Problemas con ecuaciones
Lo que vas a aprender
- Elegir la incógnita de un problema y expresar las demás cantidades en función de ella.
- Plantear la ecuación que traduce las condiciones de un problema de edades, números consecutivos, perímetros o precios.
- Resolver la ecuación, comprobar la solución en el enunciado y responder con las unidades del problema.
- Descartar o reinterpretar soluciones que no tienen sentido en el contexto.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
Ya sabes resolver ecuaciones. Pero en la vida nadie te entrega una ecuación lista: te cuentan una situación. «Entre las dos camisetas pagué tanto, y una costaba el triple que la otra.» «Dentro de unos años mi abuela tendrá el triple de mi edad.» La parte más importante, y la que más se practica, es pasar de las palabras a la ecuación.
En esta lección aprendes un método en cinco pasos para hacerlo, y también una idea que se olvida con frecuencia: la ecuación puede dar un número que no sirve en el problema, como media persona o una longitud negativa. Una buena respuesta siempre vuelve al enunciado.
Antes de empezar necesitas traducir frases a expresiones algebraicas (como «el doble de un número, aumentado en 3») y resolver ecuaciones con paréntesis.
Explicación
Cinco pasos para resolver un problema
- Leer y entender. Lee el enunciado completo, más de una vez si hace falta. Identifica qué te preguntan y qué datos tienes.
- Elegir la incógnita. Llama $x$ a una de las cantidades desconocidas, casi siempre la que te preguntan o la más pequeña. Escribe en palabras qué representa: «$x$ = la edad de Camila hoy, en años». Luego expresa las demás cantidades en función de $x$.
- Plantear la ecuación. Busca en el enunciado la frase que dice que dos cantidades son iguales: «suman», «es el doble de», «el perímetro es», «se pagó en total». Esa frase es el signo igual.
- Resolver la ecuación con lo que ya sabes.
- Comprobar y responder. Verifica la solución en el enunciado, no solo en la ecuación (si planteaste mal, la ecuación puede estar bien resuelta y la respuesta mal). Después responde con una frase completa y con unidades.
Números consecutivos
Si un entero es $x$, el siguiente es $x + 1$ y el que sigue, $x + 2$. Si los números son pares o impares consecutivos, van de dos en dos: $x$, $x + 2$, $x + 4$. Usar una sola letra para todos hace que el problema tenga una sola incógnita.
Ejemplo resuelto
Tres números consecutivos
La suma de tres números enteros consecutivos es 87. ¿Cuáles son esos números?
Ver la solución paso a paso
Incógnita: $x$ es el menor de los tres. Los otros dos son $x + 1$ y $x + 2$.
Ecuación: la frase «la suma es 87» da el signo igual:
$$x + \left(x + 1\right) + \left(x + 2\right) = 87$$
Reducimos términos semejantes:
$$3x + 3 = 87$$
Restamos 3:
$$3x = 84$$
Dividimos entre 3:
$$x = 28$$
Comprobamos en el enunciado: los números son 28, 29 y 30; son consecutivos y suman 87:
$$28 + 29 + 30 = 87$$
Respuesta: Los números son 28, 29 y 30.
Problemas de edades
En los problemas de edades hay que tener cuidado con el tiempo. Si alguien tiene hoy $e$ años, dentro de $x$ años tendrá $e + x$, y hace $x$ años tenía $e - x$. Lo importante es que los años pasan igual para todos: si sumas $x$ a la edad de una persona, tienes que sumárselo también a la de la otra.
Una tabla pequeña con «hoy» y «dentro de $x$ años» ayuda a no equivocarse. Los nombres y las edades de los ejemplos y de los ejercicios de esta lección son inventados.
Ejemplo resuelto
Un problema de edades
Camila tiene 12 años y su tío Andrés tiene 40. ¿Dentro de cuántos años la edad del tío será el doble de la de Camila?
Ver la solución paso a paso
Incógnita: $x$ es el número de años que tienen que pasar. Dentro de $x$ años, Camila tendrá $12 + x$ y Andrés, $40 + x$.
