SlideShare una empresa de Scribd logo
174
Arnold Oostra
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
Sobre la soluci´on de ecuaciones
de tercer y cuarto grado
Arnold Oostra
Departamento de Matem´aticas y Estad´ıstica, Facultad
de Ciencias, Universidad del Tolima, Ibagu´e, Colom-
bia1
.
Resumen
En este art´ıculo divulgativo se muestran y se deducen las f´ormulas que ex-
presan las ra´ıces de las ecuaciones polin´omicas de primer hasta cuarto grado.
Adem´as se proponen ejemplos y ejercicios sobre la soluci´on de ecuaciones de
tercer y cuarto grado.
Palabras y frases clave: Ecuaciones polin´omicas, ra´ıces c´ubicas, n´umeros com-
plejos, f´ormula de Tartaglia-Cardano, ecuaci´on de Ferrari.
Abstract
We show and deduce the formulas that give the roots of first to fourth degree
polynomial equations. Besides we give examples and exercises on how to
solve third and fourth degree equations.
Key words and phrases: Polynomial equations, cube roots, complex numbers,
Tartaglia-Cardano formula, Ferrari’s equation.
Clasificaci´on de materias(MSC2000): 00-01, 12D10, 01A40.
Introducci´on
Sin duda, una de las f´ormulas m´as conocidas y usadas en la Matem´a-
tica es la que provee las soluciones de una ecuaci´on de segundo grado.
En cambio para las ecuaciones de tercer y cuarto grado tal procedi-
miento es pr´acticamente desconocido, si bien se sabe que ellas pueden
resolverse mediante f´ormulas del mismo estilo. Aparecen algunas re-
ferencias en textos de historia pero en la bibliograf´ıa de uso general
no se encuentran explicaciones sencillas ni mucho menos ejemplos o
ejercicios. En esta nota se quiere llenar ese vac´ıo, al menos para los
lectores de Tumbaga.
Por supuesto, la importancia de este tema es m´as did´actica e hist´ori-
ca que t´ecnica. En efecto, en la actualidad existen programas de com-
putador que mediante m´etodos num´ericos resuelven completamente y
al instante cualquier ecuaci´on polin´omica de cualquier grado.
1Correo electr´onico: oostra@telecom.com.co
1
Matemáticas y Estadística
Correo electrónico: oostra@telecom.com.co
175
SOBRE LA SOLUCIÓN DE ECUACIONES DE TERCER Y CUARTO GRADO
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
2
1. Soluci´on de ecuaciones de primer y segundo grado
En todo este escrito, las “ecuaciones” son ecuaciones polin´omicas con
una sola indeterminada. Una ecuaci´on de primer grado tiene la forma
siguiente, donde los coeficientes a y b son n´umeros reales o complejos
y a �= 0.
ax + b = 0
Pr´acticamente a simple vista se observa que la ´unica soluci´on est´a dada
por la igualdad siguiente:
x = −
b
a
Mucho m´as interesante resulta una ecuaci´on de segundo grado, que
en general tiene la siguiente forma donde a, b y c son n´umeros reales o
complejos y a �= 0.
ax2
+ bx + c = 0
Multiplicando esta ecuaci´on por a y agrupando algunos factores resul-
tan las ecuaciones siguientes:
a2
x2
+ abx + ac = 0
(ax)2
+ b(ax) = −ac
Definiendo la indeterminada y como ax se obtiene la siguiente ecuaci´on,
en la cual se puede “completar el cuadrado” como se indica a conti-
nuaci´on:
y2
+ by = −ac
y2
+ 2y
�
b
2
�
= −ac
y2
+ 2y
�
b
2
�
+
�
b
2
�2
=
�
b
2
�2
− ac
�
y +
b
2
�2
=
b2
4
− ac
�
y +
b
2
�2
=
b2
− 4ac
4
En general, la ecuaci´on z2
= d tiene dos soluciones: si d es un n´umero re-
al positivo, son
√
d y −
√
d; si es un real negativo, son i
√
−d y −i
√
−d; si
d es un n´umero complejo no real, tambi´en existen dos ra´ıces cuadradas,
opuestas la una de la otra. En todos los casos se escribe simplemente
176
Arnold Oostra
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
3
z = ±
√
d, donde el signo ± (m´as o menos) no significa “casi” como en
el lenguaje com´un, sino que significa “dos valores, opuestos el uno del
otro”.
As´ı las ecuaciones anteriores conducen a las siguientes:
y +
b
2
= ±
�
b2 − 4ac
4
y +
b
2
= ±
√
b2 − 4ac
2
y = −
b
2
±
√
b2 − 4ac
2
y =
−b ±
√
b2 − 4ac
2
Sustituyendo de nuevo el valor asignado a y y dividiendo entre a (lo
cual es posible porque a �= 0) se llega a la muy conocida f´ormula
(1.1) x =
−b ±
√
b2 − 4ac
2a
2. Ra´ıces c´ubicas complejas
En la secci´on anterior se hizo evidente que la soluci´on de las ecua-
ciones cuadr´aticas est´a ligada a la existencia de ra´ıces cuadradas. De
igual manera la soluci´on de las ecuaciones c´ubicas est´a profundamente
relacionada con las ra´ıces c´ubicas de n´umeros reales y complejos. Por
ello se destina este apartado a revisar ese tema.
Un n´umero real arbitrario r tiene una sola ra´ız c´ubica real 3
√
r. Un
n´umero complejo no nulo z tiene tres ra´ıces c´ubicas complejas. Viendo
un n´umero real como un complejo, entonces tambi´en todo real no nulo
tiene tres ra´ıces c´ubicas complejas, de las cuales, como se ver´a, una es
real y las otras dos son complejas conjugadas.
Para el c´alculo de sus ra´ıces c´ubicas complejas, el n´umero complejo
z �= 0 se expresa en su forma trigonom´etrica
z = ρ(cos θ + i sen θ)
= ρ[cos(θ + 2π) + i sen(θ + 2π)]
= ρ[cos(θ + 4π) + i sen(θ + 4π)]
= ρ[cos(θ + 6π) + i sen(θ + 6π)] = · · ·
(2.1)
Aqu´ı ρ es un n´umero real positivo y θ es un real con 0 ≤ θ < 2π.
177
SOBRE LA SOLUCIÓN DE ECUACIONES DE TERCER Y CUARTO GRADO
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
4
Ahora bien, si a(cos α + i sen α) es una posible ra´ız c´ubica de z, por
el conocido teorema de De Moivre se tiene que
[a(cos α + i sen α)]3
= a3
(cos(3α) + i sen(3α))
Igualando con la expresi´on (2.1) para z resultan los valores siguientes:
a3
= ρ luego a = 3
√
ρ
3α = θ luego α =
θ
3
3α = θ + 2π luego α =
θ + 2π
3
3α = θ + 4π luego α =
θ + 4π
3
3α = θ + 6π luego α =
θ + 6π
3
≡
θ
3
3α = θ + 8π luego α =
θ + 8π
3
≡
θ + 2π
3
Aqu´ı el s´ımbolo ≡ designa ´angulos equivalentes en el sentido de que la
diferencia entre ellos es un m´ultiplo de 2π. Se observa que α ≡ β si y
s´olo si t(α) = t(β) para todas las funciones trigonom´etricas t.
N´otese que los muchos ´angulos de (2.1), que all´ı representan todos
el mismo n´umero complejo, en el c´alculo de las ra´ıces dan lugar a tres
´angulos no equivalentes y que dividen la circunferencia en tres partes
iguales. Resumiendo, las ra´ıces c´ubicas complejas de z = ρ(cos θ +
i sen θ) son las siguientes.



