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→∞ (1 − 2/x)3x. Da un valor decimal.
f(x) = (1 − 2/x)3xx → ∞
L =
2.LímitesDifícil
Halla el límite L = limx→0 (e3x − 1 − 3x)/x².
f(x) = (e3x − 1 − 3x)/x²x → 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
La recta tangente a f(x) = x2 − x + 5 en x = −2 corta el eje y en y = b. Calcula b.
f(x) = x2 − x + 5x = −2
b =
5.IntegralesMedia
Calcula I = ∫01 2x·(x² + 1)2 dx.
f(x) = 2x·(x² + 1)2[0, 1]
I =
6.IntegralesDifícil
Calcula el área A de la región entre la parábola y = 1 − x² y el eje x.
y = 1 − x²
A =
7.Números complejosMedia
Halla el argumento θ de z = −5 − j9 en grados, como valor principal entre −180° y 180°.
z = −5 − j9
θ = °
8.Números complejosDifícil
Exactamente uno de los puntos A–D es una raíz de z⁶ = 729∠60°. Haz clic en él.
w = 729∠60°n = 6
1A (3∠60°)
2B (5,4∠−110°)
3C (3∠−110°)
4D (3∠110°)
9.Ecuaciones diferencialesMedia
Resuelve y″ + 2y′ + y = 0 con y(0) = 3 e y′(0) = 0. Halla y(0,5).
y″ + 2y′ + y = 0y(0) = 3y′(0) = 0
y(0.5) =
10.Ecuaciones diferencialesDifícil
Un depósito contiene 200 L de agua en la que hay disueltos 5 kg de sal. Entra salmuera con 0,1 kg de sal por litro a 4 L/min, y la disolución bien mezclada sale al mismo caudal. ¿Al cabo de cuántos minutos t contiene el depósito 10 kg de sal?
V = 200 Lm0 = 5 kgc = 0,1 kg/Lr = 4 L/min
t = min
11.Matrices y determinantesMedia
Calcula el determinante det A de la matriz 3×3 A mostrada.
A = [−1 −5 −4; −1 −1 −4; −3 4 5]
det A =
12.Matrices y determinantesDifícil
Calcula el valor propio mayor λ de la matriz A mostrada.
A = [1 2; 2 4]
λ =
13.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
Halla el valor de k para el que los vectores a = (5, 6, 6) y b = (−4, −3, k) son perpendiculares.
a = (5, 6, 6)b = (−4, −3, k)
k =
14.Vectores: producto escalar y vectorialDifícil
El vector unitario n̂ es perpendicular a a = (5, 1, 0) y a b = (−4, −4, 1) y tiene componente z positiva. Halla su componente y n̂y.
a = (5, 1, 0)b = (−4, −4, 1)n̂z > 0
n̂y =
15.ProbabilidadMedia
Para la distribución mostrada, halla la desviación típica σ de X.
x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,25, 0,35, 0,05, 0,2, 0,15
σ =
16.ProbabilidadDifícil
X tiene la distribución mostrada, y Y = 10X + 10. Halla la desviación típica σY de Y.
Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 14, 17, 49, 40, 58.
n = 5
s =
18.Estadística descriptivaDifícil
Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 170 y desviación típica 5. Calcula la puntuación z z de una nota de 172.
μ = 170σ = 5x = 172
z =
19.Distribución normalMedia
Arrastra z para que el área sombreada entre −z y z bajo la curva normal estándar sea 0,8557. Halla z con dos decimales.
A = 0,8557
z =
20.Distribución normalDifícil
El tiempo por vuelta X del corredor A y el tiempo por vuelta Y del corredor B son independientes y normales: X tiene media 52 s y desviación típica 4 s, Y tiene media 48 s y desviación típica 3 s. Halla la probabilidad P de que X sea mayor que Y. Redondea z a dos decimales.
μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =
3Disoluciones
1.Límites
Respuesta: L = 0,002479
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).
