Matemáticas escolares y universitarias

Propiedad distributiva y factor común

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Cuando empiezas a estudiar las propiedades de los números, en especial la suma y el producto, inevitablemente te encuentras con una propiedad clave: la propiedad distributiva. Tu profesor, que no te tiene manía, seguramente te ha insistido en que:

a\cdot (b+c) = a\cdot b + a\cdot c

Y probablemente te haya insistido mucho en que la suma va dentro del paréntesis y que muchos alumnos acaban operando (mal) con la siguiente propiedad. Y con razón, porque esta propiedad es fundamental en matemáticas; y sin embargo, muchos alumnos cometen errores comunes, como asumir de forma incorrecta que:

\textcolor{red}{a+ (b \cdot c) = a + b \cdot a+ c} \newline\text{que algunos alumnos, audaces, interpretan como}  \newline\textcolor{red}{a+ (b \cdot c) = ( a + b) \cdot (a+ c)}  \newline \textbf{Esta forma de operar está mal, muy mal}

O incluso con más audacia que

    \[a+(b\cdot c) = (a+b)\cdot (a+c) \]

Ambas expresiones son incorrectas y conducen a resultados erróneos. Hoy te explicaré por qué la propiedad distributiva es válida solo en un sentido y cuáles son las consecuencias de aplicar mal esta regla.

Qué es la propiedad distributiva y para qué sirve

La propiedad distributiva establece que la multiplicación se puede distribuir sobre la suma de la siguiente manera:

    \[ a\cdot (b \pm c) = a\cdot b \pm a\cdot c \]

Esta regla es muy útil porque permite descomponer productos en sumas o restas, facilitando cálculos mentales rápidos. Por ejemplo:

    \[ 9 \cdot 17 = 9 \cdot (10+7) = 90+63=153 \]

Pero también podemos aplicar la propiedad de forma inversa, usando una resta:

    \[ 9\cdot 17 = (10-1) \cdot 17 = 170-17=153\]

No me digas que no es una propiedad útil 😄 Este tipo de estrategias son muy prácticas para realizar cálculos sin necesidad de una calculadora.

¿Por qué la suma no es distributiva respecto de la multiplicación?

Muchos alumnos piensan erróneamente que la suma puede distribuirse sobre la multiplicación de la siguiente manera:

    \[ a + (b \cdot c) = (a+b) \cdot (a+c) \]

Sin embargo, esto no es cierto. Para entender por qué, analicemos qué significa realmente la distributiva en un caso correcto:

Así, cuando escribes:

    \[ a \cdot (b + c ) \]

Lo que estás escribiendo de forma abreviada es:

    \[ (b+c) + (b+c) + \ldots+(b+c) \qquad (a-veces) \]

Y si reordenas términos obtienes lo siguiente:

    \[ (b+b \overset{a-veces}{\ldots\ldots\ldots\ldots} +b) +( c +c+\overset{a-veces}{\ldots\ldots\ldots\ldots} +c) \]

Y por tanto tienes:

    \[ a\cdot b + a \cdot c\]

Ahora bien, si en la fórmula inicial cambiamos el orden de la suma y del producto, tenemos:

    \[ a + (b \cdot c) \]

Lo que realmente estamos escribiendo es:

    \[ a + b+b+\ldots+b \qquad (c-veces) \]

Lo cual es:

    \[a+b\cdot c\]

Ahora bien si escribes

    \[ a + (b \cdot c) = (a+b)\cdot (a+c)  \]

Estás escribiendo, realmente, lo siguiente

    \[ (a+b)+(a+b)+\ldots + (a+b) \qquad ((a+c)-veces)\]

Y como puedes comprender nada tiene que ver una expresión con la otra.

Por lo tanto, la suma no se puede distribuir sobre la multiplicación, ya que no se conserva la estructura del cálculo.

Ejemplos y errores comunes

Ejemplo (correcto):

    \[ 3 \cdot (4+5)= 3\cdot 9 = 27\]

Aplicando la distributiva

    \[ 3 \cdot (4+5)= 3 \cdot 4 + 3 \cdot 5 = 12+15 = 27\]

Veamos ahora un ejemplo de un uso incorrecto de esta propiedad:

Ejemplo (incorrecto)

    \[ 3+ (4 \cdot  5)= 3 +23 = 23\]

Si aplicas mal la propiedad distributiva obtienes:

    \[ 3+ (4 \cdot  5)= (3+4) \cdot (3+5) = 7 \cdot 8 = 56\]

Como ves no es lo mismo, ya que 23 no es lo mismo que 56.

"Explicación visual de la propiedad distributiva con representación gráfica de la multiplicación distribuida sobre la suma."
Imagen generada con la ayuda de ChatGPT, un modelo de inteligencia artificial desarrollado por OpenAI. Imagen con fines ilustrativos.

