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Hace
unos 4.000 años, los babilonios conocían la manera
de encontrar la solución positiva de ciertos tipos de ecuaciones
cuadráticas. Tenían una "receta" muy precisa
para resolver ecuaciones del tipo , con , , aunque estos símbolos ( ) no se usaban entonces.
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Babilonios
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Más adelante, matemáticos griegos, hindúes,
árabes y europeos se dedicaron al estudio de estas ecuaciones
y lograron avanzar a través del tiempo hasta encontrar la
fórmula para resolver cualquier ecuación de segundo
grado, es decir, una ecuación de la forma , donde , , pueden ser números cualesquiera.
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La
fórmula que permite encontrar las soluciones de cualquier
ecuación de tercer grado (o ecuación cúbica)
no se encontró sino hasta el siglo XVI en Italia. Una ecuación
cúbica es de la forma
donde
, , y son números cualesquiera, y . |
| Lo
que tienen todas estas ecuaciones en especial, y que las hace ser
de tercer grado, o cúbicas, es que la incógnita aparece
elevada al exponente 3, y ese es el mayor exponente de la incógnita.
Por muchos siglos, antes del siglo XVI, los matemáticos intentaron
encontrar la fórmula que sirviera para determinar las soluciones
de cualquier ecuación cúbica, sin lograrlo.
La gran proeza matemática de descubrir la fórmula,
fue realizada por el matemático italiano Scipione del Ferro,
en primer lugar, y más adelante por Nicoló Tartaglia
quien la obtuvo por su cuenta, sin conocer el trabajo de Scipione
del Ferro. |
Scipione del
Ferro
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Girolamo Cardano
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Sin
embargo, la fórmula es conocida con el nombre de "fórmula
de Cardano", porque otro matemático llamado Girolamo
Cardano, quien estudió cuidadosamente las soluciones de Tartaglia
y del Ferro, luego fue quien publicó la fórmula por
primera vez en un gran tratado sobre resolución de ecuaciones
titulado "Ars Magna". |
El episodio completo fue más bien trágico para sus
protagonistas. En aquellos tiempos, cuando un matemático
descubría algo importante, trataba de guardarlo en secreto,
para poder enfrentarse en "duelos matemáticos"
con otros, y vencer. Resulta que estos duelos eran una especie de
torneo o debate público, en el cual dos matemáticos
se retaban mutuamente a resolver problemas planteados por ellos.
Se proponían los problemas y se efectuaba el duelo unos 15
días después. Asistía el público y también
las autoridades locales, y el perdedor en un duelo de estos podía
llegar a perder hasta su empleo en una importante Universidad, como
consecuencia del desprestigio. |
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El caso fue que Scipione del Ferro guardó su secreto hasta
poco antes de su muerte, cuando decidió revelarlo a dos discípulos
suyos: Annibale della Nave y Antonio María Fiore.
Este último decidió retar a Tartaglia, quien era profesor
de Matemáticas en Venecia, para un duelo. Le propuso 30 problemas,
los cuales requerían de la solución de ecuaciones
cúbicas. Tartaglia propuso a Fiore otros problemas variados
y se dedicó por 15 días a trabajar sobre la ecuación
de tercer grado hasta lograr encontrar su solución. En el
duelo, Tartaglia sorprendió a todos, pero sobre todo a Fiore,
con sus soluciones a todos los problemas planteados. Fiore, por
su parte, no pudo resolver casi nada de lo propuesto por Tartaglia,
y fue declarado perdedor. A su vez, Tartaglia guardó celosamente
el secreto de su descubrimiento, a pesar de que Girolamo Cardano,
interesado en conocerlo, trató, por 4 años, de acercarse
a él para que compartiera su conocimiento de la solución
a la ecuación cúbica. |

Nicolo Fontana Tartaglia
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Finalmente, logró Cardano su objetivo, jurando a Tartaglia
solemnemente que jamás lo divulgaría. Pero 3 años
más tarde, en 1542, Cardano logra obtener permiso para estudiar
los escritos del difunto Ferro, y luego decide, en 1545, publicar
la obra "Ars Magna", que contenía, entre otros importantes
descubrimientos matemáticos, la solución de la ecuación
cúbica. Aunque, en su publicación, Cardano reconoce
el mérito de Ferro y Tartaglia en ese descubrimiento, Tartaglia
nunca lo perdonó por faltar a su juramento.
Tras un año de polémicas, Tartaglia acepta un reto de
un alumno de Cardano para un "duelo matemático",
en el cual resulta perdedor. Perdió su trabajo de profesor
en la Universidad de Brescia y murió 9 años después,
humilde, en Venecia. |
| El
desarrollo del Álgebra a través de la historia ha
sido impulsado principalmente por el interés en resolver
ecuaciones. Ecuaciones lineales o de grado 1 (del tipo ), ecuaciones cuadráticas
o de grado 2 (del tipo ), ecuaciones cúbicas ó de grado 3
(del tipo ) y ecuaciones de cualquier grado, en general.
