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4.2. Sensatamente irracionales

Tiki-Rétor dice...

Desde luego hemos de manejarnos como pez en el agua con los números. 

¿Crees que es suficiente con conocer, los números enteros, fracciones y decimales? 

En nuestro reto encontraremos números con infinitas cifras decimales no periódicas y, evidentemente, hemos de saber expresarlos de manera que no perdamos precisión en los cálculos.

Su aparición es constante en cualquier ciencia aplicada (biología, química, física, astronomía…). Hablamos de…

¡Los números irracionales!

Lectura facilitada

Debes conocer los números enteros, las fracciones y los números decimales. 

En el reto propuesto encontrarás números con infinitas cifras decimales no periódicas. 

Los números con infinitas cifras decimales no periódicas son los números irracionales. 

Los números irracionales aparecen en cualquier ciencia aplicada: 

  • Biología. 
  • Química. 
  • Física. 
  • Astronomía. 
  • Otras ciencias.

1. ¿Qué son?

Son aquellos que tienen infinitas cifras decimales no periódicas. En otras palabras hay que escribirlos bajo el signo de raíz para no perder precisión: la precisión en los cálculos es sinónimo de científico experimentado y bien preparado, y eso es lo que necesitamos para preparar nuestro asalto a la expedición que nos llevará por aguas del Pacífico.

¿Aún te quedan dudas?

Si es así será mejor que te empapes bien de cómo se usa este nuevo conjunto de números…

¡Sí! ¡SOMOS LOS RADICALES!

La imagen muestra las partes de una raíz

No juzgues a nadie por las apariencias ni por su nombre.

Somos más metódicos de lo que parecemos. Tenemos nuestras reglas. Aprende a utilizarlas.

Lectura facilitada

Los radicales son aquellos números

que tienen infinitas cifras decimales no periódicas. 

Un radical es una raíz cuadrada que no puede ser reducida a un número entero. 

Los radicales están formados por: 

  • El índice que se representa con la n. 
  • El radicando que se representa en este ejemplo con la X. 
La imagen muestra las partes de una raíz

2. No somos tan diferentes

Observa cómo me transformo:

\sqrt[4]{5^3}=5^{\frac{3}{4}}

¿No te lo crees? Atención:

\sqrt[4]{16}=2 \quad porque\ se\ cumple\ que \quad 2^4=16

Lo mismo ha de cumplirse para el primer ejemplo. Veamos:

\sqrt[4]{5^3}=5^{\frac{3}{4}} \quad \rightarrow \quad \left( 5^{\frac{3}{4}} \right) ^4 = 5^{\frac{3}{4} \cdot4} = 5^3


Así que, en efecto, somos potencias. Escribamos la regla general:

\sqrt[n]{x^m}=x^{\frac{m}{n}}

Observa que esta propiedad funciona en los dos sentidos, es decir: 

x^{\frac{m}{n}} = \sqrt[n]{x^m}

Por ejemplo: 

x^{\frac{1}{3}} = \sqrt[3]{x}

Prueba a hacerlo tú...

Prueba a hacerlo tú, pasa de radical a potencia y viceversa, compara con tus compañeros y corrobora el resultado con el profesor.

A. \(\sqrt{3}\)

B. \(\sqrt[5]{6^4}\)

C. \(\sqrt[3]{(5 \cdot 3)^2}\)

D. \(5^{\frac{2}{5}}\)

E. \((-7)^{\frac{1}{7}}\)

F. \( (4 \cdot 19)^{\frac{2}{3}} \)

3. En ocasiones somos más simples de lo que parecemos

Tiki-Rétor dice...

Aún diría más. Somos más divertidos que las potencias de exponente entero. 

Claro, nosotros somos de exponente fraccionario.

¿Y no se pueden simplificar las fracciones?

Efectivamente. Observa este ejemplo:

\sqrt[6]{2^3}=\ 2^{\frac{3}{6}}\ =\ 2^{\frac{1}{2}}\ =\ \sqrt{2}

¿Somos o no más divertidos?

Pero aún no lo has visto todo. Observa con atención:

\sqrt[6]{8}=\ 8^{\frac{1}{6}}

pero pensando un poco también podrías hacer esto:

\sqrt[6]{8}=\ \sqrt[6]{2^3}\ =\ 2^{\frac{3}{6}}\ =\ 2^{\frac{1}{2}}\ =\ \sqrt{2}

Es decir que, en ocasiones, factorizando el radicando podemos simplificar el radical.

