EATRYL
Secundaria · Preparatoria

Dimensiones: raíces algebraicas y longitudes admisibles

Construye ecuaciones e inecuaciones de área y distingue las soluciones algebraicas de las dimensiones posibles.

Antes de empezar: Productos notables, factorización, ecuaciones cuadráticas y signos.

Al terminar: Construye ecuaciones e inecuaciones de área y distingue las soluciones algebraicas de las dimensiones posibles.

Recupera las bases: Factorización y raíces

Primero define qué mide la incógnita

Si x es el ancho en centímetros y el largo mide d centímetros más, los lados son x y x+d. Su producto es el área A, expresada en centímetros cuadrados. Con d positivo, el dominio geométrico es x>0. La ecuación no contiene por sí misma esa restricción: hay que escribirla y conservarla.

x(x+d)=A,x>0

Resolver la ecuación y filtrar son pasos distintos

Para un área de 28 cm² y una diferencia de 3 cm, la ecuación es x2+3x−28=0. Factoriza y usa el producto nulo. Las raíces son 4 y −7. Ambas satisfacen la ecuación; solo 4 sirve como ancho. La raíz negativa no surgió de una operación incorrecta: se descarta porque las dimensiones físicas deben ser positivas.

(x−4)(x+7)=0

El marco crece por los dos lados

Al añadir un marco exterior de ancho t a un rectángulo de ancho w y alto h, cada dimensión crece 2t. El área exterior incluye lámina y marco. Si se pide solo el área del marco, resta wh. No confundas t con el aumento total de una dimensión. Exige t≥0; si se requiere un marco de ancho positivo, usa t>0.

Aexterior=(w+2t)(h+2t)

De una medida exacta a un intervalo permitido

Un área mínima y una máxima generan dos desigualdades que deben cumplirse simultáneamente. Para x>0 y d>0, el producto x(x+d) crece cuando crece x: ambos factores aumentan y son positivos. También puedes factorizar cada diferencia y estudiar sus signos. Intersecta las respuestas con el dominio y decide si los extremos se incluyen.

Una comprobación completa

Sustituye en el producto original, verifica la diferencia entre lados y escribe las unidades. Si el resultado fuese irracional, conserva primero la raíz exacta; una aproximación prematura puede alterar la decisión cerca de una cota. En estos ejercicios se han elegido datos con soluciones racionales para concentrarnos en el modelo.

Ejemplos resueltos

Ejemplo resuelto 1

Un rectángulo tiene área 15 cm² y su largo mide 2 cm más que su ancho. Encuentra las dimensiones usando una ecuación cuadrática.

  1. Sea x el ancho, con x>0. El largo es x+2; el producto debe valer 15.
  2. Al llevar todo a cero, la expresión se factoriza en (x−3)(x+5).
  3. Las raíces son 3 y −5. La segunda no puede ser una longitud.
  4. Comprueba diferencia 2 cm y producto 15 cm².

Ejemplo resuelto 2

Una lámina rectangular de 3 por 5 cm recibe un marco exterior de ancho uniforme t. El rectángulo exterior tiene área 35 cm². Encuentra t.

  1. Cada dimensión aumenta dos veces t:(3+2t)(5+2t)=35, con t≥0.
  2. Desarrolla:4t2+16t−20=0.
  3. El producto (t−1)(4t+20) es cero. Las raíces son 1 y −5.
  4. Solo t=1 es no negativo. El exterior mide 5 por 7 cm y su área es 35.

Ejemplo resuelto 3

Un rectángulo tiene ancho x>0 y largo x+2, en cm. Su área debe ser al menos 15 cm² y como máximo 35 cm². Encuentra todos los anchos reales permitidos.

  1. Para área mínima, factoriza la diferencia como (x−3)(x+5)≥0.
  2. Para área máxima,(x−5)(x+7)≤0.
  3. En x>0 los factores x+5 y x+7 son positivos. Por tanto x≥3 y x≤5.
  4. La intersección es [3, 5]; ambos extremos se incluyen porque las desigualdades no son estrictas.

Error frecuente: Aceptar una longitud negativa, confundir área con perímetro o aumentar solo t cada dimensión de un marco.

Predice · Explora · Comprueba

Explorador del modelo

El largo supera en 3 cm al ancho. Predice qué ancho produce un área de 28 cm² y compruébalo moviendo el control.

A(x)=x(x+3),x>0
Largo: 7 cmAncho: 4 cm

Ancho: 4 cm. Largo: 7 cm. Área: 28 cm².

