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→∞ (−3x3 + x − 4)/(2x3 + 5x + 6).
f(x) = (−3x3 + x − 4)/(2x3 + 5x + 6)x → ∞
L =
2.LímitesDifícil
Halla el límite L = limx→0 (e1,5x − 1 − 1,5x)/x².
f(x) = (e1,5x − 1 − 1,5x)/x²x → 0
L =
3.DerivadasMedia
Sea f(x) = x·sin(x), con x en radianes. Calcula f′(0,5).
f(x) = x·sin(x)x = 0,5 rad
f′(0.5) =
4.DerivadasDifícil
Sea f(x) = x3 − 1,5x2 − 6x + 2. Calcula la coordenada x x del máximo local.
f(x) = x3 − 1,5x2 − 6x + 2
x =
5.IntegralesMedia
Calcula I = ∫03 e−x dx.
f(x) = e−x[0, 3]
I =
6.IntegralesDifícil
Calcula el área A de la región encerrada entre y = 0,5x2 e y = 3x.
y = 0,5x2y = 3x
A =
7.Números complejosMedia
El diagrama muestra z = 2 + j. Con w = 2∠90°, haz clic en el punto que representa z·w.
z = 2 + jw = 2∠90°
1A (2 − j4)
2B (−1 + j2)
3C (−2 + j4)
4D (4 + j2)
8.Números complejosDifícil
Las raíces de zⁿ = w con n = 6 y w = 64∠45° son zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0, 1, …, 5. Halla la parte real de z₄.
w = 64∠45°n = 6k = 4
Re(z₄) =
9.Ecuaciones diferencialesMedia
Una lata de refresco a 4 °C se saca del frigorífico a una habitación a 25 °C. Sigue la ley de enfriamiento de Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Con k = 0,09 min⁻¹, halla su temperatura T al cabo de 26 min.
T0 = 4 °CTa = 25 °Ck = 0,09 min⁻¹t = 26 min
T = °C
10.Ecuaciones diferencialesDifícil
Un depósito contiene 500 L de agua pura. Entra salmuera con 0,1 kg de sal por litro a 20 L/min, y la disolución bien mezclada sale al mismo caudal. ¿Al cabo de cuántos minutos t contiene el depósito 35 kg de sal?
V = 500 Lm0 = 0 kgc = 0,1 kg/Lr = 20 L/min
t = min
11.Matrices y determinantesMedia
Calcula el determinante det A de la matriz 3×3 A mostrada.
A = [−5 4 −3; 2 −1 2; −4 3 −1]
det A =
12.Matrices y determinantesDifícil
Resuelve el sistema −x − 2y = −2 y −6x − 6y = 11. Calcula x.
−x − 2y = −2−6x − 6y = 11
x =
13.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
Halla el valor de k para el que los vectores a = (6, 5, −1) y b = (−4, k, −2) son perpendiculares.
a = (6, 5, −1)b = (−4, k, −2)
k =
14.Vectores: producto escalar y vectorialDifícil
Halla el área A del paralelogramo generado por a = (1, 6, 0) y b = (0, −1, −1).
a = (1, 6, 0)b = (0, −1, −1)
A =
15.ProbabilidadMedia
Una bolsa tiene 5 bolas rojas y 3 azules. Sacas dos bolas sin devolver la primera. ¿Cuál es la probabilidad P de que las dos sean rojas?
5 / 3
P =
16.ProbabilidadDifícil
Un examen tiene 9 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 = 9p = 0,2k = 1
P =
17.Estadística descriptivaMedia
Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 38, 18, 13, 39, 57.
n = 5
s =
18.Estadística descriptivaDifícil
Una magnitud sigue una distribución normal con media 100 y desviación típica 8. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 92?
μ = 100σ = 8x = 92
P =
19.Distribución normalMedia
Supón que las duraciones de las baterías siguen una distribución normal con media 500 h y desviación típica 40 h. ¿Qué fracción está entre 440 y 508 h? Da P como número decimal.
μ = 500σ = 40x1 = 440x2 = 508
P =
20.Distribución normalDifícil
La masa X de un producto de la línea 1 e Y de la línea 2 son independientes y normales: X tiene media 500 g y desviación típica 8 g, Y tiene media 490 g y desviación típica 6 g. Halla la probabilidad P de que X sea mayor que Y. Redondea z a dos decimales.
μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =
3Disoluciones
1.Límites
Respuesta: L = −1,5
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).
