Basico
MATU • Algebra
MATU_FACT_099
Solving Problems in Algebra and Trigonometry Litvinenko Mordkovich
Enunciado
Simplificar:
$$ \frac{\frac{1}{a} + \frac{1}{b+c}}{\frac{1}{a} - \frac{1}{b+c}} \left( 1 + \frac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc} \right) $$
$$ \frac{\frac{1}{a} + \frac{1}{b+c}}{\frac{1}{a} - \frac{1}{b+c}} \left( 1 + \frac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc} \right) $$
Solución Paso a Paso
1. Simplificación de la fracción compleja:
Operamos en el numerador y denominador de la fracción principal:
$$ \frac{\frac{b+c+a}{a(b+c)}}{\frac{b+c-a}{a(b+c)}} = \frac{a+b+c}{b+c-a} $$
2. Simplificación del paréntesis:
$$ 1 + \frac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc} = \frac{2bc + b^2 + c^2 - a^2}{2bc} $$
Notamos que $b^2 + 2bc + c^2 = (b+c)^2$:
$$ = \frac{(b+c)^2 - a^2}{2bc} $$
Aplicamos diferencia de cuadrados:
$$ = \frac{(b+c+a)(b+c-a)}{2bc} $$
3. Producto de los resultados:
Multiplicamos ambas partes simplificadas:
$$ \left( \frac{a+b+c}{b+c-a} \right) \cdot \left( \frac{(a+b+c)(b+c-a)}{2bc} \right) $$
Cancelamos el factor común $(b+c-a)$:
$$ = \frac{(a+b+c)(a+b+c)}{2bc} = \frac{(a+b+c)^2}{2bc} $$
4. Representación de la estructura del problema:
$$ \begin{array}{c} \text{Estructura de la simplificación} \\ \hline \begin{array}{|c|c|} \hline \text{Término 1: } \frac{a+b+c}{b+c-a} & \text{Término 2: } \frac{(b+c)^2-a^2}{2bc} \\ \hline \end{array} \\ \downarrow \\ \frac{(a+b+c)^2}{2bc} \end{array} $$
5. Resultado final:
$$ \boxed{\frac{(a+b+c)^2}{2bc}} $$
Operamos en el numerador y denominador de la fracción principal:
$$ \frac{\frac{b+c+a}{a(b+c)}}{\frac{b+c-a}{a(b+c)}} = \frac{a+b+c}{b+c-a} $$
2. Simplificación del paréntesis:
$$ 1 + \frac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc} = \frac{2bc + b^2 + c^2 - a^2}{2bc} $$
Notamos que $b^2 + 2bc + c^2 = (b+c)^2$:
$$ = \frac{(b+c)^2 - a^2}{2bc} $$
Aplicamos diferencia de cuadrados:
$$ = \frac{(b+c+a)(b+c-a)}{2bc} $$
3. Producto de los resultados:
Multiplicamos ambas partes simplificadas:
$$ \left( \frac{a+b+c}{b+c-a} \right) \cdot \left( \frac{(a+b+c)(b+c-a)}{2bc} \right) $$
Cancelamos el factor común $(b+c-a)$:
$$ = \frac{(a+b+c)(a+b+c)}{2bc} = \frac{(a+b+c)^2}{2bc} $$
4. Representación de la estructura del problema:
$$ \begin{array}{c} \text{Estructura de la simplificación} \\ \hline \begin{array}{|c|c|} \hline \text{Término 1: } \frac{a+b+c}{b+c-a} & \text{Término 2: } \frac{(b+c)^2-a^2}{2bc} \\ \hline \end{array} \\ \downarrow \\ \frac{(a+b+c)^2}{2bc} \end{array} $$
5. Resultado final:
$$ \boxed{\frac{(a+b+c)^2}{2bc}} $$