Prueba a hacerlo tú...

Prueba a hacerlo tú, simplifica los radicales tanto como sea posible, compara con tus compañeros y corrobora el resultado con el profesor.

A. \(\sqrt[4]{49}\)

B. \(\sqrt[2]{6^4}\)

C. \(\sqrt[8]{\left( \frac{7}{3}\right) ^4} \)

4. Factores para adentro - factores para afuera

Fíjate bien en cómo simplificamos la siguiente raíz:

\( \large \sqrt [3]{40} \ = \)

Paso 1

Factorizamos el radicando

\(\sqrt[3]{2^3 \cdot 5 } \ = \)

Paso 2

Separamos en tantas raíces como factores diferentes haya.

\(\sqrt[3]{2^3}\cdot \sqrt[3]{5}\ = \)

Paso 3

Escribimos en forma de potencia aquella raíz de la que podamos simplificar.

\(2^{\frac{3}{3}} \ \cdot \sqrt[3]{5} \ = \)

Paso 4

Simplificamos el exponente fraccionario y… ya está.

\(2\ \sqrt[3]{5} \)

¿Lo ves? Podemos simplificar la raíz de manera que algunos de sus factores queden fuera de ella. Es lo que llamamos extraer factores.

Cuando tengas práctica podrás ir del paso 1  al 4 directamente.

¿Que no lo tienes del todo claro? ¡Venga!, uno más. ¡A extraer factores!

\( \large \sqrt [3]{80} \ = \)

Paso 1

Factorizamos el radicando

\(\sqrt[3]{2^4 \cdot 5 } \ = \)

Paso 2

\(\sqrt[3]{2^4}\cdot \sqrt[3]{5}\ = 2^{\frac{4}{3}} \ \cdot \sqrt[3]{5} \ = \)

Observa que \(\frac{4}{3}\), el exponente del 2, no se puede simplificar. Por lo tanto, hacemos lo siguiente...

Paso 3

\( \sqrt[3]{2^3 \cdot 2} \cdot \sqrt[3]{5}\ =\)

Es decir, descomponemos la potencia \(2^4\) en dos potencias \( (2^3 \cdot 2) \), de manera que uno de sus exponentes sea divisible por el índice (en este caso, es 3).

Paso 4

Colocamos cada factor del radicando bajo un signo de raíz independiente.

\( \sqrt[3]{2^3} \cdot \sqrt[3]{2} \cdot \sqrt[3]{5} \ = \)

Paso 5

Escribimos en forma de potencia el radical que vamos a simplificar o resolver.

\( 2^{\frac{3}{3}} \cdot \sqrt[3]{2} \cdot \sqrt[3]{5} \ = \)

Paso 6

Resolvemos el radical que habíamos puesto en forma de potencia y escribimos bajo un mismo signo de raíz el resto.

\( 2 \cdot \sqrt[3]{2 \cdot {5}} \ = \)

Paso 7

Multiplicamos los factores del radicando.

\( 2 \sqrt[3]{10} \)

Al igual que en el caso anterior, con un poco de práctica puedes saltar algunos pasos.

Sólo una cosa más. Al igual que extraemos factores también podemos introducirlos en el radical. Veamos un ejemplo.

\( \large 2^2 \cdot \sqrt [3]{3} \ = \)

Paso 1

\( \sqrt[3]{3 \cdot 2^{2 \cdot 3}}  \ = \sqrt[3]{3 \cdot 2^{6}}  \)

Introducimos en el radical el factor que está fuera de la raíz. Para ello multiplicamos el exponente del factor por el índice de la raíz.

Paso 2

\(  \sqrt[3]{3 \cdot 2^{6}}  \)

Multiplicamos los factores que forman el radicando, o bien, como en este caso, dejamos el radicando en forma de producto de potencias.

Fíjate en que para introducir un factor en el radical hemos de multiplicar el exponente del factor por el índice de la raíz (es decir, la operación inversa que se hace para extraer factores).

Prueba a hacerlo tú...

Prueba a hacerlo tú, extrae o introduce factores según el caso, compara con tus compañeros y corrobora el resultado con el profesor.

