𝒫Polinomios — Teoría por niveles

ESO — Polinomios: conceptos y operaciones

Construimos polinomios, los ordenamos por grado y practicamos suma, resta, multiplicación y factorización básica. Todo con muchos ejemplos.

Definición, términos y grado

Un polinomio en x es una expresión de la forma anxn + an−1xn−1 + … + a1x + a0, con coeficientes ai reales (o racionales) y exponente n entero no negativo. El grado es el exponente mayor con coeficiente no nulo. El coeficiente principal es an. Se escribe en forma estándar ordenando de mayor a menor grado.

Ejemplos resueltos (10)

  1. Identifica grado y coeficiente principal en 5x³ − 2x + 7.Grado 3; coeficiente principal 5.
  2. ¿Es 3x−2 + 1 un polinomio?No; los exponentes deben ser enteros no negativos.
  3. Escribe en forma estándar: 4 − x + 2x³ + x².2x³ + x² − x + 4.
  4. Cuenta términos en −3x² + 6x − 1.Tres términos (trinomio).
  5. Monomio de grado 0.Cualquier constante ≠ 0; p.ej., 9.
  6. ¿Qué polinomio tiene grado indefinido?El polinomio nulo (todos coeficientes 0).
  7. Completa: 7x² + __x + 5 tiene 2 raíces reales si……su discriminante b²−4ac > 0; aquí a=7, c=5.
  8. Coeficiente de x en 9 − 4x + x³.−4.
  9. ¿Qué término falta en 6x³ + 0x² + 5?El término en x (coeficiente 0).
  10. Clasifica: 8x − 3.Binomio de grado 1 (lineal).

Suma, resta y multiplicación

Para sumar o restar se combinan términos semejantes (misma potencia de x). Para multiplicar se usa distributiva y, si procede, producto notable.

Ejemplos resueltos (10)

  1. (3x² + x − 4) + (−x² + 5x + 7)2x² + 6x + 3.
  2. (2x³ − x + 1) − (x³ + 3x − 5)x³ − 4x + 6.
  3. (x + 2)(x + 5)x² + 7x + 10.
  4. (2x − 3)(x − 4)2x² − 11x + 12.
  5. (x − 6)²x² − 12x + 36.
  6. (x + 3)(x² − x + 2)x³ + 2x² − x + 6.
  7. (2x + 1)(3x² − x + 4)6x³ + x² + 7x + 4.
  8. Ordena y simplifica: 4x − 3 + 2x² − x + 52x² + 3x + 2.
  9. (x − 1)(x + 1)x² − 1 (diferencia de cuadrados).
  10. Producto de un monomio: 3x(2x² − x + 5)6x³ − 3x² + 15x.

Identidades notables

Recetas útiles: (a±b)² = a² ± 2ab + b², a² − b² = (a−b)(a+b), (a±b)³ = a³ ± 3a²b + 3ab² ± b³.

Ejemplos resueltos (6)

  1. Expande (3x − 2)²9x² − 12x + 4.
  2. Factoriza x² − 49(x − 7)(x + 7).
  3. Expande (x + 4)³x³ + 12x² + 48x + 64.
  4. Factoriza 9x² − 24x + 16(3x − 4)².
  5. Simplifica (x + 2)² − (x − 2)²4x·2 = 8x (por a²−b²).
  6. Completa cuadrado: x² + 6x + 5(x + 3)² − 4.

Factorización básica

Claves: factor común, agrupación, y usar identidades. Las raíces de un polinomio indican factores lineales: si r es raíz de p(x), entonces (x − r) divide p(x).

Ejemplos resueltos (8)

  1. 3x² + 6x3x(x + 2) (factor común).
  2. ax + aya(x + y).
  3. x² + 5x + 6(x + 2)(x + 3) (buscar dos números con suma 5 y producto 6).
  4. 2x² + 7x + 3(2x + 1)(x + 3).
  5. x³ + 3x² + x + 3Grupo: (x³ + 3x²) + (x + 3) = x²(x + 3) + 1(x + 3) = (x + 3)(x² + 1).
  6. 4x² − 25(2x − 5)(2x + 5).
  7. x² − 10x + 25(x − 5)².
  8. x³ − xx(x − 1)(x + 1).