Ecuación: la edad futura del tío es el doble de la edad futura de Camila. El 2 multiplica a toda la edad de Camila, por eso va el paréntesis:
$$40 + x = 2 \cdot \left(12 + x\right)$$
Quitamos el paréntesis:
$$40 + x = 24 + 2x$$
Restamos $x$ y 24 a los dos lados:
$$16 = x$$
Comprobamos en el enunciado: dentro de 16 años Camila tendrá 28 y Andrés 56, que es el doble de 28:
$$40 + 16 = 2 \cdot \left(12 + 16\right)$$
Respuesta: Dentro de 16 años.
Perímetros y precios
En los problemas de geometría, haz un dibujo y escribe en cada lado su medida en función de $x$. El perímetro es la suma de todos los lados: en un rectángulo, dos largos y dos anchos.
En los problemas de precios, la frase que da el signo igual suele ser el total pagado. Si compras varias unidades de lo mismo, el precio de una se multiplica por la cantidad.
Ejemplo resuelto
El perímetro de un rectángulo
El largo de un rectángulo mide 5 cm más que el ancho, y su perímetro es 46 cm. ¿Cuánto miden el largo y el ancho?
Ver la solución paso a paso
Incógnita: $x$ es el ancho, en centímetros. Entonces el largo es $x + 5$.
Ecuación: dos anchos más dos largos dan el perímetro:
$$2x + 2 \cdot \left(x + 5\right) = 46$$
Quitamos el paréntesis y reducimos: $2x + 2x + 10$:
$$4x + 10 = 46$$
Restamos 10:
$$4x = 36$$
Dividimos entre 4:
$$x = 9$$
Comprobamos: el ancho es 9 cm y el largo 14 cm, que son 5 cm más. Y el perímetro da 46:
$$2 \cdot 9 + 2 \cdot 14 = 46$$
Respuesta: El ancho mide 9 cm y el largo 14 cm.
El perímetro del rectángulo según su ancho x es y = 4x + 10. Vale 46 justo cuando x = 9.
Cuando la solución no tiene sentido
La incógnita de un problema no puede tomar cualquier valor: depende de lo que representa. Un número de personas o de objetos tiene que ser un número natural; una longitud tiene que ser positiva; una edad no puede ser negativa. Ese es el conjunto de valores posibles de la incógnita, y conviene escribirlo desde el paso 2.
Si la ecuación da un valor fuera de ese conjunto, no basta con escribirlo. Hay dos salidas:
- Reinterpretar. En un problema de edades, $x = -2$ en «dentro de $x$ años» quiere decir «hace 2 años». La respuesta sí existe, pero hay que leerla bien.
- Descartar. Si sale media boleta o $7{,}5$ personas, el problema no tiene solución con esos datos: o los datos están mal, o la situación es imposible. Decirlo también es una respuesta correcta.
Ejemplo resuelto
Una solución que no sirve
En una rifa se vendieron 20 boletas: las de adulto a 5.000 pesos y las de niño a 3.000. En total se recogieron 85.000 pesos. ¿Cuántas boletas de adulto se vendieron?
Ver la solución paso a paso
Incógnita: $x$ es el número de boletas de adulto; tiene que ser un número natural entre 0 y 20. Las de niño son $20 - x$.
Ecuación: lo recogido por las de adulto más lo recogido por las de niño da el total:
$$5000x + 3000 \cdot \left(20 - x\right) = 85\,000$$
Quitamos el paréntesis:
$$5000x + 60\,000 - 3000x = 85\,000$$
Reducimos y restamos 60.000:
$$2000x = 25\,000$$
Dividimos entre 2.000:
$$x = 12{,}5$$
Interpretamos: no se puede vender la mitad de una boleta. El valor $12{,}5$ está fuera del conjunto de valores posibles, así que no hay ninguna cantidad de boletas que cumpla los datos. Con 12 boletas de adulto se recogerían 84.000 pesos y con 13, 86.000:
$$5000 \cdot 12 + 3000 \cdot 8 = 84\,000$$
$$5000 \cdot 13 + 3000 \cdot 7 = 86\,000$$
Respuesta: El problema no tiene solución: la ecuación da 12,5 boletas, y eso no es posible. Los datos tienen un error.
