Matemáticas para la ingeniería: pack de repaso

Hojas de fórmulas, los pasos clave de los métodos de cada tema y 20 problemas de práctica, con las soluciones completas al final.

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1Fórmulas y métodos

Límites

Sustitución directa
prueba primero x = a; 0/0 significa que hay que simplificar
Factorizar y simplificar
xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
Conjugado
(√x − √a)(√x + √a) = x − a
Límites en el infinito
divide entre la mayor potencia de x; con grados iguales se obtiene el cociente de los coeficientes principales
Límite notable
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
Regla de L'Hôpital
lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)

Derivadas

Regla de la potencia
(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
Regla del producto
(uv)′ = u′v + uv′
Regla del cociente
(u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
Regla de la cadena
f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
Derivadas habituales
(eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x

Método

  1. Identifica la estructura: suma, producto, cociente o composición.
  2. Aplica la regla de la potencia a cada potencia de x.
  3. Usa la regla del producto, del cociente o de la cadena donde haga falta.
  4. Simplifica y, si se pide, evalúa en el punto.

Integrales

Regla de la potencia
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Integral definida
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Integrales habituales
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Área entre curvas
∫ab (f − g) dx

Método

  1. Reescribe el integrando como suma de términos sencillos siempre que puedas.
  2. Aplica la regla de la potencia: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), y las integrales inmediatas de ex, 1/x, sin y cos.
  3. Usa un cambio de variable cuando veas una función junto con su derivada.
  4. En una integral definida, calcula F(b) − F(a).

Números complejos

Forma rectangular
z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
Módulo y argumento
|z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
Forma polar y exponencial
z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ
División
z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
Producto y cociente
r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
De Moivre
(r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
Raíces n-ésimas
zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
Ecuación cuadrática con p² < 4q
z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

Método

  1. 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.
  2. Desarrolla con j² = −1; divide multiplicando numerador y denominador por el conjugado del denominador.
  3. 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.
  4. 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

  1. Escribe cada vector en componentes; para una fuerza dada por un módulo y un ángulo, usa F·cos θ y F·sin θ.
  2. Para longitudes y direcciones usa el módulo √(x² + y² + z²) y el vector unitario a/|a|.
  3. Usa el producto escalar para ángulos, proyecciones, perpendicularidad y trabajo: a·b = |a||b|cos θ.
  4. 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

  1. Convierte el valor en una puntuación z: z = (x − μ)/σ.
  2. Busca Φ(z), el área a la izquierda de z.
  3. Para el área a la derecha usa 1 − Φ(z); para un intervalo resta las dos áreas a la izquierda.
  4. Para un percentil, trabaja al revés: halla z para el área y luego x = μ + z·σ.

2Problemas de práctica

1.LímitesMedia
xyy = L

Halla el límite L = limx→∞ (−4x2 + 5x + 4)/(3x2 + 5x + 7).

f(x) = (−4x2 + 5x + 4)/(3x2 + 5x + 7)x → ∞
L =
2.LímitesDifícil
xyx = 0

Halla el límite L = limx→0 ln(1 + 3x)/sin(2x), con x en radianes.

f(x) = ln(1 + 3x)/sin(2x)x → 0
L =
3.DerivadasMedia
xyx = 1

Sea f(x) = x3·ex. Calcula f′(1).

f(x) = x3·exx = 1
f′(1) =
4.DerivadasDifícil
xyx = −1

La recta tangente a f(x) = x2 − 5x − 1 en x = −1 corta el eje y en y = b. Calcula b.

f(x) = x2 − 5x − 1x = −1
b =
5.IntegralesMedia
xy24

Calcula I = ∫24 3/x dx.

f(x) = 3/x[2, 4]
I =
6.IntegralesDifícil
xy2y = x²eˣ

Calcula I = ∫₀2 x²·eˣ dx.

∫₀2 x²eˣ dx
I =
7.Números complejosMedia
ReIm55−5−5θz

Halla el argumento θ de z = −2 − j7 en grados, como valor principal entre −180° y 180°.

z = −2 − j7
θ = °
8.Números complejosDifícil
ReIm11−1−122−2−233−3−3ABCD

Exactamente uno de los puntos A–D es una raíz de z⁶ = 729∠120°. Haz clic en él.

w = 729∠120°n = 6
  1. 1A (1,5∠−100°)
  2. 2B (3∠−100°)
  3. 3C (3∠−70°)
  4. 4D (3∠100°)
9.Ecuaciones diferencialesMedia
tyy(0) = 3y(0,5) = ?

