8. Introducir y Extraer Factores en una Raíz

Introducir y Extraer Factores en una Raíz

En esta guía aprenderás a introducir factores dentro de una raíz y a extraerlos cuando el radicando contiene potencias convenientes, simplificando expresiones numéricas y algebraicas.

Objetivo de aprendizaje

Aplicar las propiedades de introducción y extracción de factores en radicales para transformar y simplificar expresiones numéricas y algebraicas, reconociendo cuándo aparece valor absoluto y cuándo una expresión no existe en los números reales.

Recuerdo y activación previa

Repaso: cancelación ya estudiada

\[ \sqrt{x^2}=|x| \qquad \sqrt[3]{x^3}=x \]

\[ \sqrt{4x^2}=2|x| \qquad \sqrt[3]{8x^3}=2x \]

\[ \sqrt[4]{x^8}=x^2 \qquad \sqrt[6]{x^6}=|x| \]

Recuerda: extraer un factor consiste en usar esta cancelación de manera organizada.

📐 Idea fundamental

Un factor puede entrar a una raíz si se eleva al índice de esa raíz, y puede salir de una raíz si dentro aparece elevado a una potencia igual al índice.

📐 Propiedades fundamentales

Introducir un factor:

\[ a\sqrt[n]{b}=\sqrt[n]{a^n\cdot b} \]

Extraer un factor:

\[ \sqrt[n]{a^n\cdot b}=a\sqrt[n]{b} \]

Si el índice es par y el factor extraído es literal, se debe considerar valor absoluto.

💡 Estrategia general
  1. Observa el índice de la raíz.
  2. Si un factor va a entrar, elévalo a ese índice.
  3. Si un factor va a salir, verifica que dentro esté elevado a ese índice.
  4. Si el índice es par y sale una letra, recuerda usar valor absoluto.
  5. Comprueba que la expresión exista en \(\mathbb{R}\).

¿Por qué funciona esta propiedad?

🤓 Justificación breve

Sabemos que:

\[ \sqrt[n]{a^n}=a \]

si el índice es impar, y

\[ \sqrt[n]{a^n}=|a| \]

si el índice es par.

Entonces, si un número está fuera de la raíz, puede entrar como una potencia del mismo índice:

\[ a=\sqrt[n]{a^n} \]

y por eso:

\[ a\sqrt[n]{b}=\sqrt[n]{a^n}\cdot\sqrt[n]{b}=\sqrt[n]{a^n b} \]

De forma inversa, si dentro de la raíz aparece una potencia del mismo índice, puede extraerse.

Nota: En esta guía trabajaremos estas propiedades en su forma escolar. Más adelante pueden estudiarse con mayor formalidad.

⚠️ Condición importante

Cuando el índice es par, la raíz solo existe en \(\mathbb{R}\) si el radicando es mayor o igual que cero.

Además, al extraer letras desde una raíz de índice par, puede aparecer valor absoluto.

Introducir factores

Ejemplo 1: introducir un número en una raíz cuadrada

\[ 5\sqrt{2} \]

Como el índice es 2, el 5 entra elevado al cuadrado:

\[ 5\sqrt{2}=\sqrt{5^2\cdot 2}=\sqrt{25\cdot 2}=\sqrt{50} \]

Ejemplo 2: introducir un número en una raíz cúbica

\[ 2\sqrt[3]{4} \]

Como el índice es 3, el 2 entra elevado al cubo:

\[ 2\sqrt[3]{4}=\sqrt[3]{2^3\cdot 4}=\sqrt[3]{8\cdot 4}=\sqrt[3]{32} \]

Ejemplo 3: introducir un factor literal

\[ a\sqrt{b} \]

El factor \(a\) entra elevado al índice 2:

\[ a\sqrt{b}=\sqrt{a^2b} \]

Extraer factores

Ejemplo 4: extracción numérica en raíz cuadrada

\[ \sqrt{50} \]

Buscamos un cuadrado perfecto:

\[ \sqrt{50}=\sqrt{25\cdot 2}=\sqrt{5^2\cdot 2}=5\sqrt{2} \]

Ejemplo 5: extracción numérica en raíz cúbica

\[ \sqrt[3]{24} \]

Buscamos un cubo perfecto:

\[ \sqrt[3]{24}=\sqrt[3]{8\cdot 3}=\sqrt[3]{2^3\cdot 3}=2\sqrt[3]{3} \]

Ejemplo 6: extracción con letras e índice par

\[ \sqrt{a^3} \]

Separamos:

\[ \sqrt{a^3}=\sqrt{a^2\cdot a}=\sqrt{a^2}\sqrt{a}=|a|\sqrt{a} \]

Como el índice es par, \(\sqrt{a^2}=|a|\).

