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Ecuaciones de segundo grado y bicuadradas 3 ESO ejercicios resueltos paso a paso
Ecuaciones de segundo grado 3 ESO ejercicios resueltos paso a paso
Recurso completo de Matemáticas de 3 ESO sobre ecuaciones de segundo grado, ecuaciones incompletas, fórmula general, factorización, problemas y primeras ecuaciones bicuadradas. Incluye ejercicios resueltos paso a paso, errores frecuentes y simulacro final.
Las ecuaciones de segundo grado son uno de los temas más importantes de la ESO. Si se entienden bien, después resulta mucho más fácil avanzar hacia 4 ESO, funciones, polinomios, factorización y Bachillerato.
Clases online de Matemáticas Clases online por la mañanaEste recurso está elaborado por José María de Marlu Educativa para alumnos que necesitan aprender a resolver ecuaciones cuadráticas con orden. En clase se ve muy a menudo que el alumno sabe una fórmula, pero no sabe cuándo usarla, cómo simplificar antes o cómo comprobar si las soluciones tienen sentido.
En las clases online trabajamos sobre una pizarra digital compartida en tiempo real. Esto permite ver el razonamiento del alumno mientras resuelve la ecuación, corregir signos y evitar que memorice sin entender.
Índice
1. Qué es una ecuación de segundo grado
Una ecuación de segundo grado es una ecuación en la que la incógnita aparece elevada al cuadrado.
Su forma general es:
\[ ax^2+bx+c=0 \]donde \(a\), \(b\) y \(c\) son números y \(a\neq0\).
Coeficiente principal
\[ a \]Es el número que acompaña a \(x^2\).
Coeficiente lineal
\[ b \]Es el número que acompaña a \(x\).
Término independiente
\[ c \]Es el número sin \(x\).
Ejercicio 1
Identifica \(a\), \(b\) y \(c\) en la ecuación:
\[ 3x^2-5x+2=0 \]Ejercicio 2
Identifica \(a\), \(b\) y \(c\):
\[ -x^2+7x-10=0 \]El coeficiente de \(x^2\) es \(-1\), aunque no aparezca escrito el número 1.
\[ a=-1 \] \[ b=7 \] \[ c=-10 \]Error frecuente: olvidar el signo del coeficiente. En \(x^2-4x-5=0\), el valor de \(b\) es \(-4\), no \(4\).
2. Tipos de ecuaciones de segundo grado
Antes de resolver una ecuación de segundo grado conviene mirar qué tipo es. Muchas ecuaciones no necesitan fórmula general.
Completa
\[ ax^2+bx+c=0 \]Aparecen los tres términos.
Incompleta sin \(c\)
\[ ax^2+bx=0 \]Se resuelve sacando factor común.
Incompleta sin \(b\)
\[ ax^2+c=0 \]Se despeja \(x^2\).
Ejercicio 3
Clasifica:
\[ x^2-9=0 \]No aparece término con \(x\), por tanto es incompleta sin \(b\).
Ejercicio 4
Clasifica:
\[ 2x^2-6x=0 \]No aparece término independiente, por tanto es incompleta sin \(c\).
Ejercicio 5
Clasifica:
\[ x^2-3x-10=0 \]Aparecen \(x^2\), \(x\) y término independiente. Es completa.
3. Ecuaciones incompletas
Las ecuaciones incompletas suelen ser más rápidas que las completas. Conviene resolverlas con métodos sencillos antes de usar la fórmula general.
Tipo 1. Ecuaciones de la forma \(ax^2+c=0\)
Ejercicio 6
Resuelve:
\[ x^2-25=0 \]Soluciones:
\[ x=5 \] \[ x=-5 \]Ejercicio 7
Resuelve:
\[ 3x^2-48=0 \]Ejercicio 8
Resuelve:
\[ 2x^2+18=0 \]No tiene solución real, porque ningún número real al cuadrado da negativo.
