Ii MATU • Algebra

MATU_SIS_ECU_098

Imagen de Redes Sociales @MathGuyTFL

289 / 2224

Enunciado

Dada la siguiente información, determine el valor numérico de la expresión $x + y$:
$$ \begin{cases} (x + y)(x^2 + y^2) = 5 & \text{--- (Ec. 1)} \\ (x - y)(x^2 - y^2) = 2 & \text{--- (Ec. 2)} \end{cases} $$

Solución Paso a Paso

1. Análisis de las Ecuaciones

Para resolver este sistema, buscaremos relacionar ambas ecuaciones utilizando productos notables. Notamos que la segunda ecuación contiene una diferencia de cuadrados, la cual podemos descomponer.

2. Simplificación de la Segunda Ecuación

Aplicamos la identidad de diferencia de cuadrados $a^2 - b^2 = (a - b)(a + b)$ en la (Ec. 2):
$$ (x - y) \underbrace{(x^2 - y^2)}_{(x - y)(x + y)} = 2 $$
$$ (x - y)(x - y)(x + y) = 2 $$
$$ (x - y)^2 (x + y) = 2 \quad \text{--- (Ec. 3)} $$

3. Transformación de la Primera Ecuación

Trabajaremos con la (Ec. 1) intentando expresar el término $(x^2 + y^2)$ en función de las sumas y diferencias. Recordemos que:
$$ \begin{array}{rcl} (x + y)^2 & = & x^2 + y^2 + 2xy \\ (x - y)^2 & = & x^2 + y^2 - 2xy \end{array} $$

Al sumar estas dos identidades, obtenemos:
$$ (x + y)^2 + (x - y)^2 = 2(x^2 + y^2) $$
$$ \frac{(x + y)^2 + (x - y)^2}{2} = x^2 + y^2 $$

Sustituimos esta expresión en la (Ec. 1):
$$ (x + y) \left[ \frac{(x + y)^2 + (x - y)^2}{2} \right] = 5 $$

Multiplicamos toda la ecuación por $2$ para eliminar el denominador:
$$ (x + y) \left[ (x + y)^2 + (x - y)^2 \right] = 10 $$

Distribuimos el término $(x + y)$:
$$ (x + y)^3 + (x + y)(x - y)^2 = 10 \quad \text{--- (Ec. 4)} $$

4. Resolución por Sustitución

Observemos que en el paso 2 obtuvimos la (Ec. 3): $(x + y)(x - y)^2 = 2$. Este término aparece exactamente igual en nuestra nueva (Ec. 4). Sustituimos el valor:
$$ (x + y)^3 + 2 = 10 $$

Ahora despejamos el término buscado:
$$ (x + y)^3 = 10 - 2 $$
$$ (x + y)^3 = 8 $$

Aplicamos raíz cúbica en ambos lados:
$$ x + y = \sqrt[3]{8} $$
$$ x + y = 2 $$

5. Conclusión

El valor de la suma de las variables es constante y determinado por el sistema.

Representación Conceptual:
$$ \begin{array}{c} \text{Resumen de la reducción algebraica} \\ \hline \begin{array}{|l|l|} \hline \text{De Ec. 2:} & (x + y)(x - y)^2 = 2 \\ \hline \text{De Ec. 1:} & (x + y)^3 + (x + y)(x - y)^2 = 10 \\ \hline \text{Sustitución:} & (x + y)^3 + 2 = 10 \\ \hline \end{array} \end{array} $$

$$ \boxed{x + y = 2} $$

Ejercicios Relacionados

Mismo Capítulo

Ejercicios de Algebra

Ver Ejercicios
Mismo Nivel

Ejercicios de nivel Ii

Ver Ejercicios
Misma Materia

Ejercicios de

Ver Ejercicios