Números racionales

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Tabla de contenidos

Fracciones y números racionales

Los números enteros son útiles para contar u ordenar objetos, pero hay veces en las que es necesario dividir la unidad en partes iguales para poder expresar una medida: la mitad, la tercera parte, etc. Estas medidas se expresan por medio de fracciones.

  • Una fracción se expresa de la forma \cfrac {a}{b} con a,b \in \mathbb{Z}, donde a\;\! se llama numerador y b\;\! denominador. El denominador indica las partes iguales en que se divide a la unidad y el numerador las partes que tomamos. El valor de una fracción es el resultado de dividir numerador entre denominador.

  • Al conjunto de todas las fracciones también se le llama conjunto de números racionales. Lo representaremos por \mathbb{Q}.
\mathbb{Q} = \lbrace \cfrac {a}{b}\quad a,b \in \mathbb{Z} \rbrace

Si el numerador es divisible por el denominador, la fracción representa a un número entero. Así, los racionales contienen a los enteros y éstos a los naturales.

\mathbb{N}\sub\mathbb{Z}\sub\mathbb{Q}

ejercicio

Actividades Interactivas: Fracciones


Actividad 1: Concepto de fracción.
Actividad 2: ¿Qué fracción representa cada figura?

Representación de fracciones en la recta numérica

ejercicio

Actividades Interactivas: Representación de fracciones en la recta numérica


Actividad 1: Aprende a representar fracciones en la recta numérica.
Actividad 2: Autoevaluación: Averigua la posición de cada fracción en la recta numérica.

Actividad 3: Haz en tu cuaderno la representación de las siguientes fracciones en la recta numérica:

 a) \cfrac {3}{5} b) \cfrac {7}{2} c)-\cfrac {8}{3} d) -\cfrac {4}{7} e) \cfrac {1}{10} f) \cfrac {14}{4}

Fracciones propias e impropias

Fracciones propias son aquellas cuyo numerador es menor que el denominador. Son menores que 1.
Fracciones impropias son aquellas cuyo numerador es mayor o igual que el denominador. Son mayores que 1.

ejercicio

Actividades Interactivas: Fracciones propias e impropias


Actividad 1: Definición de fracción propia e impropia.
Actividad 2: Separa las fracciones propias de las impropias.

ejercicio

Proposición: Transformar una fración impropia en un entero más una fracción propia


Toda fracción impropia \cfrac{D}{d} se puede escribir en la forma c+\cfrac{r}{d} donde c\;\! es el cociente y r\;\! es el resto de la división de D\;\! entre d\;\!.

ejercicio

Ejemplo: Fracciones impropias


Descompón la frácción impropia \cfrac{35}{8} en la suma de un entero y una fracción propia.

Fracciones equivalentes

Fracciones equivalentes son aquellas que, aún teniendo distinto numerador y denominador, tienen el mismo valor.

Cada fracción tiene infinitas fracciones equivalentes a ella. Podemos obtenerlas multiplicando numerador y denominador por un mismo número. Por ejemplo, \cfrac{3}{5}=\cfrac{6}{10}=\cfrac{9}{15}

Para saber si dos fracciones son equivalentes, comprobaremos que los productos cruzados de sus numeradores y denominadores coinciden.

\cfrac{a}{b}=\cfrac{c}{d} \quad\Leftrightarrow\quad a \cdot d=b \cdot c

Si multiplicamos o dividimos el numerador y denominador por un mismo número, se obtienen fracciones equivalentes.

ejercicio

Actividades Interactivas: Fracciones equivalentes


Actividad 1: Definición de fracciones equivalentes.
Actividad 2: Busca una fracción equivalente a la dada.
Actividad 3: Comprueba si dos fracciones son equivalentes o no (Método de los productos cruzados).
Actividad 4: Junta las fracciones equivalentes.
Actividad 5: Agrupa las fracciones equivalentes.

Simplificar fracciones. Fracciones irreducibles

Simplificar una fracción consiste en obtener otra fracción equivalente con numerador y denominador menores. Para ello debemos dividir numerador y denominador por un mismo número. Este proceso se puede repetir hasta que ya no encontremos más divisores comunes distintos de 1, en cuyo caso, la fracción obtenida se dice que es irreducible.

ejercicio

Actividades Interactivas: Simplificación de fracciones


Actividad 1: Simplifica las fracciones.
Actividad 2: Coloca junto a cada fracción su fracción irreducible.

Orden en el conjunto de los racionales

De dos fracciones con el mismo denominador, es mayor la de mayor numerador. Por eso, para ordenar fracciones, debemos primero obtener fracciones equivalentes a las dadas, pero con el mismo denominador. A ésto se le llama reducir a común denominador. Veamos un ejemplo:

ejercicio

Ejemplo: Ordenar fracciones


Ordena las fracciones:
\cfrac{3}{5}\ ,\quad \cfrac{2}{4}\ ,\quad\cfrac{7}{10}

ejercicio

Actividad Interactiva: Ordenar fracciones


Actividad 1: Ordena de menor a mayor estas fracciones.

