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Descubre las identidades algebraicas

Una identidad es una igualdad que se cumple para cualquier valor de las letras. Los dibujos las demuestran: un cuadrado de lado (a + b) se divide en a², ab, ab y b², así que (a + b)² = a² + 2ab + b². De la misma forma obtenemos (a − b)², a² − b² = (a + b)(a − b), (x + a)(x + b), (a + b + c)² y (a + b)³. Leídas al revés, las identidades sirven para factorizar, calcular rápido y simplificar fracciones algebraicas.

🎬 Historia paso a paso

  1. Construye un cuadrado grande de lado a + b. Necesita cuatro piezas: un cuadrado a², dos tiras de a×b y un cuadrado b². Así, (a + b)² = a² + 2ab + b².
  2. Ahora empieza con a². Quita dos tiras rojas de a×b. El pequeño cuadrado b² de la esquina se quitó dos veces, así que devuelve un b². Queda: (a − b)² = a² − 2ab + b².
  3. Corta la esquina b² de a². Desliza la pieza de abajo, gírala y ponla a la derecha. Se convierte en un rectángulo de (a + b) por (a − b).
  4. Toma 1 cuadrado x², 5 tiras de x y 6 fichas de unidad. Acomódalas en un solo rectángulo. Sus lados son x + 2 y x + 3. Entonces x² + 5x + 6 = (x + 2)(x + 3).
  5. Pasemos a 3D: un cubo de lado a + b se abre en 8 bloques. Uno a³, tres a²b, tres ab² y uno b³. Una identidad nueva: (a + b)³ = a³ + 3a²b + 3ab² + b³.
  6. Juego libre: elige cualquier a y b. El cuadrado grande y las cuatro piezas siempre tienen la misma área.

Consejo: arrastra la escena 3D para girarla. Usa dos dedos para hacer zoom.

🤔 Dudas comunes, resueltas

¿Por qué hay un 2ab en (a + b)²?

El cuadrado grande tiene dos rectángulos de tamaño a × b, uno al lado y otro arriba. Juntos dan 2ab.

¿Por qué sumamos b² otra vez en (a − b)²?

Las dos tiras de a×b se cruzan en la esquina. Ese cuadrado b² se quitó dos veces, así que lo devolvemos una vez.

¿Cómo puede a² − b² ser un rectángulo?

Después de cortar b² de a², la forma de L tiene dos piezas. Gira una pieza y colócala al lado: las piezas encajan en un rectángulo de (a + b) × (a − b).

¿Cómo sé qué dos números usar al factorizar?

Las fichas de unidad llenan un rectángulo en la esquina. Sus lados se multiplican para dar la constante (6 = 2 × 3) y las tiras de los lados suman el término del medio (2 + 3 = 5).

¿De dónde sale el 3 en 3a²b?

El cubo tiene tres losas de tamaño a × a × b, una en cada dirección. Por eso 3a²b. Lo mismo para 3ab².

¿Una identidad es cierta solo para estos números?

No. Cambia a y b en el juego libre: las dos áreas coinciden siempre. Eso es lo que significa identidad.

¿Qué es una identidad?

Una ecuación como 2x + 1 = 7 solo es cierta para x = 3. Una identidad es cierta para todos los valores. Ejemplo: (x + 1)² = x² + 2x + 1. Prueba con x = 5: 36 = 25 + 10 + 1. ✓

Para comprobar una identidad, pon cualquier número en los dos lados. Para demostrarla, desarrolla o dibuja.

Las identidades como áreas

Área de un rectángulo = largo × ancho. Por eso, el producto de dos paréntesis es un área.

Factorizar con identidades y fichas algebraicas

Factorizar es escribir una expresión como un producto. Lee la identidad de derecha a izquierda.

Fichas algebraicas: toma un cuadrado grande para x², una tira por cada x y un cuadradito por cada 1. Pon el x² en una esquina, las tiras a lo largo de dos lados y rellena la esquina con unidades. Si forman un rectángulo perfecto, sus lados son los factores.

Cómo encontrar identidades nuevas

Podemos construir identidades nuevas a partir de otras o de figuras.

Comprueba siempre una identidad nueva con números, por ejemplo a = 2, b = 1.

Simplificar fracciones algebraicas

Una fracción algebraica (expresión racional) es un polinomio dividido entre otro, como (x² − 9)/(x + 3). Para simplificar, factoriza el numerador y el denominador, y luego cancela los factores comunes.

