Álgebra Álgebra Michael Sullivan Chicago State University ISBN: 968-880-964-0 Agradecimiento especial por su colaboración en la adaptación de esta obra a: Karim Martínez Cerrato Coordinadora del Departamento Físico-Matemático Universidad Tecnológica Centroamericana Datos de catalogación bibliográfica SULLIVAN, MICHAEL Álgebra PEARSON EDUCACIÓN, México, 2008 ISBN: 978-970-26-1526-2 Área: Matemáticas Formato: 20 × 25.5 cm Páginas: 536 Authorized adaptation from the English language edition, entitled Precalculus, 4th. edition by Michael Sullivan, published by Pearson Education,Inc.,publishing as Prentice Hall,Copyright © 1996.ISBN:0-13-228594-0.All rights reserved. Adaptación Autorizada de la obra titulada Precálculo,4a.edición,por Michael Sullivan,publicada por Pearson Education,Inc.,pu- blicada como Prentice Hall,Copyright © 1996.ISBN:0-13-228594-0.Todos los derechos reservados. Esta edición en español es la única autorizada. Editora:María Elena Zahar Arellano e-mail:[email protected] Supervisor de producción: José D.Hernández Garduño PRIMERA EDICIÓN,2008 D.R.@ 2008 por Pearson Educación de México,S.A.de C.V. Atlacomulco 500-5°Piso Col.Industrial Atoto 53519 Naucalpan de Juárez,Estado de México Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg.Núm.1031 Custom Publishing es una marca registrada de Pearson Educación de México,S.A.de C.V. Reservados todos los derechos.Ni la totalidad ni parte de esta publicación pueden reproducirse,registrarse o transmitirse,por un sistema de recuperación de información,en ninguna forma ni por ningún medio,sea electrónico,mecánico,fotoquímico,magnético o electroóptico,por fotocopia,grabación o cualquier otro,sin permiso previo por escrito del editor. El préstamo,alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar requerirá también la autorización del editor o de sus representantes. ISBN 10:970-26-1526-7 ISBN 13:978-970-26-1526-2 Impreso en México.Printed in Mexico. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 11 10 09 08 Estimados estudiantes y docentes de UNITEC: Me da mucho gusto saludarles y poner en sus manos este libro de texto que es parte de un innovador proyecto dirigido a Ustedes. La Universidad Tecnológica Centroamericana está comprometida desde 1987, año de su fundación, con la calidad y la excelencia académica al punto de ser un estilo de vi- da en permanente mejora, que les involucra a Ustedes y también a los recursos y metodologías de enseñanza y aprendizaje propios de las diversas carreras profe- sionales que ofrecemos. Ainicios de los 90’s UNITEC incorporó el modelo educativo centrado en el estudian- te y apoyado en tecnologías de vanguardia para dar respuesta a los retos que el mundo global plantea, a tal punto que actualmente esta Universidad forma profesio- nales y ciudadanos en Honduras que sean capaces de desenvolverse competitiva y exitosamente en los escenarios del mundo globalizado. La alianza estratégica que hemos emprendido con el Grupo Editorial Pearson es garante de la calidad que encontrarán, no sólo en los contenidos temáticos de los libros de texto con estándares internacionales, sino también en su diseño didáctico y a la incorporación de los recursos que permitirán el trabajo autónomo y perso- nalizado vía web, tan característico del estilo de aprendizaje en la sociedad del si- glo XXI. Este esfuerzo complementa la sistemática profesionalización de los docentes mediante el Sistema de Excelencia en la Enseñanza, conocido como Programa SENECA, que les posibilita el perfeccionamiento de su práctica, convirtiéndose en el sello de la docencia en UNITEC. Auguro condiciones muy favorables donde el aprendizaje será inevitable, no solo durante sus años de formación profesional sino durante