Resuelve y″ + 6y′ + 5y = 0 con y(0) = 3 e y′(0) = -4. Halla y(0,5).

y″ + 6y′ + 5y = 0y(0) = 3y′(0) = -4
y(0.5) =
10.Ecuaciones diferencialesDifícil
xy13(1, −2)y(3) = ?

Resuelve el problema de valor inicial y′ + 3y/x = 2x2 para x > 0, con y(1) = −2. Halla y(3).

y′ + 3y/x = 2x2y(1) = −2
y(3) =
11.Matrices y determinantesMedia
A =1−2−30B =−3−330

Sea C = AB para las matrices mostradas. Calcula el elemento c12 (fila 1, columna 2).

A = [1 −2; −3 0]B = [−3 −3; 3 0]
c12 =
12.Matrices y determinantesDifícil
A =−3−4−14b =−4−12

Resuelve el sistema −3x − 4y = −4 y −x + 4y = −12. Calcula x.

−3x − 4y = −4−x + 4y = −12
x =
13.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
xyzab

Halla el producto escalar a·b de a = (−7, −6, 2) y b = (2, 2, −2).

a = (−7, −6, 2)b = (2, 2, −2)
a·b =
14.Vectores: producto escalar y vectorialDifícil
xyzabc

Halla el volumen V del paralelepípedo cuyas aristas desde un vértice son a = (−4, −2, −2), b = (−4, 3, 0) y c = (3, 2, 0).

a = (−4, −2, −2)b = (−4, 3, 0)c = (3, 2, 0)
V =
15.ProbabilidadMedia
xp(x)10,3520,2530,1540,25μ = 2,3

Para la distribución mostrada, halla la desviación típica σ de X.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,35, 0,25, 0,15, 0,25
σ =
16.ProbabilidadDifícil
n = 6, p = 0,2: P(X = 4) = ?k0123456

Un examen tiene 6 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 4?

n = 6p = 0,2k = 4
P =
17.Estadística descriptivaMedia
101520253035404550

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 48, 23, 53, 37, 10, 44.

n = 6
s =
18.Estadística descriptivaDifícil
z −2−1012

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 60 y desviación típica 10. Calcula la puntuación z z de una nota de 64.

μ = 60σ = 10x = 64
z =
19.Distribución normalMedia
4580,5P = ?

Supón que las notas de un examen siguen una distribución normal con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. ¿Qué fracción está entre 45 y 80,5 puntos? Da P como número decimal.

μ = 65σ = 10x1 = 45x2 = 80,5
P =
20.Distribución normalDifícil
0,03 mm0D − d?

Los diámetros D de los agujeros son normales con media 25,03 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 = 25,03 mm, σ = 0,015 mmeje: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =

3Disoluciones

1.Límites

Respuesta: L = −1,333

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

(−4 + 5/x + 4/x2)/(3 + 5/x + 7/x2)

Haz x → ∞

L = −4/3 = −1,333

Respuesta

L = −1,333

Con grados iguales el límite es el cociente de los coeficientes principales.

2.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).

Regla de L'Hôpital

L = limx→0 [3/(1 + 3x)]/[2·cos 2x]

Sustituye x = 0

L = 3/2 = 1,5

Respuesta

L = 1,5
3.Derivadas

Respuesta: f′(1) = 10,87

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′ = ex·(3x2 + 1·x3)

Sustituir

f′(1) = 2,718·(3 + 1) = 10,87

Respuesta

f′(1) = 10,87
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) = 5
f′(x) = 2x − 5 → f′(−1) = −7

Recta tangente en x = 0

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 5 − (−7)·(−1) = −2

Respuesta

b = −2
5.Integrales

Respuesta: I = 2,079

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) = 3·ln x

Evaluar en los límites

I = 3·(ln 4 − ln 2) = 3·ln 2 = 2,079

Respuesta

I = 2,079
6.Integrales

Respuesta: I = 12,78

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.

