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Tema 02 · Semana 2–3 fundación
⚖️

Ecuaciones y sistemas

Aislar la incógnita, siempre

Ecuaciones de 1.º, 2.º grado, bicuadradas, racionales, irracionales, exponenciales y logarítmicas. Sistemas 2x2 y 3x3 por sustitución, igualación, reducción y Gauss.

Por qué importa

Cualquier modelo (físico, gráfico, de IA) acaba siendo un sistema. Saber manipularlos a mano da intuición sobre cuándo fallan numéricamente en código.

En La Salle

Base directa para Álgebra Lineal y los algoritmos de resolución (Gauss, LU) que verás en primero.

Objetivos
  • Fórmula general y discriminante a ciegas.
  • Detectar soluciones extrañas en racionales/irracionales.
  • Resolver sistemas 3x3 por Gauss en menos de 4 minutos.
  • Interpretar geométricamente: rectas que se cortan, paralelas, coinciden.
Tu progreso · Ecuaciones y sistemas

1. Ecuaciones de primer grado

ax+b=0    x=baax + b = 0 \;\Rightarrow\; x = -\dfrac{b}{a}

Reglas: lo que está sumando pasa restando, lo que multiplica pasa dividiendo. Si aparecen denominadores, multiplica toda la ecuación por el m.c.m. y olvídate.

2. Ecuaciones de segundo grado

ax2+bx+c=0ax^2 + bx + c = 0

Fórmula general:

x=b±b24ac2ax = \dfrac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}

El discriminante Δ=b24ac\Delta = b^2 - 4ac te dice todo:

  • Δ>0\Delta > 0 → dos soluciones reales distintas.
  • Δ=0\Delta = 0 → una solución doble.
  • Δ<0\Delta < 0 → ninguna real (dos complejas conjugadas).
💡Truco

Si b=0b=0: despeja x2x^2 directamente. Si c=0c=0: factoriza xx. No uses la fórmula general por costumbre — pierdes tiempo.

Demo · ecuación de 2.º grado
a1.00
b-3.00
c2.00
1.00 3.00x + 2.00 = 0
Δ = 1.000Dos raíces reales: 2.000, 1.000

Ecuaciones bicuadradas

ax4+bx2+c=0ax^4 + bx^2 + c = 0. Sustituye t=x2t = x^2, resuelves cuadrática en tt, y vuelves: x=±tx = \pm\sqrt{t}.

3. Ecuaciones racionales e irracionales

  • Racionales: multiplica por el m.c.m. de denominadores. Verifica que las soluciones no anulen el denominador original.
  • Irracionales (raíces): aísla una raíz, eleva al cuadrado, simplifica, repite si hace falta. Comprueba siempre las soluciones: elevar al cuadrado introduce extrañas.

Ejemplo

x+3=x3\sqrt{x+3} = x - 3

Elevamos: x+3=x26x+9x27x+6=0x=1,6x+3 = x^2 - 6x + 9 \Rightarrow x^2 - 7x + 6 = 0 \Rightarrow x = 1, 6.

Comprobamos: x=14=2x=1 \Rightarrow \sqrt{4}=−2 ❌. x=69=3x=6 \Rightarrow \sqrt{9}=3 ✅. Solución: x=6x=6.

4. Ecuaciones exponenciales y logarítmicas

  • Exponenciales: iguala bases o aplica logaritmos a ambos lados.
  • Logarítmicas: junta logaritmos con propiedades hasta tener logaA=logaB\log_a A = \log_a B, deduce A=BA=B. Comprueba que los argumentos sean positivos.

5. Sistemas de ecuaciones lineales

Métodos clásicos (2x2)

  • Sustitución: despeja una variable y sustituye.
  • Igualación: despeja la misma variable en ambas y las iguala.
  • Reducción: combina linealmente para que una variable se vaya.

Método de Gauss (3x3)

Escribes la matriz ampliada:

(a11a12a13b1a21a22a23b2a31a32a33b3)\left(\begin{array}{ccc|c} a_{11} & a_{12} & a_{13} & b_1 \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} & b_2 \\ a_{31} & a_{32} & a_{33} & b_3 \end{array}\right)

Por operaciones elementales (intercambiar filas, multiplicar fila por escalar no nulo, sumar a una fila otra multiplicada) llegas a forma triangular y resuelves de abajo a arriba.

ℹ️Por qué importa

Interpretación geométrica en 3D: cada ecuación es un plano. Una solución única = los tres planos se cortan en un punto. Infinitas = se cortan en una recta. Ninguna = no hay punto común.

Ejercicios

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Ejercicio · interactivo
Resuelve 2x25x3=02x^2 - 5x - 3 = 0. Introduce las dos soluciones separadas por coma.
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Ejercicio · interactivo
Resuelve x45x2+4=0x^4 - 5x^2 + 4 = 0. Introduce las cuatro soluciones.
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Ejercicio · interactivo
En el sistema begincasesx+y=52xy=1endcases\\begin{cases} x + y = 5 \\\\ 2x - y = 1 \\end{cases}, ¿cuánto vale xx?
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Ejercicio · interactivo
Resuelve sqrt2x+1=x1\\sqrt{2x+1} = x - 1. Solo soluciones válidas.