Operaciones con fracciones

Suma y resta de fracciones

Para sumar o restar fracciones:

  • Si las fracciones tienen el mismo denominador, se suman o restan los numeradores y se pone el mismo denominador.
  • Si tienen distintos denominadores, primero se reducen a común denominador y luego se procede como en el caso anterior.

ejercicio

Ejemplo: Suma y resta de fracciones


Calcula: \cfrac{3}{4} + \cfrac{4}{6} - \cfrac{1}{2}

ejercicio

Actividad Interactiva: ''Suma y resta de fracciones


Actividad 1: Aprende a sumar y restar fracciones.
Actividad 2: Realiza las siguientes sumas y restas de fracciones.

Multiplicación de fracciones

Para multiplicar fracciones, se pone como numerador, el producro de los numeradores, y como denominador, el producto de los denominadores.

\cfrac{a}{b} \cdot \cfrac{c}{d}=\cfrac{a \cdot c}{b \cdot d}

No obstante, es conveniente simplificar los numeradores entre los denominadores antes de efectuar los productos.

ejercicio

Ejemplo: Producto de fracciones


Calcula: \cfrac{10}{6} \cdot \cfrac{4}{6} \cdot \cfrac{8}{5}

ejercicio

Actividad Interactiva: ''Producto de fracciones


Actividad 1: Aprende a multiplicar fracciones.
Actividad 2: Realiza las siguientes multiplicaciones de fracciones.

Inversa de una fracción

Dada una fracción \cfrac {a}{b}\ ,\quad a \ne 0, su inversa es la fracción \cfrac {b}{a}.

Por ejemplo, la inversa de \cfrac {3}{5} es \cfrac {5}{3}.

ejercicio

Actividad Interactiva: Inversa de una fracción


Actividad 1: Halla la fracción inversa de una fracción.

División de fracciones

Para dividir dos fracciones, se pone como numerador, el producro del primer numerador por el segundo denominador, y como denominador, el producto del primer denominador por el segundo numerador.

\cfrac{a}{b} : \cfrac{c}{d}=\cfrac{a \cdot d}{b \cdot c}

No obstante, es conveniente simplificar antes de efectuar los productos.

ejercicio

Ejemplo: Cociente de fracciones


Calcula: \cfrac{6}{5} : \cfrac{4}{15}

ejercicio

Actividad Interactiva: Cociente de fracciones


Actividad 1: Aprende a dividir fracciones.

Potenciación de fracciones

Las potencias con números racionales cumplen las mismas propiedades que con números naturales y enteros.

Tan sólo queda añadir el siguiente caso:

Potencias de exponente negativo

Sea n \in \mathbb{N}, se define la potencia de exponente negativo como:

a^{-n}=\cfrac{1}{a^n}

Como consecuencia, \left ( \cfrac{a}{b} \right )^{-n}=\left ( \cfrac{b}{a} \right )^{n}.

ejercicio

Actividad Interactiva: Potencias de exponente negativo


Actividad 1. Potencias de exponente negativo.
Actividad 2. Autoevaluación.

ejercicio

Actividad Interactiva: Potencias de racionales


Actividad 1. Autoevaluación: Operaciones con potencias de racionales.

La fracción como operador

Para calcular una fracción \cfrac {a}{b} de una cantidad C\;\!, procedermos multiplicando la fracción por la cantidad C\;\!:

P=\cfrac {a}{b} \cdot C

ejercicio

Ejemplo: La fracción como operador


De una herencia de 27 millones de euros, María recibe las tres quintas partes, su hermano Ramón, la mitad del resto, y su hermana Matilde, lo que queda.
a) ¿Qué fracción le corresponde a cada uno?
b) Calcula cuánto se lleva cada uno.

Expresión decimal de una fracción

Paso de fracción a decimal

Para pasar de fracción a decimal basta con hacer la división del numerador entre el denominador. Pueden darse los siguientes casos, según sea la expresión decimal resultante:

  • Expresión decimal exacta: Si tiene un número finito de decimales.
Por ejemplo: \cfrac{7}{16}=0,4375.
  • Expresión decimal periódica pura: Si tiene un número infinito de decimales que se repiten. La parte que se repite se llama periodo.
Por ejemplo: \cfrac{6}{11}=0,545454...=0,\widehat{54}. El periodo es 54.
  • Expresión decimal periódica mixta: Si tiene un número infinito de decimales que se repiten a partir de una cierta posición decimal. La parte que se repite se llama periodo y la parte decimal previa al periodo se llama anteperiodo.
Por ejemplo: \cfrac{4}{15}=0,266666...=0,2\widehat{6}. El periodo es 6 y el anteperiodo 2.

