Discriminante
El discriminante $(b^2 - 4ac)$ de una ecuación cuadrática determina si tiene dos soluciones reales, una solución real, o ninguna solución real.
Formula
D = b^2 - 4ac
Definition
El discriminante es la expresión bajo la raíz cuadrada en la fórmula cuadrática, $D = b^2 - 4ac$, e indica cuántas soluciones reales tiene una cuadrática $ax^2 + bx + c = 0$ sin resolverla por completo: $D > 0$ da dos raíces reales distintas, $D = 0$ da una raíz repetida (doble), y $D < 0$ da dos raíces complejas conjugadas, sin soluciones reales. Cuando $D$ es un cuadrado perfecto y $a$, $b$, $c$ son enteros, las raíces son racionales. De manera más general, el discriminante de un polinomio de grado $n$, $f$, es $\Delta(f) = a_n^{2n-2} \prod_{i < j} (r_i - r_j)^2$ sobre sus raíces complejas $r_i$ (que se reduce a $b^2 - 4ac$ para una cuadrática y a $-4p^3 - 27q^2$ para una cúbica $x^3 + px + q$); es cero exactamente cuando $f$ tiene una raíz repetida, equivalentemente cuando $\gcd(f, f')$ no es constante.
Example
Para $x^2 - 4x + 4 = 0$, $D = 16 - 16 = 0$: una solución. Para $x^2 - 5x + 6 = 0$, $D = 25 - 24 = 1 > 0$: dos soluciones. Para $2x^2 + 3x + 5 = 0$, $D = 9 - 40 = -31 < 0$: no hay soluciones reales, y la parábola $y = 2x^2 + 3x + 5$ se encuentra enteramente por encima del eje x. Para $x^3 - 3x + 2 = 0$, el discriminante cúbico es $-4(-3)^3 - 27(2)^2 = 108 - 108 = 0$, confirmando la raíz repetida visible en $x^3 - 3x + 2 = (x-1)^2(x+2)$.
Key Insight
Discriminante positivo significa $2$ soluciones reales, cero significa $1$, negativo significa $0$, así que puedes predecir el número de respuestas antes de resolver, convirtiéndolo en la herramienta diagnóstica clave para las cuadráticas (en modelos del mundo real, $D < 0$ significa que la situación modelada nunca llega realmente a cero). El discriminante es un polinomio en los coeficientes de $f$ y es invariante bajo extensiones de cuerpo, $\Delta(f) = 0$ en cualquier cuerpo que contenga los coeficientes si y solo si $f$ tiene una raíz repetida sobre la clausura algebraica, convirtiéndolo en una herramienta fundamental en la teoría de Galois y la teoría algebraica de números.