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3.6. El atajo

Control de vuelo

El mejor ángulo de vuelo

Dibujo de un ala con las líneas del viento y el ángulo de ataque

En aerodinámica, el ángulo con el que un objeto se enfrenta al aire (ángulo de ataque) es importante.

Si el ángulo es pequeño, el avión no vuela, y si es demasiado grande, tampoco.

A continuación, vas a estudiar la sustentación de un modelo del ala de un avión cuya fórmula será una función polinómica de grado 3.

La idea es estudiar el ángulo "x" a partir del polinomio.

División por el método de Ruffini

Dado que para hacer el estudio tendrás que dividir, antes de empezar puede ser útil que conozcas la división sintética.

La regla de Ruffini, o división sintética, es una manera simplificada de dividir un polinomio entre un binomio de la forma (x ± nº).

Es muy útil cuando los coeficientes son enteros. Permite hallar el cociente y el resto rápidamente, sin escribir las variables, lo que ahorra tiempo.

El procedimiento es el siguiente:

  1. Debes escribir los coeficientes del dividendo, ordenados según el grado, de mayor a menor, y si falta alguno tienes que poner un cero.
  2. A la izquierda, separado por una línea vertical se pone el n.º del binomio divisor.
  3. Debajo, dejando un espacio, se pone una línea horizontal para hacer los cálculos.
  4. El cociente está formado por los coeficientes de los resultados, excepto el último, que es el resto.

El algoritmo en esquema

\(P(x) = (ax^3 + bx^2 + cx + d\)) ÷ (x - e)

  1. Bajar el primer coeficiente "a".
  2. Multiplicar por el n.º "e" y poner debajo del segundo coeficiente "b".
  3. Sumar ambos números y poner al final de la columna.
  4. Repetir el proceso hasta completar los coeficientes del dividendo.

Observa que en el algoritmo se trabaja con "e" si el divisor es (x - e). Se hace así para sumar en lugar de restar.

e a b c d
sumar a · e b' · e  c' · e
a b' c' resto

Los coeficientes del cociente y el resto están en la última fila. El cociente es \(C(x) = ax^2 + b'x + c'\).

Para un polinomio de grado 4, 5... se haría del mismo modo.

Ángulo de ataque

El modelo

Avión de combate subiendo con un ángulo de ataque

El departamento de ingeniería estudia la sustentación del avión (S) según el ángulo de ataque (x), colocando sensores en sus alas.

En túneles de viento ya obtuvieron el modelo experimental: \(S(x) = x^3 - 3x + 2\).

Actualmente buscan otras formas de expresar ese modelo.

Una posibilidad es dividir entre x + 2, porque sospechan que para un ángulo de -2 grados hay un punto de equilibrio, además quieren obtener la expresión factorizada.

El estudio

Para obtener la expresión factorizada hay que hacer la división \(S(x) = (x^3 - 3x + 2\)) ÷ (x + 2)

-2 1 0 -3 2
+ 1 · (-2) -2 · (-2) 1 · (-2)
1 -2 1 0

El cociente es el polinomio de segundo grado \(x^2 - 2x + 1\) y el resto es 0.

Por lo tanto, x = -2 es un punto de equilibrio.

La expresión factorizada es \(S(x) = (x^2 - 2x + 1) · (x + 2)\) 

Relaciona e interpreta

Relaciona cada operación de Ruffini con el resto y el cociente de dicha operación.

Haz las operaciones en tu cuaderno y comprueba que los resultados son correctos.

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Relaciona cada operación de Ruffini con el resto y el cociente de dicha operación.

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Haz las operaciones en tu cuaderno y comprueba que los resultados son correctos.

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Rompiendo la barrera del sonido

Divide estos polinomios y analiza si alguno de los resultados permite factorizar.

Divide \(x^{3} - 5x^{2} + 3x + 9\) entre el binomio \(x - 2\), aplicando la regla de Ruffini:

2 1 -5 3 9
sumar 2 -6  -6

¿Es x - 2 un factor? .

Divide \(x^{3} - 5x^{2} + 3x + 9\) entre el binomio \(x + 3\), aplicando la regla de Ruffini:

1 -5 3 9
sumar -3 24  

¿Es x + 3 un factor? .

Divide \(x^{3} - 5x^{2} + 3x + 9\) entre el binomio \(x + 1\), aplicando la regla de Ruffini:

1 -5 3 9
sumar  

¿Es x + 1 un factor? .

Divide \(x^{4} - 6x^{3} + 12x + 5\) entre el binomio \(x - 2\), aplicando la regla de Ruffini:

sumar    

¿Es x - 2 un factor? .

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