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)/(4x3 + 2x + 4).
f(x) = (−3x3 − x + 4)/(4x3 + 2x + 4)x → ∞
L =
2.LímitesDifícil
Halla el límite L = limx→0 (1 − cos 4x)/(x²), con x en radianes.
f(x) = (1 − cos 4x)/(x²)x → 0
L =
3.DerivadasMedia
Sea f(x) = (4x − 1)5. Calcula f′(−1).
f(x) = (4x − 1)5x = −1
f′(−1) =
4.DerivadasDifícil
La recta tangente a f(x) = x2 + 2x + 3 en x = −1 corta el eje y en y = b. Calcula b.
f(x) = x2 + 2x + 3x = −1
b =
5.IntegralesMedia
Calcula I = ∫02 e0,5x dx.
f(x) = e0,5x[0, 2]
I =
6.IntegralesDifícil
Calcula el área A de la región entre la parábola y = 4 − x² y el eje x.
y = 4 − x²
A =
7.Números complejosMedia
El diagrama muestra z = −1 + j4. Con w = 2∠90°, haz clic en el punto que representa z·w.
z = −1 + j4w = 2∠90°
1A (−8 − j2)
2B (8 + j2)
3C (−2 + j8)
4D (−4 − j)
8.Números complejosDifícil
Exactamente uno de los puntos A–D es una raíz de z³ = 8∠90°. Haz clic en él.
w = 8∠90°n = 3
1A (2∠150°)
2B (1∠150°)
3C (2∠−150°)
4D (2∠90°)
9.Ecuaciones diferencialesMedia
Una pieza de acero forjado a 500 °C se deja enfriar en un taller a 29 °C. Al cabo de 21 min su temperatura es 338 °C. Sigue la ley de enfriamiento de Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). ¿Cuánto tiempo después del inicio, t, tarda en alcanzar 184 °C?
T0 = 500 °CTa = 29 °CT(21) = 338 °CT = 184 °C
t = min
10.Ecuaciones diferencialesDifícil
Un depósito contiene 400 L de agua pura. Entra salmuera con 0,25 kg de sal por litro a 5 L/min, y la disolución bien mezclada sale al mismo caudal. ¿Al cabo de cuántos minutos t contiene el depósito 70 kg de sal?
V = 400 Lm0 = 0 kgc = 0,25 kg/Lr = 5 L/min
t = min
11.Matrices y determinantesMedia
Sea C = AB para las matrices mostradas. Calcula el elemento c12 (fila 1, columna 2).
A = [0 −3; −5 −3]B = [−4 −1; 5 −2]
c12 =
12.Matrices y determinantesDifícil
Resuelve el sistema 2x + 5y = −2 y −3x + 6y = 4. Calcula x.
2x + 5y = −2−3x + 6y = 4
x =
13.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
Una fuerza constante F = (−15, −5, −25) N actúa sobre un objeto mientras este se mueve en línea recta del punto A(−2, −4, −1) al punto B(−1, 4, −5). Las coordenadas están en metros. Halla el trabajo W realizado por la fuerza.
F = (−15, −5, −25) NA(−2, −4, −1) mB(−1, 4, −5) m
W = J
14.Vectores: producto escalar y vectorialDifícil
Una fuerza F = (10, −20, 20) N actúa en el punto A(1, 0, 3). Las coordenadas están en metros. Halla la componente z Mz del momento de la fuerza respecto a el punto O(−1, −3, −3).
F = (10, −20, 20) NA(1, 0, 3) mO(−1, −3, −3) m
Mz = N·m
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
Jugar una partida cuesta 2 €. Ganas 8 € con probabilidad 0,2 y 100 € con probabilidad 0,01; en otro caso no ganas nada. La apuesta no se devuelve. Halla la ganancia neta esperada E(G) por partida.
apuesta = €2€8: p = 0,2€100: p = 0,01
E(G) = €
17.Estadística descriptivaMedia
Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 12, 54, 34, 38, 11.
n = 5
s =
18.Estadística descriptivaDifícil
Una magnitud sigue una distribución normal con media 500 y desviación típica 50. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 450?
