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ARITMÉTICA · FRACCIONES Y DECIMALES

Ejemplos de números racionales

Un número racional puede escribirse como a/b, donde a y b son enteros y b no es cero. El conjunto se llama Q e incluye enteros, fracciones y decimales finitos o periódicos. Aprende a reconocerlos con ejemplos, operaciones y cadenas de equivalencias.

Cómo leer los periódicos: las cifras entre paréntesis se repiten sin fin. Así, 0,(3) = 0,333333…, mientras que 0,333 es un decimal que termina. Usamos = para valores exactos y ≈ para aproximaciones.

Una misma cantidad admite distintas escrituras: 1/2 = 2/4 = 0,5. Para ser racional no necesita una parte decimal distinta de cero: 4 = 4/1.

Qué números son racionales

EJEMPLO 01

Una mitad: un número y varias escrituras

Divide una unidad en dos partes iguales y toma una.

1/2 = 1 ÷ 2 = 0,5

Numerador: 1; denominador: 2

El número representado es 0,5, no 5

Condición: El denominador es distinto de cero.

La fracción 1/2 y el decimal 0,5 representan el mismo número racional. No son dos tipos de valor distintos: son dos maneras de escribir una mitad.

Una mitad y dos cuartos representan lo mismoLas dos barras representan unidades del mismo tamaño. La primera colorea una de dos partes iguales; la segunda, dos de cuatro. Ambas muestran 1/2 = 2/4 = 0,5.1/22/4
Las dos barras representan unidades del mismo tamaño. La primera colorea una de dos partes iguales; la segunda, dos de cuatro. Ambas muestran 1/2 = 2/4 = 0,5.

EJEMPLO 02

Fracciones equivalentes a una mitad: grupo 1

Comprueba que las cinco fracciones representan el mismo número.

1/2 = 2/4 = 3/6 = 4/8 = 5/10

1/2 = 0,5

2/4 = 0,5

3/6 = 0,5

4/8 = 0,5

5/10 = 0,5

Multiplicar numerador y denominador por el mismo entero no nulo conserva el cociente. En todas estas fracciones, el denominador es el doble del numerador. La representación cambia, el número no.

EJEMPLO 03

Fracciones equivalentes a una mitad: grupo 2

Comprueba que las cinco fracciones representan el mismo número.

6/12 = 7/14 = 8/16 = 9/18 = 10/20

6/12 = 0,5

7/14 = 0,5

8/16 = 0,5

9/18 = 0,5

10/20 = 0,5

Multiplicar numerador y denominador por el mismo entero no nulo conserva el cociente. En todas estas fracciones, el denominador es el doble del numerador. La representación cambia, el número no.

EJEMPLO 04

Enteros, negativos y cero también son racionales

Escribe 7, −4 y 0 como cocientes de enteros.

7 = 7/1

−4 = (−4)/1

0 = 0/1 = 0/9

Condición: a y b enteros; b ≠ 0.

Un racional puede escribirse como a/b con a y b enteros y b distinto de cero. Por eso todos los enteros, y todos los naturales, pertenecen a Q, el conjunto de los racionales. No es obligatorio que su valor tenga una parte decimal no nula.

Decimales finitos y periódicos

EJEMPLO 05

Un decimal finito siempre puede convertirse en fracción

Convierte 0,125 y −2,75.

0,125 = 125/1000 = 1/8

−2,75 = −275/100 = −11/4

Usa una potencia de diez con tantos ceros como cifras decimales y simplifica. Un decimal finito es exacto por sí mismo; no hace falta que represente un entero.

EJEMPLO 06

Decimal periódico puro

Convierte 0,(27), es decir, 0,272727…

x = 0,(27)

100x = 27,(27)

100x − x = 27; 99x = 27

x = 27/99 = 3/11

Condición: (27) indica repetición de 27.

Al desplazar dos cifras y restar, la parte que se repite se cancela. Las cifras entre paréntesis forman el período y se repiten sin fin; esta notación también se conserva al copiar.

EJEMPLO 07

Decimal periódico mixto

Convierte 0,1(6), es decir, 0,166666…

x = 0,1(6)

10x = 1,(6); 100x = 16,(6)

100x − 10x = 15; 90x = 15

x = 15/90 = 1/6

Condición: Solo la cifra entre paréntesis se repite.

El 1 aparece una vez antes del período; el 6 se repite. Multiplicamos por 10 y por 100 para alinear las partes periódicas antes de restar.

EJEMPLO 08

0,333 no es lo mismo que 0,(3)

Compara un decimal finito con otro periódico.