Se alcanza el objetivo de 28 cm².

El dibujo conserva la escala de ambos lados. Se muestran anchos enteros de 1 a 10 cm para explorar, aunque el modelo geométrico admite cualquier ancho real positivo.

Práctica a tu ritmo

Ponlo a prueba: práctica progresiva

15 ejercicios en cinco niveles. Resuelve uno, explica tu procedimiento y avanza cuando puedas hacerlo sin consultar la solución.

La duración indicada en la cabecera corresponde a la explicación; puedes repartir esta práctica entre varias sesiones.

Nivel 1 · Reconocer

Ejercicio 1

Un rectángulo mide 4 cm de ancho y su largo supera al ancho en 3 cm. Calcula el área y escribe cómo se obtiene.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: 28 cm²

  1. El largo es 7 cm.
  2. Multiplica ancho por largo:4·7=28 cm². Sumar los lados no calcula un área.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 2

Un rectángulo mide 5 cm de ancho y su largo supera al ancho en 4 cm. Calcula el área y escribe cómo se obtiene.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: 45 cm²

  1. El largo es 9 cm.
  2. Multiplica ancho por largo:5·9=45 cm². Sumar los lados no calcula un área.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 3

Un rectángulo mide 6 cm de ancho y su largo supera al ancho en 5 cm. Calcula el área y escribe cómo se obtiene.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: 66 cm²

  1. El largo es 11 cm.
  2. Multiplica ancho por largo:6·11=66 cm². Sumar los lados no calcula un área.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Nivel 2 · Aplicar el procedimiento

Ejercicio 4

Un rectángulo tiene área 28 cm² y su largo mide 3 cm más que su ancho. Encuentra las dimensiones usando una ecuación cuadrática.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: Ancho 4 cm y largo 7 cm.

  1. Sea x el ancho, con x>0. El largo es x+3; el producto debe valer 28.
  2. Al llevar todo a cero, la expresión se factoriza en (x−4)(x+7).
  3. Las raíces son 4 y −7. La segunda no puede ser una longitud.
  4. Comprueba diferencia 3 cm y producto 28 cm².

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 5

Un rectángulo tiene área 45 cm² y su largo mide 4 cm más que su ancho. Encuentra las dimensiones usando una ecuación cuadrática.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: Ancho 5 cm y largo 9 cm.

  1. Sea x el ancho, con x>0. El largo es x+4; el producto debe valer 45.
  2. Al llevar todo a cero, la expresión se factoriza en (x−5)(x+9).
  3. Las raíces son 5 y −9. La segunda no puede ser una longitud.
  4. Comprueba diferencia 4 cm y producto 45 cm².

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 6

Un rectángulo tiene área 66 cm² y su largo mide 5 cm más que su ancho. Encuentra las dimensiones usando una ecuación cuadrática.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: Ancho 6 cm y largo 11 cm.

  1. Sea x el ancho, con x>0. El largo es x+5; el producto debe valer 66.
  2. Al llevar todo a cero, la expresión se factoriza en (x−6)(x+11).
  3. Las raíces son 6 y −11. La segunda no puede ser una longitud.
  4. Comprueba diferencia 5 cm y producto 66 cm².

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Nivel 3 · Conectar operaciones

Ejercicio 7

Para un terreno rectangular de área 28m2, el largo excede al ancho en 3 m. Al resolver aparecen los anchos 4 y −7. ¿Son ambos admisibles? Comprueba también la raíz negativa en la ecuación.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: Solo el ancho 4 m es admisible.

  1. Con x=−7, el otro factor es −4. El producto sí vale 28.
  2. La raíz negativa satisface la ecuación, pero viola x>0 y produce dos longitudes negativas.
  3. Con x=4, el largo es 7; ambas longitudes son positivas y el área coincide. No es una raíz espuria algebraica: es inadmisible en el contexto.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 8

Para un terreno rectangular de área 45m2, el largo excede al ancho en 4 m. Al resolver aparecen los anchos 5 y −9. ¿Son ambos admisibles? Comprueba también la raíz negativa en la ecuación.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: Solo el ancho 5 m es admisible.

