Ecuaciones Cuadráticas: Conceptos, Solución y Ejemplos Prácticos
Las ecuaciones cuadráticas son igualdades de la forma $$ax^2 + bx + c = 0$$ donde $a$, $b$, $c \in \mathbb{R}$ y $a \neq 0$. Se usan para modelar muchos problemas reales como trayectorias parabólicas, áreas y optimización simple.
Definición: Una ecuación de segundo grado (o cuadrática) es cualquier ecuación que puede escribirse como $$ax^2 + bx + c = 0$$ con $a \neq 0$.
Observación: El discriminante de la ecuación cuadrática es $$\Delta = b^2 - 4ac$$ y determina la cantidad y tipo de soluciones.
| Valor de $$\Delta$$ | Número de raíces reales | Interpretación geométrica |
|---|---|---|
| $$\Delta > 0$$ | 2 raíces reales distintas | La parábola corta al eje $x$ en dos puntos |
| $$\Delta = 0$$ | 1 raíz real (doble) | La parábola toca al eje $x$ en un solo punto |
| $$\Delta < 0$$ | 0 raíces reales | La parábola no corta al eje $x$ |
La solución de $$ax^2 + bx + c = 0$$ es $$x = \frac{-b - \sqrt{\Delta}}{2a}$$ $$x = \frac{-b + \sqrt{\Delta}}{2a}$$ con $$\Delta = b^2 - 4ac$$.
Ejemplo práctico: Resolver $$x^2 - 5x - 14 = 0$$ usando la fórmula. Identificamos $a = 1$, $b = -5$, $c = -14$. Calculamos $$\Delta = (-5)^2 - 4\cdot 1 \cdot (-14) = 25 + 56 = 81$$. Luego $$x = \frac{-(-5) - \sqrt{81}}{2\cdot 1} = \frac{5 - 9}{2} = -2$$ $$x = \frac{-(-5) + \sqrt{81}}{2\cdot 1} = \frac{5 + 9}{2} = 7$$ Solución: $S = {-2,;7}$.
Si el trinomio se factoriza como $a(x - x_1)(x - x_2)$, entonces las raíces son $x_1$ y $x_2$. Ejemplo: $$x^2 - 5x - 14 = (x + 2)(x - 7)$$ da raíces $-2$ y $7$.
Algunas ecuaciones requieren reordenar o eliminar denominadores para reducirlas a una cuadrática, por ejemplo: $$\frac{2x}{x-1} = x+1$$ o $$\frac{x}{x+1} = \frac{x}{2x-1}$$. Siempre verificar las restricciones del dominio (puntos que hacen denominador cero).
Calcular el discriminante de $$-2(3 - x)^2 = (2x - 1)(x + 4)$$.
Primero expandimos y llevamos todo a la forma $ax^2 + bx + c = 0$:
$$-2(9 - 6x + x^2) = 2x^2 + 7x - 4$$
$$-18 + 12x - 2x^2 = 2x^2 + 7x - 4$$
$$-4x^2 + 5x - 14 = 0$$ multiplicando por $-1$:
$$4x^2 - 5x + 14 = 0$$
Luego $$\Delta = (-5)^2 - 4\cdot 4 \cdot 14 = 25 - 224 = -199$$, por lo que no hay soluciones reales.
Actividad tipo parámetro: Para $$2x^2 + mx + 2 = 0$$
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Klíčová slova: Ecuaciones cuadráticas
Klíčové pojmy: Ecuación cuadrática: $$ax^2 + bx + c = 0$$ con $a \neq 0$, Discriminante: $$\Delta = b^2 - 4ac$$ determina tipo de raíces, Si $$\Delta > 0$$ hay dos raíces reales distintas, Si $$\Delta = 0$$ hay una raíz real doble: $$x = -\dfrac{b}{2a}$$, Si $$\Delta < 0$$ no hay raíces reales, Fórmula general: $$x = \dfrac{-b \pm \sqrt{\Delta}}{2a}$$, Intentar factorizar primero si es posible para obtener raíces rápidas, Siempre llevar la ecuación a la forma estándar antes de aplicar métodos