Tipo 2. Ecuaciones de la forma \(ax^2+bx=0\)
Ejercicio 9
Resuelve:
\[ x^2-7x=0 \]Sacamos factor común:
\[ x(x-7)=0 \]Un producto es cero si alguno de los factores es cero.
\[ x=0 \] \[ x-7=0 \] \[ x=7 \]Soluciones:
\[ x=0,\quad x=7 \]Ejercicio 10
Resuelve:
\[ 3x^2+12x=0 \]Soluciones:
\[ x=0,\quad x=-4 \]Ejercicio 11
Resuelve:
\[ -2x^2+10x=0 \]Si todos los términos tienen \(x\), probablemente hay que sacar factor común. Muchos alumnos se complican usando la fórmula general cuando no hace falta.
4. Fórmula general de la ecuación de segundo grado
Para resolver una ecuación completa:
\[ ax^2+bx+c=0 \]se usa la fórmula:
\[ x=\frac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a} \]Es importante sustituir \(a\), \(b\) y \(c\) con sus signos.
Ejercicio 12
Resuelve:
\[ x^2-5x+6=0 \]Soluciones:
\[ x=3,\quad x=2 \]Ejercicio 13
Resuelve:
\[ 2x^2-7x+3=0 \]Ejercicio 14
Resuelve:
\[ 3x^2+2x-1=0 \]Ejercicio 15
Resuelve:
\[ x^2+4x+4=0 \]Hay una solución doble.
5. Número de soluciones y discriminante
La parte que aparece dentro de la raíz se llama discriminante:
\[ \Delta=b^2-4ac \]Permite saber cuántas soluciones reales tiene la ecuación.
Si \(\Delta>0\)
Hay dos soluciones reales.
Si \(\Delta=0\)
Hay una solución real doble.
Si \(\Delta<0\)
No hay soluciones reales.
Ejercicio 16
Estudia el número de soluciones:
\[ x^2-2x+5=0 \]Como \(\Delta<0\), no tiene soluciones reales.
Ejercicio 17
Estudia el número de soluciones:
\[ 4x^2-4x+1=0 \]Tiene una solución real doble.
6. Resolver por factorización
Algunas ecuaciones completas pueden resolverse factorizando. Este método es muy útil cuando se reconocen dos números cuya suma y producto encajan con el polinomio.
Ejercicio 18
Resuelve:
\[ x^2-8x+15=0 \]Buscamos dos números que sumen \(-8\) y multipliquen \(15\).
\[ -3\quad y\quad -5 \] \[ x^2-8x+15=(x-3)(x-5) \] \[ (x-3)(x-5)=0 \] \[ x=3,\quad x=5 \]Ejercicio 19
Resuelve:
\[ x^2+x-12=0 \]Buscamos dos números que sumen 1 y multipliquen \(-12\).
\[ 4\quad y\quad -3 \] \[ x^2+x-12=(x+4)(x-3) \] \[ x=-4,\quad x=3 \]Ejercicio 20
Resuelve:
\[ x^2-16=0 \]Es una diferencia de cuadrados.
\[ x^2-16=(x-4)(x+4) \] \[ x=4,\quad x=-4 \]7. Problemas con ecuaciones de segundo grado
En los problemas lo más importante es traducir bien el enunciado. La ecuación no aparece escrita, hay que construirla.
Problema 1
El producto de dos números consecutivos es 72. Halla los números.
Llamamos \(x\) al primer número.
El siguiente es:
\[ x+1 \]Planteamos:
\[ x(x+1)=72 \] \[ x^2+x-72=0 \]Factorizamos:
\[ (x+9)(x-8)=0 \] \[ x=-9,\quad x=8 \]Si \(x=8\), los números son 8 y 9.
Si \(x=-9\), los números son -9 y -8.
Problema 2
El área de un rectángulo es 48 cm2. La base mide 4 cm más que la altura. Halla sus dimensiones.