3
√
ρ
�
cosθ
3
+ i senθ
3
�
3
√
ρ
�
cosθ+2π
3
+ i senθ+2π
3
�
3
√
ρ
�
cosθ+4π
3
+ i senθ+4π
3
�
En particular, si r es un n´umero real positivo, se tiene ρ = r y θ = 0,
de manera que hay una ra´ız real en el semiplano derecho y dos ra´ıces
complejas conjugadas en el semiplano izquierdo; si r es un n´umero real
negativo es ρ = −r y θ = π luego hay una ra´ız real en el semiplano
izquierdo y dos ra´ıces complejas conjugadas en el derecho. En ambos
casos las ra´ıces c´ubicas de r son las siguientes:
3
√
r 3
√
r
�
−
1
2
+
√
3
2
i
�
3
√
r
�
−
1
2
−
√
3
2
i
�
Cabe anotar que de la misma manera pueden obtenerse las ra´ıces
n-´esimas de un n´umero complejo z no nulo, siendo n cualquier entero
178
Arnold Oostra
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
5
positivo. Si z se expresa como en (2.1), las n ra´ıces est´an sobre la cir-
cunferencia de radio real n
√
ρ, la primera con un ´angulo θ
n
y las dem´as
distribuidas de manera uniforme con diferencia de ´angulos 2π
n
. En par-
ticular, si n es impar entonces todo n´umero real tiene una sola ra´ız real
n-´esima; si n es par entonces un real positivo tiene dos ra´ıces reales
mientras un real negativo no tiene ninguna.
3. Soluci´on de ecuaciones de tercer grado
En esta secci´on se desarrolla para las ecuaciones de tercer grado un
procedimiento similar al aplicado en la secci´on 1 a las de segundo grado.
Simplificaci´on algebraica. Una ecuaci´on c´ubica tiene la forma si-
guiente, donde los coeficientes a, b, c d son n´umeros reales o complejos
y a �= 0.
(3.1) ax3
+ bx2
+ cx + d = 0
Multiplicando por a2
o por otra constante adecuada, esta ecuaci´on toma
la forma
(ex)3
+ fx2
+ gx + h = 0
Definiendo la indeterminada y como ex se obtiene la ecuaci´on
y3
+ jy2
+ ky + l = 0
En esta ecuaci´on se puede “completar el cubo” como sigue.
�
y +
j
3
�3
+ my + n = 0
Definiendo finalmente la indeterminada z como y + j
3
la ecuaci´on an-
terior deviene
(3.2) z3
+ pz + q = 0
En resumen, toda ecuaci´on c´ubica puede llevarse a la forma (3.2),
esto es, con coeficiente principal 1 y sin t´ermino en el cuadrado de la
indeterminada.
La f´ormula de Tartaglia - Cardano. Las soluciones para la ecuaci´on
c´ubica simplificada z3
+pz+q = 0 est´an dadas por la siguiente f´ormula:
(3.3) z =
3
�
−
q
2
+
�
q2
4
+
p3
27
+
3
�
−
q
2
−
�
q2
4
+
p3
27
Si bien es seguro que ni Nicolo Fontana apodado Tartaglia –esto es,
Tartamudo– (1500-1557) ni Girolamo Cardano (1501-1576) emplearon
un simbolismo como este, sus aportes a la soluci´on algebraica de las
179
SOBRE LA SOLUCIÓN DE ECUACIONES DE TERCER Y CUARTO GRADO
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
6
ecuaciones c´ubicas amerita llamar a la expresi´on (3.3) la f´ormula de
Tartaglia-Cardano.
Puesto que los n´umeros dentro de los radicales pueden ser reales o
complejos, lo cual depende del discriminante ∆ = q2
4
+ p3
27
, las dos ra´ıces
c´ubicas de (3.3) son complejas. As´ı pues, esta expresi´on es la suma de
dos n´umeros complejos que toman, cada uno, tres valores distintos. Las
tres ra´ıces de la ecuaci´on (3.2) est´an entre las nueve posibles sumas.
Finalmente basta volver a sustituir las indeterminadas para hallar las
soluciones de la ecuaci´on original (3.1).
Deducci´on de la f´ormula. La f´ormula de Tartaglia-Cardano (3.3)
puede deducirse como sigue. Sup´ongase que la indeterminada z es suma
de otras dos, es decir,
z = v + w
Efectuando este cambio de variable en la ecuaci´on simplificada (3.2),
se obtienen de manera sucesiva las ecuaciones siguientes:
(v + w)3
+ p(v + w) + q = 0
v3
+ 3v2
w + 3vw2
+ w3
+ p(v + w) + q = 0
v3
+ 3vw(v + w) + w3
+ p(v + w) + q = 0
v3
+ w3
+ (3vw + p)(v + w) + q = 0
Esta ´ultima ecuaci´on se resuelve si se soluciona el sistema
(3.4)
�
v3
+ w3
+ q = 0
3vw + p = 0
Multiplicando la primera ecuaci´on de (3.4) por v3
y sustituyendo el
valor dado por la segunda vw = −p
3
, resultan las ecuaciones
(v3
)2
+ v3
w3
+ qv3
= 0
(v3
)2
+ qv3
= −(vw)3
(v3
)2
+ 2v3
�q
2
�
=
p3
27
(v3
)2
+ 2v3
�q
2
�
+
�q
2
�2
=
q2
4
+
p3
27
�
v3
+
q
2
�2
=
q2
4
+
p3
27
En este caso basta considerar una sola ra´ız cuadrada. A continuaci´on,
la f´ormula de la derecha en el primer rengl´on se obtiene de (3.4) y en
180
Arnold Oostra
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
7
el segundo resulta de sustituir el valor calculado a la izquierda.
v3
+
q
2
=
�
q2
4
+
p3
27
w3
= −q − v3
v3
= −
q
2
+
�
q2
4
+
p3
27
w3
= −
q
2
−
�
q2
4
+
p3
27
v =
3
�
−
q
2
+
�
q2
4
+
p3
27
, w =
3
�
−
q
2
−
�
q2
4
+
p3
27
De donde se obtiene la f´ormula (3.3).
La relaci´on vw = −p
3
permite encontrar con mayor facilidad las
parejas de ra´ıces c´ubicas (v, w) cuya suma es la soluci´on efectiva de
la ecuaci´on (3.2).
Ejemplo. Se desea resolver la ecuaci´on c´ubica
(3.5) 25x3
+ 15x2
− 9x + 1 = 0
En este caso basta multiplicar por 5 para obtener las ecuaciones
125x3
+ 75x2
− 45x + 5 = 0
(5x)3
+ 3(5x)2
− 9(5x) + 5 = 0
Ahora se sustituye 5x por y y se completa el cubo:
y3
+ 3y2
− 9y + 5 = 0
(y3
+ 3y2
+ 3y + 1) − 12y + 4 = 0
(y + 1)3
− 12y + 4 = 0
(y + 1)3
− 12(y + 1) + 16 = 0
Sustituyendo y + 1 por z se llega a la ecuaci´on simplificada
(3.6) z3
− 12z + 16 = 0
As´ı que en este caso p = −12 y q = 16. En consecuencia q2
4
+ p3
27
=
256
4
− 1728
27
= 64 − 64 = 0, y la f´ormula de Tartaglia-Cardano se reduce
a
z = 3
�
−
q
2
+ 3
�
−
q
2
= 3
√
−8 + 3
√
−8(3.7)
Aqu´ı se debe tener mucho cuidado de no escribir 3
√
−8+ 3
√
−8 = 2 3
√
−8
ni 3
√
−8 = −2 (aunque, como se ver´a a continuaci´on, en este caso
181
SOBRE LA SOLUCIÓN DE ECUACIONES DE TERCER Y CUARTO GRADO
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
8
eso arrojar´ıa una de las soluciones de (3.6)). En realidad, como se
observ´o en la secci´on 2, las ra´ıces c´ubicas de −8 son las siguientes:
− 2
− 2
�
−
1
2
+
√
3
2
i
�
= 1 −
√
3 i
− 2
�
−
1
2
−
√
3
2
i
�
= 1 +
√
3 i
Luego la soluci´on (3.7) podr´ıa expresarse como sigue:
z = {−2, 1 −
√
3 i, 1 +
√
3 i} + {−2, 1 −
√
3 i, 1 +
√
3 i}
Ahora se buscan parejas de complejos, uno del primer conjunto y otro
del segundo, cuyo producto es −p
3
= 4.
v w z = v + w
−2 −2 −4
1 −
√
3 i 1 +
√
3 i 2
1 +
√
3 i 1 −
√
3 i 2
As´ı que las soluciones de la ecuaci´on simplificada (3.6) son −4, 2 y 2,
como se verifica f´acilmente. Luego los valores para y = z − 1 son −5,
1, 1, y finalmente sustituyendo x = y
5
, las soluciones de la ecuaci´on
original (3.5) son −1, 1
5
, 1
5
.
Nota. Vale la pena advertir que en los ejemplos y en los ejercicios
presentados en este art´ıculo, los coeficientes se han escogido cuida-
dosamente de tal forma que los c´alculos sean sencillos. Por supuesto,
en ecuaciones arbitrarias estos c´alculos pueden resultar considerable-
mente engorrosos, pero el procedimiento es el mismo y funciona a la
perfecci´on.
Ejercicios. Resolver las siguientes ecuaciones c´ubicas:
1. 2x3
− 3x2
+ 1 = 0
2. 4x3
+ 6x2
− 3x − 7 = 0
3. 27x3
+ 54x2
+ 27x + 1 = 0
4. Soluci´on de ecuaciones de cuarto grado
Si se observa con cuidado, puede notarse que el m´etodo desarrollado
en la secci´on 3 consiste en reducir la ecuaci´on dada a una o varias
ecuaciones de grado menor. Existe un procedimiento similar para las
ecuaciones de cuarto grado, que se explica en esta secci´on.
182
Arnold Oostra
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
9
Reducci´on a una ecuaci´on de tercer grado. Una ecuaci´on de cuar-
to grado tiene la forma siguiente, donde los coeficientes a, b, c, d, e son
n´umeros reales o complejos.
(4.1) ax4
+ bx3
+ cx2
+ dx + e = 0
Siguiendo los mismos pasos que en la secci´on anterior, esta ecuaci´on
puede llevarse a una forma simplificada en la cual el coeficiente principal
es 1 y no hay t´ermino en el cubo de la indeterminada, como se muestra
a continuaci´on:
(4.2) z4
+ pz2
+ qz + r = 0
Ahora se consideran dos casos.
Caso I. q = 0. Las soluciones de la ecuaci´on simplificada (4.2) con q =
0 est´an dadas por la f´ormula siguiente. Aunque no se escribe el signo
±, aqu´ı se trata de ra´ıces cuadradas complejas, luego se entiende que
cada ra´ız aporta dos valores y en principio resultan cuatro soluciones
de la ecuaci´on:
(4.3) z =
�
−
p
2
+
�
p2
4
− r
Caso II. q �= 0. Ahora, las soluciones de (4.2) est´an dadas por la f´ormu-
la
(4.4) z =
δ
√
ε
2
+
�
−
ε
4
−
p
2
−
qδ
2
√
ε
Aqu´ı δ ∈ { −1, 1 } dando lugar a dos f´ormulas, en cada una de las
cuales las ra´ıces cuadradas complejas arrojan, en principio, dos ra´ıces.
Por otro lado, el complejo ε es cualquiera de las ra´ıces de la siguiente
ecuaci´on c´ubica auxiliar, llamada la resolvente c´ubica de la ecuaci´on
(4.2), y
√
ε es cualquiera de sus ra´ıces cuadradas.
(4.5) x3
+ 2px2
+ (p2
− 4r)x − q2
= 0
Revirtiendo las sustituciones hechas se encuentran las soluciones de la
ecuaci´on original (4.1).
La resolvente c´ubica (4.5) podr´ıa llamarse la ecuaci´on de Ferrari
dado que Ludovico Ferrari (1522-1565) fue quien resolvi´o por primera
vez ecuaciones de cuarto grado, reduci´endolas a ecuaciones de tercer
grado.
183
SOBRE LA SOLUCIÓN DE ECUACIONES DE TERCER Y CUARTO GRADO
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
10
Deducci´on de las f´ormulas. En el primer caso, q = 0, definiendo
una nueva indeterminada u como u = z2
, la ecuaci´on (4.2) se reduce a
u2
+ pu + r = 0
Seg´un la f´ormula (1.1) de la secci´on 1 es u =
−p+
√
p2−4r
2
= −p
2
+
�
p2
4
− r, lo cual conduce a la expresi´on (4.3).
Para justificar la f´ormula correspondiente al segundo caso, q �= 0,
primero se observa el siguiente desarrollo con ε �= 0:
�
z2
+
p + ε
2
�2
= z4
+ (p + ε)z2
+
�
p + ε
2
�2
= z4
+ pz2
+ εz2
+
1
4
(ε2
+ 2pε + p2
)(4.6)
Sustituyendo la expresi´on (4.6) en la ecuaci´on simplificada de cuarto
grado (4.2) se obtiene la siguiente cadena de ecuaciones equivalentes.
z4
+ pz2
+ qz + r = 0
�
z2
+
p + ε
2
�2
− εz2
−
1
4
(ε2
+ 2pε + p2
) + qz + r = 0
�
z2
+
p + ε
2
�2
−
�
εz2
− qz +
1
4
(ε2
+ 2pε + p2
− 4r)
�
= 0
�
z2
+
p + ε
2
�2
−
�
(
√
ε z)2
−
q
√
ε
(
√
ε z) +
1
4
(ε2
+ 2pε + p2
− 4r)
�
= 0
�
z2
+
p + ε
2
�2
−
��
√
ε z −
q
2
√
ε
�2
+
1
4
(ε2
+ 2pε + p2
− 4r) −
q2
4ε
�
= 0
�
z2
+
p + ε
2
�2
−
��
√
ε z −
q
2
√
ε
�2
+
1
4ε
�
ε3
+ 2pε2
+ (p2
− 4r)ε − q2
�
�
= 0
En este punto es evidente que si ε es cualquiera de las soluciones de
la ecuaci´on de Ferrari (4.5), es decir, si ε3
+ 2pε2
+ (p2
− 4r)ε − q2
= 0,
entonces esta ´ultima ecuaci´on se reduce a la siguiente diferencia de
cuadrados (se observa que cualquier soluci´on ε de (4.5) es diferente de
cero puesto que q �= 0).
(4.7)
�
z2
+
p + ε
2
�2
−
�
√
ε z −
q
2
√
ε
�2
= 0
184
Arnold Oostra
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
11
Esta expresi´on puede factorizarse como sigue:
�
z2
+
p + ε
2
+
√
ε z −
q
2
√
ε
� �
z2
+
p + ε
2
−
√
ε z +
q
2
√
ε
�
= 0
�
z2
+
√
ε z +
ε
2
+
p
2
−
q
2
√
ε
� �
z2
−
√
ε z +
ε
2
+
p
2
+
q
2
√
ε
�
= 0
Las dos ´ultimas ecuaciones de segundo grado pueden escribirse como
una sola de la siguiente manera, con δ ∈ { −1, 1 }.
(4.8) z2
− δ
√
ε z +
ε
2
+
p
2
+
qδ
2
√
ε
= 0
Aplicando de nuevo la f´ormula (1.1) de la secci´on 1 se obtiene la ex-
presi´on (4.4) como se indica a continuaci´on.
z =
1
2
�
δ
√
ε +
�
(δ
√
ε)2 − 4
�
ε
2
+
p
2
+
qδ
2
√
ε
��
=
δ
√
ε
2
+
�
ε
4
−
�
ε
2
+
p
2
+
qδ
2
√
ε
�
=
δ
√
ε
2
+
�
−
ε
4
−
p
2
−
qδ
2
√
ε
Ejemplo. Se desea resolver la siguiente ecuaci´on de cuarto grado:
(4.9) 9x4
+ 12x3
+ 18x2
+ 11x + 6 = 0
Multiplicando por 9 y agrupando, la ecuaci´on se transforma en
81x4
+ 108x3
+ 162x2
+ 99x + 54 = 0
(3x)4
+ 4(3x)3
+ 18(3x)2
+ 33(3x) + 54 = 0
Ahora se sustituye 3x por y y se completa la cuarta potencia:
y4
+ 4y3
+ 18y2
+ 33y + 54 = 0
(y4
+ 4y3
+ 6y2
+ 4y + 1) + 12y2
+ 29y + 53 = 0
(y + 1)4
+ 12y2
+ 29y + 53 = 0
(y + 1)4
+ 12(y2
+ 2y + 1) + 5y + 41 = 0
(y + 1)4
+ 12(y + 1)2
+ 5(y + 1) + 36 = 0
Sustituyendo y + 1 por z se llega a la ecuaci´on en forma simplificada:
(4.10) z4
+ 12z2
+ 5z + 36 = 0
185
SOBRE LA SOLUCIÓN DE ECUACIONES DE TERCER Y CUARTO GRADO
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
12
En este caso q = 5 �= 0, y la siguiente es la resolvente c´ubica.
x3
+ 24x2
− 25 = 0
Aunque a esta ecuaci´on se puede aplicar todo el procedimiento de la
secci´on 3 (este es otro ejercicio para el lector), la observaci´on simple de
los coeficientes permite afirmar que x = 1 es una soluci´on y, como se
indic´o, para resolver la ecuaci´on (4.10) basta conocer una de las ra´ıces
de la resolvente c´ubica. Se toma pues ε = 1 y
√
ε = 1 de manera que
en este caso la f´ormula (4.4) es la siguiente:
z =
δ
2
+
�
−
1
4
−
12
2
−
5δ
2
=
δ
2
+
�
−
25
4
−
5δ
2
=
δ
2
+
√
−25 − 10δ
2
=
1
2
�
δ +
√
−25 − 10δ
�
Para δ = −1 se obtienen las soluciones z = 1
2
(−1±
√
15 i) y para δ = 1
resulta z = 1
2
(1 ±
√
35 i). Finalmente, sustituyendo y = z − 1 y x = y
3
se obtienen las cuatro soluciones de la ecuaci´on propuesta (4.9):
1
6
(−3 −
√
15 i),
1
6
(−3 +
√
15 i),
1
6
(−1 −
√
35 i),
1
6
(−1 +
√
35 i).
Ejercicios. Resolver las siguientes ecuaciones de cuarto grado.
1. 4x4
+ 32x3
+ 91x2
+ 108x + 45 = 0
2. 4x4
− 8x3
− 3x2
+ 5x + 2 = 0
3. 4x4
+ 16x3
+ 33x2
+ 23x + 5 = 0
5. Acerca de las ecuaciones de quinto grado ...
y m´as all´a
Despu´es de los trabajos exitosos de Cardano, Tartaglia y Ferrari,
durante siglos muchos matem´aticos buscaron de manera infructuosa
una f´ormula que diera las soluciones de cualquier ecuaci´on de quinto
grado. Fue Niels Henrik Abel (1802-1829) quien demostr´o de manera
concluyente que tal f´ormula general no existe. Por poco tiempo a´un
subsisti´o el problema de decidir para cu´ales ecuaciones de grado 5 o
superior s´ı existen tales f´ormulas, pero este interrogante fue resuelto
de manera final por Evariste Galois (1811-1832). Adem´as de mostrar
la imposibilidad de resolver por f´ormulas generales las ecuaciones de
186
Arnold Oostra
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
13
cualquier grado mayor que 4, sus trabajos dieron origen a la Teor´ıa de
Grupos.
Agradecimientos
El autor agradece profundamente a Joaqu´ın ´Alvarez, profesor titular
del Departamento de Matem´aticas y Estad´ıstica de la Universidad del
Tolima, no s´olo por su permanente ejemplo como maestro, sino adem´as
por haberle regalado la idea para escribir este art´ıculo.
Bibliograf´ıa
1. Albis V. (1984). Temas de Aritm´etica y ´Algebra. Bogot´a: Universidad Nacional
de Colombia.
2. Castro I. (1994). Temas de Teor´ıa de Cuerpos, Teor´ıa de Anillos y N´umeros
Algebraicos, vol. III. Bogot´a: Universidad Nacional de Colombia.
3. Fraleigh J. B. (1982) A First Course in Abstract Algebra (3rd ed.). Reading
(Massachusetts): Addison-Wesley.
Referencia Recepci´on Aprobaci´on
Oostra, A. Sobre la soluci´on de
ecuaciones de tercer y cuarto grado. 1/7/2008 22/7/2008
Revista Tumbaga (2008), 3, 1-13
Referencia Recepción Aprobación
Oostra, A. Sobre la solución de ecuaciones
de tercer y cuarto grado.
Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186
Día/mes/año
01/07/2008
Día/mes/año
22/07/2008

