Calcula el determinante det A de la matriz 3×3 A mostrada.
A = [−4 −3 0; −3 5 0; 0 2 5]
det A =
12.Matrices y determinantesDifícil
Resuelve el sistema −6x − 4y = −7 y 4x + y = −2. Calcula x.
−6x − 4y = −74x + y = −2
x =
13.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
Halla el valor de k para el que los vectores a = (−5, −5, −1) y b = (3, k, −4) son perpendiculares.
a = (−5, −5, −1)b = (3, k, −4)
k =
14.Vectores: producto escalar y vectorialDifícil
Halla el volumen V del paralelepípedo cuyas aristas desde un vértice son a = (−4, 2, −4), b = (3, 1, 4) y c = (5, 2, 5).
a = (−4, 2, −4)b = (3, 1, 4)c = (5, 2, 5)
V =
15.ProbabilidadMedia
Se lanza un dado equilibrado 8 veces. ¿Cuál es la probabilidad P de sacar al menos un seis?
n = 8
P =
16.ProbabilidadDifícil
Un examen tiene 5 preguntas de opción múltiple. Una estudiante que contesta al azar acierta cada una con probabilidad 0,2, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de acertar exactamente 1?
n = 5p = 0,2k = 1
P =
17.Estadística descriptivaMedia
Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 51, 10, 15, 52, 41, 21.
n = 6
s =
18.Estadística descriptivaDifícil
Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 170 y desviación típica 12. Calcula la puntuación z z de una nota de 158.
μ = 170σ = 12x = 158
z =
19.Distribución normalMedia
Supón que los tiempos de entrega siguen una distribución normal con media 32 min y desviación típica 6 min. ¿Qué fracción está entre 30,2 y 33,2 min? Da P como número decimal.
μ = 32σ = 6x1 = 30,2x2 = 33,2
P =
20.Distribución normalDifícil
Los diámetros D de los agujeros son normales con media 25,04 mm y desviación típica 0,015 mm. Los diámetros d de los ejes son independientes y normales con media 25 mm y desviación típica 0,02 mm. Un eje elegido al azar encaja cuando D − d > 0. Halla la probabilidad P de que encaje. Redondea z a dos decimales.
agujero: μ = 25,04 mm, σ = 0,015 mmeje: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
3Disoluciones
1.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).
Multiplica por el conjugado
f(x) = −4x/(√(x2 − 4x) + x)
Divide entre x
f(x) = −4/(√(1 + (−4)/x) + 1)
Haz x → ∞
L = −4/(1 + 1) = −2
Respuesta
L = −2
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·sin 3x/(2x) → 0/0
Segunda aplicación
9·cos 3x/2
Sustituye x = 0
L = 9/2 = 4,5
Respuesta
L = 4,5
3.Derivadas
Respuesta: f′(2) = 5,482
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 y de la cadena
f′(x) = sin(3x) + 3x·cos(3x)
Sustituir
f′(2) = −0,2794 + 6·0,9602 = 5,482
Respuesta
f′(2) = 5,482
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 + 9x + 6 = 3·(x2 + 3x + 2)
Resolver f′(x) = 0
x = −2 o x = −1
Cuál es cuál
f″(x) = 6x + 9: negativa en un máximo, positiva en un mínimo.
f″(−2) = −3, f″(−1) = 3
x = −2
Respuesta
x = −2
5.Integrales
Respuesta: I = 3,466
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.
Primitiva
F(x) = 5·ln x
Evaluar en los límites
I = 5·(ln 2 − ln 1) = 5·ln 2 = 3,466
Respuesta
I = 3,466
6.Integrales
Respuesta: A = 10,67
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
4 − x² = 0 → x = ±2
Integrar
A = [4x − x³/3]−22 = 5,333 − (−5,333) = 10,67
Respuesta
A = 10,67
7.Números complejos
Respuesta: b = −3,064
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.
Componentes
a = 4·cos(−130°) = −2,571
b = 4·sin(−130°) = −3,064
Forma rectangular
z = −2,571 − j3,064
b = −3,064
Respuesta
b = −3,064
8.Números complejos
Respuesta: Im(z₁) = 1,902
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 de las raíces
321/5 = 2
Argumento de la raíz
θ₁ = (180° + 360°·1)/5 = 108°
Forma rectangular
z₁ = 2·(cos 108° + j sin 108°) = −0,618 + j1,902
Im(z₁) = 1,902
Respuesta
Im(z₁) = 1,902
Las 5 raíces están en la circunferencia de radio 2, separadas 72°.
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: y(0.5) = 0,2895
Ecuaciones diferenciales de primer orden: dy/dt = k·y tiene la solución y = y₀·ekt (crecimiento para k > 0, decrecimiento para k < 0); un periodo de semidesintegración T da k = ln 2/T. La ley de enfriamiento de Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ), da T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Una ecuación lineal y′ + p(x)·y = q(x) se resuelve con el factor integrante μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, así que μy = ∫μq dx + C.
Factor integrante
μ = e2t
(e2ty)′ = 2e−t
Solución general
y = 2/(−1)·e−3t + C·e−2t = −2·e−3t + C·e−2t
Condición inicial
0 = −2 + C → C = 2
Evalúa
y(0,5) = −2·0,2231 + 2·0,3679 = 0,2895
Respuesta
y(0,5) = 0,2895
11.Matrices y determinantes
Respuesta: det A = −145
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 = 25, M₁₂ = −15, M₁₃ = −6
Desarrollo por cofactores
det A = (−4)·25 − (−3)·(−15) + 0·(−6) = −145
Respuesta
det A = −145
12.Matrices y determinantes
Respuesta: x = −1,5
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 = (−6)·1 − (−4)·4 = 10
Sustituir la columna de x
det Aₓ = (−7)·1 − (−4)·(−2) = −15
x = −15/10 = −1,5
Respuesta
x = −1,5
y = 4
13.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: k = −2,2
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.
El producto escalar es igual a cero
a·b = (−5)·3 + (−5)·k + (−1)·(−4) = 0
−11 + (−5)·k = 0
Despeja k
k = −(−11)/(−5) = −2,2
Respuesta
k = −2,2
14.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: V = 18
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 = 1·5 − 4·2 = −3
(b × c)y = bzcx − bxcz = 4·5 − 3·5 = 5
(b × c)z = bxcy − bycx = 3·2 − 1·5 = 1
Producto escalar con a
a·(b × c) = (−4)·(−3) + 2·5 + (−4)·1 = 18
V = |18| = 18
Respuesta
V = 18
15.Probabilidad
Respuesta: P = 0,7674
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.
Complementario
P(ningún seis) = (5/6)8 = 0,2326
P = 1 − 0,2326 = 0,7674
Respuesta
P = 0,7674
16.Probabilidad
Respuesta: P = 0,4096
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.
Fórmula binomial
P(X = 1) = 5·0,21·0,84 = 5·0,2·0,4096 = 0,4096
Respuesta
P = 0,4096
17.Estadística descriptiva
Respuesta: s = 18,63
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 = (158 − 170)/12 = −1
Respuesta
z = −1
19.Distribución normal
Respuesta: P = 0,1972
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 = (30,2 − 32)/6 = −0,3
z₂ = (33,2 − 32)/6 = 0,2
Área entre ambos valores
P = Φ(0,2) − Φ(−0,3) = 0,5793 − 0,3821 = 0,1972
Respuesta
P = 0,1972
20.Distribución normal
Respuesta: P = 0,9452
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).