Decide qué forma conviene a la operación: la rectangular a + jb para sumar y restar, la polar r∠θ para multiplicar, dividir, potencias y raíces.
Desarrolla con j² = −1; divide multiplicando numerador y denominador por el conjugado del denominador.
Convierte con r = √(a² + b²) y θ a partir de un dibujo del punto (comprueba el cuadrante), y de vuelta con a = r cos θ, b = r sin θ.
Para las potencias usa De Moivre, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; para zⁿ = R∠φ enumera las n raíces R1/n∠((φ + 360°k)/n).
Ecuaciones diferenciales
Crecimiento/decrecimiento exponencial
dy/dt = ky → y = y0ekt
Periodo de semidesintegración
k = ln 2 / t½
Ley de enfriamiento de Newton
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Factor integrante
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Depósito de mezcla
dm/dt = r·c − (r/V)·m
Matrices y determinantes
determinante 2×2
det = ad − bc
Inversa de 2×2
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Producto
(AB)ij = Σk AikBkj
Valores propios
det(A − λI) = 0
Regla de Cramer
xi = det(Ai)/det(A)
Vectores: producto escalar y vectorial
Módulo
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Vector unitario
û = a/|a|
Componentes a partir de un ángulo
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Producto escalar
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
Proyección escalar de a sobre b
a·b/|b|
Trabajo
W = F·d
Producto vectorial
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Áreas
paralelogramo |a × b|, triángulo ½|a × b|
Momento respecto a O
MO = r × F, r = A − O
Volumen de un paralelepípedo
V = |a·(b × c)|
Método
Escribe cada vector en componentes; para una fuerza dada por un módulo y un ángulo, usa F·cos θ y F·sin θ.
Para longitudes y direcciones usa el módulo √(x² + y² + z²) y el vector unitario a/|a|.
Usa el producto escalar para ángulos, proyecciones, perpendicularidad y trabajo: a·b = |a||b|cos θ.
Usa el producto vectorial para vectores perpendiculares, áreas y momentos: escribe con cuidado las tres componentes, manteniendo el orden a × b.
Probabilidad
Complementario
P(not A) = 1 − P(A)
Regla de la suma
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Sucesos independientes
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Probabilidad condicionada
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binomial
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k
Estadística descriptiva
Media
x̄ = Σx/n
Desviación típica muestral
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediana
valor central de los datos ordenados
Puntuación z
z = (x − μ)/σ
Distribución normal
68% dentro de ±1σ, 95% dentro de ±2σ
Distribución normal
Puntuación z
z = (x − μ)/σ
Por debajo de x
P(X < x) = Φ(z)
Por encima de x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Entre dos valores
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentil
x = μ + z·σ
Método
Convierte el valor en una puntuación z: z = (x − μ)/σ.
Busca Φ(z), el área a la izquierda de z.
Para el área a la derecha usa 1 − Φ(z); para un intervalo resta las dos áreas a la izquierda.
Para un percentil, trabaja al revés: halla z para el área y luego x = μ + z·σ.
2Problemas de práctica
1.LímitesMedia
Halla el límite L = limx→∞ (1 − 2/x)3x. Da un valor decimal.
f(x) = (1 − 2/x)3xx → ∞
L =
2.LímitesDifícil
Halla el límite L = limx→0 (e3x − 1 − 3x)/x².
f(x) = (e3x − 1 − 3x)/x²x → 0
L =
3.DerivadasMedia
Sea f(x) = x·e2x. Calcula f′(1).
f(x) = x·e2xx = 1
f′(1) =
4.DerivadasDifícil
Sea f(x) = x3 − 3x − 4. Calcula la coordenada x x del mínimo local.
f(x) = x3 − 3x − 4
x =
5.IntegralesMedia
Calcula I = ∫₁4 x·ln x dx.