Evaluación y raíces

Para evaluar p(x) en x=a sustituimos y calculamos. r es raíz si p(r)=0. La multiplicidad de una raíz es cuántas veces se repite el factor (x−r).

Ejemplos resueltos (6)

  1. p(x)=x² − 4x + 3. Calcula p(2).4 − 8 + 3 = −1.
  2. ¿Es 3 raíz de x² − 5x + 6?9 − 15 + 6 = 0 ⇒ sí; factor (x − 3).
  3. Raíces de x² − 9±3.
  4. Multiplicidad de la raíz 2 en (x − 2)²(x + 1)2 tiene multiplicidad 2.
  5. ¿Cuántas raíces reales puede tener un polinomio cúbico?1 o 3 (contando multiplicidades siempre 3 complejas).
  6. Grafica mentalmente y= (x − 1)²Toca el eje x en x=1 (mínimo) y no lo atraviesa.

Generador de práctica (ESO)

Elige un tipo y genera ejercicios con solución. Escribe la respuesta en forma simplificada.

Sumar/restar polinomios

Ver solución

Producto (binomio × binomio)

Ver solución

Ejercicios propuestos (20) — con solución

  1. Simplifica: (2x² − 3x + 1) + (x² + 5x − 4)3x² + 2x − 3.
  2. Multiplica: (x − 7)(x + 2)x² − 5x − 14.
  3. Factoriza: x² + x − 12(x + 4)(x − 3).
  4. Evalúa p(−1) para p(x)=2x² + x − 32(1) − 1 − 3 = −2.
  5. Escribe en forma estándar: 6 − 4x + x³ + xx³ − 3x + 6.
  6. Producto: (2x − 5)²4x² − 20x + 25.
  7. Factoriza por grupos: x³ − 4x² + x − 4(x − 4)(x² + 1).
  8. Indica el grado de 7 − 2x⁵ + x⁴5.
  9. Raíces de x² − 6x + 93 (doble).
  10. Completa cuadrado: x² − 8x + 5(x − 4)² − 11.
  11. Multiplica: (x + 1)(x² + x + 1)x³ + 2x² + 2x + 1.
  12. Simplifica: 5x − (3x − 4)2x + 4.
  13. Factoriza: 6x² − 21x3x(2x − 7).
  14. Producto: (3x + 2)(x − 4)3x² − 10x − 8.
  15. ¿x=−2 anula p(x)=x²+4x+4?Sí, p(−2)=0; (x+2)².
  16. Expande: (x − 3)(x² + 3x + 9)x³ − 27 (cubo de binomio).
  17. Factoriza: 25x² − 1(5x − 1)(5x + 1).
  18. Multiplica: (2x − 1)(x + 6)2x² + 11x − 6.
  19. Reduce: (x − 2)³x³ − 6x² + 12x − 8.
  20. Evalúa p(3) si p(x)=x³ − x27 − 3 = 24.

Bachillerato — Profundización en polinomios

Ampliamos con división polinómica, Ruffini, teorema del resto y del factor, factorización avanzada, raíces y multiplicidad, ecuaciones e inecuaciones y esbozo de gráficas.

División polinómica y algoritmo de Euclides

Dados p(x) (dividendo) y d(x)≠0 (divisor), existen únicos q(x) (cociente) y r(x) (resto) tales que p = dq + r con grado(r) < grado(d). Esto permite simplificar fracciones algebraicas y preparar factorizaciones.

Ejemplos resueltos (8)

  1. Divide x³ − 6x² + 11x − 6 entre x − 1Cociente x² − 5x + 6; resto 0 (porque 1 es raíz).
  2. Divide 2x³ + 3x² − x + 5 entre x + 2Cociente 2x² − x + 1; resto 3.
  3. Comprueba grados: deg(r) < deg(d)En los casos anteriores, r es constante (grado 0) y d es lineal (grado 1).
  4. Euclides para polinomios: mcd(x² − 1, x² − x)mcd = x − 1.
  5. Divide x⁴ − 1 entre x² − 1q = x² + 1, r = 0.
  6. Divide x³ + 2x² − x − 2 entre x + 1q = x² + x − 2, r = 0.
  7. Usa la división para simplificar (x³ − 1)/(x − 1)Resultado x² + x + 1.
  8. Divide 3x³ − 5x + 2 entre x − 2q = 3x² + 6x + 7, r = 16 (vía Ruffini).

