Suma y resta
Regla
Solo se pueden sumar y/o restar fracciones que tienen el mismo denominador . Si no lo tienen, hay que conseguirlo.
Procedimiento cuando los denominadores son distintos
Calcular el MCM de todos los denominadores.
Amplificar todas las fracciones para que tengan ese denominador común.
Sumar y/o restar los numeradores . El denominador no cambia.
Si se puede, simplificar el resultado.
Ejemplo.
$$\dfrac{15}{4} - \dfrac{3}{5} + \dfrac{1}{10} \;=\; \dfrac{75}{20} - \dfrac{12}{20} + \dfrac{2}{20} \;=\; \dfrac{65}{20} \;=\; \dfrac{13}{4}$$
$\text{MCM}(4, 5, 10) = 20$. Amplificamos cada una a denominador $20$, sumamos/restamos numeradores y simplificamos dividiendo entre $5$.
Multiplicación
Regla
La multiplicación se hace en línea : numerador por numerador, denominador por denominador. No hace falta denominador común.
$$\dfrac{a}{b} \cdot \dfrac{c}{d} = \dfrac{a \cdot c}{b \cdot d}$$
Ejemplo sencillo.
$$\dfrac{3}{2} \cdot \dfrac{5}{7} = \dfrac{15}{14}$$
Antes de multiplicar, es útil simplificar en cruz : si un numerador y un denominador (de cualquier fracción) tienen un divisor común, se pueden dividir directamente. Así evitamos trabajar con números gigantes.
Ejemplo con simplificación previa.
$$\dfrac{50}{16} \cdot \dfrac{28}{98} \cdot \dfrac{8}{125} \cdot \dfrac{10}{14} = \dfrac{2}{49}$$
Descomponiendo en factores primos (los $5$, $2$ y $7$ se cancelan entre numeradores y denominadores), llegamos directamente a $\dfrac{2}{49}$ sin multiplicar los cuatro numeradores.
División
Regla
Para dividir fracciones, se multiplica en cruz . O, lo que es lo mismo, se multiplica por la fracción inversa de la segunda.
$$\dfrac{a}{b} : \dfrac{c}{d} \;=\; \dfrac{a}{b} \cdot \dfrac{d}{c} \;=\; \dfrac{a \cdot d}{b \cdot c}$$
Una fracción dentro de otra (fracción compuesta ) es lo mismo que una división:
$$\dfrac{\;\dfrac{a}{b}\;}{\;\dfrac{c}{d}\;} \;=\; \dfrac{a}{b} : \dfrac{c}{d} \;=\; \dfrac{a \cdot d}{b \cdot c}$$
Ejemplo.
$$\dfrac{3}{4} : \dfrac{2}{5} \;=\; \dfrac{3 \cdot 5}{4 \cdot 2} \;=\; \dfrac{15}{8}$$
Operaciones combinadas
Jerarquía de las operaciones
Preparar : simplificar lo que se pueda y, si un número no tiene denominador, ponerle $1$ (por ejemplo $12 = \dfrac{12}{1}$).
Paréntesis y corchetes , de dentro hacia fuera.
Potencias y raíces.
Multiplicaciones y divisiones , de izquierda a derecha.
Sumas y restas , de izquierda a derecha.
Ejemplo. Calculamos:
$$\dfrac{5}{6} \cdot \left(\dfrac{11}{20} - \dfrac{12}{30}\right) \;-\; \dfrac{7}{8} : \left(\dfrac{4}{3} + 12\right) \;-\; \dfrac{1}{5}$$
Paso 1 — Simplificamos dentro de los paréntesis
$\dfrac{12}{30} = \dfrac{2}{5}$ y $12 = \dfrac{12}{1} = \dfrac{36}{3}$:
$$= \dfrac{5}{6}\left(\dfrac{11}{20} - \dfrac{8}{20}\right) - \dfrac{7}{8} : \left(\dfrac{4}{3} + \dfrac{36}{3}\right) - \dfrac{1}{5}$$
Paso 2 — Resolvemos los paréntesis
$$= \dfrac{5}{6} \cdot \dfrac{3}{20} \;-\; \dfrac{7}{8} : \dfrac{40}{3} \;-\; \dfrac{1}{5}$$
Paso 3 — Multiplicaciones y divisiones
$$= \dfrac{15}{120} \;-\; \dfrac{21}{320} \;-\; \dfrac{1}{5} \;=\; \dfrac{1}{8} \;-\; \dfrac{21}{320} \;-\; \dfrac{1}{5}$$
Paso 4 — Sumas y restas con denominador común $320$
$$= \dfrac{40}{320} - \dfrac{21}{320} - \dfrac{64}{320} \;=\; \dfrac{40 - 21 - 64}{320} \;=\; \dfrac{-45}{320} \;=\; -\dfrac{9}{64}$$
Potencias
Las propiedades de las potencias también valen para fracciones. Las resumimos por parejas (regla para números / regla para fracciones):
Misma base
Producto
$$a^m \cdot a^n = a^{m+n}$$
Producto (fracciones)
$$\left(\dfrac{a}{b}\right)^{\!m} \cdot \left(\dfrac{a}{b}\right)^{\!n} = \left(\dfrac{a}{b}\right)^{\!m+n}$$
Cociente
$$a^m : a^n = a^{m-n}$$
Cociente (fracciones)
$$\left(\dfrac{a}{b}\right)^{\!m} : \left(\dfrac{a}{b}\right)^{\!n} = \left(\dfrac{a}{b}\right)^{\!m-n}$$
Mismo exponente
Producto
$$a^m \cdot b^m = (a \cdot b)^m$$
Producto (fracciones)
$$\left(\dfrac{a}{b}\right)^{\!m} \cdot \left(\dfrac{c}{d}\right)^{\!m} = \left(\dfrac{a}{b} \cdot \dfrac{c}{d}\right)^{\!m}$$
Cociente
$$a^m : b^m = (a : b)^m$$
Cociente (fracciones)
$$\left(\dfrac{a}{b}\right)^{\!m} : \left(\dfrac{c}{d}\right)^{\!m} = \left(\dfrac{a}{b} : \dfrac{c}{d}\right)^{\!m}$$
Potencia de una potencia
$$(a^m)^n = a^{m \cdot n} \qquad\qquad \left[\left(\dfrac{a}{b}\right)^{\!m}\right]^{\!n} = \left(\dfrac{a}{b}\right)^{\!m \cdot n}$$
Casos especiales
Exponente 0
$$a^0 = 1 \qquad \left(\dfrac{a}{b}\right)^{\!0} = 1$$
Exponente 1
$$a^1 = a \qquad \left(\dfrac{a}{b}\right)^{\!1} = \dfrac{a}{b}$$
Signo de una potencia
Cuando la base es negativa, el signo del resultado depende de la paridad del exponente:
$$(-a)^n = \begin{cases} \;\;\;a^n & \text{si } n \text{ es par} \\ -a^n & \text{si } n \text{ es impar} \end{cases}$$
No es lo mismo $(-a)^n$ que $-a^n$. En el primero, el signo está dentro de la potencia; en el segundo, solo se calcula $a^n$ y después se cambia el signo. Por ejemplo, $(-2)^2 = 4$, pero $-2^2 = -4$.
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