Factor común

Una aplicación muy útil de la propiedad distributiva es sacar factor común, que consiste en leer la distributiva en sentido inverso:

Cuando escribes la propiedad distributiva, pero cambiando el orden de los miembros de la igualdad obtienes lo siguiente.

    \[ a\cdot b \pm a\cdot c =  a\cdot (b \pm c) \]

Este proceso es lo que se denomina sacar factor común, que no es más que leer la propiedad distributiva de derecha hacia izquierda.

Esto permite agrupar términos comunes para simplificar cálculos. Vamos a verlo con un ejemplo:

Imagina que te piden calcular

    \[ 42+28  \]

cuyo resultado es 70

Te puedes dar cuenta de que el factor 7 es común en ambos sumandos así que puedes «sacarlo del paréntesis» de la siguiente manera:

    \[ 42+28 = 6 \cdot 7 + 4 \cdot 7= (6+4) \cdot 7  \]

Y observa cómo esta operación es mucho más fácil de hacer ya que tienes 10 \cdot 7 = 70

Bien. Este es un ejemplo muy sencillo, pero si tienes que operar con fracciones algebraicas, factorización de polinomios, resolución de ecuaciones de segundo grado, o incluso (se me está ocurriendo ahora) ajustar un integrando para que aparezca lo que necesitas; esta es una herramienta muy elegante, sencilla y eficaz.

Puedes sacar factor común lo que desees o necesites. Por ejemplo en la siguiente expresión 12+15 (imagina que forma parte de una retahíla de cuentas y donde necesitas sacar factor común):

  • Lo más evidente y sencillo es sacar factor cómún el 3:

        \[ 12 + 15 = 3 \cdot (4+5) \]

  • A lo mejor necesitas sacar factor común un 6

        \[ \displaystyle 12+15 = 6 \cdot \left( 2 + \frac{15}{6} \right)= 6 \cdot \left( 2 + \frac{5}{2} \right)\]

  • A lo mejor necesitas sacar factor común un 4 (por la razón que sea):

        \[ \displaystyle 12+15 = 4 \cdot \left( 3 + \frac{15}{4} \right) \]

En definitiva, cuando estás operando y enfrentándote a una operación concreta, el factor común lo eliges tú según tu conveniencia. Observa los siguientes ejemplos:

Ejemplo (ec. segundo grado)

    \[ 3x^2- 6x = 0 \Longrightarrow 3x(x-2)=0 \]

Y las soluciones son muy sencillas de calcular:

  • x= 0
  • x = 2
Ejemplo (factorización polinomios)

    \[ P(x) = 6x^6 - 13 x^5 + x^4+ 2x^3 = x^3 \cdot ( 6x^3-13x^2 +x+2 ) \]

Y factorizar así el polinomio es muy sencillo. De todas maneras habría sido imposible utilizar la fórmula de Ruffini para factorizar el polinomio escrito de la primera manera.

Ejemplo (fracción algebraica)

    \[\frac{x^3-3x^2}{x^2}= \frac{x^2(x-3)}{x^2}= x-3 \]

Ejemplo (ajuste de un integrando)

    \begin{align*} \int \frac{2}{x^2+6x+13} \,dx &= \int \frac{2}{(x+3)^2 +4} \,dx \\&= \int \frac{2}{4\left[\left(\frac{x+3}{2}\right)^2 + 1 \right]} \,dx \\ &= \frac{1}{2} \int \frac{1}{\left(\frac{x+3}{2}\right)^2 +1} \,dx \\ &= \frac{1}{2} \arctan \left(\frac{x+3}{2} \right) + C\end{align*}

Este ejemplo, claramente no está pensado para la ESO, pero quiero mostrarte cómo herramientas muy sencillas que se empiezan a trabajar en niveles iniciales son útiles en niveles más avanzados.

Conclusión: Claves para No Equivocarse con la Propiedad Distributiva

  1. La multiplicación sí es distributiva sobre la suma, pero la suma NO es distributiva sobre la multiplicación.
  2. Sacar factor común es aplicar la distributiva en sentido inverso.
  3. Aplicar mal la distributiva puede dar errores muy grandes en cálculos matemáticos.
  4. Esta propiedad es esencial desde cálculos básicos hasta matemáticas avanzadas como álgebra, cálculo e integrales.
  5. Practicar con ejemplos numéricos y algebraicos ayuda a interiorizar su uso correcto.

Si entiendes bien la propiedad distributiva (aquí el enlace a la Wikipedia), te será mucho más fácil trabajar con ecuaciones, factorizaciones e incluso integrales. ¡Dominarla es clave para mejorar en matemáticas!

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