Expresión Radical

Álgebra

Una expresión radical contiene un símbolo de raíz (raíz cuadrada, raíz cúbica, etc.) aplicado a una variable o a una expresión polinómica.

Formula

\sqrt{x}, \; \sqrt[n]{x} = x^{1/n}

Definition

Una expresión radical contiene un símbolo de raíz (raíz cuadrada, raíz cúbica, o más allá) aplicado a un número, variable, o polinomio, llamado el radicando; puede reescribirse con un exponente racional, $\sqrt[n]{\text{expression}} = (\text{expression})^{1/n}$, conectando las operaciones radicales directamente con las reglas de los exponentes. Para índices pares el radicando debe ser no negativo para obtener un resultado real, y simplificar significa extraer cuadrados perfectos (o potencias n-ésimas) del radicando. Formalmente, una expresión radical es un elemento de una extensión algebraica generada por una raíz de un polinomio, sobre $\mathbb{Q}$, $\sqrt{2}$ genera la extensión de grado $2$ $\mathbb{Q}(\sqrt{2}) = \{a + b\sqrt{2} : a, b \in \mathbb{Q}\}$, y de manera más general las raíces n-ésimas generan extensiones ciclotómicas o de Kummer; la teoría de Galois responde exactamente qué números algebraicos se pueden expresar usando radicales, a saber, aquellos cuyo polinomio mínimo tiene un grupo de Galois soluble.

Example

$\sqrt{x + 3}$ solo está definida para $x \ge -3$, ya que el radicando debe ser no negativo. $\sqrt{48x^3} = \sqrt{16 \cdot 3 \cdot x^2 \cdot x} = 4x\sqrt{3x}$ (para $x \ge 0$), extrayendo el cuadrado perfecto $16x^2$ de debajo del radical. El cuerpo de descomposición de $x^5 - 2$ sobre $\mathbb{Q}$ contiene raíces quintas de $2$ y raíces $5$-ésimas primitivas de la unidad, con grupo de Galois de orden $20$, el cual es soluble, así que $x^5 - 2 = 0$ es soluble por radicales.

Key Insight

La palabra "radical" viene del latín para raíz: una raíz cuadrada pregunta qué número multiplicado por sí mismo da el radicando. Las expresiones radicales son los bloques de construcción de la solubilidad por radicales, y la conexión entre las extensiones radicales y los grupos de Galois solubles es el resultado central de la teoría de Galois, explicando por qué los polinomios genéricos de grado $5$ y superiores no se pueden resolver por radicales en absoluto.