Altura:
\[ x \]Base:
\[ x+4 \]Área:
\[ x(x+4)=48 \] \[ x^2+4x-48=0 \] \[ (x+8)(x-6)=0 \] \[ x=-8,\quad x=6 \]La altura no puede ser negativa, por tanto:
\[ x=6 \]Altura 6 cm y base 10 cm.
Problema 3
Un número aumentado en su cuadrado da 30. Halla el número.
Problema 4
La diagonal de un cuadrado mide 10 cm. Halla el lado.
Por Pitágoras:
\[ x^2+x^2=10^2 \] \[ 2x^2=100 \] \[ x^2=50 \] \[ x=\sqrt{50}=5\sqrt{2} \]El lado mide:
\[ 5\sqrt{2}\ cm \]8. Ecuaciones bicuadradas
Una ecuación bicuadrada es una ecuación que tiene \(x^4\), \(x^2\) y término independiente, pero no tiene \(x^3\) ni \(x\).
Su forma habitual es:
\[ ax^4+bx^2+c=0 \]Se resuelve haciendo el cambio:
\[ t=x^2 \]Entonces:
\[ x^4=t^2 \]y la ecuación se convierte en una ecuación de segundo grado en \(t\).
Ejercicio 21
Resuelve:
\[ x^4-5x^2+4=0 \]Hacemos:
\[ t=x^2 \]Entonces:
\[ t^2-5t+4=0 \]Factorizamos:
\[ (t-1)(t-4)=0 \] \[ t=1,\quad t=4 \]Volvemos a \(x\):
\[ x^2=1 \] \[ x=\pm1 \] \[ x^2=4 \] \[ x=\pm2 \]Soluciones:
\[ x=-2,\ -1,\ 1,\ 2 \]Ejercicio 22
Resuelve:
\[ x^4-10x^2+9=0 \]Soluciones:
\[ x=-3,\ -1,\ 1,\ 3 \]Ejercicio 23
Resuelve:
\[ x^4-13x^2+36=0 \]Soluciones:
\[ x=-3,\ -2,\ 2,\ 3 \]Ejercicio 24
Resuelve:
\[ x^4-4x^2=0 \]Sacamos factor común:
\[ x^2(x^2-4)=0 \] \[ x^2=0 \] \[ x=0 \] \[ x^2-4=0 \] \[ x^2=4 \] \[ x=\pm2 \]Soluciones:
\[ x=-2,\ 0,\ 2 \]Ejercicio 25
Resuelve:
\[ x^4+3x^2-4=0 \]Como \(t=x^2\), no puede ser negativo en números reales.
\[ x^2=1 \] \[ x=\pm1 \]Soluciones reales:
\[ x=-1,\quad x=1 \]En bicuadradas, después de hallar \(t\), hay que volver a \(x\). Muchos alumnos se quedan en \(t=4\) y olvidan que \(x^2=4\) da dos soluciones.
9. Ecuaciones de segundo grado con paréntesis y denominadores
En los exámenes no siempre aparece la ecuación ya ordenada como \(ax^2+bx+c=0\). Muchas veces hay que quitar paréntesis, reducir términos, eliminar denominadores y después decidir el método.
Este es el punto donde más se nota si el alumno entiende o solo aplica fórmulas de memoria.
Ejercicio 26
Resuelve:
\[ (x+3)(x-2)=10 \]Ejercicio 27
Resuelve:
\[ (x-4)^2=25 \]Podemos resolver directamente:
\[ x-4=\pm5 \] \[ x=9 \] \[ x=-1 \]También podría desarrollarse, pero aquí el camino directo es más limpio.
Ejercicio 28
Resuelve:
\[ 2(x+1)^2-8=0 \]Ejercicio 29
Resuelve:
\[ \frac{x^2-9}{3}=0 \]Ejercicio 30
Resuelve:
\[ \frac{x^2}{2}-8=0 \]Ejercicio 31
Resuelve:
\[ \frac{x^2-5x}{2}=3 \]Ejercicio 32
Resuelve:
\[ 3(x-2)^2=2x^2+12 \]Consejo de clase: antes de usar la fórmula general, mira si la ecuación puede resolverse por raíz directa, factor común o factorización. No siempre gana quien usa la fórmula; gana quien elige el camino más claro.