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Algebra 5° 4 b
Algebra 5° 4 bAlgebra 5° 4 b
Algebra 5° 4 b
349juan
 
Expresiones algebraicas ecuaciones
Expresiones algebraicas ecuacionesExpresiones algebraicas ecuaciones
Expresiones algebraicas ecuaciones
David Perez
 
Ecuacion Lineal y Cuadratica
Ecuacion Lineal y CuadraticaEcuacion Lineal y Cuadratica
Ecuacion Lineal y Cuadratica
Christiam3000
 
Tema 3 algebra teoría
Tema 3 algebra teoríaTema 3 algebra teoría
Tema 3 algebra teoría
pradob9
 
Expresiones algebraicas
Expresiones algebraicasExpresiones algebraicas
Expresiones algebraicas
Nicolas Moller
 
Trabajo Mate Ma Ti Ca
Trabajo Mate Ma Ti CaTrabajo Mate Ma Ti Ca
Trabajo Mate Ma Ti Ca
guesta7b74c
 
Teoria2
Teoria2Teoria2
Teoria2
titanx10x
 
Ecuaciones polinomicas
Ecuaciones polinomicasEcuaciones polinomicas
Ecuaciones polinomicas
Juan Arroba
 
Curso cero-mat-sept-2010-tema-unidad1
Curso cero-mat-sept-2010-tema-unidad1 Curso cero-mat-sept-2010-tema-unidad1
Curso cero-mat-sept-2010-tema-unidad1
Oscarito Ayala
 
Recta Real
Recta RealRecta Real
Recta Real
Domingo
 
Proyecto De Matematicas
Proyecto De MatematicasProyecto De Matematicas
Proyecto De Matematicas
Nayeli Mtz
 
Proyecto Matematicas
Proyecto MatematicasProyecto Matematicas
Proyecto Matematicas
Oliiviia
 
Fórmula de cardano para cúbicas
Fórmula de cardano para cúbicasFórmula de cardano para cúbicas
Fórmula de cardano para cúbicas
Ignacio Larrosa
 
Raz matematico 2
Raz matematico 2Raz matematico 2
Raz matematico 2
349juan
 
Ecuaciones 9 semana
Ecuaciones 9 semana Ecuaciones 9 semana
Ecuaciones 9 semana
VicenteSilva57
 
Alg(3) 4° 2 b
Alg(3) 4° 2 bAlg(3) 4° 2 b
Alg(3) 4° 2 b
349juan
 
Progresiones aritméticas y geométricas
Progresiones aritméticas y geométricasProgresiones aritméticas y geométricas
Progresiones aritméticas y geométricas
jcremiro
 

La actualidad más candente (17)

Algebra 5° 4 b
Algebra 5° 4 bAlgebra 5° 4 b
Algebra 5° 4 b
 
Expresiones algebraicas ecuaciones
Expresiones algebraicas ecuacionesExpresiones algebraicas ecuaciones
Expresiones algebraicas ecuaciones
 
Ecuacion Lineal y Cuadratica
Ecuacion Lineal y CuadraticaEcuacion Lineal y Cuadratica
Ecuacion Lineal y Cuadratica
 
Tema 3 algebra teoría
Tema 3 algebra teoríaTema 3 algebra teoría
Tema 3 algebra teoría
 
Expresiones algebraicas
Expresiones algebraicasExpresiones algebraicas
Expresiones algebraicas
 
Trabajo Mate Ma Ti Ca
Trabajo Mate Ma Ti CaTrabajo Mate Ma Ti Ca
Trabajo Mate Ma Ti Ca
 
Teoria2
Teoria2Teoria2
Teoria2
 
Ecuaciones polinomicas
Ecuaciones polinomicasEcuaciones polinomicas
Ecuaciones polinomicas
 