Práctica
La suma de dos números enteros consecutivos es 95. Si x es el menor, el problema se plantea $x + \left(x + 1\right) = 95$. ¿Cuál es el menor de los dos números?
2x + 1 = 95, 2x = 94, x = 47. Los números son 47 y 48. El 95/2 sale si se olvida el + 1 del consecutivo, y además no es un entero.
La suma de tres números pares consecutivos es 78. Si x es el mayor, los otros son x − 2 y x − 4, y la ecuación es $\left(x - 4\right) + \left(x - 2\right) + x = 78$. ¿Cuál es el mayor?
3x − 6 = 78, 3x = 84, x = 28. Los números son 24, 26 y 28, y suman 78. Si eliges 24, encontraste el menor y no el mayor.
Martín tiene 13 años y su abuela, 61. ¿Dentro de cuántos años la abuela tendrá el triple de la edad de Martín? Resuelve la ecuación $61 + x = 3 \cdot \left(13 + x\right)$.
61 + x = 39 + 3x, así que 22 = 2x y x = 11. Comprobación: dentro de 11 años Martín tendrá 24 y la abuela 72, que es el triple de 24. El 22/3 sale si se le suma x solo a Martín.
Ana tiene 10 años y su mamá, 34. Para saber dentro de cuántos años la mamá tendrá el cuádruple de la edad de Ana se plantea $34 + x = 4 \cdot \left(10 + x\right)$. ¿Qué dice la solución?
34 + x = 40 + 4x da −6 = 3x, x = −2. Un valor negativo de «dentro de x años» quiere decir «hace 2 años»: entonces Ana tenía 8 y la mamá 32, que es 4 · 8.
Un triángulo isósceles tiene dos lados iguales de x cm, y su base mide 4 cm menos que cada uno de ellos. Su perímetro es 41 cm. Con la ecuación $x + x + \left(x - 4\right) = 41$, ¿cuánto mide cada lado igual?
3x − 4 = 41, 3x = 45, x = 15. Los lados iguales miden 15 cm y la base 11 cm: 15 + 15 + 11 = 41. Si eliges 11, encontraste la base.
Una camiseta cuesta el triple que una gorra, y por las dos se pagan 48.000 pesos. Si x es el precio de la gorra, se plantea $x + 3x = 48\,000$. ¿Cuánto cuesta la gorra, en pesos?
4x = 48.000, x = 12.000. La gorra cuesta 12.000 pesos y la camiseta 36.000. El 16.000 sale si se divide entre 3 en lugar de entre 4.
Compraste 3 cuadernos iguales y un borrador de 1.500 pesos, y pagaste 19.500 pesos. ¿Cuál es el precio de cada cuaderno, solución de $3x + 1500 = 19\,500$?
3x = 18.000, x = 6.000. Comprobación: 3 · 6.000 + 1.500 = 19.500. El 6.500 sale si se divide 19.500 entre 3 sin restar antes el borrador.
El largo de un rectángulo mide 3 cm más que el doble del ancho, y su perímetro es 54 cm. ¿Cuánto mide el largo, en cm?
Con ancho x, el largo es 2x + 3 y 2x + 2(2x + 3) = 54, es decir, 6x + 6 = 54 y x = 8. El largo es 2 · 8 + 3 = 19 cm. Comprobación: 2 · 8 + 2 · 19 = 54.
En un parqueadero hay 30 vehículos entre carros y motos, y en total tienen 96 ruedas. Si x es el número de motos, se plantea $2x + 4 \cdot \left(30 - x\right) = 96$. ¿Cuántas motos hay?
