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Algebra · real student question

Resolver la ecuación x^2 + 4|x - 3| - 7x + 11 = 0.

Question

Resolver la ecuación

x2+4∣x−3∣−7x+11=0x^{2}+4|x-3|-7x+11=0

Step-by-step solution

  1. Localizar dónde cambia de signo la expresión dentro de las barras. ∣x−3∣|x-3| se comporta de forma distinta a cada lado de x=3x=3, así que la recta real se parte en dos ramas: x≥3x\ge 3 y x<3x<3. En cada rama el valor absoluto se puede sustituir por una expresión lineal corriente, lo que convierte una ecuación difícil en dos ecuaciones cuadráticas normales.

  2. Rama 1: x≥3x\ge 3, de modo que ∣x−3∣=x−3|x-3|=x-3. Al sustituir y agrupar términos:

    x2+4(x−3)−7x+11=x2+4x−12−7x+11=x2−3x−1=0x^2+4(x-3)-7x+11=x^2+4x-12-7x+11=x^2-3x-1=0

    x=3±9+42=3±132x=\frac{3\pm\sqrt{9+4}}{2}=\frac{3\pm\sqrt{13}}{2}

  3. Conservar solo la raíz de la rama 1 que realmente cumple x≥3x\ge 3. Numéricamente 3+132≈3.303 ≥3\frac{3+\sqrt{13}}{2}\approx 3.303\ \ge 3 (se acepta), mientras que 3−132≈−0.303<3\frac{3-\sqrt{13}}{2}\approx-0.303<3 (se rechaza). El valor rechazado resuelve la ecuación reescrita, pero no la original, porque en ese lado ∣x−3∣|x-3| no es x−3x-3.

  4. Rama 2: x<3x<3, de modo que ∣x−3∣=3−x|x-3|=3-x.

    x2+4(3−x)−7x+11=x2−4x+12−7x+11=x2−11x+23=0x^2+4(3-x)-7x+11=x^2-4x+12-7x+11=x^2-11x+23=0

    x=11±121−922=11±292x=\frac{11\pm\sqrt{121-92}}{2}=\frac{11\pm\sqrt{29}}{2}

    Aquí 11−292≈2.807<3\frac{11-\sqrt{29}}{2}\approx 2.807<3 (se acepta) y 11+292≈8.193 ≥3\frac{11+\sqrt{29}}{2}\approx 8.193\ \ge 3 (se rechaza).

  5. Verificar las dos raíces supervivientes en la ecuación original. Para x=3+132≈3.30278x=\frac{3+\sqrt{13}}{2}\approx3.30278: x2≈10.9083x^2\approx10.9083, 4∣x−3∣≈1.21114|x-3|\approx1.2111, −7x≈−23.1194-7x\approx-23.1194, así que el total es 10.9083+1.2111−23.1194+11≈010.9083+1.2111-23.1194+11\approx 0. Para x=11−292≈2.80742x=\frac{11-\sqrt{29}}{2}\approx2.80742: x2≈7.8816x^2\approx7.8816, 4∣x−3∣≈0.77034|x-3|\approx0.7703, −7x≈−19.6519-7x\approx-19.6519, total ≈0\approx 0. Ambas se comprueban.

  6. Dar las dos raíces. La ecuación tiene exactamente dos soluciones,

    x=11−292≈2.807yx=3+132≈3.303x=\frac{11-\sqrt{29}}{2}\approx2.807\qquad\text{y}\qquad x=\frac{3+\sqrt{13}}{2}\approx3.303

    Una raíz queda a cada lado del punto de corte x=3x=3 — un buen recordatorio de que una separación en casos puede aportar, y a menudo aporta, una raíz de cada rama.

Answer

x=11−292≈2.8074ox=3+132≈3.3028x=\frac{11-\sqrt{29}}{2}\approx 2.8074 \quad\text{o}\quad x=\frac{3+\sqrt{13}}{2}\approx 3.3028

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