∫₁4 x ln x dx
I =
6.IntegralesDifícil
Calcula el área A de la región entre la parábola y = 9 − x² y el eje x.
y = 9 − x²
A =
7.Números complejosMedia
El diagrama muestra z = −4 − j2. Con w = 2∠−90°, haz clic en el punto que representa z·w.
z = −4 − j2w = 2∠−90°
1A (4 − j8)
2B (−8 − j4)
3C (−1 + j2)
4D (−4 + j8)
8.Números complejosDifícil
La ecuación z² + 8z + 41 = 0 tiene dos raíces complejas. Halla su módulo |z|.
p = 8q = 41
|z| =
9.Ecuaciones diferencialesMedia
Resuelve y″ + 6y′ + 8y = 0 con y(0) = 5 e y′(0) = -4. Halla y(1,5).
y″ + 6y′ + 8y = 0y(0) = 5y′(0) = -4
y(1.5) =
10.Ecuaciones diferencialesDifícil
Un sistema obedece y″ + 4y′ + 29y = 58 para t ≥ 0, partiendo del reposo: y(0) = 0, y′(0) = 0. Halla el valor máximo ymax de su respuesta al escalón.
y″ + 4y′ + 29y = 58y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
11.Matrices y determinantesMedia
Sea C = AB para las matrices mostradas. Calcula el elemento c11 (fila 1, columna 1).
A = [−6 −6; 3 −6]B = [1 −6; 5 6]
c11 =
12.Matrices y determinantesDifícil
Calcula el valor propio mayor λ de la matriz A mostrada.
A = [2 −1; −5 −2]
λ =
13.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
Halla la proyección escalar compb a de a = (−2, 2, −6) sobre b = (2, 4, 1), es decir, la componente de a en la dirección de b.
a = (−2, 2, −6)b = (2, 4, 1)
compb a =
14.Vectores: producto escalar y vectorialDifícil
Halla el volumen V del paralelepípedo cuyas aristas desde un vértice son a = (−5, 2, −2), b = (5, −3, 0) y c = (−4, −1, 2).
a = (−5, 2, −2)b = (5, −3, 0)c = (−4, −1, 2)
V =
15.ProbabilidadMedia
Una bolsa tiene 6 bolas rojas y 3 azules. Sacas dos bolas sin devolver la primera. ¿Cuál es la probabilidad P de que las dos sean rojas?
6 / 3
P =
16.ProbabilidadDifícil
Jugar una partida cuesta 3 €. Ganas 9 € con probabilidad 0,15 y 60 € con probabilidad 0,05; en otro caso no ganas nada. La apuesta no se devuelve. Halla la ganancia neta esperada E(G) por partida.
apuesta = €3€9: p = 0,15€60: p = 0,05
E(G) = €
17.Estadística descriptivaMedia
Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 51, 37, 36, 57, 26, 52, 45.
n = 7
s =
18.Estadística descriptivaDifícil
Una magnitud sigue una distribución normal con media 50 y desviación típica 15. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 59?
μ = 50σ = 15x = 59
P =
19.Distribución normalMedia
Supón que las puntuaciones de CI siguen una distribución normal con media 100 puntos y desviación típica 15 puntos. ¿Qué fracción está entre 88 y 115 puntos? Da P como número decimal.
μ = 100σ = 15x1 = 88x2 = 115
P =
20.Distribución normalDifícil
Las alturas X de los hombres e Y de las mujeres de un grupo son independientes y normales: X tiene media 180 cm y desviación típica 10 cm, Y tiene media 170 cm y desviación típica 12 cm. Halla la probabilidad P de que X sea mayor que Y. Redondea z a dos decimales.
μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
3Disoluciones
1.Límites
Respuesta: L = 0,002479
Límites: prueba primero la sustitución directa. Si da 0/0, simplifica antes: factoriza y cancela el factor común, o multiplica por el conjugado. Cuando x → ∞, divide numerador y denominador entre la mayor potencia de x. Regla de L'Hôpital: si f/g da 0/0 o ∞/∞, entonces lim f/g = lim f′/g′, derivando el numerador y el denominador por separado (no con la regla del cociente).