10. Más ecuaciones bicuadradas resueltas
Las bicuadradas son muy útiles para entrenar el cambio de variable. La idea es siempre la misma: convertir una ecuación de cuarto grado en una ecuación de segundo grado.
\[ t=x^2 \] \[ x^4=t^2 \]Ejercicio 33
Resuelve:
\[ x^4-20x^2+64=0 \]Soluciones:
\[ x=-4,\ -2,\ 2,\ 4 \]Ejercicio 34
Resuelve:
\[ x^4-2x^2-8=0 \]Como \(t=x^2\), descartamos \(t=-2\) en números reales.
\[ x^2=4 \] \[ x=\pm2 \]Ejercicio 35
Resuelve:
\[ 2x^4-18x^2=0 \]Aquí no hace falta cambio de variable. Sacamos factor común.
\[ 2x^2(x^2-9)=0 \] \[ 2x^2=0 \] \[ x=0 \] \[ x^2-9=0 \] \[ x=\pm3 \]Soluciones:
\[ x=-3,\ 0,\ 3 \]Ejercicio 36
Resuelve:
\[ x^4+5x^2+4=0 \]Como \(t=x^2\), no puede ser negativo en números reales.
No tiene soluciones reales.
Ejercicio 37
Resuelve:
\[ x^4-6x^2+8=0 \]Soluciones:
\[ x=-2,\ -\sqrt{2},\ \sqrt{2},\ 2 \]Ejercicio 38
Resuelve:
\[ x^4-25=0 \]En números reales solo sirve:
\[ x^2=5 \] \[ x=\pm\sqrt{5} \]Cuidado: en una bicuadrada no todas las soluciones de \(t\) sirven. Si \(t=x^2\), entonces \(t\) debe ser mayor o igual que cero para que haya soluciones reales.
11. Problemas de examen con ecuaciones de segundo grado
Estos problemas son los que más se parecen a lo que suele aparecer en controles. La clave es definir bien la incógnita y comprobar que la solución tiene sentido.
Problema 5
La suma de un número y su cuadrado es 56. Halla el número.
Los dos números cumplen la ecuación.
Problema 6
La base de un rectángulo mide 5 cm más que la altura. Su área es 84 cm2. Halla sus dimensiones.
Altura:
\[ x \]Base:
\[ x+5 \] \[ x(x+5)=84 \] \[ x^2+5x-84=0 \] \[ (x+12)(x-7)=0 \] \[ x=-12 \] \[ x=7 \]La altura no puede ser negativa.
\[ x=7 \]Altura 7 cm y base 12 cm.
Problema 7
La suma de dos números consecutivos al cuadrado es 365. Halla los números.
Números:
\[ x,\quad x+1 \] \[ x^2+(x+1)^2=365 \] \[ x^2+x^2+2x+1=365 \] \[ 2x^2+2x-364=0 \] \[ x^2+x-182=0 \] \[ (x+14)(x-13)=0 \] \[ x=-14 \] \[ x=13 \]Los números pueden ser 13 y 14, o -14 y -13.
Problema 8
Un jardín cuadrado aumenta su lado en 3 m y entonces su área pasa a ser 100 m2. ¿Cuánto medía inicialmente el lado?
Lado inicial:
\[ x \]Lado nuevo:
\[ x+3 \] \[ (x+3)^2=100 \] \[ x+3=\pm10 \] \[ x=7 \] \[ x=-13 \]Una longitud no puede ser negativa, por tanto el lado inicial medía:
\[ 7\ m \]Problema 9
Un triángulo rectángulo tiene catetos \(x\) y \(x+7\), e hipotenusa 13. Halla los catetos.
