Programa del diPloma del iB oxford L O Ñ AP S E M at e M á t i c a s NE N Ó I SR E V Ni v e l L I B R O D E L A L U M N O Laurie Buhanan Jim Fensom Ed Kemp Paul La Rondie Jill Stevens M e dio P155: ner; 3 Shutterstock/Luckyphoto; P158: The Art Vautier/Alamy; Gallery P159: Clarendon Street, Oxford, OX2 6DP, Reino de University Oxford educativa que e Oxford es promueve en todo University el un el investigadora publicaciones de Press departamento objetivo de esta mundo. Press en el de de Universidad Reino la Universidad excelencia Oxford es académica, mediante una Unido y P158: P159: Mireille P159: Loulouphotos Travis /Shutterstock; Unido P161: Oxford Shutterstock/Uptheban- Yayayoyo/Shutterstock; Manley/Dreamstime.com; Great P155: Collection/Alamy; marca en sus terstock; otros Harbal/Dreamstime.com; P183: stime.com; registrada algunos James Dreamstime.com; Directors P: & P164: Science P162: Photo Gsplanet/Shutterstock; Christopher Trip/Alamy; Adam Eastland Photo Library/Alamy; Robyn Library; P182: Italy/Alamy; Alex P192: Nito/Shut- Gingergirl/Dream- King/Dreamstime.com; P192: Mackenzie/ P176: P192: Art Garaev/Shutterstock; Lebrecht Music And P193: Arts países. © Oxford University Press Source/Science 2015 com; Los autores han reivindicado sus derechos del inglés por Fabián Valiño, y Jules2000 revisado por Library; P217: y Amalia Press de autor de la traducción © Oxford University publicación en P256: Will todos los P256: derechos. No se podrá reproducir de esta publicación, recuperación cualquier Oxford la de datos University por la Press ley, organización Cualquier consulta margen Oxford o de lo sin o por de ni licencia Press, a la por sistema previa a las lo Pamela enviarse o por escrito condiciones a: Clarendon forma por de & P222: Deni Terry/Science Library; Ccat82/Shutterstock; P255: Mitchell P221: P253: Gunn/Dream- Mcintyre/Corbis; P256: Critchley/Dreamstime.com; Gravicapa/ esta Rights Street, P257: Ivan Mlehmann78/Dreamstime.com; Tekiel/Dreamstime.com; P274: Sergio P271: William Azenha/Alamy; acordadas P291: Sean Andrew publicación Department, Oxford, P280: OX2 brary; Gladwell/Fotolia; Brookes, P318: Ted Tina P282: Robodread/Dreamstime.com; pertinente. de P264: Maniec/Dreamstime.com; P275: Perry/ Brenda National Features; P283: Asdf_1/Dreamstime.com; P289: P288: P313: Physical Foxx/Alamy; Fromoldbooks.Org/Alamy; Niday Picture Science Photo Library/Alamy; Library; Laboratory/Science P330: P333: Norris/Rex Mediacolor’s/Alamy; Alex James P318: Photo Li- P330: Bramwell/Shutter- 6DP, P334: Paulmerrett/Dreamstime.com; P349: Science Photo Unido. Library; le Brett Carson/Dreamstime.com; stock; Reino está permitido cualquier otra cualquier persona con Sheila Photo de expresamente reprografía reproducción debe Great o de un cualquier conforme derechos relativa en en autorización salvo antedicho University almacenarla transmitirla procedimiento permitido Esta P214: Terry/Science ninguna Dreamstime.com; No Images; Hazov/Dreamstime.com; 2015 P270: Reservados al Science 2015 Primera con /Shutterstock; Sheila Zenz/Dreamstime.com; stime.com; Fotolia.Com; parte P201: Glasscuter/Dreamstime. Galetto Adrian Derechos P205: Irene Glowimages/Getty Owen Yellowj/Shutterstock; Library; morales. Photo Traducido P205: P195: Photo publicación los datos distribuir forma, y que debe tenga figura en el partes de imponer acceso esta esta a la catálogo publicación misma en condición a misma. de la P361: Británica siguientes: P363: Lamb/Alamy; P363: Bcampbell65/Shutterstock; P372: Maridav/Shutterstock P373: Chris P384: Michel terstock Biblioteca Maxx-Studio/Shutterstock; ; Harvey/Shutterstock; P384: Brandon Baker/Dreamstime.com; Bourdages/Shutterstock; P: Viktor ; Stevelmans/Shut- P385: Darren