Precálculo Ejemplos

${(x + \frac{3}{x})}^{4}$

Paso 1

El triángulo de Pascal se puede visualizar de la siguiente manera:

$1$

$1 - 1$

$1 - 2 - 1$

$1 - 3 - 3 - 1$

$1 - 4 - 6 - 4 - 1$

El triángulo puede usarse para calcular los coeficientes de la expansión de ${(a + b)}^{n}$ al tomar el exponente $n$ y sumar $1$ . Los coeficientes se corresponderán con la línea $n + 1$ del triángulo. Para ${(x + \frac{3}{x})}^{4}$ , $n = 4$ de modo que los coeficientes de la expansión se corresponderán con la línea $5$ .

Paso 2

La expansión sigue la regla ${(a + b)}^{n} = c_{0} a^{n} b^{0} + c_{1} a^{n - 1} b^{1} + c_{n - 1} a^{1} b^{n - 1} + c_{n} a^{0} b^{n}$ . Los valores de los coeficientes, desde el triángulo, son $1 - 4 - 6 - 4 - 1$ .

$1 a^{4} b^{0} + 4 a^{3} b + 6 a^{2} b^{2} + 4 a b^{3} + 1 a^{0} b^{4}$

Paso 3

Sustituye los valores reales de $a$ , $x$ y $b$ en la expresión $\frac{3}{x}$ .

$1 {(x)}^{4} {(\frac{3}{x})}^{0} + 4 {(x)}^{3} {(\frac{3}{x})}^{1} + 6 {(x)}^{2} {(\frac{3}{x})}^{2} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4

Simplifica cada término.

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Paso 4.1

Multiplica ${(x)}^{4}$ por $1$ .

${(x)}^{4} {(\frac{3}{x})}^{0} + 4 {(x)}^{3} {(\frac{3}{x})}^{1} + 6 {(x)}^{2} {(\frac{3}{x})}^{2} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.2

Aplica la regla del producto a $\frac{3}{x}$ .

$x^{4} \frac{3^{0}}{x^{0}} + 4 {(x)}^{3} {(\frac{3}{x})}^{1} + 6 {(x)}^{2} {(\frac{3}{x})}^{2} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.3

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$x^{4} \frac{1}{x^{0}} + 4 {(x)}^{3} {(\frac{3}{x})}^{1} + 6 {(x)}^{2} {(\frac{3}{x})}^{2} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.4

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$x^{4} \frac{1}{1} + 4 {(x)}^{3} {(\frac{3}{x})}^{1} + 6 {(x)}^{2} {(\frac{3}{x})}^{2} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.5

Divide $1$ por $1$ .

$x^{4} \cdot 1 + 4 {(x)}^{3} {(\frac{3}{x})}^{1} + 6 {(x)}^{2} {(\frac{3}{x})}^{2} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.6

Multiplica $x^{4}$ por $1$ .

$x^{4} + 4 {(x)}^{3} {(\frac{3}{x})}^{1} + 6 {(x)}^{2} {(\frac{3}{x})}^{2} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.7

Simplifica.

$x^{4} + 4 x^{3} \frac{3}{x} + 6 {(x)}^{2} {(\frac{3}{x})}^{2} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.8

Cancela el factor común de $x$ .

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Paso 4.8.1

Factoriza $x$ de $4 x^{3}$ .

$x^{4} + x (4 x^{2}) \frac{3}{x} + 6 {(x)}^{2} {(\frac{3}{x})}^{2} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.8.2

Cancela el factor común.

$x^{4} + x (4 x^{2}) \frac{3}{x} + 6 {(x)}^{2} {(\frac{3}{x})}^{2} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.8.3

Reescribe la expresión.

$x^{4} + 4 x^{2} \cdot 3 + 6 {(x)}^{2} {(\frac{3}{x})}^{2} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.9

Multiplica $3$ por $4$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 6 {(x)}^{2} {(\frac{3}{x})}^{2} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.10

Aplica la regla del producto a $\frac{3}{x}$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 6 x^{2} \frac{3^{2}}{x^{2}} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.11

Eleva $3$ a la potencia de $2$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 6 x^{2} \frac{9}{x^{2}} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.12

Cancela el factor común de $x^{2}$ .

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Paso 4.12.1

Factoriza $x^{2}$ de $6 x^{2}$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + x^{2} \cdot 6 \frac{9}{x^{2}} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.12.2

Cancela el factor común.

$x^{4} + 12 x^{2} + x^{2} \cdot 6 \frac{9}{x^{2}} + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.12.3

Reescribe la expresión.

$x^{4} + 12 x^{2} + 6 \cdot 9 + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.13

Multiplica $6$ por $9$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + 4 {(x)}^{1} {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.14

Simplifica.

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + 4 x {(\frac{3}{x})}^{3} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.15

Aplica la regla del producto a $\frac{3}{x}$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + 4 x \frac{3^{3}}{x^{3}} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.16

Eleva $3$ a la potencia de $3$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + 4 x \frac{27}{x^{3}} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.17

Cancela el factor común de $x$ .

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Paso 4.17.1

Factoriza $x$ de $4 x$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + x \cdot 4 \frac{27}{x^{3}} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.17.2

Factoriza $x$ de $x^{3}$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + x \cdot 4 \frac{27}{x \cdot x^{2}} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.17.3

Cancela el factor común.

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + x \cdot 4 \frac{27}{x \cdot x^{2}} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.17.4

Reescribe la expresión.

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + 4 \frac{27}{x^{2}} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.18

Combina $4$ y $\frac{27}{x^{2}}$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + \frac{4 \cdot 27}{x^{2}} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.19

Multiplica $4$ por $27$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + \frac{108}{x^{2}} + 1 {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.20

Multiplica ${(x)}^{0}$ por $1$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + \frac{108}{x^{2}} + {(x)}^{0} {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.21

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + \frac{108}{x^{2}} + 1 {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.22

Multiplica ${(\frac{3}{x})}^{4}$ por $1$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + \frac{108}{x^{2}} + {(\frac{3}{x})}^{4}$

Paso 4.23

Aplica la regla del producto a $\frac{3}{x}$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + \frac{108}{x^{2}} + \frac{3^{4}}{x^{4}}$

Paso 4.24

Eleva $3$ a la potencia de $4$ .

$x^{4} + 12 x^{2} + 54 + \frac{108}{x^{2}} + \frac{81}{x^{4}}$