0,333 = 333/1000

0,(3) = 1/3

1/3 − 333/1000 = 1/3000

0,667 = 667/1000 ≠ 2/3

Ambos tipos de decimal son racionales, pero no representan el mismo valor. En las operaciones siguientes, 0,333 y 0,667 son los decimales finitos escritos, no abreviaturas de 1/3 y 2/3.

20 operaciones originales y cálculos con fracciones

EJEMPLO 09

Cinco sumas con decimales finitos

Resuelve usando los valores finitos tal como están escritos.

0,5 + 0,667 = 1,167

0,2 + 0,333 = 0,533

0,1 + 0,75 = 0,85

0,25 + 0,333 = 0,583

0,75 + 0,9 = 1,65

Condición: Decimales finitos exactos.

Los resultados son racionales. Puedes alinear las comas decimales o expresar los sumandos con un denominador común.

EJEMPLO 10

Cinco restas con decimales finitos

Resuelve usando los valores finitos tal como están escritos.

−0,5 − 0,667 = −1,167

0,2 − 0,333 = −0,133

0,1 − 0,75 = −0,65

0,25 − 0,333 = −0,083

0,75 − 0,9 = −0,15

Condición: Decimales finitos exactos.

Todos los resultados siguen siendo racionales, incluidos los negativos. La resta no saca dos racionales del conjunto Q.

EJEMPLO 11

Cinco productos con decimales finitos

Resuelve usando los valores finitos tal como están escritos.

0,5 · 0,667 = 0,3335

0,2 · 0,333 = 0,0666

0,1 · 0,75 = 0,075

0,25 · 0,333 = 0,08325

0,75 · 0,9 = 0,675

Condición: Decimales finitos exactos.

Multiplica los números sin coma y coloca tantas cifras decimales como suman los dos factores. Los productos son racionales exactos.

EJEMPLO 12

Cinco divisiones: valor exacto y redondeo

Resuelve usando los valores finitos tal como están escritos.

0,5 / 0,667 = 500/667 ≈ 0,7496

0,2 / 0,333 = 200/333 ≈ 0,6006

0,1 / 0,75 = 2/15 ≈ 0,1333

0,25 / 0,333 = 250/333 ≈ 0,7508

0,75 / 0,9 = 5/6 ≈ 0,8333

Condición: Decimales finitos exactos; divisor no nulo.

Los cocientes exactos son las fracciones indicadas. Los decimales finales son aproximaciones a cuatro cifras decimales. En particular, 250/333 se redondea a 0,7508; 0,7507 sería un truncamiento.

EJEMPLO 13

Operar directamente con fracciones

Calcula una suma, una resta y un producto.

1/2 + 2/3 = 3/6 + 4/6 = 7/6

3/4 − 5/4 = −2/4 = −1/2

(−2/3)·(9/4) = −18/12 = −3/2

En suma y resta iguala denominadores. En el producto multiplica numeradores y denominadores y simplifica. No sumes denominadores: 1/2 + 2/3 no es 3/5.

EJEMPLO 14

Dividir por una fracción y excluir el cero

Calcula (3/5) ÷ (−2/7) y examina la división por cero.

(3/5) ÷ (−2/7) = (3/5)·(−7/2) = −21/10

0/(3/5) = 0

(3/5)/0 no está definido

Condición: Divisor distinto de cero.

Dividir por un racional no nulo equivale a multiplicar por su inverso. Cero puede ser el dividendo, pero no el divisor; 0/0 tampoco está definido.

Signos, comparación y representaciones

EJEMPLO 15

Normalizar signos y simplificar

Reduce estas tres fracciones.

6/(−8) = −6/8 = −3/4

(−6)/(−8) = 3/4

0/(−8) = 0

Se puede trasladar el signo negativo del denominador al numerador. Si ambos términos son negativos, el cociente es positivo. Simplificar no cambia el valor.

EJEMPLO 16

Comparar dos racionales negativos

Decide cuál es mayor: −2/3 o −3/4.

−2/3 = −8/12

−3/4 = −9/12

−9/12 < −8/12; por tanto, −3/4 < −2/3

Con denominadores positivos e iguales, compara los numeradores. −8 es mayor que −9. El racional negativo más cercano a cero es el mayor.

EJEMPLO 17

Siempre hay otro racional entre dos distintos

Encuentra uno entre 1/3 y 1/2.