Pravdica/Dreamstime.com; P403: Tomadesign/Shutterstock; P403: Tomadesign/Shutterstock; P403: Tomadesign/Shutterstock; P403: Konstantin Mironov/Shut- 978-0-19-833876-5 terstock; 10 9 8 7 6 5 4 3 2 P405: papel natural de usado y para reciclable fabricación Brooks/Shutterstock; P406: Rafa Irusta/ 1 Shutterstock; El Darryl se la fabricación de madera ajusta a las de de este libro bosques normas es un producto sostenibles. ambientales del El proceso país P436: Istockphoto; Portrait P447: Gallery Dmitry_K/Shutterstock; P444: Mr.Xutakupu/Shutterstock; London; P483: Pagadesign/ P455: Rorem/Shutterstock; National P487: de Cynthia Burkhardt/Shutterstock; P487: Lori Martin/Shutter- origen. stock; Evans Impreso en P488: Picture Mythic editores (Richard desean Library/Alamy; agradecer a las siguientes personas Ink/Getty P506: Mythic P521: Reuters Images; Ink/Getty P4: su autorización P3: Nasa; del Photolibrary/Alamy; P31: P17: Konstantin Trip/Art P41: Sean com; P56: Brad usar Director; Hulton P17: P31: And P33: Lane P54: P61: Lembit P4: Janine Wie- Planetary Im- Instotute; P33: Erickson/Dreamstime. Blasbike/Dreamstime. Remy/Dreamstime.com; P61: P61: David Gee/Alamy; Konstantin Androsov/ Pictures; P63: Martin Dreamstime.com; Victor P60: Ilya Fischer/Dreamstime.com; P64: Science Photo Library; P64: P73: Mrshining/ Francesco Ints 3dimentii/Shutterstock; P85: Nicemonkey/Shutterstock; com; Suharjoto/Shutterstock; Stephen Dreamstime.com; Classic Vikmanis/Shutterstock; P98: Steidl/Dreamstime.com; P98: Peter P99: P111: P101: Nigel Irochka/Dreamstime.com; P139: P141: Iofoto/Shutterstock; Science Plampy; P152: P142: Shutterstock/Patrik Shutterstock/John Wavebreakmedia Ltd; P153: P99: Dudau/ P112: P133: Robyn Spiers/Dreamstime.com; P138: P145: Viorel Adisa/Shutterstock; P134: P92: Noyce/Alamy; Pcheruvi/Dreamstime.com; P132: Mackenzie/Shutterstock; E P84: Motorolka/Dreamstime. Gray/Shutterstock; Image/Alamy; Library; Mary P497: Nasa Archive/Alamy; Source/Science Dietrich; Orsbun; Noah Berger/Associated P517: Science Photo Press; Library; Doodledance/Shutterstock; Anke Van P535: Wyk/Dreamstime.com; Cla78/Shutterstock; Monkey Business P149: P152: Shutterstock/Filipe Business Vladimir Images/Dreamstime.com; Dreamstime.com; com; P529: P558: terstock; P557: P555: R. Gino Weston/Shutterstock; P567: Science Library; Photo Juul Santa P567: Shutterstock; P552: Vladimir Monkey Voronin/ Phase4photography/Dreamstime. Sculpies/Dreamstime.com; P555: Yessikov/Shutterstock; Images/Dreamstime.com; P555: Beboy/Shutterstock; Dadek/Shutterstock; P566: Jensen/Science Mario Maria/Shutterstock; P566: Nasa/Science Photo Savoia/Shut- P554: P567: Scott Photo James Buslik/ Camazine/ Library; P567: Library. Photo Shutterstock/ Shutterstock/ B. Joshua McCullough / Photo Library Photo P75: James P493: Haynes/Alamy; Postnikov/ Visions/Science Abrignani/Shutterstock; Supri ii Habbick P526: P536: P547: Portada: P61: P497: Images; P528: Mikkel Ansperi/Dreamstime.com; Rovagnati/Dreamstime.com; Dreamstime.com; Library; Alan fotografías: Archive/Stringer/Getty Lunar Paulpaladin/Dreamstime.com; Julián sus Itsmejust/Shutterstock; Nel/Shutterstock; Dreamstime.com; P61: P13: Crow/Dreamstime.com; com; P61: para Chagin/Shutterstock; Nlshop/Shutterstock; Robert P492: e Stanth/Shutterstock; instituciones ages; Semik)/Shutterstock; China Agradecimientos Los Phb.Cz Varela; Los editores contactar la a han publicación casos. Si omisión se a procurado todos les la de los este libro, notica, mayor por titulares los todos de pero los no editores brevedad. los medios derechos ha sido de identicar autor posible recticarán en y antes todos cualquier de los error u En Denición del libro pos de colabora alumno Los libros Diploma apoyo del Programa alumno IB