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→∞ (6x2 + 4x − 5)/(2x2 + x + 9).
f(x) = (6x2 + 4x − 5)/(2x2 + x + 9)x → ∞
L =
2.LímitesDifícil
Halla el límite L = limx→0 (1 − cos 4x)/(3x²), con x en radianes.
f(x) = (1 − cos 4x)/(3x²)x → 0
L =
3.DerivadasMedia
Sea f(x) = x·sin(x), con x en radianes. Calcula f′(1).
f(x) = x·sin(x)x = 1 rad
f′(1) =
4.DerivadasDifícil
Sea f(x) = x3 − 10,5x2 + 30x − 1. Calcula la coordenada x x del mínimo local.
f(x) = x3 − 10,5x2 + 30x − 1
x =
5.IntegralesMedia
Calcula I = ∫₀1 x·cos x dx (x en radianes).
∫₀1 x·cos x dx
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
Dados z₁ = 5∠55° y z₂ = 2∠−50°, halla la parte real de w = z₁/z₂.
z₁ = 5∠55°z₂ = 2∠−50°
Re(w) =
8.Números complejosDifícil
Exactamente uno de los puntos A–D es una raíz de z⁶ = 64∠120°. Haz clic en él.
w = 64∠120°n = 6
1A (2∠40°)
2B (2∠120°)
3C (3,6∠−10°)
4D (2∠−40°)
9.Ecuaciones diferencialesMedia
Resuelve y″ + 8y′ + 16y = 0 con y(0) = 2 e y′(0) = 0. Halla y(2).
y″ + 8y′ + 16y = 0y(0) = 2y′(0) = 0
y(2) =
10.Ecuaciones diferencialesDifícil
Un sistema obedece y″ + 3y′ + 18,25y = 36,5 para t ≥ 0, partiendo del reposo: y(0) = 0, y′(0) = 0. Halla y(0,75); ángulos en radianes.
y″ + 3y′ + 18,25y = 36,5y(0) = 0y′(0) = 0
y(0.75) =
11.Matrices y determinantesMedia
Calcula el determinante det A de la matriz 3×3 A mostrada.
A = [−1 −5 −1; −2 2 −2; 1 1 −1]
det A =
12.Matrices y determinantesDifícil
Calcula el valor propio mayor λ de la matriz A mostrada.
A = [2 −3; −2 3]
λ =
13.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
Halla el ángulo θ entre los vectores a = (4, 3, 4) y b = (6, −1, −6), en grados.
a = (4, 3, 4)b = (6, −1, −6)
θ = °
14.Vectores: producto escalar y vectorialDifícil
Halla el volumen V del paralelepípedo cuyas aristas desde un vértice son a = (3, −1, 5), b = (3, 5, 0) y c = (5, 3, −4).
a = (3, −1, 5)b = (3, 5, 0)c = (5, 3, −4)
V =
15.ProbabilidadMedia
Para la distribución mostrada, halla la desviación típica σ de X.
x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,35, 0,3, 0,2, 0,15
σ =
16.ProbabilidadDifícil
Un examen tiene 8 preguntas de opción múltiple. Una estudiante que contesta al azar acierta cada una con probabilidad 0,6, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de acertar exactamente 5?
n = 8p = 0,6k = 5
P =
17.Estadística descriptivaMedia
Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 60, 42, 29, 10, 50, 10, 52.
n = 7
s =
18.Estadística descriptivaDifícil
Una magnitud sigue una distribución normal con media 500 y desviación típica 60. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 470?
μ = 500σ = 60x = 470
P =
19.Distribución normalMedia
Arrastra z para que el área sombreada bajo la curva normal estándar, a la derecha de z, sea 0,9834. Halla z con dos decimales.
A = 0,9834
z =
20.Distribución normalDifícil
Supón que las puntuaciones de CI siguen una distribución normal con media 100 puntos y desviación típica 15 puntos. Halla el valor x por debajo del cual queda el 25 % de los datos (el percentil 25).
μ = 100σ = 15P = 25%
x = puntos
3Disoluciones
1.Límites
Respuesta: L = 3
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/x + (−5)/x2)/(2 + 1/x + 9/x2)
Haz x → ∞
L = 6/2 = 3
Respuesta
L = 3
Con grados iguales el límite es el cociente de los coeficientes principales.