μ = 500σ = 50x = 450
P =
19.Distribución normalMedia
Arrastra z para que el área sombreada bajo la curva normal estándar, a la derecha de z, sea 0,7881. Halla z con dos decimales.
A = 0,7881
z =
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 = −0,75
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)/(4 + 2/x2 + 4/x3)
Haz x → ∞
L = −3/4 = −0,75
Respuesta
L = −0,75
Con grados iguales el límite es el cociente de los coeficientes principales.
2.Límites
Respuesta: L = 8
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
4·sin 4x/(2x) → 0/0
Segunda aplicación
16·cos 4x/2
Sustituye x = 0
L = 16/2 = 8
Respuesta
L = 8
3.Derivadas
Respuesta: f′(−1) = 12500
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) = 5·(4x − 1)4·4
Sustituir
f′(−1) = 5·(−5)4·4 = 12500
Respuesta
f′(−1) = 12500
4.Derivadas
Respuesta: b = 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.
Punto y pendiente
f(−1) = 2
f′(x) = 2x + 2 → f′(−1) = 0
Recta tangente en x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 2 − 0·(−1) = 2
Respuesta
b = 2
5.Integrales
Respuesta: I = 3,437
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) = e0,5x/0,5
Evaluar en los límites
I = (e1 − 1)/0,5 = (2,718 − 1)/0,5 = 3,437
Respuesta
I = 3,437
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: A (−8 − j2)
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 = −8 − j2 → A
Respuesta
A (−8 − j2)
8.Números complejos
Respuesta: A (2∠150°)
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| = 2
θ = 30°, 150°, −90°
El punto
A = 2∠150°
Respuesta
A (2∠150°)
9.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: t = 55,37 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.
Constante de enfriamiento
k = ln(471/309)/21 = 0,02007 min⁻¹
Tiempo hasta alcanzar el objetivo
t = ln(471/155)/0,02007 = 55,37 min
Respuesta
t = 55,37 min
10.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: t = 96,32 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) = 100 + (−100)·e−t/80
Despeja t
e−t/80 = (100 − 70)/(100 − 0) = 0,3
t = 80·ln(3,333) = 96,32 min
Respuesta
t = 96,32 min
11.Matrices y determinantes
Respuesta: c12 = 6
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
c12 = 0·(−1) + (−3)·(−2) = 6
Respuesta
c12 = 6
12.Matrices y determinantes
Respuesta: x = −1,185
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 = 2·6 − 5·(−3) = 27
Sustituir la columna de x
det Aₓ = (−2)·6 − 5·4 = −32
x = −32/27 = −1,185
Respuesta
x = −1,185
y = 0,07407
13.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: W = 45 J
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.
Desplazamiento
d = B − A = (−1, 4, −5) − (−2, −4, −1) = (1, 8, −4) m
Trabajo
W = F·d = (−15)·1 + (−5)·8 + (−25)·(−4) = 45 J
Respuesta
W = 45 J
14.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: Mz = −70 N·m
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.
Vector de posición de O a A
r = A − O = (1, 0, 3) − (−1, −3, −3) = (2, 3, 6) m
Momento M = r × F
(r × F)x = ryFz − rzFy = 3·20 − 6·(−20) = 180 N·m
(r × F)y = rzFx − rxFz = 6·10 − 2·20 = 20 N·m
(r × F)z = rxFy − ryFx = 2·(−20) − 3·10 = −70 N·m
Componente pedida
Mz = −70 N·m
Respuesta
Mz = −70 N·m
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: E(G) = 0,6 €
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 = 0,2), 98 (p = 0,01), −2 (p = 0,79)
Valor esperado
E(G) = 6·0,2 + 98·0,01 − 2·0,79 = 0,6 €
Respuesta
E(G) = 0,6 €
Un valor positivo significa que ganas dinero de media.
17.Estadística descriptiva
Respuesta: s = 18,31
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 = 1 − 0,1587 = 0,8413
Respuesta
P = 0,8413
19.Distribución normal
Respuesta: z = −0,8
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 − 0,7881 = 0,2119
Lee la tabla de z al revés
Busca 0,2119 dentro de la tabla y lee z.
z = −0,80
Respuesta
z = −0,80
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).