¿Cómo resolvemos ecuaciones lineales?

Se han encontrado vestigios de dados en todas las culturas antiguas, incluyendo tribus africanas, esquimales, indígenas de Norteamérica, Aztecas, Mayas, Incas y hasta en la Polinesia.

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¿Cómo resolvemos ecuaciones lineales?

Los dados

Es difícil deducir el surgimiento de los dados. En realidad, se han encontrado vestigios de dados en todas las culturas antiguas, incluyendo tribus africanas, esquimales, indígenas de Norteamérica, Aztecas, Mayas, Incas y hasta en la Polinesia. Es muy probable que antes de ser considerados como artefactos de juego, fueran empleados como utensilios mágicos para adivinar el futuro. Así podemos ver dados de todas las formas y confecciones imaginables: desde dos caras, como una tabla; hasta los dodecaedros (doce caras), pasando por todos los intermedios.

También los hay hechos con toda clase de materia prima: semillas, piedras comunes, huesos, madera, marfil, bronce, ágata, mármol, cristal de roca, alabastro y porcelana, entre muchos otros materiales. En sus caras se han visto esculpidas, labradas o pintadas, toda suerte de imágenes, figuras y símbolos.

Los dados cúbicos, o sea de seis caras, que usamos hoy día para jugar, se han usado desde tiempos antiguos. Las siguientes figuras muestran sus caras.

Hagamos un juego de adivinanzas usando dos dados virtuales. Supongamos que tiramos los dados. El juego consiste en proporcionarte el número de puntos de la cara de uno de los dados, una operación aritmética -suma, resta, multiplicación o división- y un número que indica cierto resultado. Tú deberás encontrar el número de puntos de la otra cara.

Ejemplo 1. La suma de los puntos de los dados es $9.$ En uno de los dados salió la cara de $6$ puntos. ¿Cuántos puntos tiene el segundo? Coloca el número de puntos en el espacio en blanco.

$+$ $= 9$

done Revisar

Podemos representar esta adivinanza usando una expresión algebraica. Usaremos la variable $a$ para indicar el valor desconocido. Entonces, la expresión para esta adivinanza, sería: $$6+a=9$$

Ejemplo 2. En el primer dado sale $5,$ y al ser dividido entre el segundo, el resultado es $5.$ ¿Cuál es el valor del segundo dado? Escribe la expresión algebraica de esta adivinanza.

Nota: la multiplicación o producto de dos números $a$ y $b$ se puede expresar como $a\times b,$ $a \cdot b$ ó $(a)(b)$, sin embargo, lo más común es simplemente colocar $ab$. Para indicar la división o cociente de $a$ entre $b$, se usa $a/b,$ $a \div b$ ó $\frac{a}{b}$

$\div$ $= 5$

Expresión algebraica

done Revisar

 

Ejemplo 3. En el primer dado sale $2$ y al ser multiplicado por el segundo, el resultado es $6.$ ¿Cuál es el valor del segundo dado? Escribe la expresión algebraica.

$\times$ $= 6$

Expresión algebraica:

done Revisar

 

Ejemplo 4. El segundo número es $6.$ Al restarlo del primer número obtenemos $-2.$

$-$ = -2

Expresión algebraica

done Revisar

 

Ejemplo 5. La suma de los dos números es $8.$ Si los números son iguales, ¿Cuánto vale cada uno?

$+$ $=8$

Expresión algebraica:

done Revisar

 

Ejemplo 6. Ahora modificaremos el juego. En esta ocasión, el dato que se proporcionará será la operación aritmética y el resultado de la operación, de manera que tú deberás encontrar lo que salió en los dos dados. Además, tienes que escribir una expresión algebraica que describa cómo estás planteando la adivinanza. Como ahora hay dos valores que no conoces, es necesario utilizar dos variables para escribir la expresión algebraica. Usa $a$ y $b$ como variables de tu expresión algebraica.