Ejemplo 7: extracción con varias letras

\[ \sqrt{x^5y^2} \]

Separamos potencias convenientes:

\[ \sqrt{x^5y^2}=\sqrt{x^4\cdot x\cdot y^2} \]

\[ \sqrt{x^5y^2}=\sqrt{x^4}\sqrt{x}\sqrt{y^2}=x^2|y|\sqrt{x} \]

Ejemplo 8: cuando el valor absoluto se simplifica

\[ \sqrt{x^4} \]

Podemos escribir:

\[ \sqrt{x^4}=\sqrt{(x^2)^2}=|x^2| \]

Pero como \(x^2\ge 0\), se obtiene:

\[ |x^2|=x^2 \]

⚠️ Error típico

No siempre se puede sacar una letra sin valor absoluto.

Por ejemplo:

\[ \sqrt{a^2}\neq a \quad \text{en general} \]

Lo correcto es:

\[ \sqrt{a^2}=|a| \]

⚠️ Observación de dominio

En expresiones como \(\sqrt{a^3}\) o \(\sqrt{x^5y^2}\), la raíz cuadrada exige que el radicando sea mayor o igual que cero para trabajar en \(\mathbb{R}\).

Guía de ejercicios

Ejercicios de aplicación

  1. \(3\sqrt{2}=\)
  2. \(2\sqrt[3]{5}=\)
  3. \(4\sqrt{3}=\)
  4. \(a\sqrt{b}=\)
  5. \(x\sqrt[3]{y}=\)
  6. \(\sqrt{50}=\)
  7. \(\sqrt{27}=\)
  8. \(\sqrt[3]{24}=\)
  9. \(\sqrt[3]{54}=\)
  10. \(\sqrt{72}=\)
  11. \(\sqrt{a^3}=\)
  12. \(\sqrt{x^5}=\)
  13. \(\sqrt{x^5y^2}=\)
  14. \(\sqrt{a^3b^4}=\)
  15. \(\sqrt[3]{x^4}=\)
  16. \(\sqrt[3]{x^7y^3}=\)
  17. \(\sqrt{16x^2}=\)
  18. \(\sqrt{36x^4}=\)
  19. \(\sqrt[4]{16x^5}=\)
  20. \(\sqrt[4]{81x^8}=\)
  21. \(\sqrt{x^2y^4}=\)
  22. \(\sqrt[3]{-54}=\)
  23. \(\sqrt[3]{-16x^3}=\)
  24. \(\sqrt{200}=\)
  25. ¿Existe \(\sqrt{-18}\) en \(\mathbb{R}\)? Justifica.

Ejercicios guiados

Completa la expresión que falta:

  1. \(5\sqrt{2}=\sqrt{\square}\)
  2. \(2\sqrt[3]{3}=\sqrt[3]{\square}\)
  3. \(\sqrt{18}=\square\sqrt{2}\)
  4. \(\sqrt[3]{54}=\square\sqrt[3]{2}\)

Ejercicio de atención

Analiza la siguiente expresión:

\[ \sqrt{a^2}=a \]

¿Es correcta? Justifica.

Resumen final

💡 Ideas clave
  • Un factor entra a una raíz elevándose al índice.
  • Un factor sale de una raíz si dentro aparece elevado al mismo índice.
  • Introducir y extraer factores son procesos inversos.
  • En índice par, al extraer letras, puede aparecer valor absoluto.
  • Antes de simplificar, revisa si la expresión existe en \(\mathbb{R}\).

Ticket de salida

  1. ¿Qué debe ocurrir con un factor para poder salir de una raíz?
  2. ¿Cómo entra un 3 en una raíz cuadrada?
  3. Simplifica mentalmente: \(\sqrt{75}\).