toda su existencia: Que les persiga el deseo por avanzar, por descubrir nuevas cosas, por ampliar el conocimiento acerca de lo que somos y a dónde vamos, pero sobre todo ayudando a construir el camino que elegimos ¡Que cosechen muchos éxitos y satisfacciones! Fraternalmente Román Valladares Rector de UNITEC C O N T E N I D O TEMA 1 Funciones y sus gráficas 1 CAPÍTULO 2 2.1 Funciones 2 2.2 Más acerca de funciones 17 2.3 Técnicas de graficación 34 2.4 Operaciones con funciones; composición de funciones 46 2.5 Funciones uno a uno; funciones inversas 54 2.6 Modelos matemáticos: construcción de funciones 65 Repaso del capítulo 76 TEMA 2 Funciones racionales y polinomiales 81 CAPÍTULO 3 3.1 Funciones cuadráticas 82 3.2 Funciones polinomiales 99 3.3 Funciones racionales 113 3.4 Teoremas del residuo y del factor; división sintética 132 3.5 Los ceros de una función polinomial 141 3.6 Aproximación a los ceros reales de una función polinomial 151 3.7 Polinomios complejos; teorema fundamental del álgebra 155 Repaso del capítulo 160 3.8 Funciones con radicales 166 3.9 Funciones seccionadas 176 Autoevaluación del capítulo 3 190 TEMA 3 Funciones exponenciales y logarítmicas 191 CAPÍTULO 4 4.1 Funciones exponenciales 192 4.2 Funciones logarítmicas 204 4.3 Propiedades de los logaritmos 214 4.4 Ecuaciones logarítmicas y exponenciales 222 4.5 Interés compuesto 227 4.6 Crecimiento y decaimiento 236 4.7 Escalas logarítmicas 241 Repaso del capítulo 245 vii viii Contenido TEMA 4 Geometría analítica 291 CAPÍTULO 9 9.1 Preliminares 252 1.6 Coordenadas rectangulares y gráficas 253 9.2 La parábola 271 9.3 La elipse 282 9.4 La hipérbola 295 9.5 Rotación de ejes; forma general de una cónica 310 9.6 Ecuaciones polares de las cónicas 318 9.7 Curvas planas y ecuaciones paramétricas 323 Repaso del capítulo 331 TEMA 5 Sistemas de ecuaciones y desigualdades 337 CAPÍTULO 10 10.1 Sistemas de ecuaciones lineales: sustitución; eliminación 338 10.2 Sistemas de ecuaciones lineales: matrices 351 10.3 Sistemas de ecuaciones lineales: determinantes 367 10.4 Sistemas de ecuaciones no lineales 378 10.5 Sistemas de desigualdades 389 10.6 Programación lineal 398 Repaso del capítulo 405 TEMA 6 Sucesiones; inducción; métodos de conteo; CAPÍTULO 11 probabilidad 411 11.1 Sucesiones 412 11.2 Sucesiones aritméticas 421 11.3 Sucesiones geométricas; series geométricas 426 11.4 Inducción matemática 434 11.5 Teorema del binomio 438 11.6 Conjuntos y métodos de conteo 447 11.7 Permutaciones y combinaciones 452 11.8 Probabilidad 462 Repaso del capítulo 472 479 Respuestas 1 T E M A 2 CAPÍTULO F UNCIONES Y SUS GRÁFICAS 2.1 Funciones 2.2 Más acerca de funciones 2.3 Técnicas de graficación 2.4 Operaciones con funciones; composición de funciones 2.5 Funciones uno a uno; funciones inversas 2.6 Modelos matemáticos: construcción de funciones Panorama Para ir de una isla a un poblado Repaso del capítulo Una isla se encuentra a 2 millas del punto más cercano Pde una costa recta. Un poblado está a 12 millas de dicha costa desde el punto P. (a) Si una persona puede remar en un bote a una velocidad promedio de 5 millas por hora, y luego caminar a 2 millas por hora, exprese el tiempo T que tarda en ir de la isla al poblado como una función de la distancia x de Phasta donde la persona deja anclado el bote. (b) ¿Cuánto tiempo tardará dicha persona en ir de la isla al poblado si deja anclado el bote a 4 millas de P? (c) ¿Y si deja anclado el bote a 8 millas de P? [Ejemplo 9 de la sección 2.1.] (d) ¿Existe un lugar para dejar el bote de modo que el tiempo de recorrido sea mínimo? ¿Piensa usted que este lugar es más cercano al poblado o a P? Analice las posibilidades y justifique su respuesta. [Problemas 63 y 64 en el ejercicio 2.1.] 1