$\times$ $=12$

Expresión algebraica:

done Revisar

 

Ejemplo 7. La diferencia entre los puntos es $-4.$

$= -4$

Expresión algebraica:

done Revisar

 

Ejemplo 8. La suma de los puntos es $7.$

$=7$

Expresión algebraica:

done Revisar

 

Ejemplo 9. El resultado de dividir los puntos del primer dado entre los puntos del segundo, es $1.$

$=1$

Expresión algebraica:

done Revisar

Seguramente observaste que algunos de estos problemas podían tener distintas soluciones. Esto a veces crea un poco de confusión, sin embargo no hay de que preocuparse. La expresión algebraica que obtuviste para representar las adivinanzas del juego es una ecuación lineal o de primer grado pues todas las variables tienen exponente 1 (que no acostumbra escribirse). En ocasiones, estas ecuaciones pueden tener más de una solución, por esto es más fácil usar variables.

Ahora recuerda cuando en la primaria aprendiste cómo hacer las sumas, restas, multiplicaciones y divisiones. Además de enseñarnos a realizar las operaciones, también aprendimos que hay un proceso de comprobación para verificar si nuestro resultado es correcto.

  • Para la suma, tomamos la suma o resultado, le restamos uno de los sumandos y verificamos si nos da como resultado el otro sumando. Por ejemplo, para $10+26=36$ la comprobación es $36-26=10$
  • Para la resta, sumamos el sustraendo al resultado o diferencia y verificamos que nos de el minuendo. Ejemplo: $35-15=20$ comprobación: $20+15=35$.
  • En la multiplicación, hay diferentes caminos para verificar. Uno de ellos consiste en dividir el producto o resultado entre el más pequeño de los factores, para obtener el otro factor. Por ejemplo, $25\times 5=125$ la comprobación es:

    Otra forma de escribir la comprobación es $\frac{125}{5} =25$

  • Finalmente, para la división multiplicamos el cociente o resultado por el divisor -lo que estaba afuera de la casita- y le sumamos el residuo para obtener el valor del dividendo, o sea el número adentro de la casita.

    Por ejemplo:

Que también se representa como $\frac{40}{4}=10$ y su comprobación será $10 \times 4=40$.

Como puedes observar, para realizar la comprobación de las operaciones aritméticas, requerimos de otra operación aritmética. Para la suma necesitamos la resta; para la resta, la suma; para la multiplicación utilizamos la división y para la división la multiplicación. Justamente este principio es lo que nos ayudará a encontrar soluciones de ecuaciones.

Revisemos el siguiente ejemplo usando los dados.

Supongamos que al tirar dos dados notamos que la suma de sus puntos es $6.$

Como ya sabes, la expresión algebraica que describe este enunciado es $$a+b = 6$$

Que es una ecuación lineal y sabes también que cuando quieres comprobar una suma debes usar una resta. Usaremos la comprobación de la suma para encontrar uno de los valores.

Como $a+b = 6$ entonces, se cumple que $b=6-a.$ ¿Estás de acuerdo? Piénsalo por favor por un momento. Para comprobarlo, sustituye en la ecuación inicial el valor de $b$ que has obtnido, es decir: Si $a+b=6$ sustituyendo el valor de $b$ se tiene que: $$a+(6-a)=6$$

Si en esta expresión, haces las cuentas, obtendrás una expresión equivalente que es trivialmente cierta: $$a+(6-a)=6 \Leftrightarrow a+6-a=6 \Leftrightarrow a-a+6=6 \Leftrightarrow 0+6=6$$

Llegar a una igualdad tan evidente nos hace concluir que en efecto el valor obtenido para $b$ es correcto. Sin embargo, observa que tener definido así el valor de $b$ no describe un único valor: se tiene un valor de $b$ para cada posible valor de $a.$ Y como en este caso $a$ puede tener $6$ valores posibles -uno por cada cara del dado- entonces también tenemos $6$ posibles valores de $b.$

Hagamos una tabla para observar cómo cambian los valores de $a$ y $b.$

Si $a$ es:Entonces $b= 6-a$$a+b$
$1$$b=6-1=5$$1+5=6$
$2$$b=6-2=4$$2+4=6$
$3$$b=6-3=3$$3+3=6$
$4$$b=6-4=2$$4+2=6$
$5$$b=6-5=1$$5+1=6$

Con esto, encontramos que hay $5$ formas diferentes de acomodar los dados, de manera que cualquiera de ellas represente una solución de la ecuación $a+b=6.$

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