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 (e2x − 1 − 2x)/x².
f(x) = (e2x − 1 − 2x)/x²x → 0
L =
3.DerivadasMedia
Sea f(x) = (−2x − 3)3. Calcula f′(1).
f(x) = (−2x − 3)3x = 1
f′(1) =
4.DerivadasDifícil
Sea f(x) = x3 − 12x2 + 36x. Calcula la coordenada x x del máximo local.
f(x) = x3 − 12x2 + 36x
x =
5.IntegralesMedia
Calcula I = ∫₁2 x·ln x dx.
∫₁2 x ln x dx
I =
6.IntegralesDifícil
Calcula el área A de la región encerrada entre y = x2 e y = x.
y = x2y = x
A =
7.Números complejosMedia
Dados z₁ = 5∠40° y z₂ = 4∠−140°, halla el argumento θ de w = z₁·z₂ en grados, entre −180° y 180°.
z₁ = 5∠40°z₂ = 4∠−140°
θ = °
8.Números complejosDifícil
Exactamente uno de los puntos A–D es una raíz de z⁶ = 729∠120°. Haz clic en él.
w = 729∠120°n = 6
1A (3∠120°)
2B (5,4∠110°)
3C (3∠80°)
4D (3∠−80°)
9.Ecuaciones diferencialesMedia
Resuelve y″ + 6y′ + 9y = 0 con y(0) = 5 e y′(0) = 2. Halla y(0,5).
y″ + 6y′ + 9y = 0y(0) = 5y′(0) = 2
y(0.5) =
10.Ecuaciones diferencialesDifícil
Un sistema obedece y″ + 4y′ + 20y = 40 para t ≥ 0, partiendo del reposo: y(0) = 0, y′(0) = 0. Halla el valor máximo ymax de su respuesta al escalón.
y″ + 4y′ + 20y = 40y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
11.Matrices y determinantesMedia
Calcula el determinante det A de la matriz 3×3 A mostrada.
A = [0 −4 1; 5 −4 −4; 0 2 −4]
det A =
12.Matrices y determinantesDifícil
Resuelve el sistema x − 2y = −3 y −4x + 4y = 10. Calcula x.
x − 2y = −3−4x + 4y = 10
x =
13.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
Halla el ángulo θ entre los vectores a = (6, 5, 3) y b = (−6, −1, 4), en grados.
a = (6, 5, 3)b = (−6, −1, 4)
θ = °
14.Vectores: producto escalar y vectorialDifícil
Halla el área A del paralelogramo generado por a = (2, 0, 1) y b = (1, 2, −1).
a = (2, 0, 1)b = (1, 2, −1)
A =
15.ProbabilidadMedia
Para la distribución mostrada, halla la desviación típica σ de X.
x: 0, 1, 2p(x): 0,3, 0,35, 0,35
σ =
16.ProbabilidadDifícil
Se prueban 9 componentes y cada uno falla con probabilidad 0,4, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de que falle como mucho uno?
n = 9p = 0,4
P =
17.Estadística descriptivaMedia
Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 41, 33, 53, 27, 33, 22.
n = 6
s =
18.Estadística descriptivaDifícil
Una magnitud sigue una distribución normal con media 170 y desviación típica 15. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 152?
μ = 170σ = 15x = 152
P =
19.Distribución normalMedia
Arrastra z para que el área sombreada entre −z y z bajo la curva normal estándar sea 0,7154. Halla z con dos decimales.
A = 0,7154
z =
20.Distribución normalDifícil
Supón que los pesos de las bolsas siguen una distribución normal con media 250 g y desviación típica 5 g. Halla el valor x por debajo del cual queda el 90 % de los datos (el percentil 90).
μ = 250σ = 5P = 90%
x = g
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 = 2
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
(2·e2x − 2)/(2x) → 0/0
Segunda aplicación
4·e2x/2
Sustituye x = 0
L = 4·1/2 = 2
Respuesta
L = 2
3.Derivadas
Respuesta: f′(1) = −150
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 de la cadena
f′(x) = 3·(−2x − 3)2·(−2)
Sustituir
f′(1) = 3·(−5)2·(−2) = −150
Respuesta
f′(1) = −150
4.Derivadas
Respuesta: x = 2
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 − 24x + 36 = 3·(x2 − 8x + 12)
Resolver f′(x) = 0
x = 2 o x = 6
Cuál es cuál
f″(x) = 6x − 24: negativa en un máximo, positiva en un mínimo.
f″(2) = −12, f″(6) = 12
x = 2
Respuesta
x = 2
5.Integrales
Respuesta: I = 0,6363
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
(2·ln 2 − 1) − (0 − 0,25) = 0,6363
Respuesta
I = 0,6363
6.Integrales
Respuesta: A = 0,1667
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.