Toma el logaritmo
ln L = limx→∞ 3·x·ln(1 − 2/x)
Evalúa
ln(1 + u)/u → 1 cuando u → 0, así que x·ln(1 + a/x) → a.
ln L = 3·(−2) = −6
Deshaz el logaritmo
L = e−6 = 0,002479
Respuesta
L = 0,002479
2.Límites
Respuesta: L = 4,5
Límites: prueba primero la sustitución directa. Si da 0/0, simplifica antes: factoriza y cancela el factor común, o multiplica por el conjugado. Cuando x → ∞, divide numerador y denominador entre la mayor potencia de x. Regla de L'Hôpital: si f/g da 0/0 o ∞/∞, entonces lim f/g = lim f′/g′, derivando el numerador y el denominador por separado (no con la regla del cociente).
Primera aplicación
(3·e3x − 3)/(2x) → 0/0
Segunda aplicación
9·e3x/2
Sustituye x = 0
L = 9·1/2 = 4,5
Respuesta
L = 4,5
3.Derivadas
Respuesta: f′(1) = 22,17
Derivación: la derivada f′(x) es la pendiente de la gráfica en x. Regla de la potencia: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Regla del producto: (uv)′ = u′v + uv′. Regla de la cadena: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Donde f′(x) = 0 la gráfica tiene tangente horizontal: un máximo, un mínimo o un punto de silla.
Regla del producto
f′(x) = u′v + uv′ = e2x·(1 + 2·x)
Sustituir
f′(1) = 7,389·(1 + 2) = 22,17
Respuesta
f′(1) = 22,17
4.Derivadas
Respuesta: x = 1
Derivación: la derivada f′(x) es la pendiente de la gráfica en x. Regla de la potencia: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Regla del producto: (uv)′ = u′v + uv′. Regla de la cadena: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Donde f′(x) = 0 la gráfica tiene tangente horizontal: un máximo, un mínimo o un punto de silla.
Derivada
f′(x) = 3x2 − 3 = 3·(x2 − 1)
Resolver f′(x) = 0
x = −1 o x = 1
Cuál es cuál
f″(x) = 6x: negativa en un máximo, positiva en un mínimo.
f″(−1) = −6, f″(1) = 6
x = 1
Respuesta
x = 1
5.Integrales
Respuesta: I = 7,34
Integración por partes: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, a partir de la regla del producto. Elige como u el factor que se simplifica al derivarlo (una potencia de x, o ln x), y como dv el factor que sabes integrar (eˣ, sin x, cos x, o x cuando u = ln x). En una integral definida, evalúa u·v en ambos límites: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Un factor x² necesita dos vueltas.
Elige u y dv
u = ln x, du = dx/x; dv = x dx, v = x²/2
Primitiva
∫x ln x dx = (x²/2)ln x − ∫(x/2) dx = (x²/2)ln x − x²/4
Límites
(8·ln 4 − 4) − (0 − 0,25) = 7,34
Respuesta
I = 7,34
6.Integrales
Respuesta: A = 36
Integrales definidas: ∫ₐᵇ f(x) dx es el área con signo entre la gráfica y el eje x de a a b. Busca una primitiva F (con F′ = f) y calcula F(b) − F(a). Regla de la potencia: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). El área entre dos curvas es ∫(superior − inferior) dx.
Ceros
9 − x² = 0 → x = ±3
Integrar
A = [9x − x³/3]−33 = 18 − (−18) = 36
Respuesta
A = 36
7.Números complejos
Respuesta: D (−4 + j8)
Forma polar: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ, con r = |z| y θ = arg z. Para volver a la forma rectangular: a = r cos θ, b = r sin θ. El argumento necesita el cuadrante: θ = atan(b/a) solo cuando a > 0; para a < 0 suma o resta 180°. En forma polar multiplicar es fácil: se multiplican los módulos y se suman los argumentos; para dividir se dividen los módulos y se restan los argumentos.
Efecto de w
|z·w| = 2·|z|, arg(z·w) = arg z + (−90)°
El punto
z·w = −4 + j8 → D
Respuesta
D (−4 + j8)
8.Números complejos
Respuesta: |z| = 6,403
De Moivre y raíces: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. La ecuación zⁿ = R∠φ tiene exactamente n raíces, todas con módulo R1/n, en los argumentos (φ + 360°·k)/n para k = 0, 1, …, n − 1: están repartidas uniformemente en una circunferencia, separadas 360°/n. Una ecuación cuadrática z² + pz + q = 0 con p² < 4q tiene las raíces complejas z = −p/2 ± j√(q − p²/4); un polinomio con coeficientes reales siempre tiene sus raíces complejas en pares conjugados a ± jb.
