medidas solicitadas son

Ancho:


Largo:


La solución la rechazamos porque una longitud no puede ser negativa

2

Una pieza rectangular es más corta que ancha. Con ella se construye una caja de cortando un cuadrado de de lado en cada esquina y doblando los bordes. Halla las dimensiones de la caja.

Solución

1Representamos los datos proporcionados


Caja para calculo de dimensiones


Ancho:


Largo:


Alto:


2El volumen de la caja, que es prisma rectangular, es:



3Resolvemos la ecuación anterior



Las soluciones de la ecuación son y . Así, las medidas solicitadas son

Ancho:


Largo:


La solución la rechazamos porque una longitud no puede ser negativa

Llenando un depósito

1

Un caño tarda dos horas más que otro en llenar un depósito y abriendo los dos juntos se llena en 1 hora y 20 minutos. ¿Cuánto tiempo tardará en llenarlo cada uno por separado?

Solución

1Consideramos


Tiempo del primero:


Tiempo del segundo:


2En una hora ocurre lo siguiente:


También sabemos que en una hora y 20 minutos, esto es en de hora los 2 caños juntos llenan un depósito

3Sustituimos:


Tenemos una ecuación racional; para resolver primero tenemos que quitar denominadores



Así, las posibles soluciones son y , pero esta última no es solución ya que el tiempo empleado por el segundo caño sería negativo.

4Así, los tiempos empleados son:


Tiempo del primero


Tiempo del segundo

2

Un caño tarda cinco horas más que otro en llenar un depósito y abriendo los dos juntos se llena en 3 horas y 20 minutos. ¿Cuánto tiempo tardará en llenarlo cada uno por separado?

Solución

1Sea el tiempo que tarda el primer caño en llenar el depósito. Entonces, el segundo tarda . En una hora, el primer caño llena de la cantidad máxima del depósito, mientras que el segundo llena .


También sabemos que en tres hora y 20 minutos, ese decir, de hora, los 2 caños juntos llenan el depósito por completo.

3Sustituimos:


Tenemos una ecuación racional; para resolver, primero tenemos que quitar denominadores



Así, las posibles soluciones son y , pero esta última no es solución ya que el tiempo empleado por el segundo caño sería negativo.

4Así, los tiempos empleados son:


Tiempo del primero


Tiempo del segundo

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Marta

➗ Licenciada en Químicas da clase de Matemáticas, Física y Química -> Comparto aquí mi pasión por las matemáticas ➗