el son Programa recursos estudio del del en Diploma. los del diseñados dos Estos años para como del los alumnos a entender lo recursos que se de una asignatura del de del IB y presentan que ilustra el y los IB. Reejan la losofía y el exigentes de y métodos rigurosos. programas alientan a alumnos del del entero a aprendizaje adoptar durante una toda actitud su activa vida, a ser de y a entender que otras personas, objetivos con del inter nacionales del contenido propósito escolares, programas inter nacional compasivos manera organización ayudan espera Programa su la desarrollar evaluación de Diploma objetivo, establecimientos organizaciones y educación mundo estudio y crear Estos a con gobier nos del para este del enfoque del sus diferencias, también pueden estar en lo IB, cier to. y favorecen asignatura más una al comprensión establecer amplios y pensamiento brindar profunda conexiones de con opor tunidades la temas para el El perl de Conforme a la losofía del IB, los el currículo teniendo en cuenta curso en su gama de recursos, totalidad y el uso de aprendizaje objetivo una la mentalidad fundamental Bachillerato la comunidad de aprendizaje y los componentes troncales con del Diploma del IB: Teoría del Monografía y Creatividad, Actividad de crear un los libros otros los pueden materiales alumnos usarse en nos y , de hecho, se que las que, une como y de la velar responsabilidad por el planeta, que contribuyan de la mejor y más comunidad de pacíco. Como aprendizaje del esforzamos del IB extraigan en una variedad de libros proponen lecturas la sugerencias para ser: vez que Cultivamos nuestra desarrollamos curiosidad, habilidades para conclusiones recursos. indagación y la investigación. Sabemos Todos aprender de manera autónoma y junto adicionales con brindan por espera cómo y inter nacional condición combinación la basándose los formar (CAS). a que la mundo Indagadores: con es y IB, Todos mentalidad de humanos miembros Ser vicio programas (IB) Conocimiento, a la los Programa compar ten del de Inter nacional del seres IB IB inter nacional, conscientes de del amplia personas perl comunidad el del el la libros El abordan de crítico. ampliar otros. Aprendemos con entusiasmo y la mantenemos estas ansias de aprender durante investigación. toda Además, los libros asesoramiento requisitos probidad de y del alumno orientación evaluación de con las la vida. proporcionan respecto a asignaturas los y la Infor mados y usamos mediante académica. en Declaración de principios una e nuestra la variedad El formar ávidos a crear marco y ideas conceptual conocimiento disciplinas. con local del y Nos cuestiones de mundial. IB Bachillerato meta de comprometemos Desarrollamos comprensión exploración impor tancia del instr uidos: de mundo mejor más Pensadores: como informados capaces y entendimiento intercultural. tiene solidarios, conocimiento, un del Inter nacional jóvenes de contribuir pacíco, mutuo y y el en el respeto pensamiento y proceder problemas iniciativa Utilizamos crítico de y manera complejos. al tomar habilidades creativo para responsable Actuamos decisiones de analizar ante por propia razonadas y éticas. iii Buenos con comunicadores: conanza lenguas, y creatividad lenguajes ecazmente, perspectivas Nos y en maneras. escuchando de otras original, expresamos debidamente diversas de Colaboramos atentamente personas y otras escrita las estar gr upos. Actuamos con integridad con un profundo sentido la justicia y el respeto por autoría personas. u oral de ellas, Por en ideas de lo realizada fuentes ya sea las ideas tanto, para la palabras exter nas propias o y toda el citar trabajo actividad evaluación propias. se y haga debe Cuando se la en forma de cita referencia directa o la