Toma el logaritmo
ln L = limx→∞ 3·x·ln(1 − 2/x)
Evalúa
ln(1 + u)/u → 1 cuando u → 0, así que x·ln(1 + a/x) → a.
ln L = 3·(−2) = −6
Deshaz el logaritmo
L = e−6 = 0,002479
Respuesta
L = 0,002479
2.Límites
Respuesta: L = 4,5
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).
Primera aplicación
(3·e3x − 3)/(2x) → 0/0
Segunda aplicación
9·e3x/2
Sustituye x = 0
L = 9·1/2 = 4,5
Respuesta
L = 4,5
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: b = 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.
Punto y pendiente
f(−2) = 11
f′(x) = 2x − 1 → f′(−2) = −5
Recta tangente en x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 11 − (−5)·(−2) = 1
Respuesta
b = 1
5.Integrales
Respuesta: I = 2,333
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.
Sustitución
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫12 u2 du
Integrar y evaluar
I = [u3/3]12 = (8 − 1)/3 = 2,333
Respuesta
I = 2,333
6.Integrales
Respuesta: A = 1,333
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
1 − x² = 0 → x = ±1
Integrar
A = [1x − x³/3]−11 = 0,6667 − (−0,6667) = 1,333
Respuesta
A = 1,333
7.Números complejos
Respuesta: θ = −119,1 °
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 = −5, b = −9 → III
Ángulo de referencia
α = atan(9/5) = 60,95°
Argumento
θ = −(180° − α) = −119,1°
Respuesta
θ = −119,1°
En forma polar z = 10,3∠−119,1°.
8.Números complejos
Respuesta: C (3∠−110°)
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 = 10°, 70°, 130°, −170°, −110°, −50°
El punto
C = 3∠−110°
Respuesta
C (3∠−110°)
9.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: y(0.5) = 2,729
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 + 1)² = 0 → r = −1
Constantes
A = y(0) = 3
y′(0) = B − 1A → B = 0 + 3 = 3
Evalúa
y(0,5) = (3 + 3·0,5)·e−0,5 = 2,729
Respuesta
y(0,5) = 2,729
10.Ecuaciones diferenciales
Respuesta: t = 20,27 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) = 20 + (−15)·e−t/50
Despeja t
e−t/50 = (20 − 10)/(20 − 5) = 0,6667
t = 50·ln(1,5) = 20,27 min
Respuesta
t = 20,27 min
11.Matrices y determinantes
Respuesta: det A = −68
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 = 11, M₁₂ = −17, M₁₃ = −7
Desarrollo por cofactores
det A = (−1)·11 − (−5)·(−17) + (−4)·(−7) = −68
Respuesta
det A = −68
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: k = 6,333
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 = 5·(−4) + 6·(−3) + 6·k = 0
−38 + 6·k = 0
Despeja k
k = −(−38)/6 = 6,333
Respuesta
k = 6,333
14.Vectores: producto escalar y vectorial
Respuesta: n̂y = 0,2977
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 = 1·1 − 0·(−4) = 1
(a × b)y = azbx − axbz = 0·(−4) − 5·1 = −5
(a × b)z = axby − aybx = 5·(−4) − 1·(−4) = −16
Normalizar
La componente z de a × b es negativa, así que usa −(a × b).
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.
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.
Dispersión de X
μ = 25,5, Var(X) = 154,8, σX = 12,44
Cambio lineal
σY = |10|·12,44 = 124,4
Respuesta
σY = 124,4
La media sí se desplaza: E(Y) = 10·25,5 + 10 = 265.
17.Estadística descriptiva
Respuesta: s = 19,45
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 = (172 − 170)/5 = 0,4
Respuesta
z = 0,4
19.Distribución normal
Respuesta: z = 1,46
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 + 0,8557)/2 = 0,9279
Lee la tabla de z al revés
Busca 0,9279 dentro de la tabla y lee z.
z = 1,46
Respuesta
z = 1,46
20.Distribución normal
Respuesta: P = 0,7881
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).