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Pruebas $\sqrt{ab} = \sqrt a\sqrt b$

Actualmente estoy en el instituto y estamos estudiando los radicales. Le había preguntado a mi profesor de matemáticas por qué $\sqrt{ab}=\sqrt{a}\sqrt{b}$ (para todo a,b>0) e intenta demostrarlo argumentando que $a^{1/2}*b^{1/2}=(ab)^{1/2}$ (una ley de exponentes). Sin embargo, encuentro esta prueba problemática ya que $x^{1/2}$ es simplemente definido como $\sqrt{x}$ por lo que el razonamiento es circular.

Mi opinión es que $\sqrt{ab}=\sqrt{a}\sqrt{b}$ porque una vez que elevamos al cuadrado ambos lados obtenemos $ab=ab$ . Como obviamente nos referimos a la raíz positiva, y la función $f(x) = \sqrt{x}$ es inyectiva, se deduce necesariamente que las expresiones originales $\sqrt{ab}$ y $\sqrt{a}\sqrt{b}$ son equivalentes porque para funciones inyectivas no es posible mapear elementos distintos en el dominio al mismo elemento en el rango ( $ab$ ). Por lo tanto, son expresiones equivalentes.

Mi pregunta por tanto es, ¿es mi prueba válida y/o rigurosa (me parece convincente pero quizás esté equivocada; sólo quiero tenerlo claro) y en segundo lugar era correcta la prueba de mi profesor?

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Brian Tung Puntos 9884

¿Podríamos proceder del siguiente modo, siempre que nos limitemos a los reales positivos? Observamos $\sqrt{x}$ es el único número real positivo $r$ tal que $r \cdot r = x$ .

Sea $m = \sqrt{a}, n = \sqrt{b}$ . Entonces $m \cdot m = a, n \cdot n = b$ y

$$ \begin{align} a \cdot b & = (m \cdot m) \cdot b \\ & = m \cdot (m \cdot b) \\ & = m \cdot (m \cdot (n \cdot n)) \\ & = m \cdot ((m \cdot n) \cdot n) \\ & = m \cdot ((n \cdot m) \cdot n) \\ & = m \cdot (n \cdot (m \cdot n)) \\ & = (m \cdot n) \cdot (m \cdot n) \end{align} $$

donde nos basamos en la asociatividad y conmutatividad de la multiplicación. Por tanto, $\sqrt{ab} = m \cdot n = \sqrt{a} \cdot \sqrt{b}$ .

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