paráfrasis, equidad, la en y a honradez, basarse expresada utilicen Ínteg ros: debe se debe indicar debidamente su dignidad procedencia. y los derechos mundo. de las Asumimos nuestros propios personas la en todo responsabilidad actos y sus el de Cómo consecuencias. Para otras De mentalidad abierta: citar indicar el que personas se se trabajo han usan de utilizado notas a otros las pie ideas de de página y Desarrollamos bibliografías. una apreciación culturas de los e historias valores Buscamos de vista crítica y y y de nuestras personales, tradiciones consideramos estamos de así los propias como distintos dispuestos a Notas demás. par te puntos aprender a pie inferior (colocadas de la experiencia. utilizarse Mostramos empatía, respeto frente a las necesidades y es cuando de otros. Nos comprometemos a los demás y actuamos inuir positivamente en las con el y el mundo que nos o notas al documento): o se parafrasea re produce infor mación de otro nal deben de de otro manera necesario usar una nota a documento. pie de página vidas infor mación que Es for ma decir, par te no es de un área necesario propósito de deniciones en notas a pie de página, las ya personas cita cuando conocimiento. citar de se un la a de ayudar la o página) de en los para sentimientos una nal (colocadas sensibilidad No y página de al documento, resumida Solidarios: de que se considera que son de conocimiento rodea. general. Audaces: Abordamos la incer tidumbre con Bibliog rafías: previsión y determinación. Trabajamos los manera autónoma y colaborativa para ideas y estrategias recursos nuestras que “formal” una lista formal de se se han utilizado entiende que en debe un trabajo. presentarse innovadoras. siguiendo Defendemos incluir explorar Por nuevas deben de posturas con valentía una de las varias convenciones y aceptadas. Esto normalmente implica separar claridad. los Equilibrados: Entendemos la recursos (por del equilibrio físico, mental y utilizados emocional ejemplo, libros, el bienestar propio y el de los mundo Nos y Evaluamos nuestras esforzamos for talezas contribuir y a detenidamente propias por nuestro ideas y comprender debilidades para, categorías de aprendizaje un y recursos de proporcionar puede lector o modo, encontrar un bibliografía nuestras este ar te) dónde el experiencias. y ar tículos Inter net, CD y obras demás. de Reexivos: diferentes revistas, para periodísticos, lograr en impor tancia datos la obser vador es una par te completos misma del de información trabajo. obligatoria La de la Monografía. desarrollo ¿Qué personal. constituye una conducta improcedente? Probidad Es fundamental autores trabajo. ideas de iv de la académica citar debidamente información Después (propiedad propiedad. de todo, que los intelectual) Para que un se a La utiliza tienen trabajo por los autores de en un las derechos se conducta considere la que improcedente un beneciado componentes y la alumno salga injustamente colusión de se improcedente. la es o en toda pueda uno evaluación. consideran acción o El salir varios plagio conducta Plagio: las se ideas propios. o entiende el como trabajo Estas son de la presentación otra algunas persona formas de ● como de evitar Cuando de el visuales, plagio: de una citar ● Debe citarse la autoría de las palabras de otras personas que se utilicen al los argumentos o Los pasajes citados ar tista y textualmente d ebe se una de ar te, teatro haga obra un de o ya sean ar tes uso ar te, creativo se debe original. se entiende como el comportamiento un alumno que contribuye a la conducta propios. c ita rse de otro. Incluye: deben ● entrecomillarse de obras danza, cuando par te improcedente ● cine, para de respaldar utilicen e Colusión: ideas se música, Permitirle a otro alumno que copie