Identificar el tipo de expresión decimal sin hacer la división

Se puede saber, sin hacer la división, que tipo de expresión decimal tiene una fracción. Para ello, deberemos simplificar la fracción y nos fijaremos en la descomposición del denominador en factores primos. Tendremos los siguientes casos:

  • Si el denominador sólo contiene factores que sean 2 ó 5, la fracción tiene una expresión decimal exacta.
  • Si el denominador no contiene factores que sean 2 ó 5, la fracción tiene una expresión decimal periódica pura.
  • Si el denominador contiene mezcla de factores que sean 2 ó 5, con otros distintos de 2 ó 5, la fracción tiene una expresión decimal periódica mixta.

ejercicio

Actividad Interactiva: Expresión decimal de una fracción


Actividad 1. Averigua el tipo de expresión decimal de una fracción y hállala posteriormente

Paso de decimal a fracción

Recíprocamente, todo número con un desarrollo decimal puede expresarse en fracción de la siguiente manera:

Decimales exactos: Se escribe en el numerador la expresión decimal sin la coma, y en el denominador un uno seguido de tantos ceros como cifras decimales.

Decimales periódicos puros: La fracción de un número decimal periódico tiene como numerador la diferencia entre el número escrito sin la coma y la parte anterior al periodo; y como denominador, tantos "9" como cifras tiene el periodo.

Decimales periódicos mixtos: Tendrá como numerador la diferencia entre a y b, donde a es el número escrito sin la coma, y b es el número sin la parte decimal periódica, escrito como número entero. El denominador tendrá tantos "9" como cifras tiene el periodo y otros tantos "0" como cifras tenga el anteperiodo.

Veamos unos ejemplos que ilustren el porqué de tales procedimientos:

ejercicio

Ejemplo: Paso de decimal a fracción


Expresa en forma de fracción los números decimales:
a) 15,\widehat{34}  b) 12,3 \widehat{67}

ejercicio

Actividad Interactiva: Paso de decimal a fracción


Actividad 1. Averigua la fracción que corresponde con la expresión decimal.

Ejercicios y problemas

Ejercicios

ejercicio

Ejercicios:


1. Agrupa las fracciones que sean equivalentes:

\cfrac {15}{20} \quad \cfrac{3}{5}\quad \cfrac{8}{16}\quad\cfrac{3}{4}\quad \cfrac{15}{25}\quad \cfrac{1}{2}\quad \cfrac{21}{28}

2. Simplifica las fracciones:

a) \cfrac{70}{14} b) \cfrac{300}{420} c) \cfrac{105}{60}

3. Ordena de menor a mayor las fracciones:

\cfrac {5}{12} \quad \cfrac{3}{6}\quad \cfrac{5}{8}\quad\cfrac{1}{3}

4. Opera las fracciones:

a) \cfrac{7}{6} \cdot \cfrac{-2}{14} b) \left ( \cfrac{3}{5}-\cfrac{2}{6} \right ):\cfrac{3}{15} c) \cfrac{\cfrac {1}{3}-\left ( \cfrac{3}{4}-\cfrac{2}{6}+1 \right )}{2+\cfrac {2}{3}}

5. Simplifica y expresa en forma de fracción:

a) \cfrac{-5^2}{5^5} b) \cfrac{0,001}{10^2} c) \cfrac{(a^3 \cdot b^{-2})^2}{a^4 \cdot b^{-3}}

6. Simplifica:

a) \left ( \cfrac{-1}{5} \right )^3 b) \left [ \left ( \cfrac{-1}{3} \right )^{-2} \right ]^2 c) \left ( \cfrac{-1}{3} \right )^3 \cdot \left ( \cfrac{1}{-3} \right )^{-2}

7. Calcula utilizando las propiedades de las potencias:

a)\ \frac{6^3.8^4}{3^0.3^3.2^4.2^2} \quad b)\ \frac{25^3.3^{-2}}{15^4.3^{-3}.5^4} \quad c)\ \frac{10^3.16.5^2}{100.8.25}


8. Sin hacer la división, indica qué tipo de decimal resulta:

a) \cfrac{72}{15} b) \cfrac{72}{9} c)\cfrac{72}{35}

8. Expresa en forma de fracción:

a) 21'379\;\! b) 2'\widehat{23} c) 21'45 \widehat{3}

ejercicio

Actividades Interactivas:Potencias


Actividad 1: Producto de potencias.
Actividad 2: Cociente de potencias.
Actividad 3: Potencia de un producto.
Actividad 4: Potencia de un cociente.
Actividad 5: Potencia de una potencia.
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