Regla de Ruffini (división sintética)

Para dividir entre (x − r), copiamos coeficientes y bajamos–multiplicamos–sumamos. El último número es el resto p(r).

Ejemplos resueltos (8)

  1. Ruffini de p(x)=x³ − 4x² + x + 6 con r=2Cociente x² − 2x − 3; resto 0 ⇒ (x − 2)(x² − 2x − 3).
  2. Ruffini con huecos: p(x)=2x³ + 0x² − x + 1, r=−1Cociente 2x² − 2x + 1; resto 0.
  3. Interpreta el restoSiempre es p(r), por el teorema del resto.
  4. Extrae otro factor: x³ − 6x² + 11x − 6Ruffini con r=1,2,3 → factores (x−1)(x−2)(x−3).
  5. Si el resto no es 0…El divisor no es factor; prueba con otro r o usa división larga.
  6. Ruffini con r=0Equivale a separar el término independiente: resto p(0) es el término independiente.
  7. Ruffini con fracciones (opcional)Se puede usar r=p/q (racional) con más cuidado en los productos.
  8. Ruffini y multiplicidadSi al dividir por (x − r) el resto es 0 repetidas veces, la multiplicidad de r aumenta.

Teoremas del resto y del factor

Resto: si dividimos p(x) entre (x − a), el resto es p(a). Factor: (x − a) es factor de p(x) ⇔ p(a)=0. Consecuencia: las raíces determinan factores lineales.

Ejemplos resueltos (6)

  1. Calcula el resto de dividir p(x)=2x³ − x² + 4x − 7 entre (x − 2)p(2)=2·8 − 4 + 8 − 7 = 13.
  2. Comprueba si (x − 3) divide x² − 5x + 6p(3)=9 − 15 + 6 = 0 ⇒ sí.
  3. Si p(−1)=0, ¿qué factor tiene p?(x + 1).
  4. Encuentra k para que x − 1 sea factor de x³ + kx² − 5x + 2p(1)=1 + k − 5 + 2 = 0 ⇒ k=2.
  5. Halla a tal que el resto de dividir por (x − a) sea 5p(a)=5 (usa la definición del resto).
  6. Si p(x) tiene raíces 1 y −2, escribe factores(x − 1)(x + 2)·q(x).

Búsqueda de raíces racionales

Para polinomios con coeficientes enteros, los candidatos a raíz racional p/q (en forma irreducible) deben verificar: p | término independiente y q | coeficiente principal. (Criterio de raíces racionales).

Ejemplos resueltos (6)

  1. p(x)=x³ − 4x² − 7x + 10Candidatos ±1,±2,±5,±10. Probando: p(−1)=0 ⇒ (x + 1)(x² − 5x + 10).
  2. p(x)=2x³ + x² − 8x − 4candidatos ±1,±2,±4,±1/2,±1/4,±2 ⇒ r=1 es raíz ⇒ reduce por Ruffini.
  3. ¿Y si ningún candidato vale?No hay raíces racionales; usa otros métodos (gráfica, numéricos) o factoriza sobre ℝ con cuadráticas.
  4. Relación con coeficiente principal ≠1Incluye divisores de ese coeficiente en los denominadores.
  5. Si el término independiente es 0x=0 es raíz; factoriza x.
  6. Comprobación finalMultiplica los factores para verificar.

Factorización avanzada

Combinamos todos los recursos: buscar raíces racionales, Ruffini repetida, completar cuadrado y reconocer irreducibles cuadráticos.