Puntos de corte
x2 = x → x = 0, x = 1
Integrar superior menos inferior
A = [0,5x2 − 0,3333x3]01 = 0,1667
Respuesta
A = 0,1667
7.Números complejos
Respuesta: θ = −100 °
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.
Módulo y argumento de w
|w| = 5 · 4 = 20
θ = 40° + (−140)° = −100°
Argumento
θ = −100°
Respuesta
θ = −100°
8.Números complejos
Respuesta: C (3∠80°)
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.
Módulo y argumentos de las raíces
|z| = 3
θ = 20°, 80°, 140°, −160°, −100°, −40°
El punto
C = 3∠80°
Respuesta
C (3∠80°)
9.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: y(0.5) = 3,012
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.
Raíz doble
(r + 3)² = 0 → r = −3
Constantes
A = y(0) = 5
y′(0) = B − 3A → B = 2 + 15 = 17
Evalúa
y(0,5) = (5 + 17·0,5)·e−1,5 = 3,012
Respuesta
y(0,5) = 3,012
10.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: ymax = 2,416
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 ± 4j
Constantes a partir de los valores iniciales
y(0) = 2 + A = 0 → A = −2
y′(0) = −2A + 4B = 0 → B = −1
Pico
t = π/4 = 0,7854
ymax = 2·(1 + e−2·π/4) = 2,416
Respuesta
ymax = 2,416
11.Matrices y determinantes
Respuesta: det A = −70
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.
Menores 2×2 de la primera fila
M₁₁ = 24, M₁₂ = −20, M₁₃ = 10
Desarrollo por cofactores
det A = 0·24 − (−4)·(−20) + 1·10 = −70
Respuesta
det A = −70
12.Matrices y determinantes
Respuesta: x = −2
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.
Determinante de la matriz de coeficientes
det A = 1·4 − (−2)·(−4) = −4
Sustituir la columna de x
det Aₓ = (−3)·4 − (−2)·10 = 8
x = 8/(−4) = −2
Respuesta
x = −2
y = 0,5
13.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: θ = 118,4 °
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 = 6·(−6) + 5·(−1) + 3·4 = −29
Módulos
|a| = √(6² + 5² + 3²) = 8,367
|b| = √((−6)² + (−1)² + 4²) = 7,28
Ángulo
cos θ = −29/(8,367·7,28) = −0,4761
θ = arccos(−0,4761) = 118,4°
Respuesta
θ = 118,4°
14.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: A = 5,385
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
(a × b)x = aybz − azby = 0·(−1) − 1·2 = −2
(a × b)y = azbx − axbz = 1·1 − 2·(−1) = 3
(a × b)z = axby − aybx = 2·2 − 0·1 = 4
Área
A = |a × b| = √((−2)² + 3² + 4²) = 5,385
Respuesta
A = 5,385
15.Probabilidad
Respuesta: σ = 0,8047
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.
Media
μ = 0·0,3 + 1·0,35 + 2·0,35 = 1,05
Media de los cuadrados
E(X²) = 0·0,3 + 1·0,35 + 4·0,35 = 1,75
Varianza
Var(X) = 1,75 − 1,05² = 0,6475
σ = √0,6475 = 0,8047
Respuesta
σ = 0,8047
16.Probabilidad
Respuesta: P = 0,07054
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.
Cero y un fallo
P(X = 0) = 0,69 = 0,01008
P(X = 1) = 9·0,4·0,68 = 0,06047
Súmalas
P = 0,01008 + 0,06047 = 0,07054
Respuesta
P = 0,07054
17.Estadística descriptiva
Respuesta: s = 10,96
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 = −1,2
Tabla de la normal estándar
Φ(−1,2) = 0,1151
P = 0,1151
Respuesta
P = 0,1151
19.Distribución normal
Respuesta: z = 1,07
De un área de vuelta a z: Φ(z) es el área a la izquierda de z. Para un área A en la cola izquierda, busca en la tabla la z con Φ(z) = A. Un área A en la cola derecha significa Φ(z) = 1 − A. Un área central A entre −z y z deja (1 − A)/2 en cada cola, así que Φ(z) = (1 + A)/2. Para un valor x, usa x = μ + zσ.
Área a la izquierda de z
Φ(z) = (1 + 0,7154)/2 = 0,8577
Lee la tabla de z al revés
Busca 0,8577 dentro de la tabla y lee z.
z = 1,07
Respuesta
z = 1,07
20.Distribución normal
Respuesta: x = 256,4 g
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.