Primera vuelta

∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx

Segunda vuelta

∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)

Límites

7,389·(2) − 1·2 = 12,78

Respuesta

I = 12,78
7.Números complejos

Respuesta: θ = −105,9 °

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.

Cuadrante

a = −2, b = −7 → III

Ángulo de referencia

α = atan(7/2) = 74,05°

Argumento

θ = −(180° − α) = −105,9°

Respuesta

θ = −105,9°

En forma polar z = 7,28∠−105,9°.

8.Números complejos

Respuesta: B (3∠−100°)

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

B = 3∠−100°

Respuesta

B (3∠−100°)
9.Ecuaciones diferenciales

Respuesta: y(0.5) = 1,688

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 + 1)(r + 5) = 0 → r = −1, −5

Constantes a partir de los valores iniciales

A + B = 3, −1A − 5B = -4
A = 2,75, B = 0,25

Evalúa

y(0,5) = 2,75·e−0,5 + 0,25·e−2,5 = 1,688

Respuesta

y(0,5) = 1,688
10.Ecuaciones diferenciales

Respuesta: y(3) = 8,914

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 = e∫3/x dx = x3

Integrar

(x3y)′ = 2x5 → x3y = 2x6/6 + C

Condición inicial

−2 = 2/6 + C → C = −2,333

Evalúa

y(3) = (2·36/6 + (−2,333))/33 = 8,914

Respuesta

y(3) = 8,914
11.Matrices y determinantes

Respuesta: c12 = −3

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 = 1·(−3) + (−2)·0 = −3

Respuesta

c12 = −3
12.Matrices y determinantes

Respuesta: x = 4

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 = (−3)·4 − (−4)·(−1) = −16

Sustituir la columna de x

det Aₓ = (−4)·4 − (−4)·(−12) = −64
x = −64/(−16) = 4

Respuesta

x = 4
y = −2
13.Vectores: producto escalar y vectorial

Respuesta: a·b = −30

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.

Multiplica las componentes correspondientes y suma

a·b = (−7)·2 + (−6)·2 + 2·(−2) = (−14) + (−12) + (−4) = −30

Respuesta

a·b = −30

Negativo: el ángulo entre los vectores es mayor de 90°.

14.Vectores: producto escalar y vectorial

Respuesta: V = 34

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 = 3·0 − 0·2 = 0
(b × c)y = bzcx − bxcz = 0·3 − (−4)·0 = 0
(b × c)z = bxcy − bycx = (−4)·2 − 3·3 = −17

Producto escalar con a

a·(b × c) = (−4)·0 + (−2)·0 + (−2)·(−17) = 34
V = |34| = 34

Respuesta

V = 34
15.Probabilidad

Respuesta: σ = 1,187

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 = 1·0,35 + 2·0,25 + 3·0,15 + 4·0,25 = 2,3

Media de los cuadrados

E(X²) = 1·0,35 + 4·0,25 + 9·0,15 + 16·0,25 = 6,7

Varianza

Var(X) = 6,7 − 2,3² = 1,41
σ = √1,41 = 1,187

Respuesta

σ = 1,187
16.Probabilidad

Respuesta: P = 0,01536

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) = 15·0,24·0,82 = 15·0,0016·0,64 = 0,01536

Respuesta

P = 0,01536
17.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 16,39

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.

Media

x̄ = 215/6 = 35,83

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 12,17² + (−12,83)² + 17,17² + 1,167² + (−25,83)² + 8,167² = 1343

Desviación típica

s = √(1343/5) = 16,39

Respuesta

s = 16,39
18.Estadística descriptiva

Respuesta: z = 0,4

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 = (64 − 60)/10 = 0,4

Respuesta

z = 0,4
19.Distribución normal

Respuesta: P = 0,9167

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 = (45 − 65)/10 = −2
z₂ = (80,5 − 65)/10 = 1,55

Área entre ambos valores

P = Φ(1,55) − Φ(−2) = 0,9394 − 0,02275 = 0,9167

Respuesta

P = 0,9167
20.Distribución normal

Respuesta: P = 0,8849

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).

Distribución de la diferencia

μ = 25,03 − 25 = 0,03 mm, σ = 0,025 mm

Tipificar

z = (0 − 0,03)/0,025 = −1,2

Probabilidad

P = 1 − Φ(−1,2) = 0,8849

Respuesta

P = 0,8849

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