Ejemplos resueltos (10)

  1. x³ − 6x² + 11x − 6(x − 1)(x − 2)(x − 3).
  2. 2x³ − 3x² − 8x + 12Racional r=2 ⇒ (x − 2)(2x² + x − 6) ⇒ (x − 2)(2x − 3)(x + 2).
  3. x⁴ − 5x² + 4Truco: t=x² ⇒ t² − 5t + 4 = (t − 1)(t − 4) ⇒ (x² − 1)(x² − 4) ⇒ (x − 1)(x + 1)(x − 2)(x + 2).
  4. 3x⁴ + 6x³ − 3x²3x²(x² + 2x − 1).
  5. x³ + x² − 4x − 4Grupo: x²(x + 1) − 4(x + 1) = (x + 1)(x² − 4) ⇒ (x + 1)(x − 2)(x + 2).
  6. x⁴ + 4x³ + 6x² + 4x + 1(x + 1)⁴ (binomio de Newton).
  7. 2x⁴ − 18x² + 322(x⁴ − 9x² + 16) ⇒ intenta t=x²: t² − 9t + 16=(t−1)(t−8) ⇒ 2(x²−1)(x²−8).
  8. x³ − 9xx(x − 3)(x + 3).
  9. x⁵ − x³x³(x² − 1)=x³(x − 1)(x + 1).
  10. 4x³ − 12x² + 9xx(2x − 3)².

Ecuaciones e inecuaciones polinómicas

Resolver p(x)=0 equivale a factorizar y anular cada factor. Para inecuaciones usamos el método de signos: eje real marcado por las raíces y el signo de cada intervalo.

Ejemplos resueltos (8)

  1. Resuelve x³ − 4x² − x + 4 = 0Factoriza por grupos: (x²(x − 4) − 1(x − 4))=(x − 4)(x² − 1) ⇒ raíces 4, ±1.
  2. Resuelve 2x³ + x² − 8x − 4 = 0r=1 ⇒ divide ⇒ 2x² + 3x − 4 ⇒ raíces 1, (−3±√(9+32))/4 = (−3±√41)/4.
  3. Resuelve (x − 2)²(x + 3) ≥ 0Signos: raíz doble en 2 (cambia? no), simple en −3. Sol: (−∞,−3] ∪ {2} ∪ [2,∞).
  4. Encuentra k para que x=2 sea raíz doble de x³ + kx² + x + 2p(2)=0 y p′(2)=0 ⇒ resuelve sistema para k=−5.
  5. Resuelve x⁴ − 5x² + 4 ≤ 0(x² − 1)(x² − 4) ≤ 0 ⇒ intervalos: [−2,−1] ∪ [1,2].
  6. Resuelve x³ − 6x² + 9x = 0x(x − 3)²=0 ⇒ x=0, 3 (con 3 doble).
  7. Encuentra el polinomio mínimo grado con raíces 1 (doble) y −2(x − 1)²(x + 2).
  8. Halla parámetros a,b si x=1 y x=−2 anulan x³ + ax² + bx + 6p(1)=0 ⇒ 1+a+b+6=0; p(−2)=0 ⇒ −8+4a−2b+6=0 ⇒ resuelve: a=−1, b=−6.

Comportamiento de gráficas

Para grandes |x|, domina el término de mayor grado: comportamiento al infinito. Si el grado es par y coeficiente principal >0, y→+∞ en ambos extremos; si es impar y coeficiente principal >0, y→−∞ a la izquierda y y→+∞ a la derecha. La multiplicidad indica si la curva atraviesa (impar) o toca (par) el eje en esa raíz.

Ejemplos rápidos (5)

  1. Esboza y = (x − 1)(x − 3)Parábola (abre hacia arriba); corta en x=1 y x=3; vértice en x=2.
  2. y = −2x³ + xGrado impar, coeficiente principal negativo ⇒ sube a la izquierda y baja a la derecha; corta en x=0, ±√(1/2).
  3. y = (x + 2)²(x − 1)Toca en −2 (doble) y atraviesa en 1.
  4. ¿Cuántos cortes puede tener con el eje x un polinomio de grado n?Como máximo n cortes reales (contando multiplicidad).
  5. Signo de (x − 2)³ para x < 2Negativo (potencia impar de un negativo).