(1/3 + 1/2)/2 = (5/6)/2 = 5/12

1/3 = 4/12 < 5/12 < 6/12 = 1/2

La media de dos racionales distintos es racional y queda estrictamente entre ambos. Puedes repetir el procedimiento, por lo que no hay racionales consecutivos como sí hay enteros consecutivos.

EJEMPLO 18

Saber si el decimal termina

Compara 3/40 y 7/12, ya simplificadas.

40 = 23·5; 3/40 = 0,075

12 = 22·3; 7/12 = 0,58(3)

Condición: Denominador positivo y fracción irreducible.

Una fracción irreducible tiene decimal finito si su denominador solo contiene factores primos 2 y 5. Si contiene otros primos, su decimal es periódico. La prueba se aplica después de simplificar: 3/6 = 1/2 sí termina.

EJEMPLO 19

Un racional que aproxima a un irracional

Distingue 3,14 de π y 1,414 de √2.

3,14 = 157/50: racional

1,414 = 707/500: racional

π y √2 son irracionales

Una aproximación finita no cambia la naturaleza del número original. Escribe π ≈ 3,14, no π = 3,14. Ver unas pocas cifras en una pantalla no permite decidir si el decimal completo termina o es periódico.

Proporciones, magnitudes y otras variantes

EJEMPLO 20

Una razón entre longitudes

Dos lados de un triángulo miden 3 cm y 4 cm; el tercero mide 5 cm.

Razón entre los dos primeros lados: 3/4 = 0,75

Condición: Longitudes expresadas en la misma unidad.

Dividimos la longitud de 3 cm por la de 4 cm. Al usar la misma unidad, la razón no tiene unidad. Este ejemplo tiene razón racional; no todas las relaciones entre longitudes tienen por qué ser racionales.

EJEMPLO 21

Proporción de un componente

Una mezcla de masa total 200 g contiene 20 g de un componente.

Fracción de la masa: 20/200 = 1/10

Valor porcentual: (1/10)·100 = 10; porcentaje en masa: 10 %

Condición: Masas en gramos; total distinto de cero.

El denominador es la masa total de la mezcla, no la masa de los demás componentes. Tanto 1/10 como 10 % expresan la misma proporción.

Una décima parte de la mezclaLa barra completa representa 200 g divididos en diez partes iguales de 20 g. Una parte coloreada representa 20/200 = 1/10 = 10 % de la masa.1/10
La barra completa representa 200 g divididos en diez partes iguales de 20 g. Una parte coloreada representa 20/200 = 1/10 = 10 % de la masa.

EJEMPLO 22

Relación entre distancia y tiempo

Se recorren 3/4 km en 1/2 hora. Calcula la rapidez media.

Rapidez media = (3/4)/(1/2) = 3/2 km/h

= 1,5 km/h

Condición: Distancia en km y tiempo en horas.

Dividimos la distancia recorrida entre el tiempo transcurrido. Aquí las unidades no se cancelan: queda km/h. El tiempo del denominador es positivo.

EJEMPLO 23

Un número mixto negativo

Expresa menos dos y un cuarto como fracción.

−2 1/4 = −(2 + 1/4) = −9/4

= −2,25

Condición: La escritura mixta significa el opuesto de 2 + 1/4.

El signo negativo afecta al número mixto completo. No es −2 + 1/4, que sería −7/4. Los paréntesis aclaran el alcance del signo al operar.

EJEMPLO 24

Opuesto e inverso no son lo mismo

Encuentra el opuesto y el inverso de −3/5.

Opuesto: 3/5; (−3/5) + 3/5 = 0

Inverso: −5/3; (−3/5)·(−5/3) = 1

Condición: Para el inverso, el racional debe ser distinto de cero.

El opuesto cambia el signo y se usa para sumar hasta cero. El inverso intercambia numerador y denominador y se usa para multiplicar hasta uno. Cero tiene opuesto, pero no tiene inverso multiplicativo.

20 cadenas de fracciones equivalentes

EJEMPLO 25

Colección de equivalencias: grupo 1

Comprueba las cinco cadenas de equivalencias.

0,01 = 1/100 = 2/200 = 3/300 = 4/400 = 5/500

0,02 = 2/100 = 4/200 = 6/300 = 8/400 = 10/500

0,03 = 3/100 = 6/200 = 9/300 = 12/400 = 15/500

0,04 = 4/100 = 8/200 = 12/300 = 16/400 = 20/500

0,05 = 5/100 = 10/200 = 15/300 = 20/400 = 25/500

Todas las fracciones de una fila representan el decimal que la encabeza. Multiplicar ambos términos por el mismo número conserva el valor.

