Matemáticas

Binomio al cuadrado: explicación, ejemplos, ejercicios, trinomio perfecto


¿Qué es un binomio al cuadrado?

En álgebra elemental un binomio es la suma o la resta de dos monomios, cuya forma es (a ± b), donde a es el primer término y b el segundo. El símbolo ±, que se lee “más menos”, denota de manera compacta a la suma y a la resta de dichos términos.

Entonces, el binomio al cuadrado se escribe de la forma (a ± b)2, para representar la multiplicación del binomio consigo mismo. Dicha operación se realiza fácilmente con la ayuda de la propiedad distributiva de la multiplicación respecto a la adición.

De esta forma se obtiene un resultado que es conveniente memorizar, ya que el desarrollo de un binomio al cuadrado aparece en muchas aplicaciones del álgebra, él cálculo y las ciencias en general.

Explicación

El desarrollo del binomio al cuadrado se lleva a cabo con ayuda de la ya mencionada propiedad distributiva. De esta forma se obtiene:

(a ± b)2 = (a ± b)× (a ± b) = a2 ± a⋅b ± b⋅a + b2 = a2 ± 2a⋅b + b2

El resultado, que siempre tiene tres términos y se conoce con el nombre de producto notable, se lee de esta manera:

Cuadrado del primer término, más/menos el doble producto del primer término por el segundo, más el cuadrado del segundo término.

La definición es aplicable a cualquier binomio, sin importar la forma de sus términos.

Cuadrado de la suma y de la diferencia

El cuadrado de una suma es:

(a + b)2 = (a + b) × (a + b) = a2 + ab + ba + b2 = a2 + 2ab + b2

Mientras que el cuadrado de la diferencia es:

(a − b)2 = (a − b) × (a − b) = a2 − ab − ba + b2 = a2 − 2ab + b2

Adviértase que la diferencia entre ambos desarrollos radica en el signo que se antepone al término cruzado.

Ejemplos

Ejemplo 1

Al desarrollar el cuadrado del binomio (x + 5)2, se obtiene, empleando el resultado obtenido en la sección anterior:

(x + 5)2 = x2 + 2x∙5 + 52 = x2 + 10x + 25

Ejemplo 2

Para hallar el desarrollo del binomio al cuadrado (2x − 3)2, se procede de manera análoga:

(2x − 3)2 = (2x)2 − 2∙2x∙3 + 32 = 4x2 − 12x + 9

Ejemplo 3

No siempre el término que contiene letra va en primer en lugar. Por ejemplo, elevando al cuadrado el binomio (12 − 7x), se obtiene:

(12 − 7x)2 = 122 − 2∙12∙7x + (7x)2 = 144 − 168x + 49x2

Ejercicios

Desarrollar los siguientes binomios al cuadrado:

a) (3xy − 1)2
b) (2z + 5y)2
c) [(x+y) – 6]2

Solución a

(3xy − 1)2 = (3xy)2 − 2∙3xy∙1 + 12 = 9x2y2 − 6xy + 1

Solución b

(2z + 5y)2 = (2z)2 + 2∙2z∙5y + (5y)2 = 4z2 + 20zy + 25y2

Solución c

[(x+y) – 6]2 = (x+y)2 − 2∙(x+y)∙6 +62 = (x+y)2 − 12∙(x+y) + 36

El primer término del trinomio se puede desarrollar a su vez:

(x+y)2 = x2 + 2x∙y + y2

Y sustituirse en el resultado previo:

[(x+y) – 6]2 = (x+y)2 − 12∙(x+y) + 36 = x2 + 2x∙y + y2 − 12∙(x+y) + 36

Trinomio cuadrado perfecto

El resultado de desarrollar un binomio al cuadrado contiene tres términos, según: (a ± b)2 = a2 ± 2ab + b2. Por eso se llama trinomio (tres monomios) y además es perfecto, puesto que se obtiene al elevar al cuadrado un binomio.

Identificar un trinomio cuadrado perfecto, y hallar el correspondiente binomio que le da origen, es el objetivo de la factorización.

Por ejemplo, el trinomio x2 + 14x + 49 es un trinomio cuadrado perfecto, ya que:

x2 + 14x + 49 = (x + 7)2

El lector lo puede comprobar fácilmente, desarrollando el cuadrado del binomio (x + 7)2 de acuerdo a las fórmulas anteriores:

(x + 7)2 = x2 + 2x∙7 + 72 = x2 + 14x + 49