(x² − 9)/(x + 3) = (x + 3)(x − 3)/(x + 3) = x − 3, para x ≠ −3.

Recuerda: cancela solo factores completos, nunca términos sueltos. Y el valor que hace cero el denominador no está permitido.

Practica: una actividad con papel

Recorta papel: un cuadrado de 7 cm (a²), dos tiras de 7 cm × 3 cm (ab) y un cuadrado de 3 cm (b²). Únelos en un cuadrado grande. Mide su lado: 10 cm. Comprueba 10² = 49 + 42 + 9 = 100. Después recorta 12 cuadritos de unidad y tiras para factorizar tú mismo x² + 7x + 12.

Rincón del examen

Preguntas típicas: desarrollar con una identidad; calcular 99³ o 104 × 96 sin multiplicar directamente; factorizar x³ + 27 o 8a³ − 27b³; usar a + b + c = 0; demostrar una identidad con una figura; simplificar una fracción algebraica.

Fórmulas y definiciones clave

Ejemplos resueltos

1. Desarrolla (2x + 3)².

(2x)² + 2(2x)(3) + 3² = 4x² + 12x + 9.

2. Calcula 98² sin hacer la multiplicación larga.

(100 − 2)² = 10000 − 400 + 4 = 9604.

3. Calcula 104 × 96.

(100 + 4)(100 − 4) = 100² − 4² = 10000 − 16 = 9984.

4. Factoriza x² + 5x + 6 con fichas.

1 x², 5 tiras, 6 unidades. El rectángulo tiene lados x + 2 y x + 3. Comprobación: 2 + 3 = 5, 2 × 3 = 6. Entonces (x + 2)(x + 3).

5. Desarrolla (a + 2b − c)².

a² + 4b² + c² + 2(a)(2b) + 2(2b)(−c) + 2(−c)(a) = a² + 4b² + c² + 4ab − 4bc − 2ca.

6. Factoriza 8x³ + 27.

(2x)³ + 3³ = (2x + 3)(4x² − 6x + 9).

7. Si a + b + c = 0, halla a³ + b³ + c³ para a = 5, b = −2, c = −3.

5 − 2 − 3 = 0, así que a³ + b³ + c³ = 3abc = 3 × 5 × (−2) × (−3) = 90. Comprobación: 125 − 8 − 27 = 90 ✓.

8. Simplifica (x² − 4x + 4)/(x² − 4).

Numerador = (x − 2)². Denominador = (x + 2)(x − 2). Cancela (x − 2): (x − 2)/(x + 2), para x ≠ 2, −2.

Errores comunes

Test de práctica

1. (x + 4)² =
2. a² − b² es igual a:
3. x² + 7x + 10 se factoriza como:
4. ¿Cuántos bloques forman el modelo del cubo (a + b)³?
5. Si a + b + c = 0, entonces a³ + b³ + c³ =

Práctica: responde tú mismo

Escribe o elige tu respuesta y pulsa Comprobar. Usa la pista si te atascas; la solución completa aparece después de responder.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son las principales identidades algebraicas de 9.º grado?

(a ± b)², a² − b², (x + a)(x + b), (a + b + c)², (a ± b)³, a³ ± b³ y a³ + b³ + c³ − 3abc.

¿Cuál es la diferencia entre una identidad y una ecuación?

Una ecuación es cierta solo para algunos valores. Una identidad es cierta para todos los valores de las variables.

¿Cómo se usan las identidades para factorizar?

Léelas al revés: reconoce la expresión como el lado derecho de una identidad y escríbela como el producto del lado izquierdo.

Dónde se estudia

Canada (Ontario)Grade 10Quadratic Relations of the Form y = ax2 + bx + c
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IAlgebraic expressions
RomaniaClasa a VIII-aAlgebraic calculation in ℝ
CBSE (India)Class 9Algebra
England (GCSE, A level)Year 9Algebra
England (GCSE, A level)Year 103.2 Algebra
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 9Expressions and equations (quadratic)
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 10Expressions and equations
Japan中学3年Numbers and expressions
Japan高校1年Numbers and expressions
Japan高校(専門学科)1〜3年Advanced Mathematics I
South Korea중학교 3학년Factorisation and quadratic equations
FranceTroisièmeNumbers and calculations
Russia7 классAlgebraic expressions
Russia7 классAlgebraic expressions
China八年级(初二)Ch.16 Multiplying polynomials
China八年级(初二)Ch.17 Factorisation

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