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¿Por qué no se aplica la definición de valor absoluto al cuadrar una raíz que contiene una variable?

Recientemente aprendí sobre la siguiente definición del valor absoluto:

$|a| = \sqrt{a^2}$

Luego me encontré con una solución a un problema que tenía el siguiente paso:

$5 \geq \sqrt{5 - x}$

Para proceder, tuvimos que elevar ambos lados al cuadrado:

$5^2 \geq (\sqrt{5 - x})^2$

Con la mencionada definición de valor absoluto en mente, escribí:

$25 \geq |5 - x|$

Pero la solución real resultó ser:

$25 \geq 5 - x$

No entiendo por qué la definición de valor absoluto no se aplicó aquí. ¿Alguien me puede decir por qué?

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Se aplica. Lo que hay que tener en cuenta es que la operación de elevar al cuadrado ambos lados de una desigualdad no es una transformación equivalente, como lo es agregar la misma cantidad en ambos lados. La desigualdad antes de elevar al cuadrado implica la desigualdad después de elevar al cuadrado, pero la implicación inversa no se cumple. Por lo tanto, cuando se eleva al cuadrado, la nueva desigualdad tiene todas las soluciones de la original, pero podría tener soluciones adicionales. Entonces, cuando se eleva al cuadrado se aplica el valor absoluto, ya que esto está en la definición de $\sqrt{\ }$, pero después de resolver la desigualdad resultante, hay que verificar las soluciones falsas.

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De hecho, la solución debería ser $25 \geq 5 - x \geq 0 \implies -20 \le x \le 5$

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dmay Puntos 415

De hecho, $\sqrt{a^2}=\lvert a\rvert$. Pero $\sqrt a^2=a$ (asumiendo que $a\geqslant0$), no $\lvert a\rvert$.

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De hecho: Escribir $ \sqrt{a} $ implica que $ a \geq 0 $ si $a$ es un número real

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Sí, lo sé. Pero mira el contexto original. Esto se aplicó a la desigualdad $5\geqslant\sqrt{5-x}$. La persona que publicó la pregunta pensaba que se podía concluir de ella que $5^2\geqslant\lvert5-x\rvert$, cuando la conclusión correcta es que $5-x\geqslant0$ y que $5^2\geqslant5-x$.

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Pero en ese caso $5-x = |5-x|$, así que OP también no está 'incorrecto', per se, simplemente le falta un detalle adicional.

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Yves Daoust Puntos 30126

$$\left(\sqrt a\right)^2\ne\sqrt{a^2}.$$

Intenta con $a=-1$.

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Shabaz Puntos 403

Del hecho de que puedas tomar $\sqrt {5-x}$ sabes que $5-x \ge 0$ por lo que no necesitas los signos de valor absoluto.

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No realmente "sabes que" \(5-x \ge 0\), más bien "debes tener" \(5-x \ge 0\); en cualquier caso, se sigue que \(|5-x| = 5-x\). Entonces, \(25 \ge |5-x|\) se convierte en \(25 \ge 5-x\).

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@stevengregory - Estoy curioso acerca de cuál es la gran diferencia de significado entre "saber que" y "deber haber". Para mí, en este contexto, son sinónimos.

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tugberk Puntos 221

Para comparar $\sqrt{5-x}$ con $\sqrt{a^2}$ debes comparar $5-x$ con $a^2$. El problema es que $a^2 \ge 0$ mientras que $5-x$ puede ser cualquier número real. Pero si agregas la restricción $5-x \ge 0$, entonces $25 \geq |5 - x|$ se convierte en

$$\text{$25 \geq 5 - x \ \text{y} \ 5-x \ge 0$}$$

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Krastanov Puntos 1556

Si observas detenidamente, notarás que tu definición tiene el cuadrado dentro de la raíz cuadrada (no afuera): $$|a| = \sqrt{a^2}$$ Sin embargo, en tu solución pareces asumir que: $$\sqrt{a^2} = (\sqrt{a})^2$$ Sin embargo, $$\sqrt{a^2} \neq (\sqrt{a})^2$$ Por ejemplo, como otros han sugerido, si $a = -1$ tenemos: $$\sqrt{a^2} = \sqrt{(-1)^2} = \sqrt{1} = 1$$ pero $$(\sqrt{a})^2 = (\sqrt{-1})^2 = i^2 = -1$$

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