un su trabajo o lo presente como si fuese propio autoría. ● ● Los CD-ROM, mensajes de Presentar un mismo componentes electrónico, sitios web y otros deben ser tratados de la que los libros y las Programa Debe citarse fotog rafías, prog ramas la fuente mapas, de materiales audiovisuales materiales similares creación propia. todas las for mas que datos, y g rácos, sean otro no otros no alumno tenga ilustraciones, infor máticos, para o distintos requisitos del Diploma de conducta improcedente revistas. incluyen ● evaluación misma Otras manera de medios del electrónicos trabajo correo de cualquier salir acción beneciado consecuencias alumno (por autorizado indebida a documentación sobre los ejemplo, la durante que sala un le permita injustamente, de resultados introducir examen, examen relacionada o y a un que de material conducta falsicar con CAS). v Capí tulo 6 Patrones, progresiones Contenidos y Capí tulo 1 Funciones series 6.1 1.1 Introducción 1.2 El dominio función 1.3 en Notación y a las el un funciones recorrido plano de car tesiano 14 1.5 Funciones inversas 16 6.2 Progresiónes aritméticas 164 6.3 Progresiones geométricas 167 6.4 La notación las series Funciones funciones (Σ) y y 170 6.5 Series aritméticas 172 Series geométricas 175 6.7 Series convergentes y sumas de términos 178 ecuaciones 6.8 Aplicaciones de patrones aritméticos 32 y 2.1 Resolución de 2.2 La cuadrática ecuaciones cuadráticas geométricos El triángulo ecuaciones 2.4 Grácos 2.5 Aplicaciones de cuadráticas funciones las Pascal y el desarrollo binomio 184 41 cuadráticas 43 Capí tulo de de 38 del de 181 34 6.9 fórmula Raíces sumatoria 21 cuadráticas 2.3 de 6.6 innitos 2 162 8 compuestas Capí tulo progresiones 13 Funciones de y una funcional Transformación Patrones 4 1.4 1.6 160 2 7 Lími tes y derivadas 194 funciones cuadráticas 7.1 Límites 7.2 La y convergencia 196 53 n Capítulo 3 Probabilidad 3.1 Deniciones 3.2 Diagramas 7.3 Más 7.4 La 7.5 Razones Diagramas reglas 7.6 La 7.7 Más regla la regla Venn del del 3.4 Probabilidad 3.5 Diagramas 4 espacio condicionada árbol Funciones de Resolución 4.3 de exponenciales 107 109 exponenciales Propiedades de 4.6 Propiedades Ecuaciones 4.8 Aplicaciones y los logaritmos logarítmicas 4.7 de los logaritmos logarítmicas Capí tulo 5 de y las orden una y movimientos racionales y 221 sus grácos 230 sobre extremos y problemas optimización Capí tulo 8.1 8 240 Estadística Análisis descriptiva unidimensional 8.2 Presentación 8.3 Medidas de posición de dispersión 8.4 Medidas 8.5 Frecuencia 8.6 Varianza y Capí tulo 9 de los datos 257 central 260 267 acumulada desviación 254 256 271 típica 127 9.1 9.2 Más 131 9.3 Área 140 Integración Antiderivadas sobre e 9.4 Teorema 9.5 Área 276 la integral Volumen racionales 147 dos de indenida indenidas denidas fundamental Integrales y 290 integrales entre 9.6 lineal y integrales 9.7 Funciones 208 derivadas recta 142 5.3 y 215 cambio derivada 143 Recíprocos La cadena superior de recíproca 5.1 5.2 la 122 funciones logarítmicas Funciones función 115 118 exponenciales exponenciales vi ecuaciones exponenciales Funciones de y Funciones 4.4 derivación 200 89 103 4.5 x 85 probabilidad 100 4.2 de 77 logarí tmicas Potencias derivada muestral producto de 4.1 la 68 de Capí tulo de y 64 de sobre y tangente 62 de 3.3 recta del cálculo cur vas otros con problemas 297 302 309 313 revolución denidas 291 318 movimiento 321 Capí tulo 10.1 10 Análisis Diagramas de ajuste 10.2 La 10.3 Regresión recta 10.4 Cómo Capí tulo 11.1 de de la 339 cuadrados correlación del 362 triángulo rectángulo 11.2 Aplicaciones triángulo 11.3 la trigonometría de los ejes de Capí tulo 12 Vectores 12.1 Vectores: 12.2 Suma y 12.3 Producto 12.4 Ecuación 12.5 Aplicaciones Capí tulo 13 básicos