Discriminante
p² − 4q = 64 − 164 = −100 < 0
Fórmula cuadrática
z = (−8 ± j√100)/2 = −4 + j5, −4 − j5
Respuesta
|z| = √((−4)² + 5²) = √41 = 6,403
Respuesta
|z| = 6,403
9.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: y(1.5) = 0,3909
Ecuaciones lineales de segundo orden: para y″ + b·y′ + c·y = 0 prueba y = ert: esto da la ecuación característica r² + b·r + c = 0. Dos raíces reales r₁ ≠ r₂ dan y = A·er₁t + B·er₂t (sobreamortiguado); una raíz doble r da y = (A + Bt)·ert (amortiguamiento crítico); las raíces complejas −α ± jω dan y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (subamortiguado, oscilante). Los valores iniciales y(0) e y′(0) fijan A y B. Escrita como y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn es la frecuencia natural y ζ el factor de amortiguamiento: con ζ < 1 hay oscilación. Con una entrada constante, y″ + by′ + cy = c·K, la solución es el valor estacionario K más la respuesta libre.
Raíces características
(r + 2)(r + 4) = 0 → r = −2, −4
Constantes a partir de los valores iniciales
A + B = 5, −2A − 4B = -4
A = 8, B = −3
Evalúa
y(1,5) = 8·e−3 + (−3)·e−6 = 0,3909
Respuesta
y(1,5) = 0,3909
10.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: ymax = 2,569
Ecuaciones lineales de segundo orden: para y″ + b·y′ + c·y = 0 prueba y = ert: esto da la ecuación característica r² + b·r + c = 0. Dos raíces reales r₁ ≠ r₂ dan y = A·er₁t + B·er₂t (sobreamortiguado); una raíz doble r da y = (A + Bt)·ert (amortiguamiento crítico); las raíces complejas −α ± jω dan y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (subamortiguado, oscilante). Los valores iniciales y(0) e y′(0) fijan A y B. Escrita como y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn es la frecuencia natural y ζ el factor de amortiguamiento: con ζ < 1 hay oscilación. Con una entrada constante, y″ + by′ + cy = c·K, la solución es el valor estacionario K más la respuesta libre.
Valor estacionario y raíces
yss = 2, r = −2 ± 5j
Constantes a partir de los valores iniciales
y(0) = 2 + A = 0 → A = −2
y′(0) = −2A + 5B = 0 → B = −0,8
Pico
t = π/5 = 0,6283
ymax = 2·(1 + e−2·π/5) = 2,569
Respuesta
ymax = 2,569
11.Matrices y determinantes
Respuesta: c11 = −36
Matrices: el determinante de una matriz 2×2 es ad − bc. En 3×3, desarrolla por una fila: cada elemento por el determinante de la matriz 2×2 que queda al quitar su fila y su columna, con signos alternos + − +. Los valores propios λ cumplen det(A − λI) = 0; en 2×2 es λ² − (traza)·λ + det = 0.
Fila por columna
c11 = (−6)·1 + (−6)·5 = −36
Respuesta
c11 = −36
12.Matrices y determinantes
Respuesta: λ = 3
Matrices: el determinante de una matriz 2×2 es ad − bc. En 3×3, desarrolla por una fila: cada elemento por el determinante de la matriz 2×2 que queda al quitar su fila y su columna, con signos alternos + − +. Los valores propios λ cumplen det(A − λI) = 0; en 2×2 es λ² − (traza)·λ + det = 0.
Ecuación característica
λ² − (0)λ + (−9) = 0
Resuelve
λ = (0 ± √(36))/2 → λ = −3, 3
λ = 3
Respuesta
λ = 3
13.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: compb a = −0,4364
Dot product:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.