Curso cero-mat-sept-2010-tema-unidad1
Curso cero-mat-sept-2010-tema-unidad1 Curso cero-mat-sept-2010-tema-unidad1
Curso cero-mat-sept-2010-tema-unidad1
 
Recta Real
Recta RealRecta Real
Recta Real
 
Proyecto De Matematicas
Proyecto De MatematicasProyecto De Matematicas
Proyecto De Matematicas
 
Proyecto Matematicas
Proyecto MatematicasProyecto Matematicas
Proyecto Matematicas
 
Fórmula de cardano para cúbicas
Fórmula de cardano para cúbicasFórmula de cardano para cúbicas
Fórmula de cardano para cúbicas
 
Raz matematico 2
Raz matematico 2Raz matematico 2
Raz matematico 2
 
Ecuaciones 9 semana
Ecuaciones 9 semana Ecuaciones 9 semana
Ecuaciones 9 semana
 
Alg(3) 4° 2 b
Alg(3) 4° 2 bAlg(3) 4° 2 b
Alg(3) 4° 2 b
 
Progresiones aritméticas y geométricas
Progresiones aritméticas y geométricasProgresiones aritméticas y geométricas
Progresiones aritméticas y geométricas
 

Similar a Unidad8paraoctavo

Tutoria Algebra I Bimestre
Tutoria Algebra I BimestreTutoria Algebra I Bimestre
Tutoria Algebra I Bimestre
Germania Rodriguez
 
Tutoria Algebra I Bimestre 20082
Tutoria Algebra I Bimestre 20082Tutoria Algebra I Bimestre 20082
Tutoria Algebra I Bimestre 20082
Germania Rodriguez
 
Algebra
AlgebraAlgebra
Nuevo enfoque para la solución de la Ecuación Cúbica.
Nuevo enfoque para la solución de la Ecuación Cúbica.Nuevo enfoque para la solución de la Ecuación Cúbica.
Nuevo enfoque para la solución de la Ecuación Cúbica.
hernan ayala rocafuerte
 
Numeros complejos
Numeros complejosNumeros complejos
Numeros complejos
LuisM112
 
Matemáticas Diapositivas prueba de su.pptx
Matemáticas Diapositivas prueba de su.pptxMatemáticas Diapositivas prueba de su.pptx
Matemáticas Diapositivas prueba de su.pptx
GabrielMorales323367
 
El abc de la conjetura
El abc de la conjeturaEl abc de la conjetura
El abc de la conjetura
Nicanol Pepe
 
Expresiones Algebraicas.pdf
Expresiones Algebraicas.pdfExpresiones Algebraicas.pdf
Expresiones Algebraicas.pdf
Angely Bonilla
 
Expresiones Algebraicas.pdf
Expresiones Algebraicas.pdfExpresiones Algebraicas.pdf
Expresiones Algebraicas.pdf
Eduardo Paz
 
Apuntesdefisica
ApuntesdefisicaApuntesdefisica
Apuntesdefisica
Maggy Barrios
 
Proyecto Mate ingenebrioz
Proyecto Mate ingenebriozProyecto Mate ingenebrioz
Proyecto Mate ingenebrioz
Nayeli Mtz
 
Expansion espacial del triangulo de pascal o Prisma Combinatorio
 Expansion espacial del triangulo de pascal o Prisma Combinatorio Expansion espacial del triangulo de pascal o Prisma Combinatorio
Expansion espacial del triangulo de pascal o Prisma Combinatorio
Enrique Ramon Acosta Ramos
 
Prisma combinatorio o expansion espacial del triangulo de pascal
 Prisma combinatorio o expansion espacial del triangulo de pascal Prisma combinatorio o expansion espacial del triangulo de pascal
Prisma combinatorio o expansion espacial del triangulo de pascal
Enrique Ramon Acosta Ramos
 
UTPL-FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS-II-BIMESTRE-(OCTUBRE 2011-FEBRERO 2012)
UTPL-FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS-II-BIMESTRE-(OCTUBRE 2011-FEBRERO 2012)UTPL-FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS-II-BIMESTRE-(OCTUBRE 2011-FEBRERO 2012)
UTPL-FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS-II-BIMESTRE-(OCTUBRE 2011-FEBRERO 2012)
Videoconferencias UTPL
 
Taller 1 atga 2013 2
Taller 1 atga 2013 2Taller 1 atga 2013 2
Taller 1 atga 2013 2
tutoraamparo
 
Taller 1 atga 2013 2
Taller 1 atga 2013 2Taller 1 atga 2013 2
Taller 1 atga 2013 2
tutoraamparo
 
MATEMÁTICA SEMANA 1
MATEMÁTICA SEMANA 1MATEMÁTICA SEMANA 1
MATEMÁTICA SEMANA 1
JoseFernandez774935
 
Nociones basicas de Algebra
Nociones basicas de AlgebraNociones basicas de Algebra
Nociones basicas de Algebra
Rafael Valldecabres
 
Practica de power point
Practica de power pointPractica de power point
Practica de power point
RUBENTORRES77
 
Revision MAT.APLICADA0rwWlfDI.docx
Revision MAT.APLICADA0rwWlfDI.docxRevision MAT.APLICADA0rwWlfDI.docx
Revision MAT.APLICADA0rwWlfDI.docx
Inti Alonso
 

Similar a Unidad8paraoctavo (20)

Tutoria Algebra I Bimestre
Tutoria Algebra I BimestreTutoria Algebra I Bimestre
Tutoria Algebra I Bimestre
 
Tutoria Algebra I Bimestre 20082
Tutoria Algebra I Bimestre 20082Tutoria Algebra I Bimestre 20082
Tutoria Algebra I Bimestre 20082
 
Algebra
AlgebraAlgebra
Algebra
 
Nuevo enfoque para la solución de la Ecuación Cúbica.
Nuevo enfoque para la solución de la Ecuación Cúbica.Nuevo enfoque para la solución de la Ecuación Cúbica.
Nuevo enfoque para la solución de la Ecuación Cúbica.
 
Numeros complejos
Numeros complejosNumeros complejos
Numeros complejos
 
Matemáticas Diapositivas prueba de su.pptx
Matemáticas Diapositivas prueba de su.pptxMatemáticas Diapositivas prueba de su.pptx
Matemáticas Diapositivas prueba de su.pptx
 
El abc de la conjetura
El abc de la conjeturaEl abc de la conjetura
El abc de la conjetura
 
Expresiones Algebraicas.pdf
Expresiones Algebraicas.pdfExpresiones Algebraicas.pdf
Expresiones Algebraicas.pdf
 
Expresiones Algebraicas.pdf
Expresiones Algebraicas.pdfExpresiones Algebraicas.pdf
Expresiones Algebraicas.pdf
 
Apuntesdefisica
ApuntesdefisicaApuntesdefisica
Apuntesdefisica
 
Proyecto Mate ingenebrioz
Proyecto Mate ingenebriozProyecto Mate ingenebrioz
Proyecto Mate ingenebrioz
 
Expansion espacial del triangulo de pascal o Prisma Combinatorio
 Expansion espacial del triangulo de pascal o Prisma Combinatorio Expansion espacial del triangulo de pascal o Prisma Combinatorio
Expansion espacial del triangulo de pascal o Prisma Combinatorio
 
Prisma combinatorio o expansion espacial del triangulo de pascal
 Prisma combinatorio o expansion espacial del triangulo de pascal Prisma combinatorio o expansion espacial del triangulo de pascal
Prisma combinatorio o expansion espacial del triangulo de pascal
 
UTPL-FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS-II-BIMESTRE-(OCTUBRE 2011-FEBRERO 2012)
UTPL-FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS-II-BIMESTRE-(OCTUBRE 2011-FEBRERO 2012)UTPL-FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS-II-BIMESTRE-(OCTUBRE 2011-FEBRERO 2012)
UTPL-FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS-II-BIMESTRE-(OCTUBRE 2011-FEBRERO 2012)
 
Taller 1 atga 2013 2
Taller 1 atga 2013 2Taller 1 atga 2013 2
Taller 1 atga 2013 2
 
Taller 1 atga 2013 2
Taller 1 atga 2013 2Taller 1 atga 2013 2
Taller 1 atga 2013 2
 
MATEMÁTICA SEMANA 1
MATEMÁTICA SEMANA 1MATEMÁTICA SEMANA 1
MATEMÁTICA SEMANA 1
 
Nociones basicas de Algebra
Nociones basicas de AlgebraNociones basicas de Algebra
Nociones basicas de Algebra
 
Practica de power point
Practica de power pointPractica de power point
Practica de power point
 
Revision MAT.APLICADA0rwWlfDI.docx
Revision MAT.APLICADA0rwWlfDI.docxRevision MAT.APLICADA0rwWlfDI.docx
Revision MAT.APLICADA0rwWlfDI.docx
 

Más de Oscarito Ayala

Unidad 1 teoria
Unidad 1 teoria Unidad 1 teoria
Unidad 1 teoria
Oscarito Ayala
 
Unidad 1
Unidad 1 Unidad 1
Unidad 1
Oscarito Ayala
 
Unidad 1 numeros reales
Unidad 1 numeros reales Unidad 1 numeros reales
Unidad 1 numeros reales
Oscarito Ayala
 
Teoriaunidad1
Teoriaunidad1 Teoriaunidad1
Teoriaunidad1
Oscarito Ayala
 
Algebraunidad1
Algebraunidad1 Algebraunidad1
Algebraunidad1
Oscarito Ayala
 
Unidad 2
Unidad 2 Unidad 2
Unidad 2
Oscarito Ayala
 
Unidad 2
Unidad 2 Unidad 2
Unidad 2
Oscarito Ayala
 
Suma resta-multiplicacionunidad2
Suma resta-multiplicacionunidad2 Suma resta-multiplicacionunidad2
Suma resta-multiplicacionunidad2
Oscarito Ayala
 
Operemos polinomios unidad dos
Operemos polinomios unidad dos Operemos polinomios unidad dos
Operemos polinomios unidad dos
Oscarito Ayala
 
Matematicas basicasunidad2
Matematicas basicasunidad2 Matematicas basicasunidad2
Matematicas basicasunidad2
Oscarito Ayala
 
028 matemáticas 4º eso polinomios apuntes y problemasunidad2
028 matemáticas 4º eso polinomios apuntes y problemasunidad2 028 matemáticas 4º eso polinomios apuntes y problemasunidad2
028 matemáticas 4º eso polinomios apuntes y problemasunidad2
Oscarito Ayala
 