2.Límites
Respuesta: L = 2,667
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/(6x) → 0/0
Segunda aplicación
16·cos 4x/6
Sustituye x = 0
L = 16/6 = 2,667
Respuesta
L = 2,667
3.Derivadas
Respuesta: f′(1) = 1,382
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′(1) = 0,8415 + 1·0,5403 = 1,382
Respuesta
f′(1) = 1,382
4.Derivadas
Respuesta: x = 5
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 − 21x + 30 = 3·(x2 − 7x + 10)
Resolver f′(x) = 0
x = 2 o x = 5
Cuál es cuál
f″(x) = 6x − 21: negativa en un máximo, positiva en un mínimo.
f″(2) = −9, f″(5) = 9
x = 5
Respuesta
x = 5
5.Integrales
Respuesta: I = 0,3818
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 = x, du = dx; dv = cos x dx, v = sin x
Primitiva
∫x cos x dx = x sin x − ∫sin x dx = x sin x + cos x
Límites
(1·sin 1 + cos 1) − (0 + 1) = 0,3818
Respuesta
I = 0,3818
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: Re(w) = −0,647
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| = 5 / 2 = 2,5
θ = 55° − (−50)° = 105°
Forma rectangular
Re(w) = 2,5·cos(105°) = −0,647
Im(w) = 2,5·sin(105°) = 2,415
Re(w) = −0,647
Respuesta
Re(w) = −0,647
8.Números complejos
Respuesta: D (2∠−40°)
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 = 20°, 80°, 140°, −160°, −100°, −40°
El punto
D = 2∠−40°
Respuesta
D (2∠−40°)
9.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: y(2) = 0,006038
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 + 4)² = 0 → r = −4
Constantes
A = y(0) = 2
y′(0) = B − 4A → B = 0 + 8 = 8
Evalúa
y(2) = (2 + 8·2)·e−8 = 0,006038
Respuesta
y(2) = 0,006038
10.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: y(0.75) = 2,608
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.
Menores 2×2 de la primera fila
M₁₁ = 0, M₁₂ = 4, M₁₃ = −4
Desarrollo por cofactores
det A = (−1)·0 − (−5)·4 + (−1)·(−4) = 24
Respuesta
det A = 24
12.Matrices y determinantes
Respuesta: λ = 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.
Ecuación característica
λ² − (5)λ + (0) = 0
Resuelve
λ = (5 ± √(25))/2 → λ = 0, 5
λ = 5
Respuesta
λ = 5
13.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: θ = 93,14 °
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 = 4·6 + 3·(−1) + 4·(−6) = −3
Módulos
|a| = √(4² + 3² + 4²) = 6,403
|b| = √(6² + (−1)² + (−6)²) = 8,544
Ángulo
cos θ = −3/(6,403·8,544) = −0,05484
θ = arccos(−0,05484) = 93,14°
Respuesta
θ = 93,14°
14.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: V = 152
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 = 5·(−4) − 0·3 = −20
(b × c)y = bzcx − bxcz = 0·5 − 3·(−4) = 12
(b × c)z = bxcy − bycx = 3·3 − 5·5 = −16
Producto escalar con a
a·(b × c) = 3·(−20) + (−1)·12 + 5·(−16) = −152
V = |−152| = 152
Respuesta
V = 152
15.Probabilidad
Respuesta: σ = 1,062
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 = 0·0,35 + 1·0,3 + 2·0,2 + 3·0,15 = 1,15
Media de los cuadrados
E(X²) = 0·0,35 + 1·0,3 + 4·0,2 + 9·0,15 = 2,45
Varianza
Var(X) = 2,45 − 1,15² = 1,128
σ = √1,128 = 1,062
Respuesta
σ = 1,062
16.Probabilidad
Respuesta: P = 0,2787
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.
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 = −0,5
Tabla de la normal estándar
Φ(−0,5) = 0,3085
P = 0,3085
Respuesta
P = 0,3085
19.Distribución normal
Respuesta: z = −2,13
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 − 0,9834 = 0,0166
Lee la tabla de z al revés
Busca 0,0166 dentro de la tabla y lee z.
z = −2,13
Respuesta
z = −2,13
20.Distribución normal
Respuesta: x = 89,88 puntos
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.