Producto escalar
a·b = (−2)·2 + 2·4 + (−6)·1 = −2
Longitud de b
|b| = √(2² + 4² + 1²) = 4,583
Proyección escalar
compb a = a·b/|b| = −2/4,583 = −0,4364
Respuesta
compb a = −0,4364
Negativa: a tiene una componente que apunta contra b.
14.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: V = 44
Cross product:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.
Producto vectorial b × c
(b × c)x = bycz − bzcy = (−3)·2 − 0·(−1) = −6
(b × c)y = bzcx − bxcz = 0·(−4) − 5·2 = −10
(b × c)z = bxcy − bycx = 5·(−1) − (−3)·(−4) = −17
Producto escalar con a
a·(b × c) = (−5)·(−6) + 2·(−10) + (−2)·(−17) = 44
V = |44| = 44
Respuesta
V = 44
15.Probabilidad
Respuesta: P = 0,4167
Probabilidad: con resultados equiprobables, P(A) = favorables/totales. Para sucesos independientes se multiplica: P(A y B) = P(A)·P(B). El complementario suele ayudar: P(al menos uno) = 1 − P(ninguno). Binomial: en n ensayos independientes con probabilidad de éxito p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
Primera y segunda extracción
P = 6/9 · 5/8 = 30/72 = 0,4167
Respuesta
P = 0,4167
16.Probabilidad
Respuesta: E(G) = 1,35 €
Variables aleatorias discretas: una distribución de probabilidad enumera cada valor x que puede tomar una variable con su probabilidad p(x); las probabilidades están entre 0 y 1 y suman 1. El valor esperado (media) es E(X) = Σx·p(x), el promedio a largo plazo. La varianza es Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², y la desviación típica es σ = √Var(X). Para un cambio lineal Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) y σY = |a|·σX; sumar una constante no cambia la dispersión.
Resultados netos
G: 6 (p = 0,15), 57 (p = 0,05), −3 (p = 0,8)
Valor esperado
E(G) = 6·0,15 + 57·0,05 − 3·0,8 = 1,35 €
Respuesta
E(G) = 1,35 €
Un valor positivo significa que ganas dinero de media.
17.Estadística descriptiva
Respuesta: s = 10,94
Estadística descriptiva: la media es la suma dividida entre n; la mediana es el valor central de los datos ordenados (la media de los dos centrales si n es par). La desviación típica muestral es s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Una puntuación z = (x − μ)/σ indica a cuántas desviaciones típicas está un valor de la media.
Estadística descriptiva: la media es la suma dividida entre n; la mediana es el valor central de los datos ordenados (la media de los dos centrales si n es par). La desviación típica muestral es s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Una puntuación z = (x − μ)/σ indica a cuántas desviaciones típicas está un valor de la media.
Tipificar
z = 0,6
Tabla de la normal estándar
Φ(0,6) = 0,7257
P = 1 − 0,7257 = 0,2743
Respuesta
P = 0,2743
19.Distribución normal
Respuesta: P = 0,6295
Distribución normal: convierte un valor x en una puntuación z, z = (x − μ)/σ, que indica a cuántas desviaciones típicas está de la media. Una tabla z (o Φ(z)) da el área a la izquierda de z, que es P(X < x). El área a la derecha es 1 − Φ(z), y el área entre dos valores es la diferencia de sus dos áreas.
Puntuaciones z
z₁ = (88 − 100)/15 = −0,8
z₂ = (115 − 100)/15 = 1
Área entre ambos valores
P = Φ(1) − Φ(−0,8) = 0,8413 − 0,2119 = 0,6295
Respuesta
P = 0,6295
20.Distribución normal
Respuesta: P = 0,7389
Sumas y diferencias de variables normales: si X e Y son independientes y normales, X + Y y X − Y también son normales. Las medias se suman o se restan: E(X ± Y) = μX ± μY. Las varianzas siempre se suman, también en una diferencia: Var(X ± Y) = σX² + σY², así que σ = √(σX² + σY²). Las desviaciones típicas nunca se suman directamente. El total de n elementos independientes con la misma distribución tiene media n·μ y desviación típica σ·√n. Después estandariza como de costumbre: z = (x − media)/σ y lee Φ(z).