Unidad 3
Unidad 3 Unidad 3
Unidad 3
Oscarito Ayala
 
Unidad 3
Unidad 3 Unidad 3
Unidad 3
Oscarito Ayala
 
Triangulos
Triangulos Triangulos
Triangulos
Oscarito Ayala
 
Globalunidad3
Globalunidad3Globalunidad3
Globalunidad3
Oscarito Ayala
 
Clasificar triangulosunidad3
Clasificar triangulosunidad3  Clasificar triangulosunidad3
Clasificar triangulosunidad3
Oscarito Ayala
 
3eso14triangulounidad3
3eso14triangulounidad3 3eso14triangulounidad3
3eso14triangulounidad3
Oscarito Ayala
 
Unidad 4
Unidad 4  Unidad 4
Unidad 4
Oscarito Ayala
 
S schmidt v12_n1_2011unidad4
S schmidt v12_n1_2011unidad4  S schmidt v12_n1_2011unidad4
S schmidt v12_n1_2011unidad4
Oscarito Ayala
 
Factorizacionunidad4
Factorizacionunidad4   Factorizacionunidad4
Factorizacionunidad4
Oscarito Ayala
 

Más de Oscarito Ayala (20)

Unidad 1 teoria
Unidad 1 teoria Unidad 1 teoria
Unidad 1 teoria
 
Unidad 1
Unidad 1 Unidad 1
Unidad 1
 
Unidad 1 numeros reales
Unidad 1 numeros reales Unidad 1 numeros reales
Unidad 1 numeros reales
 
Teoriaunidad1
Teoriaunidad1 Teoriaunidad1
Teoriaunidad1
 
Algebraunidad1
Algebraunidad1 Algebraunidad1
Algebraunidad1
 
Unidad 2
Unidad 2 Unidad 2
Unidad 2
 
Unidad 2
Unidad 2 Unidad 2
Unidad 2
 
Suma resta-multiplicacionunidad2
Suma resta-multiplicacionunidad2 Suma resta-multiplicacionunidad2
Suma resta-multiplicacionunidad2
 
Operemos polinomios unidad dos
Operemos polinomios unidad dos Operemos polinomios unidad dos
Operemos polinomios unidad dos
 
Matematicas basicasunidad2
Matematicas basicasunidad2 Matematicas basicasunidad2
Matematicas basicasunidad2
 
028 matemáticas 4º eso polinomios apuntes y problemasunidad2
028 matemáticas 4º eso polinomios apuntes y problemasunidad2 028 matemáticas 4º eso polinomios apuntes y problemasunidad2
028 matemáticas 4º eso polinomios apuntes y problemasunidad2
 
Unidad 3
Unidad 3 Unidad 3
Unidad 3
 
Unidad 3
Unidad 3 Unidad 3
Unidad 3
 
Triangulos
Triangulos Triangulos
Triangulos
 
Globalunidad3
Globalunidad3Globalunidad3
Globalunidad3
 
Clasificar triangulosunidad3
Clasificar triangulosunidad3  Clasificar triangulosunidad3
Clasificar triangulosunidad3
 
3eso14triangulounidad3
3eso14triangulounidad3 3eso14triangulounidad3
3eso14triangulounidad3
 
Unidad 4
Unidad 4  Unidad 4
Unidad 4
 
S schmidt v12_n1_2011unidad4
S schmidt v12_n1_2011unidad4  S schmidt v12_n1_2011unidad4
S schmidt v12_n1_2011unidad4
 
Factorizacionunidad4
Factorizacionunidad4   Factorizacionunidad4
Factorizacionunidad4
 

Último

Sesión: El espiritismo desenmascarado.pdf
Sesión: El espiritismo desenmascarado.pdfSesión: El espiritismo desenmascarado.pdf
Sesión: El espiritismo desenmascarado.pdf
https://gramadal.wordpress.com/
 
Guia Practica de ChatGPT para Docentes Ccesa007.pdf
Guia Practica de ChatGPT para Docentes Ccesa007.pdfGuia Practica de ChatGPT para Docentes Ccesa007.pdf
Guia Practica de ChatGPT para Docentes Ccesa007.pdf
Demetrio Ccesa Rayme
 
RETROALIMENTACIÓN PARA EL EXAMEN ÚNICO AUXILIAR DE ENFERMERIA.docx
RETROALIMENTACIÓN PARA EL EXAMEN ÚNICO AUXILIAR DE ENFERMERIA.docxRETROALIMENTACIÓN PARA EL EXAMEN ÚNICO AUXILIAR DE ENFERMERIA.docx
RETROALIMENTACIÓN PARA EL EXAMEN ÚNICO AUXILIAR DE ENFERMERIA.docx
100078171
 
leyenda, mito, copla,juego de palabras ,epopeya,cantar de gestas,corrido popu...
leyenda, mito, copla,juego de palabras ,epopeya,cantar de gestas,corrido popu...leyenda, mito, copla,juego de palabras ,epopeya,cantar de gestas,corrido popu...
leyenda, mito, copla,juego de palabras ,epopeya,cantar de gestas,corrido popu...
lizeth671681
 
Mauricio-Presentación-Vacacional- 2024-1
Mauricio-Presentación-Vacacional- 2024-1Mauricio-Presentación-Vacacional- 2024-1
Mauricio-Presentación-Vacacional- 2024-1
MauricioSnchez83
 
Blogs_y_Educacion_Por Zaracho Lautaro_.pdf
Blogs_y_Educacion_Por Zaracho Lautaro_.pdfBlogs_y_Educacion_Por Zaracho Lautaro_.pdf
Blogs_y_Educacion_Por Zaracho Lautaro_.pdf
lautyzaracho4
 
ACERTIJO DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARÍS. Por JAVI...
ACERTIJO DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARÍS. Por JAVI...ACERTIJO DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARÍS. Por JAVI...
ACERTIJO DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARÍS. Por JAVI...
JAVIER SOLIS NOYOLA
 
1° T3 Examen Zany de primer grado compl
1° T3 Examen Zany  de primer grado compl1° T3 Examen Zany  de primer grado compl
1° T3 Examen Zany de primer grado compl
ROCIORUIZQUEZADA
 
Mundo ABC Examen 1 Grado- Tercer Trimestre.pdf
Mundo ABC Examen 1 Grado- Tercer Trimestre.pdfMundo ABC Examen 1 Grado- Tercer Trimestre.pdf
Mundo ABC Examen 1 Grado- Tercer Trimestre.pdf
ViriEsteva
 
La vida de Martin Miguel de Güemes para niños de primaria
La vida de Martin Miguel de Güemes para niños de primariaLa vida de Martin Miguel de Güemes para niños de primaria
La vida de Martin Miguel de Güemes para niños de primaria
EricaCouly1
 
Examen Lengua y Literatura EVAU Andalucía.pdf
Examen Lengua y Literatura EVAU Andalucía.pdfExamen Lengua y Literatura EVAU Andalucía.pdf
Examen Lengua y Literatura EVAU Andalucía.pdf
20minutos
 
Maristella Svampa-La sociedad excluyente.pdf
Maristella Svampa-La sociedad excluyente.pdfMaristella Svampa-La sociedad excluyente.pdf
Maristella Svampa-La sociedad excluyente.pdf
belbarcala
 
Todo sobre el acta constitutiva de la empresa.pdf
Todo sobre el acta constitutiva de la empresa.pdfTodo sobre el acta constitutiva de la empresa.pdf
Todo sobre el acta constitutiva de la empresa.pdf
La Paradoja educativa
 
Nuevos espacios,nuevos tiempos,nuevas practica.pptx
Nuevos espacios,nuevos tiempos,nuevas practica.pptxNuevos espacios,nuevos tiempos,nuevas practica.pptx
Nuevos espacios,nuevos tiempos,nuevas practica.pptx
lautyzaracho4
 
Dosificación de los aprendizajes U4_Me gustan los animales_Parvulos 1_2_3.pdf
Dosificación de los aprendizajes U4_Me gustan los animales_Parvulos 1_2_3.pdfDosificación de los aprendizajes U4_Me gustan los animales_Parvulos 1_2_3.pdf
Dosificación de los aprendizajes U4_Me gustan los animales_Parvulos 1_2_3.pdf
KarenRuano6
 
665033394-TODAS-LAS-SANGRES-resumen-Por-Capitulos.pdf
665033394-TODAS-LAS-SANGRES-resumen-Por-Capitulos.pdf665033394-TODAS-LAS-SANGRES-resumen-Por-Capitulos.pdf
665033394-TODAS-LAS-SANGRES-resumen-Por-Capitulos.pdf
valerytorresmendizab
 
Triduo Eudista: Jesucristo, Sumo y Eterno Sacerdote; El Corazón de Jesús y el...
Triduo Eudista: Jesucristo, Sumo y Eterno Sacerdote; El Corazón de Jesús y el...Triduo Eudista: Jesucristo, Sumo y Eterno Sacerdote; El Corazón de Jesús y el...
Triduo Eudista: Jesucristo, Sumo y Eterno Sacerdote; El Corazón de Jesús y el...
Unidad de Espiritualidad Eudista
 
El ensayo mexicano en el siglo XX LITERATURA
El ensayo mexicano en el siglo XX LITERATURAEl ensayo mexicano en el siglo XX LITERATURA
El ensayo mexicano en el siglo XX LITERATURA
Armando920824
 
SEMIOLOGIA DE HEMORRAGIAS DIGESTIVAS.pptx
SEMIOLOGIA DE HEMORRAGIAS DIGESTIVAS.pptxSEMIOLOGIA DE HEMORRAGIAS DIGESTIVAS.pptx
SEMIOLOGIA DE HEMORRAGIAS DIGESTIVAS.pptx
Osiris Urbano
 
Radicación con expresiones algebraicas para 9no grado
Radicación con expresiones algebraicas para 9no gradoRadicación con expresiones algebraicas para 9no grado
Radicación con expresiones algebraicas para 9no grado
perezducasaarmando
 

Último (20)

Sesión: El espiritismo desenmascarado.pdf
Sesión: El espiritismo desenmascarado.pdfSesión: El espiritismo desenmascarado.pdf
Sesión: El espiritismo desenmascarado.pdf
 
Guia Practica de ChatGPT para Docentes Ccesa007.pdf
Guia Practica de ChatGPT para Docentes Ccesa007.pdfGuia Practica de ChatGPT para Docentes Ccesa007.pdf
Guia Practica de ChatGPT para Docentes Ccesa007.pdf
 
RETROALIMENTACIÓN PARA EL EXAMEN ÚNICO AUXILIAR DE ENFERMERIA.docx
RETROALIMENTACIÓN PARA EL EXAMEN ÚNICO AUXILIAR DE ENFERMERIA.docxRETROALIMENTACIÓN PARA EL EXAMEN ÚNICO AUXILIAR DE ENFERMERIA.docx
RETROALIMENTACIÓN PARA EL EXAMEN ÚNICO AUXILIAR DE ENFERMERIA.docx
 
leyenda, mito, copla,juego de palabras ,epopeya,cantar de gestas,corrido popu...
leyenda, mito, copla,juego de palabras ,epopeya,cantar de gestas,corrido popu...leyenda, mito, copla,juego de palabras ,epopeya,cantar de gestas,corrido popu...
leyenda, mito, copla,juego de palabras ,epopeya,cantar de gestas,corrido popu...
 