Divide entre la mayor potencia
(−3 + 1/x2 + (−4)/x3)/(2 + 5/x2 + 6/x3)
Haz x → ∞
L = −3/2 = −1,5
Respuesta
L = −1,5
Con grados iguales el límite es el cociente de los coeficientes principales.
2.Límites
Respuesta: L = 1,125
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
(1,5·e1,5x − 1,5)/(2x) → 0/0
Segunda aplicación
2,25·e1,5x/2
Sustituye x = 0
L = 2,25·1/2 = 1,125
Respuesta
L = 1,125
3.Derivadas
Respuesta: f′(0.5) = 0,9182
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(x) + x·cos(x)
Sustituir
f′(0,5) = 0,4794 + 0,5·0,8776 = 0,9182
Respuesta
f′(0,5) = 0,9182
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 − 3x − 6 = 3·(x2 − x − 2)
Resolver f′(x) = 0
x = −1 o x = 2
Cuál es cuál
f″(x) = 6x − 3: negativa en un máximo, positiva en un mínimo.
f″(−1) = −9, f″(2) = 9
x = −1
Respuesta
x = −1
5.Integrales
Respuesta: I = 0,9502
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) = e−x/(−1)
Evaluar en los límites
I = (e−3 − 1)/(−1) = (0,04979 − 1)/(−1) = 0,9502
Respuesta
I = 0,9502
6.Integrales
Respuesta: A = 18
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
0,5x2 = 3x → x = 0, x = 6
Integrar superior menos inferior
A = [1,5x2 − 0,1667x3]06 = 18
Respuesta
A = 18
7.Números complejos
Respuesta: C (−2 + j4)
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 = −2 + j4 → C
Respuesta
C (−2 + j4)
8.Números complejos
Respuesta: Re(z₄) = −0,7654
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.
Las 6 raíces están en la circunferencia de radio 2, separadas 60°.
9.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: T = 22,98 °C
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.
Solución de la ley de enfriamiento
T(t) = 25 + (−21)·e−0,09t
Sustituye t
T(26) = 25 + (−21)·0,09633 = 22,98 °C
Respuesta
T = 22,98 °C
10.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: t = 30,1 min
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.
Resultado
m(t) = 50 + (−50)·e−t/25
Despeja t
e−t/25 = (50 − 35)/(50 − 0) = 0,3
t = 25·ln(3,333) = 30,1 min
Respuesta
t = 30,1 min
11.Matrices y determinantes
Respuesta: det A = −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.
Menores 2×2 de la primera fila
M₁₁ = −5, M₁₂ = 6, M₁₃ = 2
Desarrollo por cofactores
det A = (−5)·(−5) − 4·6 + (−3)·2 = −5
Respuesta
det A = −5
12.Matrices y determinantes
Respuesta: x = −5,667
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)·(−6) − (−2)·(−6) = −6
Sustituir la columna de x
det Aₓ = (−2)·(−6) − (−2)·11 = 34
x = 34/(−6) = −5,667
Respuesta
x = −5,667
y = 3,833
13.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: k = 4,4
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.
El producto escalar es igual a cero
a·b = 6·(−4) + 5·k + (−1)·(−2) = 0
−22 + 5·k = 0
Despeja k
k = −(−22)/5 = 4,4
Respuesta
k = 4,4
14.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: A = 6,164
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 = 6·(−1) − 0·(−1) = −6
(a × b)y = azbx − axbz = 0·0 − 1·(−1) = 1
(a × b)z = axby − aybx = 1·(−1) − 6·0 = −1
Área
A = |a × b| = √((−6)² + 1² + (−1)²) = 6,164
Respuesta
A = 6,164
15.Probabilidad
Respuesta: P = 0,3571
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 = 5/8 · 4/7 = 20/56 = 0,3571
Respuesta
P = 0,3571
16.Probabilidad
Respuesta: P = 0,302
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) = 9·0,21·0,88 = 9·0,2·0,1678 = 0,302
Respuesta
P = 0,302
17.Estadística descriptiva
Respuesta: s = 17,76
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
Tabla de la normal estándar
Φ(−1) = 0,1587
P = 0,1587
Respuesta
P = 0,1587
19.Distribución normal
Respuesta: P = 0,5125
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 = (440 − 500)/40 = −1,5
z₂ = (508 − 500)/40 = 0,2
Área entre ambos valores
P = Φ(0,2) − Φ(−1,5) = 0,5793 − 0,06681 = 0,5125
Respuesta
P = 0,5125
20.Distribución normal
Respuesta: P = 0,8413
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).