A. \( 7 \sqrt{\frac{4}{21}} \)

B. \( \large \frac {3}{5} \normalsize \sqrt[3]{\frac {25}{9}} \)

C. \( 3 \cdot 2^2 \sqrt {6} \)

D. \( \sqrt[3]{81 x^5} \)

E. \( \sqrt {72} \)

F. \( \sqrt [5]{\frac {35}{243}} \)

5. Sumamos y restamos, pero con condiciones

Tiki-Rétor dice...

Pero también somos sociables. Nos gusta juntarnos con otros… pero con condiciones. Mira este ejemplo:

\sqrt [3]{5} - \sqrt [3]{6} - 3\sqrt [3]{5} + 2 \sqrt{5}\ =\ -2\sqrt[3]{5}\ - \ \sqrt[3]{6}\ +\ 2\sqrt{5}

¿Lo ves? Para sumar y restar radicales necesitamos que se cumplan las dos condiciones siguientes simultáneamente:

  1. Las raíces deben tener el mismo índice
  2. Las raíces deben tener el mismo radicando.

¿Fácil? Pues sí, claro. Pero, a veces, aunque parece que no nos podemos sumar/restar. Habrá que asegurarse. Observa este ejemplo resuelto paso a paso:

\( \sqrt{75}\ -\ 7\sqrt{12}\ -\ 3\sqrt{24}\ -\ \sqrt{\frac{3}{4}}\ =  \)

Paso 1

Factorizamos los radicandos, teniendo en cuenta que los exponentes sean múltiplos de los índices de las raíces.

\( \sqrt{3 \cdot 5^2 }\ -\ 7\sqrt{3 \cdot 2^2}\ -\ 3\sqrt{3 \cdot 2 \cdot 2^2}\ -\ \sqrt{\frac{3}{2^2}}\ =  \)

Paso 2

Extraemos los factores que se puedan.

\( 5\sqrt{3}\ -\ 7 \ \cdot\ 2\sqrt{3}\ -\ 3\ \cdot\ 2\sqrt{2 \cdot 3} \ -\ \frac{1}{2}\sqrt{3}\ =  \)

Paso 3

Realizamos las multiplicaciones, tanto fuera  como dentro de los radicales.

\( 5\sqrt{3}\ -\ 14\sqrt{3}\ -\ 6\sqrt{6} \ -\ \frac{1}{2}\sqrt{3}\ =  \)

Paso 4

Sacamos factor común

\( \left( 5\ -\ 14\ -\ \frac{1}{2}\right) \sqrt{3}\ -\ 6\sqrt{6}\ = \)

Paso 5

Sumamos dentro del paréntesis

\( -\large\frac{19}{2} \normalsize\sqrt{3} - 6\sqrt{6} \)

Prueba a hacerlo tú...

Prueba a hacerlo tú, luego compara con tus compañeros y corrobora el resultado con el profesor.

  1. \( -\sqrt[5]{5} \ -\ \sqrt[5]{15}\ -\ 2\sqrt[5]{5}\ -\ 2\sqrt{5}\ = \)

  2. \(-\sqrt[3]{54}\ -\ 2\sqrt[3]{686}\ +\ 12\sqrt[3]{2}\ +\ 2\sqrt[3]{16}\ = \)

  3. \(\large\frac{3}{4}\normalsize\sqrt{3}\ -\ 2\sqrt{18}\ -\ 3\sqrt{\frac{27}{25}}\ +\ 2\sqrt{3} \ = \)

6. Multiplicamos y dividimos incondicionalmente

Sin embargo, no ponemos tantos problemas para multiplicarnos o dividirnos entre nosotros. Por ejemplo:

Ejemplo 1:

\sqrt[4]{4} \cdot \sqrt[4]{8}\ =\ \sqrt[4]{4 \cdot 8}\ =\ \sqrt[4]{32}\ =\ 2\sqrt[4]{2}

Ejemplo 2: 

\sqrt[5]{12} \div \sqrt[5]{8}\ =\ \sqrt[5]{\frac{12}{8}}\ =\ \sqrt[5]{\frac{3}{2}}

Observa que siempre hemos de simplificar. En la multiplicación hemos sacado factores y en la división hemos simplificado la raíz.

¿Qué pasa?¿Por qué pones esa cara de incrédulo?

Vaaaale, es verdad. Hemos multiplicado y dividido raíces del mismo índice. Pero, efectivamente, no todos los casos son tan sencillos.

