Ecuación de Una Variable

Preálgebra

Una ecuación de una variable contiene una sola cantidad desconocida y se puede resolver para encontrar un valor específico (o un conjunto finito de valores) de esa variable.

Definition

Una ecuación de una variable tiene una sola letra desconocida (variable), y se puede resolver para encontrar exactamente cuánto vale esa letra; una vez resuelta, el misterio queda totalmente resuelto. Una ecuación de una variable produce un conjunto solución finito: las ecuaciones lineales de una variable (grado 1) tienen exactamente una solución, mientras que las ecuaciones cuadráticas de una variable (grado 2) tienen hasta dos. En un sentido más general, una ecuación polinómica de una variable $p(x) = 0$ de grado $n$ sobre $\mathbb{R}$ tiene a lo sumo $n$ raíces reales y exactamente $n$ raíces en $\mathbb{C}$ (el Teorema Fundamental del Álgebra, con multiplicidad); los métodos de resolución varían según el grado, ya que existen fórmulas hasta el grado $4$ (las fórmulas cuadrática, cúbica y cuártica), pero la teoría de Galois demuestra que no existe una fórmula algebraica general para el grado $5$ o superior.

Example

$3x + 7 = 19$ tiene una sola variable, $x$, y al resolverla se obtiene $x = 4$. Lineal: $5x - 3 = 12$ da $x = 3$. Cuadrática: $x^2 = 16$ da $x = 4$ o $x = -4$, dos soluciones. La cuadrática general $ax^2 + bx + c = 0$ se resuelve mediante $x = (-b \pm \sqrt{b^2-4ac})/(2a)$, donde el discriminante $b^2 - 4ac$ determina la naturaleza de las raíces: positivo da dos raíces reales, cero da una raíz repetida, negativo da dos raíces complejas.

Key Insight

Una variable significa una incógnita; el número de soluciones depende del grado de la ecuación, ya que una ecuación polinómica de grado $n$ tiene a lo sumo $n$ soluciones reales y exactamente $n$ soluciones complejas (con multiplicidad). El teorema de Abel-Ruffini, demostrado a principios del siglo XIX, mostró que no existe una solución algebraica general (por radicales) para ecuaciones polinómicas de grado $5$ o superior, un momento decisivo en el álgebra abstracta que motivó la teoría de Galois.