Factorización de polinomios (1ºBach)

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Tabla de contenidos

1 Divisibilidad de polinomios
- 1.1 Polinomios múltiplos y divisores
- 1.2 Polinomios irreducibles
2 Factorización de polinomios

Divisibilidad de polinomios

Polinomios múltiplos y divisores

La divisibilidad en el conjunto de los polinomios es muy similar a la .

Un polinomio $D(x)\,$ es divisor de otro, $P(x)\,$ y lo representaremos por $P(x)|Q(x)\;$ , si la división $P(x):\,D(x)\,$ es exacta. Es decir, cuando

$P(x)=\,D(x)\cdot C(x)\,$

En tal caso, diremos que $P(x)\,$ es divisible por $Q(x)\,$ . También diremos que $P(x)\,$ es un múltiplo de $D(x)\,$ .

Ejemplos:

$(3x+1) \cdot (x^2-5x+3) =3x^3-14x^2+4x+3 \Rightarrow (3x^3-14x^2+4x+3):(3x+1)=x^2-5x+3$

La divisibilidad de polinomios es semejante a la divisibilidad con números enteros. Asimismo, la factorización de polinomios equivale a la descomposición de un número en factores primos, y los conceptos de máximo común divisor, mínimo común múltiplo e irreducibilidad son similares a los correspondientes conceptos numéricos.

Polinomios irreducibles

Un polinomio $P(x)\,$ es irreducible cuando ningún polinomio de grado inferior es divisor suyo.

Ejemplos:

Son polinomios irreducibles, entre otros:

Los de primer grado: $3x,\ x-3,\ 5x-3\ \cdots \;$
Los de segundo grado sin raíces: $x^2+1,\ 2x^2-3x+5 \cdots \;$

Factorización de polinomios

Factorizar un polinomio es descomponerlo en producto de polinomios con el menor grado posible.

Factorización de polinomios de grado 2

Factorización de polinomios de segundo grado

Un polinomio de segundo grado, $kx^2+mx+n\;$ , con raíces rales, $a\;$ y $b\;$ , se puede factorizar de la forma

$k(x-a)(x-b)\;$

Demostración:

Ejemplos:

El polinomio $5x^2+5x-60\;$ tiene dos raíces: $x_1=3,\ x_2=-4$ , que se obtienen de resolver la ecuación de segundo grado $5x^2+5x-60=0\;$ . Entonces:

$5x^2+5x-60=5(x-3)(x+4)\;$

El polinomio incompleto de grado 3, $5x^3+5x^2-60x\;$ , se puede descomponer de la siguiente manera:

$5x^3+5x^2-60x=x(5x^2+5x-60)=5x(x-3)(x+4)\;$

(Observa que primero hemos sacado factor común $x\;$ y luiego hemos factorizado el polinomio de grado 2, como hicimos en el ejemplo anterior).

División de un polinomio por (x-a). Regla de Ruffini

Regla de Ruffini

La Regla de Ruffini nos permite dividir un polinomio entre un binomio de la forma $(x-r)\;$ , siendo $r\;$ un número entero.

Debemos esta regla al matemático italiano Paolo Ruffini,

Demostración:

Vamos a dividir el polinomio

$P(x)=a_nx^n+a_{n-1}x^{n-1}+\cdots+a_1x+a_0$

entre el binomio

$Q(x)=x-r\,\!$

para obtener el cociente

$C(x)=b_{n-1}x^{n-1}+b_{n-2}x^{n-2}+\cdots+b_1x+b_0$

y el resto $s\;$ .

1. Trazamos dos líneas a manera de ejes. Cogemos los coeficientes de P(x) y los escribimos ordenados. Entonces escribimos r en la parte inferior izquierda del eje, encima de la línea:

    |        a_n        a_n-1       ...        a₁         a₀
    |                                    
 r  |                                    
----|---------------------------------------------------------
    |                                    
    |

2. Pasamos el coeficiente más pegado a la izquierda (a_n) abajo, justo debajo de la línea para obtener el primero de los coeficientes b:

    |        a_n        a_n-1       ...        a₁         a₀
    |                                    
  r |                                    
----|---------------------------------------------------------
    |        a_n                     
    |
    |  = b_n-1                                
    |

3. Multiplicamos el número más pegado a la derecha debajo de la línea por r y lo escribimos sobre la línea en la primera posición de la derecha:

    |        a_n        a_n-1       ...        a₁         a₀
    |
  r |                  b_n-1r
----|---------------------------------------------------------
    |        a_n
    |
    |      = b_n-1                                
    |

4. Añadimos los dos valores que hemos puesto en la misma columna:

    |        a_n        a_n-1       ...        a₁         a₀
    |
  r |                  b_n-1r
----|---------------------------------------------------------
    |        a_n     a_n-1+(b_n-1r)
    |
    |      = b_n-1     = b_n-2                                
    |

5. Repetimos los pasos 3 y 4 hasta que no tengamos más números:

    |        a_n        a_n-1       ...        a₁         a₀
    |
  r |                  b_n-1r      ...        b₁r        b₀r
----|---------------------------------------------------------
    |        a_n     a_n-1+(b_n-1r)  ...       a₁+b₁r       a₀+b₀r
    |
    |      = b_n-1     = b_n-2      ...       = b₀        = s
    |

Los valores b son los coeficientes del polinomio resultante $C(x)\;$ , el grado será menor que el grado de $P(x)\;$ . El resto será $s\;$ .

Ejemplo: Regla de Ruffini

Divide los polinomios usando la regla de Ruffini:

$P(x)=7x^4-5x^3-4x^2+6x-1\,\!$

$Q(x)=x-2\,\!$

Solución:

	7	-5	-4	6	-1
2		14	18	28	68
	7	9	14	34	67

Operaciones:

$2 \cdot 7=14\,\!$

$-5+14=9\,\!$

$2 \cdot 9 =18\,\!$

$-4+18=14\,\!$

$2\cdot 14=28\,\!$

$6+28=34\,\!$

$2 \cdot 34=68\,\!$

$-1+68=67\,\!$

El resultado significa que el cociente de la división $C(x)=7x^3+9x^2+14x+34\,\!$ y el resto es $67\,\!$

Procedimientos para la factorización de polinomios de grado mayor que 2

Siempre que se pueda, sacaremos $x\;$ factor común.
Mediante la regla de Ruffini buscaremos las raíces enteras del polinomio, que se hallan entre los divisores del término independiente. Así, si encontramos una raíz $x=a\;$ de un polinomio $P(x)\;$ , tendremos que $P(x)=(x-a)Q(x)\;$ , donde $Q(x)\;$ tiene un grado menos que $P(x)\;$ .
Si es un polinomio bicuadrado, ax^4+bx^2+c\;, podremos hallarle las raices resolviendo la ecuación bicuadrada que resulta de igualarlo a cero.
Si un polinomio de grado mayor que 2 no puede factorizarse usando los procedimientos anteriores, es poco probable que podamos hacerlo con lo sconocimientos que tenemos.