Mauricio-Presentación-Vacacional- 2024-1
Mauricio-Presentación-Vacacional- 2024-1Mauricio-Presentación-Vacacional- 2024-1
Mauricio-Presentación-Vacacional- 2024-1
 
Blogs_y_Educacion_Por Zaracho Lautaro_.pdf
Blogs_y_Educacion_Por Zaracho Lautaro_.pdfBlogs_y_Educacion_Por Zaracho Lautaro_.pdf
Blogs_y_Educacion_Por Zaracho Lautaro_.pdf
 
ACERTIJO DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARÍS. Por JAVI...
ACERTIJO DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARÍS. Por JAVI...ACERTIJO DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARÍS. Por JAVI...
ACERTIJO DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARÍS. Por JAVI...
 
1° T3 Examen Zany de primer grado compl
1° T3 Examen Zany  de primer grado compl1° T3 Examen Zany  de primer grado compl
1° T3 Examen Zany de primer grado compl
 
Mundo ABC Examen 1 Grado- Tercer Trimestre.pdf
Mundo ABC Examen 1 Grado- Tercer Trimestre.pdfMundo ABC Examen 1 Grado- Tercer Trimestre.pdf
Mundo ABC Examen 1 Grado- Tercer Trimestre.pdf
 
La vida de Martin Miguel de Güemes para niños de primaria
La vida de Martin Miguel de Güemes para niños de primariaLa vida de Martin Miguel de Güemes para niños de primaria
La vida de Martin Miguel de Güemes para niños de primaria
 
Examen Lengua y Literatura EVAU Andalucía.pdf
Examen Lengua y Literatura EVAU Andalucía.pdfExamen Lengua y Literatura EVAU Andalucía.pdf
Examen Lengua y Literatura EVAU Andalucía.pdf
 
Maristella Svampa-La sociedad excluyente.pdf
Maristella Svampa-La sociedad excluyente.pdfMaristella Svampa-La sociedad excluyente.pdf
Maristella Svampa-La sociedad excluyente.pdf
 
Todo sobre el acta constitutiva de la empresa.pdf
Todo sobre el acta constitutiva de la empresa.pdfTodo sobre el acta constitutiva de la empresa.pdf
Todo sobre el acta constitutiva de la empresa.pdf
 
Nuevos espacios,nuevos tiempos,nuevas practica.pptx
Nuevos espacios,nuevos tiempos,nuevas practica.pptxNuevos espacios,nuevos tiempos,nuevas practica.pptx
Nuevos espacios,nuevos tiempos,nuevas practica.pptx
 
Dosificación de los aprendizajes U4_Me gustan los animales_Parvulos 1_2_3.pdf
Dosificación de los aprendizajes U4_Me gustan los animales_Parvulos 1_2_3.pdfDosificación de los aprendizajes U4_Me gustan los animales_Parvulos 1_2_3.pdf
Dosificación de los aprendizajes U4_Me gustan los animales_Parvulos 1_2_3.pdf
 
665033394-TODAS-LAS-SANGRES-resumen-Por-Capitulos.pdf
665033394-TODAS-LAS-SANGRES-resumen-Por-Capitulos.pdf665033394-TODAS-LAS-SANGRES-resumen-Por-Capitulos.pdf
665033394-TODAS-LAS-SANGRES-resumen-Por-Capitulos.pdf
 
Triduo Eudista: Jesucristo, Sumo y Eterno Sacerdote; El Corazón de Jesús y el...
Triduo Eudista: Jesucristo, Sumo y Eterno Sacerdote; El Corazón de Jesús y el...Triduo Eudista: Jesucristo, Sumo y Eterno Sacerdote; El Corazón de Jesús y el...
Triduo Eudista: Jesucristo, Sumo y Eterno Sacerdote; El Corazón de Jesús y el...
 
El ensayo mexicano en el siglo XX LITERATURA
El ensayo mexicano en el siglo XX LITERATURAEl ensayo mexicano en el siglo XX LITERATURA
El ensayo mexicano en el siglo XX LITERATURA
 
SEMIOLOGIA DE HEMORRAGIAS DIGESTIVAS.pptx
SEMIOLOGIA DE HEMORRAGIAS DIGESTIVAS.pptxSEMIOLOGIA DE HEMORRAGIAS DIGESTIVAS.pptx
SEMIOLOGIA DE HEMORRAGIAS DIGESTIVAS.pptx
 
Radicación con expresiones algebraicas para 9no grado
Radicación con expresiones algebraicas para 9no gradoRadicación con expresiones algebraicas para 9no grado
Radicación con expresiones algebraicas para 9no grado
 