EJEMPLO 26

Colección de equivalencias: grupo 2

Comprueba las cinco cadenas de equivalencias.

0,06 = 6/100 = 12/200 = 18/300 = 24/400 = 30/500

0,07 = 7/100 = 14/200 = 21/300 = 28/400 = 35/500

0,08 = 8/100 = 16/200 = 24/300 = 32/400 = 40/500

0,09 = 9/100 = 18/200 = 27/300 = 36/400 = 45/500

0,01 = 1/100 = 2/200 = 3/300 = 4/400 = 5/500

Todas las fracciones de una fila representan el decimal que la encabeza. Multiplicar ambos términos por el mismo número conserva el valor. La última fila repite 0,01, como en la colección de partida; sirve de repaso y no añade un valor nuevo.

EJEMPLO 27

Colección de equivalencias: grupo 3

Comprueba las cinco cadenas de equivalencias.

0,1 = 1/10 = 2/20 = 3/30 = 4/40 = 5/50

0,2 = 1/5 = 2/10 = 3/15 = 4/20 = 5/25

0,25 = 1/4 = 2/8 = 3/12 = 4/16 = 5/20

0,3 = 3/10 = 6/20 = 9/30 = 12/40 = 15/50

0,4 = 4/10 = 8/20 = 12/30 = 16/40 = 20/50

Todas las fracciones de una fila representan el decimal que la encabeza. Multiplicar ambos términos por el mismo número conserva el valor.

EJEMPLO 28

Colección de equivalencias: grupo 4

Comprueba las cinco cadenas de equivalencias.

0,5 = 1/2 = 2/4 = 3/6 = 4/8 = 5/10

0,6 = 6/10 = 12/20 = 18/30 = 24/40 = 30/50

0,7 = 7/10 = 14/20 = 21/30 = 28/40 = 35/50

0,8 = 8/10 = 16/20 = 24/30 = 32/40 = 40/50

0,9 = 9/10 = 18/20 = 27/30 = 36/40 = 45/50

Todas las fracciones de una fila representan el decimal que la encabeza. Multiplicar ambos términos por el mismo número conserva el valor. En la fila de 0,8 se mantiene la misma proporción en los cinco cocientes.

Probabilidad, cierre y condiciones

EJEMPLO 29

Una fracción como probabilidad

Una bolsa contiene 3 fichas azules y 5 blancas. Se extrae una al azar.

Total: 3 + 5 = 8 fichas

Probabilidad de azul: 3/8 = 0,375

Condición: Una extracción; ocho fichas equiprobables.

Hay tres resultados favorables entre ocho fichas igualmente posibles. Esta probabilidad es racional y está entre 0 y 1. La cuenta requiere que todas las fichas tengan la misma posibilidad de ser elegidas.

EJEMPLO 30

Por qué las operaciones conservan los racionales

Escribe dos racionales como a/b y c/d.

a/b + c/d = (ad + bc)/(bd)

a/b − c/d = (ad − bc)/(bd)

(a/b)·(c/d) = ac/(bd)

(a/b) ÷ (c/d) = ad/(bc), si c ≠ 0

Condición: a, b, c y d enteros; b ≠ 0 y d ≠ 0.

Los numeradores y denominadores resultantes son enteros. Los denominadores siguen siendo no nulos bajo las condiciones indicadas. Así, suma, resta y producto conservan Q; la división también, siempre que no se divida por cero.

EJEMPLO 31

Potencias de base racional

Calcula una potencia positiva y otra negativa.

(−2/3)2 = 4/9

(2/3)−2 = (3/2)2 = 9/4

Condición: La base debe ser no nula si el exponente es negativo.

La potencia positiva repite el producto. Un exponente negativo pide invertir la base y usar el exponente positivo. Las dos respuestas son racionales.

EJEMPLO 32

El denominador exige atención

Decide si estas escrituras cumplen la definición.

5/1 = 5: racional

0/7 = 0: racional

5/0: no definido

√2/1: no es cociente de dos enteros

Condición: Definición: cociente de enteros con denominador no nulo.

No basta con que una expresión tenga una barra de división. Para justificar que es racional mediante a/b, ambos términos deben ser enteros y el denominador no puede ser cero. √2/1 conserva el valor irracional √2.

Antes de dar el resultado

Referencias

OpenStax · Rational and Irrational Numbers: definición y pertenencia. OpenStax · Decimals and Fractions: conversiones y decimales periódicos. Colecciones originales revisadas; correcciones, ampliaciones y dibujos preparados para Ejemplosde.