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→∞ (6x3 − 4x − 5)/(3x3 + 4x + 5).
f(x) = (6x3 − 4x − 5)/(3x3 + 4x + 5)x → ∞
L =
2.LímitesDifícil
Halla el límite L = limx→0 (1 − cos 2x)/(3x²), con x en radianes.
f(x) = (1 − cos 2x)/(3x²)x → 0
L =
3.DerivadasMedia
Sea f(x) = x2·e0,5x. Calcula f′(1).
f(x) = x2·e0,5xx = 1
f′(1) =
4.DerivadasDifícil
Sea f(x) = x3 − 7,5x2 + 12x + 6. Calcula la coordenada x x del mínimo local.
f(x) = x3 − 7,5x2 + 12x + 6
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 = 2x2 e y = 4x.
y = 2x2y = 4x
A =
7.Números complejosMedia
Dados z₁ = 1,5∠40° y z₂ = 0,5∠−95°, halla el argumento θ de w = z₁/z₂ en grados, entre −180° y 180°.
z₁ = 1,5∠40°z₂ = 0,5∠−95°
θ = °
8.Números complejosDifícil
Halla la parte real de (−2 − j3)⁴.
z = −2 − j3n = 4
Re(z⁴) =
9.Ecuaciones diferencialesMedia
Resuelve y″ + 4y′ + 4y = 0 con y(0) = 5 e y′(0) = 2. Halla y(1).
y″ + 4y′ + 4y = 0y(0) = 5y′(0) = 2
y(1) =
10.Ecuaciones diferencialesDifícil
Resuelve y″ + 3y′ + 11,25y = 0 con y(0) = 10 e y′(0) = 0 (soltado desde el reposo). Halla y(0,75); ángulos en radianes.
y″ + 3y′ + 11,25y = 0y(0) = 10y′(0) = 0
y(0.75) =
11.Matrices y determinantesMedia
Sea C = AB para las matrices mostradas. Calcula el elemento c21 (fila 2, columna 1).
A = [3 0; −6 −5]B = [−1 5; 2 3]
c21 =
12.Matrices y determinantesDifícil
Resuelve el sistema 2x + 6y = 1 y x − 2y = 10. Calcula x.
2x + 6y = 1x − 2y = 10
x =
13.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
Halla el ángulo θ entre los vectores a = (6, −5, −4) y b = (−5, −3, −3), en grados.
a = (6, −5, −4)b = (−5, −3, −3)
θ = °
14.Vectores: producto escalar y vectorialDifícil
Para a = (0, −1, −4) y b = (−4, 1, 6), halla la componente x (a × b)x del producto vectorial a × b.
a = (0, −1, −4)b = (−4, 1, 6)
(a × b)x =
15.ProbabilidadMedia
Para la distribución mostrada, halla la varianza Var(X) de X.
x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,2, 0,3, 0,1, 0,15, 0,25
Var(X) =
16.ProbabilidadDifícil
Un examen tiene 5 preguntas de opción múltiple. Una estudiante que contesta al azar acierta cada una con probabilidad 0,5, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de acertar exactamente 4?
n = 5p = 0,5k = 4
P =
17.Estadística descriptivaMedia
Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 12, 60, 34, 51, 46.
n = 5
s =
18.Estadística descriptivaDifícil
Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 170 y desviación típica 20. Calcula la puntuación z z de una nota de 154.
μ = 170σ = 20x = 154
z =
19.Distribución normalMedia
Supón que los pesos de las bolsas siguen una distribución normal con media 250 g y desviación típica 5 g. ¿Qué fracción está entre 242,75 y 257,75 g? Da P como número decimal.
μ = 250σ = 5x1 = 242,75x2 = 257,75
P =
20.Distribución normalDifícil
Supón que las notas de un examen siguen una distribución normal con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. Halla el valor x por debajo del cual queda el 20 % de los datos (el percentil 20).
μ = 65σ = 10P = 20%
x = puntos
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).