Asociadas a las ecuaciones,
se definen:
| Funciones
lineales |
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| funciones cuadráticas |
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| funciones cúbicas |
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En todos estos casos, las
letras , , y representan números cualesquiera; por ejemplo:
es una función cúbica,
donde , , y . Estos números son llamados los coeficientes
de la expresión . |
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| A
veces, los coeficientes se denotan con las letras , , , , etc., y se expresan así:
| Funciones
lineales |
|
| funciones cuadráticas |
|
| funciones cúbicas |
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Esto permite identificar a cada coeficiente con la potencia de la
a la cual acompaña: acompaña a , a , a y a , pues . Este último término se denomina término independiente.
En general, pueden definirse funciones similares, colocando cualquier número entero positivopero con el mayor
exponente de la siendo .
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Los coeficientes de son:
Los
de son:
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Todas estas funciones son llamadas
funciones polinómicas. El grado de una función
polinómica es el mayor exponente al cual está elevada
la .
por ejemplo, el grado de es 7.
Para que una función
sea polinómica, los exponentes de la deben ser todos enteros positivos, o cero. Si hay exponentes fraccionarios
o negativos, ya no se trata de una función polinómica.
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Por ejemplo:
es una función
polinómica, mientras que
no lo es, porque el término
equivale a , y cuando hay exponentes negativos en la variable , ya no se trata
de una función polinómica.
En el caso de , aunque aparece como el coeficiente de y , ese exponente
fraccionario no está sobre la variable , sino sobre un coeficiente; por lo tanto es una función
polinómica. |

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Si la expresión de una función polinómica consta
de un solo término, esa expresión se llama monomio:
es un monomio.
Si la expresión consta
de 2 términos, se llama binomio: es un binomio (la suma de dos monomios). En
el caso de tratarse de una función como la siguiente:
se dice entonces que es un trinomio (la suma de 3 monomios).
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Cuando hay más
de 3 términos, sencillamente llamamos polinomio a la expresión
dada. Por ejemplo
es un polinomio. Más precisamente,
podemos decir que todas las expresiones del tipo
son polinomios.
Los monomios, binomios y trinomios son polinomios
especiales con sólo 1,2 ó 3 términos respectivamente.
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Suma de Polinomios
Los polinomios son expresiones
que se pueden sumar, restar, multiplicar y dividir; para dar un
ejemplo de una suma de polinomios, se tomarán los polinomios
en este caso, es de grado 5 y de grado 2. Los coeficientes de son: , , . Los de son: , |
Para
sumar , se suman los coeficientes de un mismo grado,
y para eso se puede escribir: |
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Entonces, el polinomio resultante es
Una manera distinta de sumar estos dos polinomios es la siguiente:
se colocan uno debajo del otro, con cada monomio
debajo del que tiene su mismo grado. Para eso, se deben colocar
todos los monomios de grados 0,1,2,3,4,5, en ambos polinomios, algunos
de ellos con coeficiente 0:
en este caso, la suma es muy
sencilla. Los polinomios y no tienen monomios del mismo grado, pues tiene monomios de grado
0,1 y 2, y tiene monomios de grados
4 y 5.
No tienen lo que se denomina
"términos semejantes". Estos son monomios del mismo
grado. Por eso, para sumar basta
con "añadir" los monomios que componen a a los de :
Luego se pueden ordenar los monomios
de acuerdo a su grado:
en la siguiente suma, sí
hay términos semejantes:
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Es bueno ordenar los monomios por grado (de mayor a menor), y colocar
los que faltan, con coeficiente cero:

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Ahora
se suman los coeficientes de los términos semejantes: haz
click aquí para ver los polinomios
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Resta de Polinomios.
Una resta de dos polinomios
no es más que la suma de un polinomio más el opuesto
del otro. Tal como ocurre con los números enteros
, el opuesto de
un polinomio es aquel que, sumado a él, da cero. Por ejemplo:
pues .
El polinomio opuesto a es y se obtiene sencillamente cambiando de signo
a todos los monomios de .
cuando se deba restar un polinomio de otro: , lo que se hace es sumar más el opuesto de :
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Para reflexionar:
Si y el grado
del polinomio es 2, ¿cuál es el
grado del polinomio ? ¿Es
posible que tenga un monomio de grado 3? ¿y
de grado 1?
El grado
del polinomio es 4 y si
el de es 2, entonces tiene un monomio de grado 4, que es pues esa es la única
manera de que no tenga un monomio
de grado 4 (se cancelarán ).
Como tiene grado 2,
tampoco tiene monomios de grado mayor que 4, así que el grado de es 4. Si tuviera un monomio de grado 3, aparecería
con el signo opuesto en , y el grado de sería 3; como en realidad es 2, entonces no tiene
un monomio de grado 3.
Finalmente,
podría tener un
monomio de grado 1, porque tiene grado 2 y puede tener un monomio de grado 1. |
Multiplicación
de Polinomios.
