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¿Qué es una raíz cuadrada?

Clase de raices cuadradas?

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Definición de raíz cuadrada

Sea aa un número real. Si x2=ax^2 = a, entonces xx es la raíz cuadrada de aa:

x2=a    a=x x^2 = a \; \Leftrightarrow \; \sqrt{a} = x

La cantidad aa se denomina cantidad subradical y 2 es el índice de la raíz. Cuando el índice de la raíz es 2, el índice no se escribe y se deja tácito, es decir, la raíz cuadrada del número real aa es a\sqrt{a} y no a2\sqrt[2]{a}.

En otras palabras, para calcular a\sqrt{a} se debe encontrar un número xx que elevado a 2 dé como resultado aa.

Ejemplo 1

¿Qué número xx elevado a 2 da como resultado 81? Como 92=99=819^2 = 9 \cdot 9 = 81, entonces:

81=9\sqrt{81} = 9

Ejemplo 2

¿Qué número xx elevado a 2 da como resultado 100? Como 102=1010=10010^2 = 10 \cdot 10 = 100, entonces:

100=10\sqrt{100} = 10

Ejemplo 3

¿Qué número xx elevado a 2 da como resultado 16? Como 42=44=164^2 = 4 \cdot 4 = 16, entonces:

16=4\sqrt{16} = 4

Ejemplo 4

¿Qué número xx elevado a 2 da como resultado -16? Sabemos que 42=164^2 = 16 y que (4)2=16(-4)^2 = 16, por lo que no existe un número real xx que elevado a 2 dé como resultado -16. Un número negativo multiplicado una cantidad par de veces siempre da un resultado positivo. Se concluye que:

16 no existe en R.\sqrt{-16}\text{ no existe en }\mathbb{R}.

A partir de los ejemplos anteriores, ¿la raíz cuadrada de un número real siempre es un número real? La respuesta es negativa, ya que su existencia en R\mathbb{R} depende del valor de la cantidad subradical. En términos generales se cumple lo siguiente:

  • Si aa es un número positivo, entonces a\sqrt{-a} NO es un número real.

Propiedades de las raíces cuadradas

Cuando las raíces cuadradas involucradas en una operación están definidas en los números reales, es posible aplicar las siguientes propiedades:

Multiplicación de raíces de igual índice

ab=ab,a,bR+\sqrt{a} \cdot \sqrt{b} = \sqrt{a \cdot b}, \quad a,b \in \mathbb{R}^+

División de raíces de igual índice

a:b=a:b,a,bR+\sqrt{a} : \sqrt{b} = \sqrt{a : b}, \quad a,b \in \mathbb{R}^+

Introducción y extracción de un término a una raíz

a2b=ab,a,bR+\sqrt{a^2 \cdot b} = a\sqrt{b}, \quad a,b \in \mathbb{R}^+

Un caso particular que se desprende de las propiedades anteriores es el valor de las expresiones a2\sqrt{a^2} y (a)2(\sqrt{a})^2. Siempre que estas raíces están definidas en R\mathbb{R} se cumple que:

a2=(a)2=a,aR\sqrt{a^2} = (\sqrt{a})^2 = |a|, \quad a \in \mathbb{R}

Note que NO existe una propiedad que haga referencia a la adición o sustracción de raíces cuadradas. La raíz cuadrada de una adición o sustracción NO equivale a la adición o sustracción de raíces:

a±ba±b\sqrt{a \pm b} \neq \sqrt{a} \pm \sqrt{b}

Racionalización

En términos generales, racionalizar es el proceso que permite encontrar una expresión equivalente a una que contiene raíces irracionales en el denominador, de modo que la nueva expresión no las tenga.

Caso 1: Para aRa \in \mathbb{R} y bR+b \in \mathbb{R}^+:

ab=abbb=abb\frac{a}{\sqrt{b}} = \frac{a}{\sqrt{b}} \cdot \frac{\sqrt{b}}{\sqrt{b}} = \frac{a\sqrt{b}}{b}

Caso 2: Para aRa \in \mathbb{R}, b,cR+b,c \in \mathbb{R}^+ y bcb \neq c:

ab+c=ab+cbcbc=a(bc)bc,\frac{a}{\sqrt{b} + \sqrt{c}} = \frac{a}{\sqrt{b} + \sqrt{c}} \cdot \frac{\sqrt{b} - \sqrt{c}}{\sqrt{b} - \sqrt{c}} = \frac{a(\sqrt{b} - \sqrt{c})}{b - c}, abc=abcb+cb+c=a(b+c)bc.\frac{a}{\sqrt{b} - \sqrt{c}} = \frac{a}{\sqrt{b} - \sqrt{c}} \cdot \frac{\sqrt{b} + \sqrt{c}}{\sqrt{b} + \sqrt{c}} = \frac{a(\sqrt{b} + \sqrt{c})}{b - c}.

Ejemplo Caso 1

Amplificar 105\dfrac{10}{\sqrt{5}} para que el denominador sea racional. Como 55=5\sqrt{5} \cdot \sqrt{5} = 5, amplificamos:

105=10555=1055=25\frac{10}{\sqrt{5}} = \frac{10}{\sqrt{5}} \cdot \frac{\sqrt{5}}{\sqrt{5}} = \frac{10\sqrt{5}}{5} = 2\sqrt{5}

Ejemplo Caso 2

Racionalizar 68+5\dfrac{6}{\sqrt{8} + \sqrt{5}}. Usamos suma por diferencia:

(8+5)(85)=85=3(\sqrt{8} + \sqrt{5})(\sqrt{8} - \sqrt{5}) = 8 - 5 = 3

Por lo tanto:

68+5=68+58585=2(85)=2825\frac{6}{\sqrt{8} + \sqrt{5}} = \frac{6}{\sqrt{8} + \sqrt{5}} \cdot \frac{\sqrt{8} - \sqrt{5}}{\sqrt{8} - \sqrt{5}} = 2(\sqrt{8} - \sqrt{5}) = 2\sqrt{8} - 2\sqrt{5}

Relaciones de orden en las raíces cuadradas

Entre dos raíces cuadradas positivas, es mayor la que tiene menor cantidad subradical.

Si aparece un factor fuera de la raíz, se puede introducir y luego comparar subradicales.

Ejemplo

Ordena de menor a mayor los números 7\sqrt{7}, 363\sqrt{6}, 535\sqrt{3} y 252\sqrt{5}. Aplicando introducción de término:

36=96=54,3\sqrt{6} = \sqrt{9 \cdot 6} = \sqrt{54}, 53=253=75,5\sqrt{3} = \sqrt{25 \cdot 3} = \sqrt{75}, 25=45=20.2\sqrt{5} = \sqrt{4 \cdot 5} = \sqrt{20}.

Así, ordenar es equivalente a comparar 7,20,54,75\sqrt{7}, \sqrt{20}, \sqrt{54}, \sqrt{75}. Como 7<20<54<757 < 20 < 54 < 75:

7<25<36<53.\sqrt{7} < 2\sqrt{5} < 3\sqrt{6} < 5\sqrt{3}.