Unidad8paraoctavo

  • 1. 174 Arnold Oostra Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 Sobre la soluci´on de ecuaciones de tercer y cuarto grado Arnold Oostra Departamento de Matem´aticas y Estad´ıstica, Facultad de Ciencias, Universidad del Tolima, Ibagu´e, Colom- bia1 . Resumen En este art´ıculo divulgativo se muestran y se deducen las f´ormulas que ex- presan las ra´ıces de las ecuaciones polin´omicas de primer hasta cuarto grado. Adem´as se proponen ejemplos y ejercicios sobre la soluci´on de ecuaciones de tercer y cuarto grado. Palabras y frases clave: Ecuaciones polin´omicas, ra´ıces c´ubicas, n´umeros com- plejos, f´ormula de Tartaglia-Cardano, ecuaci´on de Ferrari. Abstract We show and deduce the formulas that give the roots of first to fourth degree polynomial equations. Besides we give examples and exercises on how to solve third and fourth degree equations. Key words and phrases: Polynomial equations, cube roots, complex numbers, Tartaglia-Cardano formula, Ferrari’s equation. Clasificaci´on de materias(MSC2000): 00-01, 12D10, 01A40. Introducci´on Sin duda, una de las f´ormulas m´as conocidas y usadas en la Matem´a- tica es la que provee las soluciones de una ecuaci´on de segundo grado. En cambio para las ecuaciones de tercer y cuarto grado tal procedi- miento es pr´acticamente desconocido, si bien se sabe que ellas pueden resolverse mediante f´ormulas del mismo estilo. Aparecen algunas re- ferencias en textos de historia pero en la bibliograf´ıa de uso general no se encuentran explicaciones sencillas ni mucho menos ejemplos o ejercicios. En esta nota se quiere llenar ese vac´ıo, al menos para los lectores de Tumbaga. Por supuesto, la importancia de este tema es m´as did´actica e hist´ori- ca que t´ecnica. En efecto, en la actualidad existen programas de com- putador que mediante m´etodos num´ericos resuelven completamente y al instante cualquier ecuaci´on polin´omica de cualquier grado. 1Correo electr´onico: oostra@telecom.com.co 1 Matemáticas y Estadística Correo electrónico: oostra@telecom.com.co
  • 2. 175 SOBRE LA SOLUCIÓN DE ECUACIONES DE TERCER Y CUARTO GRADO Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 2 1. Soluci´on de ecuaciones de primer y segundo grado En todo este escrito, las “ecuaciones” son ecuaciones polin´omicas con una sola indeterminada. Una ecuaci´on de primer grado tiene la forma siguiente, donde los coeficientes a y b son n´umeros reales o complejos y a �= 0. ax + b = 0 Pr´acticamente a simple vista se observa que la ´unica soluci´on est´a dada por la igualdad siguiente: x = − b a Mucho m´as interesante resulta una ecuaci´on de segundo grado, que en general tiene la siguiente forma donde a, b y c son n´umeros reales o complejos y a �= 0. ax2 + bx + c = 0 Multiplicando esta ecuaci´on por a y agrupando algunos factores resul- tan las ecuaciones siguientes: a2 x2 + abx + ac = 0 (ax)2 + b(ax) = −ac Definiendo la indeterminada y como ax se obtiene la siguiente ecuaci´on, en la cual se puede “completar el cuadrado” como se indica a conti- nuaci´on: y2 + by = −ac y2 + 2y � b 2 � = −ac y2 + 2y � b 2 � + � b 2 �2 = � b 2 �2 − ac � y + b 2 �2 = b2 4 − ac � y + b 2 �2 = b2 − 4ac 4 En general, la ecuaci´on z2 = d tiene dos soluciones: si d es un n´umero re- al positivo, son √ d y − √ d; si es un real negativo, son i √ −d y −i √ −d; si d es un n´umero complejo no real, tambi´en existen dos ra´ıces cuadradas, opuestas la una de la otra. En todos los casos se escribe simplemente
  • 3. 176 Arnold Oostra Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 3 z = ± √ d, donde el signo ± (m´as o menos) no significa “casi” como en el lenguaje com´un, sino que significa “dos valores, opuestos el uno del otro”. As´ı las ecuaciones anteriores conducen a las siguientes: y + b 2 = ± � b2 − 4ac 4 y + b 2 = ± √ b2 − 4ac 2 y = − b 2 ± √ b2 − 4ac 2 y = −b ± √ b2 − 4ac 2 Sustituyendo de nuevo el valor asignado a y y dividiendo entre a (lo cual es posible porque a �= 0) se llega a la muy conocida f´ormula (1.1) x = −b ± √ b2 − 4ac 2a 2. Ra´ıces c´ubicas complejas En la secci´on anterior se hizo evidente que la soluci´on de las ecua- ciones cuadr´aticas est´a ligada a la existencia de ra´ıces cuadradas. De igual manera la soluci´on de las ecuaciones c´ubicas est´a profundamente relacionada con las ra´ıces c´ubicas de n´umeros reales y complejos. Por ello se destina este apartado a revisar ese tema. Un n´umero real arbitrario r tiene una sola ra´ız c´ubica real 3 √ r. Un n´umero complejo no nulo z tiene tres ra´ıces c´ubicas complejas. Viendo un n´umero real como un complejo, entonces tambi´en todo real no nulo tiene tres ra´ıces c´ubicas complejas, de las cuales, como se ver´a, una es real y las otras dos son complejas conjugadas. Para el c´alculo de sus ra´ıces c´ubicas complejas, el n´umero complejo z �= 0 se expresa en su forma trigonom´etrica z = ρ(cos θ + i sen θ) = ρ[cos(θ + 2π) + i sen(θ + 2π)] = ρ[cos(θ + 4π) + i sen(θ + 4π)] = ρ[cos(θ + 6π) + i sen(θ + 6π)] = · · · (2.1) Aqu´ı ρ es un n´umero real positivo y θ es un real con 0 ≤ θ < 2π.
  • 4. 177 SOBRE LA SOLUCIÓN DE ECUACIONES DE TERCER Y CUARTO GRADO Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 4 Ahora bien, si a(cos α + i sen α) es una posible ra´ız c´ubica de z, por el conocido teorema de De Moivre se tiene que [a(cos α + i sen α)]3 = a3 (cos(3α) + i sen(3α)) Igualando con la expresi´on (2.1) para z resultan los valores siguientes: a3 = ρ luego a = 3 √ ρ 3α = θ luego α = θ 3 3α = θ + 2π luego α = θ + 2π 3 3α = θ + 4π luego α = θ + 4π 3 3α = θ + 6π luego α = θ + 6π 3 ≡ θ 3 3α = θ + 8π luego α = θ + 8π 3 ≡ θ + 2π 3 Aqu´ı el s´ımbolo ≡ designa ´angulos equivalentes en el sentido de que la diferencia entre ellos es un m´ultiplo de 2π. Se observa que α ≡ β si y s´olo si t(α) = t(β) para todas las funciones trigonom´etricas t. N´otese que los muchos ´angulos de (2.1), que all´ı representan todos el mismo n´umero complejo, en el c´alculo de las ra´ıces dan lugar a tres ´angulos no equivalentes y que dividen la circunferencia en tres partes iguales. Resumiendo, las ra´ıces c´ubicas complejas de z = ρ(cos θ + i sen θ) son las siguientes.    3 √ ρ � cosθ 3 + i senθ 3 � 3 √ ρ � cosθ+2π 3 + i senθ+2π 3 � 3 √ ρ � cosθ+4π 3 + i senθ+4π 3 � En particular, si r es un n´umero real positivo, se tiene ρ = r y θ = 0, de manera que hay una ra´ız real en el semiplano derecho y dos ra´ıces complejas conjugadas en el semiplano izquierdo; si r es un n´umero real negativo es ρ = −r y θ = π luego hay una ra´ız real en el semiplano izquierdo y dos ra´ıces complejas conjugadas en el derecho. En ambos casos las ra´ıces c´ubicas de r son las siguientes: 3 √ r 3 √ r � − 1 2 + √ 3 2 i � 3 √ r � − 1 2 − √ 3 2 i � Cabe anotar que de la misma manera pueden obtenerse las ra´ıces n-´esimas de un n´umero complejo z no nulo, siendo n cualquier entero
  • 5. 178 Arnold Oostra Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 5 positivo. Si z se expresa como en (2.1), las n ra´ıces est´an sobre la cir- cunferencia de radio real n √ ρ, la primera con un ´angulo θ n y las dem´as distribuidas de manera uniforme con diferencia de ´angulos 2π n . En par- ticular, si n es impar entonces todo n´umero real tiene una sola ra´ız real n-´esima; si n es par entonces un real positivo tiene dos ra´ıces reales mientras un real negativo no tiene ninguna. 3. Soluci´on de ecuaciones de tercer grado En esta secci´on se desarrolla para las ecuaciones de tercer grado un procedimiento similar al aplicado en la secci´on 1 a las de segundo grado. Simplificaci´on algebraica. Una ecuaci´on c´ubica tiene la forma si- guiente, donde los coeficientes a, b, c d son n´umeros reales o complejos y a �= 0. (3.1) ax3 + bx2 + cx + d = 0 Multiplicando por a2 o por otra constante adecuada, esta ecuaci´on toma la forma (ex)3 + fx2 + gx + h = 0 Definiendo la indeterminada y como ex se obtiene la ecuaci´on y3 + jy2 + ky + l = 0 En esta ecuaci´on se puede “completar el cubo” como sigue. � y + j 3 �3 + my + n = 0 Definiendo finalmente la indeterminada z como y + j 3 la ecuaci´on an- terior deviene (3.2) z3 + pz + q = 0 En resumen, toda ecuaci´on c´ubica puede llevarse a la forma (3.2), esto es, con coeficiente principal 1 y sin t´ermino en el cuadrado de la indeterminada. La f´ormula de Tartaglia - Cardano. Las soluciones para la ecuaci´on c´ubica simplificada z3 +pz+q = 0 est´an dadas por la siguiente f´ormula: (3.3) z = 3 � − q 2 + � q2 4 + p3 27 + 3 � − q 2 − � q2 4 + p3 27 Si bien es seguro que ni Nicolo Fontana apodado Tartaglia –esto es, Tartamudo– (1500-1557) ni Girolamo Cardano (1501-1576) emplearon un simbolismo como este, sus aportes a la soluci´on algebraica de las
  • 6. 179 SOBRE LA SOLUCIÓN DE ECUACIONES DE TERCER Y CUARTO GRADO Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 6 ecuaciones c´ubicas amerita llamar a la expresi´on (3.3) la f´ormula de Tartaglia-Cardano. Puesto que los n´umeros dentro de los radicales pueden ser reales o complejos, lo cual depende del discriminante ∆ = q2 4 + p3 27 , las dos ra´ıces c´ubicas de (3.3) son complejas. As´ı pues, esta expresi´on es la suma de dos n´umeros complejos que toman, cada uno, tres valores distintos. Las tres ra´ıces de la ecuaci´on (3.2) est´an entre las nueve posibles sumas. Finalmente basta volver a sustituir las indeterminadas para hallar las soluciones de la ecuaci´on original (3.1). Deducci´on de la f´ormula. La f´ormula de Tartaglia-Cardano (3.3) puede deducirse como sigue. Sup´ongase que la indeterminada z es suma de otras dos, es decir, z = v + w Efectuando este cambio de variable en la ecuaci´on simplificada (3.2), se obtienen de manera sucesiva las ecuaciones siguientes: (v + w)3 + p(v + w) + q = 0 v3 + 3v2 w + 3vw2 + w3 + p(v + w) + q = 0 v3 + 3vw(v + w) + w3 + p(v + w) + q = 0 v3 + w3 + (3vw + p)(v + w) + q = 0 Esta ´ultima ecuaci´on se resuelve si se soluciona el sistema (3.4) � v3 + w3 + q = 0 3vw + p = 0 Multiplicando la primera ecuaci´on de (3.4) por v3 y sustituyendo el valor dado por la segunda vw = −p 3 , resultan las ecuaciones (v3 )2 + v3 w3 + qv3 = 0 (v3 )2 + qv3 = −(vw)3 (v3 )2 + 2v3 �q 2 � = p3 27 (v3 )2 + 2v3 �q 2 � + �q 2 �2 = q2 4 + p3 27 � v3 + q 2 �2 = q2 4 + p3 27 En este caso basta considerar una sola ra´ız cuadrada. A continuaci´on, la f´ormula de la derecha en el primer rengl´on se obtiene de (3.4) y en
