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Matemáticas · DESDE CERO

Binomio de Newton, residuo y factor

Expandir potencias y relacionar evaluación, división y raíces de un polinomio.

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Qué vas a comprender

Las ideas, paso a paso

Desde cero: expandir una potencia

Un polinomio suma términos con potencias enteras no negativas de su variable. El coeficiente es el número que multiplica cada potencia. Expandir (a + b)^n significa multiplicar n veces el binomio; no equivale a a^n + b^n.

El binomio de Newton organiza esa expansión: el término de índice k es C(n,k)·a^(n−k)·b^k, para k desde 0 hasta n. C(n,k) = n!/[k!(n−k)!], donde n! = n(n−1)…1 y 0! = 1. Las filas de coeficientes para n = 2, 3 y 4 son 1,2,1; 1,3,3,1; y 1,4,6,4,1. Cada fila puede construirse sumando vecinos de la anterior y colocando 1 en los extremos.

Si el segundo término es negativo, inclúyelo con su signo antes de elevarlo: (x − 2)^3 usa b = −2. Las potencias impares de −2 son negativas y las pares positivas.

El residuo se obtiene evaluando

Al dividir un polinomio P(x) entre x − a existe una identidad P(x) = (x − a)Q(x) + r, con residuo constante r. Al sustituir x = a, el producto desaparece: r = P(a). Éste es el teorema del residuo. Permite calcular r sin desarrollar toda la división.

El teorema del factor afirma que x − a es factor de P exactamente cuando P(a) = 0. Entonces a es una raíz del polinomio. Si el divisor es x + c, escríbelo como x − (−c): debes evaluar en −c, no en c. Un residuo distinto de cero no es un error de división; significa que ese divisor no es factor.

Comprobar una división y continuar factorizando

La división sintética por x − a utiliza los coeficientes de P en orden descendente, incluidos ceros para potencias ausentes. Baja el primer coeficiente; multiplícalo por a y súmalo al siguiente; repite. El último resultado es el residuo y los anteriores son los coeficientes del cociente.

Siempre puedes comprobar mediante P(x) = (x − a)Q(x) + r. Una raíz conocida reduce el grado: si r = 0, continúa factorizando el cociente. Encontrar una raíz de un polinomio cúbico no significa haber encontrado todas; una cuadrática restante puede aportar dos raíces más, contando multiplicidad.

Ejemplos resueltos

Sigue el razonamiento

(x + 2)^3 = x³ + 3x²·2 + 3x·2² + 2³ = x³ + 6x² + 12x + 8.

En (x − 1)^4 se usa la fila 1,4,6,4,1 y potencias de −1: x⁴ − 4x³ + 6x² − 4x + 1.

Sigue el razonamiento

Para P(x) = x³ − 3x + 1 y divisor x − 2, P(2) = 8 − 6 + 1 = 3. El residuo es 3 y x − 2 no es factor.

Para P(x) = x² − x − 6, P(−2) = 4 + 2 − 6 = 0: x + 2 sí es factor.

Ejercicios de opción múltiple

Resuelve primero. Después abre la explicación para comparar tu razonamiento. Son ejercicios originales de práctica, con cuatro alternativas y una respuesta correcta.

1. ¿Cuál es la expansión de (x + 1)³?

  1. x³ + 2x² + 2x + 1
  2. x³ + 1
  3. x³ + 3x² + 3x + 1
  4. 3x + 3
Ver respuesta y solución paso a paso

C. x³ + 3x² + 3x + 1

  1. Con n = 3 y b = 1: x³ + 3x²·1 + 3x·1² + 1³.

Por qué sí o por qué no

A. La fila 1,2,1 corresponde al cuadrado.

B. Se omitieron los términos cruzados.

C. Se usa la fila binomial 1,3,3,1.

D. Se confundió la potencia con una multiplicación por 3.

2. ¿Cuál es el residuo de dividir P(x) = x² + 2x + 3 entre x − 1?

  1. 0
  2. 3
  3. 2
  4. 6
Ver respuesta y solución paso a paso

D. 6

  1. El teorema del residuo da r = P(1) = 6.

Por qué sí o por qué no

A. P(1) no vale cero.

B. Sólo es el término independiente.

C. Es P(−1), pero el divisor exige evaluar en 1.

D. P(1) = 1 + 2 + 3.

3. Para dividir x³ + 2x − 1 sintéticamente, ¿qué lista de coeficientes corresponde?

  1. 1, 0, 2, −1
  2. 1, 2, −1
  3. 3, 0, 1, 0
  4. 1, 2, 0, −1
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A. 1, 0, 2, −1

  1. x³ + 0x² + 2x − 1 tiene coeficientes 1, 0, 2, −1.

Por qué sí o por qué no

A. Se conserva el cero del término x² ausente.

B. Se omitió la posición de x².

C. La lista no corresponde a los coeficientes: el coeficiente de x³ es 1, el de x² es 0, el de x es 2 y la constante es −1.

D. El cero corresponde a x², no a x.

Fuentes para estudiar y verificar

Completar los 24 pasos y las 12 preguntas →

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