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Algebra · real student question

La ecuación y = p por la raíz cuadrada de x más q dividido entre la raíz cuadrada de x no es lineal. Transfórmala a una forma lineal.

Question

La ecuación

y=px+qxy=p\sqrt{x}+\frac{q}{\sqrt{x}}

no es lineal. Transfórmala a una forma lineal.

Step-by-step solution

  1. Precisa qué pide «forma lineal». El objetivo es una ecuación Y=mX+cY=mX+c en la que YY y XX sean expresiones construidas a partir de xx y de yy, y en la que las constantes desconocidas pp y qq aparezcan solo como la pendiente y la intersección. Así, al graficar YY frente a XX con datos experimentales, la recta entrega pp y qq.

  2. Identifica qué impide esa forma. Tal como está escrito, el lado derecho contiene a la vez x\sqrt{x} y x−1/2x^{-1/2}. Ninguna elección de XX vuelve lineal una suma de dos potencias distintas, así que hay que reacomodar la ecuación antes de renombrar variable alguna.

  3. Multiplica ambos lados por x\sqrt{x}. Como se necesita x>0x>0 para que x\sqrt{x} esté definido y sea distinto de cero, la operación es legítima:

    yx=px⋅x+qx⋅x=px+qy\sqrt{x}=p\sqrt{x}\cdot\sqrt{x}+\frac{q}{\sqrt{x}}\cdot\sqrt{x}=px+q

    Las dos incómodas potencias fraccionarias se desploman: una se convierte en xx, la otra en una constante.

  4. Nombra las nuevas variables y lee las constantes. Tomando

    Y=yx,X=xY=y\sqrt{x},\qquad X=x

    la relación es Y=pX+qY=pX+q: una recta cuya pendiente es pp y cuya intersección con el eje vertical es qq.

  5. Comprueba con números concretos. Toma p=2p=2, q=3q=3 y x=4x=4. La ecuación original da y=2(2)+32=5.5y=2(2)+\tfrac{3}{2}=5.5, de modo que Y=yx=5.5×2=11Y=y\sqrt{x}=5.5\times 2=11. La forma lineal predice pX+q=2(4)+3=11pX+q=2(4)+3=11 — idéntico, lo que confirma que la transformación conserva la relación y no solo la deja más presentable.

Answer

yx=px+q,es decir, Y=pX+q con Y=yx, X=xy\sqrt{x}=px+q,\qquad\text{es decir, }Y=pX+q\ \text{con }Y=y\sqrt{x},\ X=x

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