  • 7. 180 Arnold Oostra Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 7 el segundo resulta de sustituir el valor calculado a la izquierda. v3 + q 2 = � q2 4 + p3 27 w3 = −q − v3 v3 = − q 2 + � q2 4 + p3 27 w3 = − q 2 − � q2 4 + p3 27 v = 3 � − q 2 + � q2 4 + p3 27 , w = 3 � − q 2 − � q2 4 + p3 27 De donde se obtiene la f´ormula (3.3). La relaci´on vw = −p 3 permite encontrar con mayor facilidad las parejas de ra´ıces c´ubicas (v, w) cuya suma es la soluci´on efectiva de la ecuaci´on (3.2). Ejemplo. Se desea resolver la ecuaci´on c´ubica (3.5) 25x3 + 15x2 − 9x + 1 = 0 En este caso basta multiplicar por 5 para obtener las ecuaciones 125x3 + 75x2 − 45x + 5 = 0 (5x)3 + 3(5x)2 − 9(5x) + 5 = 0 Ahora se sustituye 5x por y y se completa el cubo: y3 + 3y2 − 9y + 5 = 0 (y3 + 3y2 + 3y + 1) − 12y + 4 = 0 (y + 1)3 − 12y + 4 = 0 (y + 1)3 − 12(y + 1) + 16 = 0 Sustituyendo y + 1 por z se llega a la ecuaci´on simplificada (3.6) z3 − 12z + 16 = 0 As´ı que en este caso p = −12 y q = 16. En consecuencia q2 4 + p3 27 = 256 4 − 1728 27 = 64 − 64 = 0, y la f´ormula de Tartaglia-Cardano se reduce a z = 3 � − q 2 + 3 � − q 2 = 3 √ −8 + 3 √ −8(3.7) Aqu´ı se debe tener mucho cuidado de no escribir 3 √ −8+ 3 √ −8 = 2 3 √ −8 ni 3 √ −8 = −2 (aunque, como se ver´a a continuaci´on, en este caso
  • 8. 181 SOBRE LA SOLUCIÓN DE ECUACIONES DE TERCER Y CUARTO GRADO Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 8 eso arrojar´ıa una de las soluciones de (3.6)). En realidad, como se observ´o en la secci´on 2, las ra´ıces c´ubicas de −8 son las siguientes: − 2 − 2 � − 1 2 + √ 3 2 i � = 1 − √ 3 i − 2 � − 1 2 − √ 3 2 i � = 1 + √ 3 i Luego la soluci´on (3.7) podr´ıa expresarse como sigue: z = {−2, 1 − √ 3 i, 1 + √ 3 i} + {−2, 1 − √ 3 i, 1 + √ 3 i} Ahora se buscan parejas de complejos, uno del primer conjunto y otro del segundo, cuyo producto es −p 3 = 4. v w z = v + w −2 −2 −4 1 − √ 3 i 1 + √ 3 i 2 1 + √ 3 i 1 − √ 3 i 2 As´ı que las soluciones de la ecuaci´on simplificada (3.6) son −4, 2 y 2, como se verifica f´acilmente. Luego los valores para y = z − 1 son −5, 1, 1, y finalmente sustituyendo x = y 5 , las soluciones de la ecuaci´on original (3.5) son −1, 1 5 , 1 5 . Nota. Vale la pena advertir que en los ejemplos y en los ejercicios presentados en este art´ıculo, los coeficientes se han escogido cuida- dosamente de tal forma que los c´alculos sean sencillos. Por supuesto, en ecuaciones arbitrarias estos c´alculos pueden resultar considerable- mente engorrosos, pero el procedimiento es el mismo y funciona a la perfecci´on. Ejercicios. Resolver las siguientes ecuaciones c´ubicas: 1. 2x3 − 3x2 + 1 = 0 2. 4x3 + 6x2 − 3x − 7 = 0 3. 27x3 + 54x2 + 27x + 1 = 0 4. Soluci´on de ecuaciones de cuarto grado Si se observa con cuidado, puede notarse que el m´etodo desarrollado en la secci´on 3 consiste en reducir la ecuaci´on dada a una o varias ecuaciones de grado menor. Existe un procedimiento similar para las ecuaciones de cuarto grado, que se explica en esta secci´on.
  • 9. 182 Arnold Oostra Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 9 Reducci´on a una ecuaci´on de tercer grado. Una ecuaci´on de cuar- to grado tiene la forma siguiente, donde los coeficientes a, b, c, d, e son n´umeros reales o complejos. (4.1) ax4 + bx3 + cx2 + dx + e = 0 Siguiendo los mismos pasos que en la secci´on anterior, esta ecuaci´on puede llevarse a una forma simplificada en la cual el coeficiente principal es 1 y no hay t´ermino en el cubo de la indeterminada, como se muestra a continuaci´on: (4.2) z4 + pz2 + qz + r = 0 Ahora se consideran dos casos. Caso I. q = 0. Las soluciones de la ecuaci´on simplificada (4.2) con q = 0 est´an dadas por la f´ormula siguiente. Aunque no se escribe el signo ±, aqu´ı se trata de ra´ıces cuadradas complejas, luego se entiende que cada ra´ız aporta dos valores y en principio resultan cuatro soluciones de la ecuaci´on: (4.3) z = � − p 2 + � p2 4 − r Caso II. q �= 0. Ahora, las soluciones de (4.2) est´an dadas por la f´ormu- la (4.4) z = δ √ ε 2 + � − ε 4 − p 2 − qδ 2 √ ε Aqu´ı δ ∈ { −1, 1 } dando lugar a dos f´ormulas, en cada una de las cuales las ra´ıces cuadradas complejas arrojan, en principio, dos ra´ıces. Por otro lado, el complejo ε es cualquiera de las ra´ıces de la siguiente ecuaci´on c´ubica auxiliar, llamada la resolvente c´ubica de la ecuaci´on (4.2), y √ ε es cualquiera de sus ra´ıces cuadradas. (4.5) x3 + 2px2 + (p2 − 4r)x − q2 = 0 Revirtiendo las sustituciones hechas se encuentran las soluciones de la ecuaci´on original (4.1). La resolvente c´ubica (4.5) podr´ıa llamarse la ecuaci´on de Ferrari dado que Ludovico Ferrari (1522-1565) fue quien resolvi´o por primera vez ecuaciones de cuarto grado, reduci´endolas a ecuaciones de tercer grado.
  • 10. 183 SOBRE LA SOLUCIÓN DE ECUACIONES DE TERCER Y CUARTO GRADO Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 10 Deducci´on de las f´ormulas. En el primer caso, q = 0, definiendo una nueva indeterminada u como u = z2 , la ecuaci´on (4.2) se reduce a u2 + pu + r = 0 Seg´un la f´ormula (1.1) de la secci´on 1 es u = −p+ √ p2−4r 2 = −p 2 + � p2 4 − r, lo cual conduce a la expresi´on (4.3). Para justificar la f´ormula correspondiente al segundo caso, q �= 0, primero se observa el siguiente desarrollo con ε �= 0: � z2 + p + ε 2 �2 = z4 + (p + ε)z2 + � p + ε 2 �2 = z4 + pz2 + εz2 + 1 4 (ε2 + 2pε + p2 )(4.6) Sustituyendo la expresi´on (4.6) en la ecuaci´on simplificada de cuarto grado (4.2) se obtiene la siguiente cadena de ecuaciones equivalentes. z4 + pz2 + qz + r = 0 � z2 + p + ε 2 �2 − εz2 − 1 4 (ε2 + 2pε + p2 ) + qz + r = 0 � z2 + p + ε 2 �2 − � εz2 − qz + 1 4 (ε2 + 2pε + p2 − 4r) � = 0 � z2 + p + ε 2 �2 − � ( √ ε z)2 − q √ ε ( √ ε z) + 1 4 (ε2 + 2pε + p2 − 4r) � = 0 � z2 + p + ε 2 �2 − �� √ ε z − q 2 √ ε �2 + 1 4 (ε2 + 2pε + p2 − 4r) − q2 4ε � = 0 � z2 + p + ε 2 �2 − �� √ ε z − q 2 √ ε �2 + 1 4ε � ε3 + 2pε2 + (p2 − 4r)ε − q2 � � = 0 En este punto es evidente que si ε es cualquiera de las soluciones de la ecuaci´on de Ferrari (4.5), es decir, si ε3 + 2pε2 + (p2 − 4r)ε − q2 = 0, entonces esta ´ultima ecuaci´on se reduce a la siguiente diferencia de cuadrados (se observa que cualquier soluci´on ε de (4.5) es diferente de cero puesto que q �= 0). (4.7) � z2 + p + ε 2 �2 − � √ ε z − q 2 √ ε �2 = 0
  • 11. 184 Arnold Oostra Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 11 Esta expresi´on puede factorizarse como sigue: � z2 + p + ε 2 + √ ε z − q 2 √ ε � � z2 + p + ε 2 − √ ε z + q 2 √ ε � = 0 � z2 + √ ε z + ε 2 + p 2 − q 2 √ ε � � z2 − √ ε z + ε 2 + p 2 + q 2 √ ε � = 0 Las dos ´ultimas ecuaciones de segundo grado pueden escribirse como una sola de la siguiente manera, con δ ∈ { −1, 1 }. (4.8) z2 − δ √ ε z + ε 2 + p 2 + qδ 2 √ ε = 0 Aplicando de nuevo la f´ormula (1.1) de la secci´on 1 se obtiene la ex- presi´on (4.4) como se indica a continuaci´on. z = 1 2 � δ √ ε + � (δ √ ε)2 − 4 � ε 2 + p 2 + qδ 2 √ ε �� = δ √ ε 2 + � ε 4 − � ε 2 + p 2 + qδ 2 √ ε � = δ √ ε 2 + � − ε 4 − p 2 − qδ 2 √ ε Ejemplo. Se desea resolver la siguiente ecuaci´on de cuarto grado: (4.9) 9x4 + 12x3 + 18x2 + 11x + 6 = 0 Multiplicando por 9 y agrupando, la ecuaci´on se transforma en 81x4 + 108x3 + 162x2 + 99x + 54 = 0 (3x)4 + 4(3x)3 + 18(3x)2 + 33(3x) + 54 = 0 Ahora se sustituye 3x por y y se completa la cuarta potencia: y4 + 4y3 + 18y2 + 33y + 54 = 0 (y4 + 4y3 + 6y2 + 4y + 1) + 12y2 + 29y + 53 = 0 (y + 1)4 + 12y2 + 29y + 53 = 0 (y + 1)4 + 12(y2 + 2y + 1) + 5y + 41 = 0 (y + 1)4 + 12(y + 1)2 + 5(y + 1) + 36 = 0 Sustituyendo y + 1 por z se llega a la ecuaci´on en forma simplificada: (4.10) z4 + 12z2 + 5z + 36 = 0
  • 12. 185 SOBRE LA SOLUCIÓN DE ECUACIONES DE TERCER Y CUARTO GRADO Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 12 En este caso q = 5 �= 0, y la siguiente es la resolvente c´ubica. x3 + 24x2 − 25 = 0 Aunque a esta ecuaci´on se puede aplicar todo el procedimiento de la secci´on 3 (este es otro ejercicio para el lector), la observaci´on simple de los coeficientes permite afirmar que x = 1 es una soluci´on y, como se indic´o, para resolver la ecuaci´on (4.10) basta conocer una de las ra´ıces de la resolvente c´ubica. Se toma pues ε = 1 y √ ε = 1 de manera que en este caso la f´ormula (4.4) es la siguiente: z = δ 2 + � − 1 4 − 12 2 − 5δ 2 = δ 2 + � − 25 4 − 5δ 2 = δ 2 + √ −25 − 10δ 2 = 1 2 � δ + √ −25 − 10δ � Para δ = −1 se obtienen las soluciones z = 1 2 (−1± √ 15 i) y para δ = 1 resulta z = 1 2 (1 ± √ 35 i). Finalmente, sustituyendo y = z − 1 y x = y 3 se obtienen las cuatro soluciones de la ecuaci´on propuesta (4.9): 1 6 (−3 − √ 15 i), 1 6 (−3 + √ 15 i), 1 6 (−1 − √ 35 i), 1 6 (−1 + √ 35 i). Ejercicios. Resolver las siguientes ecuaciones de cuarto grado. 1. 4x4 + 32x3 + 91x2 + 108x + 45 = 0 2. 4x4 − 8x3 − 3x2 + 5x + 2 = 0 3. 4x4 + 16x3 + 33x2 + 23x + 5 = 0 5. Acerca de las ecuaciones de quinto grado ... y m´as all´a Despu´es de los trabajos exitosos de Cardano, Tartaglia y Ferrari, durante siglos muchos matem´aticos buscaron de manera infructuosa una f´ormula que diera las soluciones de cualquier ecuaci´on de quinto grado. Fue Niels Henrik Abel (1802-1829) quien demostr´o de manera concluyente que tal f´ormula general no existe. Por poco tiempo a´un subsisti´o el problema de decidir para cu´ales ecuaciones de grado 5 o superior s´ı existen tales f´ormulas, pero este interrogante fue resuelto de manera final por Evariste Galois (1811-1832). Adem´as de mostrar la imposibilidad de resolver por f´ormulas generales las ecuaciones de
  • 13. 186 Arnold Oostra Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 13 cualquier grado mayor que 4, sus trabajos dieron origen a la Teor´ıa de Grupos. Agradecimientos El autor agradece profundamente a Joaqu´ın ´Alvarez, profesor titular del Departamento de Matem´aticas y Estad´ıstica de la Universidad del Tolima, no s´olo por su permanente ejemplo como maestro, sino adem´as por haberle regalado la idea para escribir este art´ıculo. Bibliograf´ıa 1. Albis V. (1984). Temas de Aritm´etica y ´Algebra. Bogot´a: Universidad Nacional de Colombia. 2. Castro I. (1994). Temas de Teor´ıa de Cuerpos, Teor´ıa de Anillos y N´umeros Algebraicos, vol. III. Bogot´a: Universidad Nacional de Colombia. 3. Fraleigh J. B. (1982) A First Course in Abstract Algebra (3rd ed.). Reading (Massachusetts): Addison-Wesley. Referencia Recepci´on Aprobaci´on Oostra, A. Sobre la soluci´on de ecuaciones de tercer y cuarto grado. 1/7/2008 22/7/2008 Revista Tumbaga (2008), 3, 1-13 Referencia Recepción Aprobación Oostra, A. Sobre la solución de ecuaciones de tercer y cuarto grado. Revista Tumbaga (2008), 3, 174-186 Día/mes/año 01/07/2008 Día/mes/año 22/07/2008