  1. Con x=−9, el otro factor es −5. El producto sí vale 45.
  2. La raíz negativa satisface la ecuación, pero viola x>0 y produce dos longitudes negativas.
  3. Con x=5, el largo es 9; ambas longitudes son positivas y el área coincide. No es una raíz espuria algebraica: es inadmisible en el contexto.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 9

Para un terreno rectangular de área 66m2, el largo excede al ancho en 5 m. Al resolver aparecen los anchos 6 y −11. ¿Son ambos admisibles? Comprueba también la raíz negativa en la ecuación.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: Solo el ancho 6 m es admisible.

  1. Con x=−11, el otro factor es −6. El producto sí vale 66.
  2. La raíz negativa satisface la ecuación, pero viola x>0 y produce dos longitudes negativas.
  3. Con x=6, el largo es 11; ambas longitudes son positivas y el área coincide. No es una raíz espuria algebraica: es inadmisible en el contexto.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Nivel 4 · Resolver una situación

Ejercicio 10

Una lámina rectangular de 4 por 6 cm recibe un marco exterior de ancho uniforme t. El rectángulo exterior tiene área 80 cm². Encuentra t.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: 2 cm

  1. Cada dimensión aumenta dos veces t:(4+2t)(6+2t)=80, con t≥0.
  2. Desarrolla:4t2+20t−56=0.
  3. El producto (t−2)(4t+28) es cero. Las raíces son 2 y −7.
  4. Solo t=2 es no negativo. El exterior mide 8 por 10 cm y su área es 80.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 11

Una lámina rectangular de 5 por 7 cm recibe un marco exterior de ancho uniforme t. El rectángulo exterior tiene área 143 cm². Encuentra t.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: 3 cm

  1. Cada dimensión aumenta dos veces t:(5+2t)(7+2t)=143, con t≥0.
  2. Desarrolla:4t2+24t−108=0.
  3. El producto (t−3)(4t+36) es cero. Las raíces son 3 y −9.
  4. Solo t=3 es no negativo. El exterior mide 11 por 13 cm y su área es 143.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 12

Una lámina rectangular de 6 por 8 cm recibe un marco exterior de ancho uniforme t. El rectángulo exterior tiene área 224 cm². Encuentra t.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: 4 cm

  1. Cada dimensión aumenta dos veces t:(6+2t)(8+2t)=224, con t≥0.
  2. Desarrolla:4t2+28t−176=0.
  3. El producto (t−4)(4t+44) es cero. Las raíces son 4 y −11.
  4. Solo t=4 es no negativo. El exterior mide 14 por 16 cm y su área es 224.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Nivel 5 · Argumentar y afrontar un reto

Ejercicio 13

Un rectángulo tiene ancho x>0 y largo x+3, en cm. Su área debe ser al menos 28 cm² y como máximo 54 cm². Encuentra todos los anchos reales permitidos.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: 4≤x≤6 cm

  1. Para área mínima, factoriza la diferencia como (x−4)(x+7)≥0.
  2. Para área máxima,(x−6)(x+9)≤0.
  3. En x>0 los factores x+7 y x+9 son positivos. Por tanto x≥4 y x≤6.
  4. La intersección es [4, 6]; ambos extremos se incluyen porque las desigualdades no son estrictas.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 14

Un rectángulo tiene ancho x>0 y largo x+4, en cm. Su área debe ser al menos 45 cm² y como máximo 77 cm². Encuentra todos los anchos reales permitidos.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: 5≤x≤7 cm

  1. Para área mínima, factoriza la diferencia como (x−5)(x+9)≥0.
  2. Para área máxima,(x−7)(x+11)≤0.
  3. En x>0 los factores x+9 y x+11 son positivos. Por tanto x≥5 y x≤7.
  4. La intersección es [5, 7]; ambos extremos se incluyen porque las desigualdades no son estrictas.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 15

Un rectángulo tiene ancho x>0 y largo x+5, en cm. Su área debe ser al menos 66 cm² y como máximo 104 cm². Encuentra todos los anchos reales permitidos.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: 6≤x≤8 cm

  1. Para área mínima, factoriza la diferencia como (x−6)(x+11)≥0.
  2. Para área máxima,(x−8)(x+13)≤0.
  3. En x>0 los factores x+11 y x+13 son positivos. Por tanto x≥6 y x≤8.
  4. La intersección es [6, 8]; ambos extremos se incluyen porque las desigualdades no son estrictas.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Explica y transfiere

Explica por qué una raíz negativa puede resolver correctamente la ecuación y aun así no resolver el problema geométrico.

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Conceptos a mano

Dominio

Conjunto de valores permitidos para las variables de una expresión, función o problema. Por ejemplo, un denominador no puede valer cero.