2x + 120 − 4x = 96, así que −2x = −24 y x = 12. Hay 12 motos y 18 carros: 24 + 72 = 96 ruedas. Si eliges 18, encontraste los carros.
Para una excursión, cada estudiante paga 12.000 pesos y el colegio pone 30.000. Se dice que en total se reunieron exactamente 250.000 pesos. Si x es el número de estudiantes, un número natural, ¿qué resulta de $12\,000x + 30\,000 = 250\,000$?
12.000x = 220.000 da x = 55/3 ≈ 18,3. No puede ir una parte de un estudiante: con 18 se reúnen 246.000 pesos y con 19, 258.000. El dato de 250.000 no es posible.
Dos hermanas suman 23 años, y la mayor tiene 5 años más que la menor. Si x es la edad de la menor, ¿cuál es la solución de $x + \left(x + 5\right) = 23$?
2x + 5 = 23, 2x = 18, x = 9. La menor tiene 9 años y la mayor 14. El 23/2 sale si se olvida que la mayor tiene 5 años más.
Reto
Une cada frase con su expresión algebraica.
En todas las frases, x es el número desconocido. Toca una frase y luego su expresión.
Reto
Abre el candado de los problemas.
Cada pista es un problema corto. Plantea la ecuación en tu cuaderno y resuélvela: la solución es un dígito.
Cierre
En resumen
Para resolver un problema se lee, se elige la incógnita, se plantea la ecuación, se resuelve y se comprueba en el enunciado.
Las demás cantidades se escriben en función de la incógnita; los consecutivos son x, x + 1, x + 2, y los pares o impares consecutivos van de dos en dos.
En los problemas de edades, los años que pasan se suman a las edades de todas las personas.
La incógnita tiene un conjunto de valores posibles según el contexto; una solución fuera de él se reinterpreta o se descarta.
La respuesta se da con una frase completa y con unidades.
Vocabulario
- Plantear un problema
Traducir las condiciones del enunciado a una ecuación con una incógnita.
- Números consecutivos
Enteros que se siguen uno a otro: si el primero es x, los siguientes son x + 1, x + 2…
- Conjunto de valores posibles
Los valores que la incógnita puede tomar según el contexto: un número de personas es natural; una longitud es positiva.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Lea en voz alta el problema de las edades de Camila y pida que estimen la respuesta antes de plantear nada.
- Explicación · 20 min — Los cinco pasos con el ejemplo de los consecutivos; el de edades con una tabla de «hoy» y «dentro de x años»; el del rectángulo con dibujo y la gráfica; el de la rifa para discutir soluciones sin sentido.
- Práctica · 20 min — Preguntas en grupos de tres: uno lee, otro plantea y otro comprueba en el enunciado; luego rotan. El dominó y el candado se resuelven en grupo.
- Cierre · 5 min — Cada grupo inventa un problema cuya solución no tenga sentido y lo pasa a otro grupo para que lo detecte.
Preguntas para el salón
- ¿Qué frase del enunciado les dio el signo igual?
- ¿Por qué hay que comprobar en el enunciado y no solo en la ecuación?
- Si en un problema de edades sale x = −3, ¿la respuesta está mal? ¿Qué significa?
Errores típicos
- Usar dos letras distintas para cantidades que dependen una de otra. Pida que escriban en palabras qué representa x y que expresen las demás cantidades con esa misma letra.
- En problemas de edades, sumar los años solo a una de las personas. Use una tabla con las columnas «hoy» y «dentro de x años» para cada persona.
- Olvidar el paréntesis en «el doble de lo que tendrá dentro de x años». Pregunte qué se duplica: si es toda la edad futura, va entre paréntesis.
- Dar como respuesta un número que no tiene sentido (12,5 boletas) o responder otra cantidad (el menor en lugar del mayor). Exija la respuesta en una frase completa con unidades y pregunte si ese número es posible en la situación.
Tarea sugerida
Resolver tres problemas (uno de consecutivos, uno de edades y uno de perímetro) siguiendo los cinco pasos por escrito, e inventar un problema de precios con datos propios y su solución.