Si se tienen dos polinomios
muy simples, por ejemplo, dos monomios, el producto de ellos dos
es muy fácil de calcular. Por ejemplo:
Simplemente, se usa la propiedad
de la potenciación que dice que, al multiplicar dos potencias
con igual base, se obtiene otra potencia, con la misma base y con
exponente igual a la suma de los dos exponentes:
Por otra parte, los coeficientes de los monomios se multiplican,
como en este ejemplo: . Otro ejemplo:
Además, todo monomio
se puede expresar como producto de otros dos, por ejemplo:
El proceso de encontrar
dos o más polinomios que al multiplicarse permitan obtener
el polinomio original se denomina factorización de polinomios.
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Factorizar monomios es muy sencillo, y si el grado del monomio es
mayor que 1, hay varias maneras de factorizarlo, por ejemplo:
pero también
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Factorizar binomios, trinomios
y polinomios en general, requiere de más trabajo, y se verán
algunos casos más adelante. |
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Observando los ejemplos anteriores, se destaca lo siguiente: el
grado de p(x).q(x) es igual a la suma de los grados de p(x) y q(x).
Esto siempre se cumple, cuando se multiplican dos polinomios.
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Hay algunos casos
destacados de productos de polinomios que, por esa importancia que
tienen, son llamados productos notables. Son los siguientes:
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Otros productos notables son:
1)
Esto es cierto porque
Por ejemplo:
2) .
3) .
Estas dos igualdades se ve
que son ciertas, sencillamente aplicando la distributividad del
producto respecto a la suma. Por ejemplo:
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Factorización:
Se ha visto ya que la factorización
de un polinomio es el mecanismo que permite expresar a ese polinomio
como el producto de dos o más polinomios. Por ejemplo, si
se desea factorizar el polinomio
se observa que y , entonces
se ha expresado como producto de los binomios y .
El término factorización
también se usa en el contexto de los números naturales.
Factorizar el número 30 es escribirlo como producto de factores,
distintos de 30:
Hay 3 factorizaciones del número 30, distintas entre ellas.
Sin embargo, el número 11 no se puede factorizar como producto
de factores distintos de 11, porque 11 es primo.
De la misma manera, se pueden factorizar algunos
polinomios y otros no.
Por ejemplo, no se puede factorizar como producto de otros
polinomios.
El polinomio se puede factorizar, pues , y por lo tanto
También el polinomio se puede factorizar. Primero, se observa que se
puede sacar la como factor común de todos los términos:
Ahora, , y . por eso,
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División de Polinomios.
Dos polinomios se pueden sumar,
restar, multiplicar y dividir, pero esta última operación
se puede hacer siempre que el grado del divisor sea menor o igual
al grado del dividendo. Por una razón muy simple:
Si , entonces
y por eso el grado de es igual al grado de más el grado de .
Por ejemplo:
Si y 
entonces , porque
Aquí se ve que el grado
del divisor ( ) es igual
a 1, el grado del dividendo es 3 y el del cociente es 2 y
Cuando se divide un número entero entre
otro, puede ocurrir que la división sea exacta, o que tenga
un resto, el cual es un número menor que el divisor. Por
ejemplo:
es una división exacta. |
con resto
1, porque  |
Del mismo modo, al dividir
un polinomio entre otro , cuyo grado sea menor o igual al de , se puede obtener una división exacta, o una que deja un resto, y el resto, en este caso es otro polinomio de grado menor que el de .
Por ejemplo: la división
anterior, es exacta porque
La siguiente división
no es exacta:
como se tiene que el cociente de esa división
es el monomio y el resto es el monomio
Además, se observa lo
siguiente:
grado
de grado de |
grado
de grado de grado de |
esto siempre debe
ocurrir en una división de polinomios:
Si con resto
, es decir,
entonces:
y
Ahora se verá cómo
se realiza una división entre dos polinomios, de manera que
se obtenga un cociente y un resto (que puede ser cero si la división
es exacta).
Si se trata de un monomio
entre otro, es muy sencillo:
Para obtener el monomio cociente,
en este caso, , se dividió
el coeficiente 6 de entre el coeficiente
2 de y se obtuvo el 3 de . Para obtener el grado del monomio
cociente, se restó: ; esto es, el grado de menos el grado de . |
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Para
aprender a dividir bien polinomios, es necesario conocer bien la
forma de dividir monomios. Si has realizado bien este ejercicio,
no tendrás dificultades en aprender lo que sigue ahora. Si
has tenido errores es muy importante que comprendas su causa, para
poder superarla y continuar con tu aprendizaje sin problemas. Ejemplo
de División de polinomios
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El
conocimiento acerca de las operaciones entre polinomios y su correcta
realización es una herramienta importante para el estudio
del Álgebra. Si has tenido éxito en estos ejercicios,
tienes buenas bases para continuar avanzando en esta disciplina.
Si no es así, es bueno revisar la lectura anterior con detenimiento
y tratar de comprender las causas de los errores cometidos, para
así superarlos definitivamente. |
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Bibliografía recomendada:
Porras,
O. (2002) Polinomios. Mérida: Ediciones de la Escuela Venezolana
de Enseñanza de la Matemática.
Fuentes de fotografias
http://www.marista-mcz.com.br/webquests/wq-histmat/introducao.htm
http://nunic.nu.edu/~frosamon/history/ce1499.html
http://www.math.uni-sb.de
http://www.bib.ulb.ac.be/coursmath/bio/tartagli.htm
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