Generadores (Bach) y test de autoevaluación

Ruffini / Resto

Ver desarrollo

Factorización guiada

Ver una posible solución

Test rápido (5 preguntas)

    Ejercicios propuestos (25) — con solución detallada

    1. Divide x³ − 2x² − x + 2 entre x − 1q=x² − x − 2, r=0 ⇒ (x − 1)(x² − x − 2).
    2. Usa el teorema del resto para calcular p(2) si p(x)=3x³ − x² + 4x − 5p(2)=24 − 4 + 8 − 5 = 23.
    3. Encuentra todas las raíces de x³ − 3x² − 4x + 12r=3 ⇒ divide ⇒ x² − 4 ⇒ raíces 3, ±2.
    4. Halla k para que (x − 2) divida x³ + kx² − 5x + 6p(2)=8 + 4k − 10 + 6 = 0 ⇒ k=−1.
    5. Factoriza x⁴ − 5x² + 6(x² − 2)(x² − 3).
    6. Resuelve (x − 1)(x + 2)(x − 3) ≥ 0Intervalos: (−∞,−2] ∪ [1,3] ∪ [3,∞).
    7. Determina m para que x=−1 sea raíz doble de x³ + mx² + x + mp(−1)=0 y p′(−1)=0 ⇒ m=0.
    8. Aplica Euclides: mcd(x³ − x, x² − 1)x² − 1.
    9. Factoriza 6x³ − x² − 12x + 2r=1/2 ⇒ (2x − 1)(3x² + x − 2) ⇒ (2x − 1)(3x − 2)(x + 1).
    10. Esboza y = −x³ + 4xCortes: x=0, ±2; sube izq., baja dcha. Máx/Mín relativos en ±√(4/3).
    11. Encuentra el polinomio de menor grado con raíces −2 (doble) y 3(x + 2)²(x − 3).
    12. Comprueba si x+2 es factor de x³ + 5x² + 8x + 4p(−2)=−8+20−16+4=0 ⇒ sí.
    13. Divide 2x⁴ − 3x³ + x − 5 entre x² − x + 1q=2x² − x − 1, r=−x − 4.
    14. Resuelve x⁴ − 7x² + 10 = 0t=x² ⇒ (t − 5)(t − 2)=0 ⇒ x=±√5, ±√2.
    15. Señala el signo de p(x)=(x−1)²(x+4) para x∈(−4,1)Negativo (factor simple x+4<0, doble no cambia signo).
    16. Construye p(x) de grado 3 con coef. principal 2 y raíces −1, 2 y 3p(x)=2(x+1)(x−2)(x−3).
    17. Determina a para que el resto de dividir x³ + ax² + 1 entre (x − 1) sea 5p(1)=1 + a + 1 = 5 ⇒ a=3.
    18. Factoriza x⁶ − 1(x³ − 1)(x³ + 1) = (x − 1)(x² + x + 1)(x + 1)(x² − x + 1).
    19. Resuelve (x² − 4)(x − 1) < 0Intervalos por signos: (−∞,−2)∪(−2,1)∪(1,2)∪(2,∞) ⇒ solución (−2,1) ∪ (2,∞).
    20. Calcula p′(x) de p(x)=(x − 2)³(x + 1)p′(x) = (x − 2)²[3(x + 1) + (x − 2)] = (x − 2)²(4x + 1) (útil para mínimos/máximos).
    21. Si p(x)=x³ − ax² + bx − 8 tiene raíz 2, halla relación entre a y bp(2)=8 − 4a + 2b − 8 = 0 ⇒ 2b = 4a ⇒ b=2a.
    22. Encuentra todas las raíces de 2x³ − 5x² − 4x + 12r=2 ⇒ divide ⇒ 2x² − x − 6 ⇒ raíces 2, 2, −3/2? (corrige): 2x² − x − 6=(2x+3)(x−2) ⇒ raíces 2 (doble), −3/2.
    23. Factoriza x⁴ + 2x³ − x − 2Grupo: x³(x+2) − 1(x+2) = (x+2)(x³ − 1) ⇒ (x+2)(x − 1)(x² + x + 1).
    24. Determina la multiplicidad de x=0 en p(x)=x⁵ − 3x³ + 2xExtrae x ⇒ p=x(x⁴ − 3x² + 2) ⇒ multiplicidad 1 (las otras raíces vienen de la cuadrática en x²).
    25. Esboza y=(x−1)⁴Grado par, toca el eje en x=1 con aplanamiento (raíz de multiplicidad 4).
    26. Resto de dividir 5x⁴ − x³ + 4x − 7 entre (x + 1)p(−1)=−5 − 1 − 4 − 7 = −17.