Te explicaré el caso más laborioso (aunque no difícil).

De nada, es un placer. Atento a este ejemplo en el que los índices de las raíces no son iguales:

\( \Large\frac{\sqrt[3]{6} \cdot \sqrt{3 \cdot 2^2}}{\sqrt[4]{18}} \ = \)

Paso 1

Calcula el mínimo común múltiplo de los índices. En este caso:

\(m.c.m.\ (3,2,4)\ =\ 12 \)

Paso 2

\( \Large \frac{\sqrt[12]{6^4} \cdot \sqrt[12]{3^6 (\cdot 2^2)^6}}{\sqrt[12]{18^3}} \ = \)

El índice de las raíces pasa a ser el \( m.c.m.\) que hemos calculado.

¡Ojo! Los exponentes de los radicandos cambian. Fíjate que cada factor de los radicandos se eleva al cociente resultante de \( = \large\frac{índice\ nuevo\ (m.c.m.)}{índice\ antiguo} \)

Por ejemplo, en el caso de \( \sqrt{3 \cdot 2^2} \), queda \( \sqrt[12]{3^6 (\cdot 2^2)^6} \) porque:

\( \large \frac{índice\ nuevo\ (m.c.m.)}{índice\ antiguo} = \Large\frac{12}{2}\ \normalsize =\ 6 \)

Paso 3

Factoriza los radicandos

\( \Large \frac{\sqrt[12]{(2 \cdot 3)^4} \cdot \sqrt[12]{3^6 (\cdot 2^2)^6}}{\sqrt[12]{(2\cdot3^2)^3}} \ = \)

Paso 4

Sigue aplicando las propiedades de las potencias, hasta dejar los radicandos reducidos a producto de potencias de factores primos.

\( \Large \frac{\sqrt[12]{2^4 \cdot 3^4} \cdot \sqrt[12]{3^6 \cdot 2^{12}}}{\sqrt[12]{2^3 \cdot3^6}} \ = \)

Paso 5

Observa que podemos multiplicar y dividir las raíces, puesto que todas tienen el mismo índice.

\( \Large \sqrt[12]{\frac{2^4 \cdot 3^4 \cdot 3^6 \cdot 2^{12}}{2^3 \cdot 3^6}} \ = \)

Paso 6

Y seguimos agrupando las potencias usando sus propiedades hasta simplificar al máximo.

\( \Large \sqrt[12]{\frac{2^{16} \cdot 3^{10}}{2^3 \cdot 3^6}} \ = \ \normalsize \sqrt[12]{2^{13} \cdot 3^4} \\ = \ 2 \cdot \sqrt[12]{2\cdot 3^4} \ =\ 2 \sqrt[12]{162} \)

Prueba a hacerlo tú...

Prueba a hacerlo tú, compara con tus compañeros y corrobora el resultado con el profesor.

\frac{\sqrt{125} \cdot \sqrt[4]{4^3}}{\sqrt[4]{25}} =

7. ¿Potencias? Sin problema

Tiki-Rétor dice...

Lo cierto es que ya deberías tener claro que elevar un radical a una potencia no supone ningún problema, puesto que una potencia es una multiplicación,

Sin embargo, por si te quedan dudas, ahí van un par de ejemplos.

Ejemplo 1:

\left( \sqrt[3]{5^2} \right)^3\ =\ \sqrt[3]{5^{2\cdot3}}\ =\ \sqrt[3]{5^6} \ =\ 5^2 \ =\ 25

Ejemplo 2:

\sqrt[3]{\sqrt{\sqrt[3]{4}}}\ =\ \left( \left( 4^{\frac{1}{3}} \right)^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{1}{3}} \ =\ 4^{\frac{1}{18}}\ =\ \sqrt[18]{4}\ =\ \sqrt[9]{2}

Observa que lo único que hay que hacer es multiplicar los índices de las raíces y dejar el radicando como está.

Prueba a hacerlo tú...

Entrena con un par de ejercicios, compara con los compañeros y corrobora con el profesor.

A.\( \left( \sqrt[4]{3^2} \right)^5\ = \)

B. \( \sqrt{\sqrt{\sqrt[5]{\large\frac{1}{2}}}} \)

8. Controlando a los radicales

Tiki-Rétor dice...