El cateto no puede ser negativo.
\[ x=5 \]Los catetos miden 5 y 12.
Problema 10
Un número positivo es tal que su cuadrado menos el triple del número es 40. Halla el número.
Como piden un número positivo:
\[ x=8 \]En problemas de geometría, después de resolver la ecuación hay que rechazar soluciones negativas si representan longitudes, áreas, edades o cantidades reales.
12. Entrenamiento extra sin resolver
Estos ejercicios sirven para practicar después de estudiar los resueltos. La idea es hacerlos en limpio y comprobar después con el profesor o con la calculadora.
Nivel 1
\(x^2-49=0\)
\(4x^2-100=0\)
\(x^2+9x=0\)
\(3x^2-12x=0\)
Nivel 2
\(x^2-9x+20=0\)
\(x^2+x-30=0\)
\(2x^2-3x-2=0\)
\(3x^2+10x+3=0\)
Nivel 3
\((x+2)(x-5)=18\)
\((x-1)^2=3x+7\)
\(\frac{x^2-4x}{2}=6\)
\(2(x+3)^2=x^2+30\)
Bicuadradas
\(x^4-29x^2+100=0\)
\(x^4-3x^2-4=0\)
\(x^4+2x^2-8=0\)
\(3x^4-12x^2=0\)
9. Errores frecuentes en ecuaciones de segundo grado
Olvidar signos
En la fórmula, \(b\) debe sustituirse con su signo.
No igualar a cero
La fórmula general solo se aplica cuando la ecuación está igualada a cero.
Usar fórmula siempre
A veces es mejor factorizar o sacar factor común.
Raíces negativas
En números reales, \(x^2=-9\) no tiene solución.
Olvidar el \(\pm\)
Al resolver \(x^2=25\), las soluciones son \(5\) y \(-5\).
Bicuadradas incompletas
No siempre hace falta cambio de variable. A veces basta factor común.
10. Simulacro final
Mini examen de ecuaciones de segundo grado y bicuadradas
- Resuelve \(x^2-16=0\)
- Resuelve \(2x^2-18=0\)
- Resuelve \(x^2-6x=0\)
- Resuelve \(x^2-7x+12=0\)
- Resuelve \(2x^2-5x-3=0\)
- Estudia el número de soluciones de \(x^2+2x+5=0\)
- Resuelve \(x^4-5x^2+4=0\)
- Resuelve \(x^4-17x^2+16=0\)
- El producto de dos números consecutivos es 110. Halla los números.
- Un rectángulo tiene base \(x+6\), altura \(x\) y área 72 cm2. Halla sus dimensiones.
Resultados del simulacro
1
\[ x=\pm4 \]2
\[ x=\pm3 \]3
\[ x=0,\quad x=6 \]4
\[ x=3,\quad x=4 \]5
\[ x=3,\quad x=-\frac{1}{2} \]6
No tiene soluciones reales porque el discriminante es negativo.
7
\[ x=-2,\ -1,\ 1,\ 2 \]8
\[ x=-4,\ -1,\ 1,\ 4 \]9
\[ 10\ y\ 11 \]o también:
\[ -11\ y\ -10 \]10
\[ x=6 \]Altura 6 cm y base 12 cm.
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Ver álgebra 1 ESOOperaciones combinadas 1 ESO
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Repasar operacionesEcuaciones ESO Bachillerato PAU
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Ver ecuacionesSistemas de ecuaciones 2 ESO 3 ESO 4 ESO
El siguiente paso natural cuando el alumno ya controla ecuaciones individuales.
Ver sistemasPolinomios productos notables y factorización
Muy útil para entender mejor la factorización de ecuaciones de segundo grado y bicuadradas.
Ver polinomiosÁlgebra 4 ESO para preparar 1 Bachillerato
Recurso puente para alumnos que quieren avanzar hacia un álgebra más completa.
Ver álgebra 4 ESOClases de Matemáticas en Marlu Educativa
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