Divide entre la mayor potencia
(6 + (−4)/x2 + (−5)/x3)/(3 + 4/x2 + 5/x3)
Haz x → ∞
L = 6/3 = 2
Respuesta
L = 2
Con grados iguales el límite es el cociente de los coeficientes principales.
2.Límites
Respuesta: L = 0,6667
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·sin 2x/(6x) → 0/0
Segunda aplicación
4·cos 2x/6
Sustituye x = 0
L = 4/6 = 0,6667
Respuesta
L = 0,6667
3.Derivadas
Respuesta: f′(1) = 4,122
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′ = e0,5x·(2x + 0,5·x2)
Sustituir
f′(1) = 1,649·(2 + 0,5) = 4,122
Respuesta
f′(1) = 4,122
4.Derivadas
Respuesta: x = 4
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 − 15x + 12 = 3·(x2 − 5x + 4)
Resolver f′(x) = 0
x = 1 o x = 4
Cuál es cuál
f″(x) = 6x − 15: negativa en un máximo, positiva en un mínimo.
f″(1) = −9, f″(4) = 9
x = 4
Respuesta
x = 4
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 = 2,667
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
2x2 = 4x → x = 0, x = 2
Integrar superior menos inferior
A = [2x2 − 0,6667x3]02 = 2,667
Respuesta
A = 2,667
7.Números complejos
Respuesta: θ = 135 °
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| = 1,5 / 0,5 = 3
θ = 40° − (−95)° = 135°
Argumento
θ = 135°
Respuesta
θ = 135°
8.Números complejos
Respuesta: Re(z⁴) = −119
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.
Potencias paso a paso
z² = (−2 − j3)(−2 − j3) = −5 + j12
z³ = (−5 + j12)(−2 − j3) = 46 − j9
z⁴ = (46 − j9)(−2 − j3) = −119 − j120
Comprobación con De Moivre
z = 3,606∠−123,7° → z⁴ = 169∠−134,8°
Re(z⁴) = −119
Respuesta
Re(z⁴) = −119
9.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: y(1) = 2,301
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 + 2)² = 0 → r = −2
Constantes
A = y(0) = 5
y′(0) = B − 2A → B = 2 + 10 = 12
Evalúa
y(1) = (5 + 12·1)·e−2 = 2,301
Respuesta
y(1) = 2,301
10.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: y(0.75) = −0,7764
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.
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
c21 = (−6)·(−1) + (−5)·2 = −4
Respuesta
c21 = −4
12.Matrices y determinantes
Respuesta: x = 6,2
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 = 2·(−2) − 6·1 = −10
Sustituir la columna de x
det Aₓ = 1·(−2) − 6·10 = −62
x = −62/(−10) = 6,2
Respuesta
x = 6,2
y = −1,9
13.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: θ = 92,99 °
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·(−5) + (−5)·(−3) + (−4)·(−3) = −3
Módulos
|a| = √(6² + (−5)² + (−4)²) = 8,775
|b| = √((−5)² + (−3)² + (−3)²) = 6,557
Ángulo
cos θ = −3/(8,775·6,557) = −0,05214
θ = arccos(−0,05214) = 92,99°
Respuesta
θ = 92,99°
14.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: (a × b)x = −2
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, componente a componente
(a × b)x = aybz − azby = (−1)·6 − (−4)·1 = −2
(a × b)y = azbx − axbz = (−4)·(−4) − 0·6 = 16
(a × b)z = axby − aybx = 0·1 − (−1)·(−4) = −4
Componente pedida
(a × b)x = −2
Respuesta
(a × b)x = −2
Comprueba: a × b es perpendicular a ambos vectores, así que su producto escalar con a y con b es cero.
15.Probabilidad
Respuesta: Var(X) = 2,247
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.
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 = 4) = 5·0,54·0,51 = 5·0,0625·0,5 = 0,1563
Respuesta
P = 0,1563
17.Estadística descriptiva
Respuesta: s = 18,54
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 = (154 − 170)/20 = −0,8
Respuesta
z = −0,8
19.Distribución normal
Respuesta: P = 0,8659
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.
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.