Veamos si hemos tomado la medida a estos radicales de las matemáticas. No te cortes y trátalos sin miedo. Sólo tienes que seguir sus normas.

Opción A: Déjalos más simples

Aquí te dejo esta app de Geogebra con la que podrás afianzar la extracción de factores de un radical. Para ello, factoriza el radicando y, entonces, extrae de la raíz tantos factores como sea posible.

Trabaja en tu cuaderno y responde en la app de Geogebra para comprobar tus resultados.

Instrucciones:

  • Pulsa el botón OTRO (en color amarillo) para que aparezca un nuevo ejercicio.
  • Ve pulsando en el botón PASO (en color azul) para ir viendo los diversos pasos que hay que hacer para resolver el ejercicio.

https://www.geogebra.org/m/MevNN7pj (Ventana nueva)

Martha%20Cecilia%20Ortiz%20S%E1nchez,https%3A//ggbm.at/3346065,Radicales%201,1,Autor%EDa

opción B: Buscando siempre las raíces de las cosas

En este ejercicio vamos a sacar factores de las raíces, así que cuando encuentres una raíz sin factores fuera de ella, anótala y saca todos lo que puedas de ella. Anota también las coordenadas de las tarjeta (fila x columna). El último paso es encontrar la tarjeta que corresponda.

Opción C: Una elección razonada

Pregunta

1. Elige la respuesta correcta:

\( \left( \sqrt[4]{5^3} \right)^2\ = \)

Respuestas

A. \( \sqrt[8]{125} \)

B. \( \sqrt{125} \)

C. \( 5\sqrt[4]{25} \)

Retroalimentación

Pregunta

2. Elige la respuesta correcta:

\frac{\sqrt[3]{5^2 \cdot 2} \cdot \sqrt{20}}{\sqrt {\sqrt {4}}} =

Respuestas

A. \(5 \sqrt[6]{160} \)

B. \( 5\sqrt[12]{160} \)

C. \( \sqrt[6]{160} \)

Retroalimentación

Pregunta

3. Si introducimos factores en el radical \( x^2 y \sqrt[3]{\Large\frac{x^3}{y^4}} \) obtenemos: 

Respuestas

A. \( \sqrt[3] { \large \frac {x^9}{y^7}} \)

B. \( \sqrt[3] { \large \frac {x^8}{y}} \)

C. \( \sqrt[3] { \large \frac {x^9}{y}} \)

Retroalimentación

Opción D: Extraer factores para sumar

Resuelve paso a paso las siguientes sumas de raíces en tu cuaderno:

A. \( \sqrt{27} + \sqrt {12} = \)

B. \(11\sqrt [4] {225} - \sqrt {115} - 3\sqrt {15} = \)

C. \( \sqrt [8]{25} + \sqrt [4] {5\cdot 6^4 \cdot 9^8} - 4\sqrt[4]{5^5} \)

Soluciones

Solución de opción A: \( 5\sqrt 3\)

Solución de opción B: \(7\sqrt 15 \)

Solución de opción C: \(953\sqrt[4]{5} \)

Opción E: Precisión científica

Observa el siguiente prisma y determina usando radicales su:

  1. Volumen
  2. Superficie
  3. Diagonal (segmento punteado \( \overline{ij}\) ). 

Las soluciones debes darlas usando radicales lo más simplificados posible.

La imagen muestra el prisma del enunciado

Datos: 

Base cuadrada de lado \( \sqrt {18} u \).

Altura del prisma \( 5 u\).

Soluciones

  1. \( Volumen\ =\ 90u^3 \)
  2. \( Superficie\ =\ 36\ +\ 60\sqrt{2}\  u^2 \)
  3. \(Diagonal\ =\ \sqrt{61}  u \)

Motus dice... ¿Has hablado contigo mismo para resolver estas actividades?

No, no eres raro. Es muy frecuente que cuando estamos trabajando hablemos en silencio con nosotros mismos. Es una forma de comprender mejor lo que hacemos y de buscar soluciones a las tareas o actividades.

De hecho, te aconsejo que lo hagas con mucha frecuencia porque te ayudará a:

  • Recordar algunos pasos que necesites para realizar la actividad.
  • Hacerte preguntas para entender mejor la información.
  • Animarte a terminar la actividad, mantenerte concentrado...
  • Saber cómo te sientes ante la actividad.

Habla contigo mismo y aprenderás mejor.