¿Por qué no podemos factorizar a ^ 2 + b ^ 2?

Introducción editada.

Cuando decimos ‘factorizar’, normalmente implicamos encontrar factores de la expresión no factorizada que son funciones de las variables que aparecen en la expresión, como por ejemplo a² – b² = (a + b) (ab). En este sentido, como los otros respondedores han señalado correctamente, la factorización de a² + b² solo es posible en el ámbito de los números complejos. Si, por otro lado, incluiremos la búsqueda de cualquier factor, entonces …

Ciertamente podemos factorizar a² + b²: Pitágoras de Samos (580 – 496 a. C.) lo sabían hace más de 2.500 años y para los babilonios hay evidencia de que lo sabían 1000 años antes de Pitágoras.

Tome cualquier triángulo rectángulo y nombre a, b los dos lados que forman el ángulo recto yc el lado opuesto (la hipotenusa), luego el área del cuadrado con el lado c es igual a la suma de las áreas de los cuadrados con los lados ay b .

a² + b² = c²

Por lo tanto, siempre puede factorizar a² + b² , una de las posibilidades infinitas es que los factores son iguales, c₁ = c₂ = √ (a² + b²) .

Cualquier otra m, n donde m * n = c² servirá, simplemente no espere que m, n y c sean siempre enteros positivos para enteros positivos a, b .

Ejemplos:

  • Los triples pitagóricos son aquellos conjuntos de tres números naturales a, b, c, para los cuales a² + b² = c² .
  • Para a = 7 yb = 11 , a² + b² = 170 = 17 * 10 (es posible la factorización con números enteros)
  • Para a = 7 yb = 12 , a² + b² = 193 (primo, no es posible la factorización con enteros).

Podemos, solo que no sobre números reales. Para factorizar esto, necesitamos expandir el alcance a números complejos. Reescribe [matemáticas] a ^ 2 + b ^ 2 [/ matemáticas] como

[matemáticas] a ^ 2 – (-b ^ 2) [/ matemáticas]

Factorizar como una diferencia de cuadrados donde [matemática] i = sqrt (-1) [/ matemática]

[matemáticas] (a + bi) (a – bi) [/ matemáticas]

Podemos factorizar la ecuación dada en factores en el dominio imaginario pero no en el dominio real.

El dominio imaginario tiene números complejos de la forma a + ib, donde a y b son números reales, i es una unidad imaginaria, que satisface la ecuación i ^ 2 = -1 o i = √ -1

La ecuación dada es a ^ 2 + b ^ 2 que puede resolverse en factores en el dominio imaginario como a + ib y a-ib ..

Y cuando multiplicamos estos dos factores nuevamente, obtenemos (a * aa * ib + a * ib-ib * ib) que se convierte en

a ^ 2-iab + iab- (i ^ 2 * b ^ 2)

En el dominio imaginario, i ^ 2 = -1

Por lo tanto, el producto de los factores se convierte en …

a ^ 2 – (- b ^ 2) = a ^ 2 + b ^ 2, que es la ecuación dada …

Esto es posible solo en el dominio imaginario y no en el dominio real.

En realidad podemos:

[matemáticas] a ^ 2 + b ^ 2 = (a + ib) (a-ib). [/matemáticas]

UH oh. Números complejos. Entonces para factorizar que necesitamos números complejos. Y obviamente, la factorización de un polinomio (sin importar la cantidad de variables que tenga) es única, por lo que esa es la única forma de factorizarlo. Pero implica números complejos, lo que significa que no podemos factorizar [matemática] a ^ 2 + b ^ 2 [/ matemática] sobre los reales, racionales o enteros.

Podemos si estamos tratando con números complejos. i es la unidad imaginaria o sqrt (-1) que se inventó para resolver esa ecuación exacta, por ejemplo x ^ 2 + 1 puede factorizarse como (x + i) (xi). Entonces un cuadrático en la forma a ^ 2 + b ^ 2 puede factorizarse como (a-bi) (a + bi). Si a, b son números reales, entonces no hay forma posible de factorizarlo, entonces el quatratic carecería de raíces y nunca pasaría el eje x.

a ^ 2 + b ^ 2 todavía se puede factorizar o expresar en otra forma.

Considera esto
(a + b) ^ 2 = a ^ 2 + b ^ 2 + 2ab

a ^ 2 + b ^ 2 + 2ab = (a + b) ^ 2

a ^ 2 + b ^ 2 = (a + b) ^ 2 – 2ab

No tiene en cuenta dos factores lineales en a y b, con solo coeficientes de número real, por la sencilla razón de que si así fuera, podríamos resolver esos factores lineales y obtener soluciones para a ^ 2 + b ^ 2 = 0 que no sea = b = 0, pero la suma de los cuadrados es positiva definida a menos que ambos sean cero, por lo que no puede ser.

Tengo que estar en desacuerdo con las premisas básicas de la pregunta. La suma de los cuadrados se factoriza de la siguiente manera:

[matemáticas] a ^ 2 + b ^ 2 = (a + bi) (a – bi) [/ matemáticas]

¿Quién dice que no podemos factorizarlo? Hmmm …

a ^ 2 (1 + b ^ 2 / a ^ 2) es una versión factorizada de a ^ 2 + b ^ 2 🙂