de vectores escalar de los Utilización del 13.2 Resolución 13.3 Identidades 13.4 Representación recta círculo de círculo de de ecuaciones radio unidad gráca de Traslaciones Combinación con 13.7 y las estiramientos de Modelizaciones seno seno que y y coseno utilizan 14 Análisis con Grácos hallar de los hallar la 1.5 Resolución 1.6 Grácos forma trigonométricas 14.1 Derivadas 14.2 Más de trigonométricas práctica 14.3 Integral 14.4 Un del repaso lineal con 1.7 Resolución Cómo seno al y tema el coseno del 1.9 Grácos máximo Cómo 1.12 Cómo 462 1.13 Grácos 1.14 Grados 469 1.15 Grácos 1.16 Resolución 478 510 de de Evaluación 505 lineales 572 572 pendiente sistemas de una recta de ecuaciones de ecuaciones cuadráticas ecuaciones un punto de y una de hallar combina asíntota la función funciones horizontal una inversa 588 trigonométricas 590 regresión y que exponencial Uso de la Uso de transformaciones 1.19 Uso sinusoidal 2.1 Cómo 2.2 Dibujo de máximos función deslizadores función cuadrática para la pendiente 2.3 Puntos Cómo 2.5 Grácos 592 594 modelizar 596 en punto 2.4 591 para exponencial hallar 585 logarítmicas ecuación cuadrática una 584 589 funciones de 583 585 radianes de 578 punto logaritmos 1.17 un o exponenciales 1.18 una cuadráticas mínimo 577 579 funciones hallar de 573 574 sistemas local 1.10 movimiento 570 ceros funciones hallar 1.11 500 gráca 576 1.8 496 derivadas de de 456 funciones funciones de operaciones pantalla lineales 494 las y 568 gráca 454 funciones exploración de Cómo modelizar Capí tulo la 1.1 Cómo 483 562 562 564 Problemas Resolución las coseno exploración tema de 1.3 las 557 564 del 1.4 transformaciones funciones funciones de la 556 inter na académica calculadora de 556 exploración evaluación evalúa 407 funciones trigonométricas se 17 la de 420 usando trigonométricas la de 520 exploración 1.2 448 funciones 13.6 con radio circulares 13.5 Capí tulo 446 unidad el 389 391 437 circulares La Comienzo 430 vectores Funciones 13.1 la 16 16.7 426 vectorial de 538 Registros 404 conceptos diferencia normal Elección 380 circulares distribución 16.5 386 sectores La 16.6 seno y 15.3 373 coseno triángulo 527 Cómo del arcos binomial Capí tulo aleatorias Probidad del un distribución 16.3 teorema de Variables La 16.4 teorema Área 15.1 369 El 518 15.2 Acerca El Radianes, Distri buciones Criterios 11.4 11.6 15 probabi lidad 16.1 11.5 11.7 de 16.2 coordenadas trigonometría Capí tulo 363 del rectángulo Utilización en de 345 349 Trigonometría Trigonometría 332 334 óptimo mínimos medimos 11 bidimensional dispersión 598 la hallar de tangente una y a una cur va mínimos derivada derivadas numérica numéricas 599 600 602 603 vii 2.6 Uso de 3.1 Cómo la derivada hallar el segunda valor de una 3.2 Cómo Cálculo hallar el área bajo del producto del ángulo 4.2 Cálculo 5.1 Ingreso de listas 5.2 Ingreso de datos en cur va escalar entre de la dos vectores datos una tabla Dibujo a 5.4 Dibujo a 5.5 5.6 de a Dibujo de par tir 5.8 Cálculo a par tir de Cálculo Uso 5.11 Cómo 5.12 Cálculo de 5.13 Cálculo de de 5.14 del los usar las 5.15 valores Cálculo de Diagramas de tabla de Capí tulo 18 de de caja y rango frecuencias intercuar til estadísticos C binomiales probabilidades conociendo de X valores de de Operaciones Simplicación de X 2.1 Desarrollo reducción de números y a la unidad 648 cientíca 650 651 de 2.2 Fórmulas 2.3 Resolución 2.4 Sistemas dos paréntesis y 657 662 de de ecuaciones ecuaciones lineales lineales 2.5 Expresiones 2.6 Resolución 666 exponenciales de inecuaciones 2.7 Valor 616 2.8 Suma absoluto 617 3.1 El 3.2 Transformaciones 618 3.3 Congr uencia 619 3.4 Semejanza 620 3.5 Puntos, rectas, planos planas (bidimensionales) resta 664 con incógnitas y 645 646 estimación factorización 614 667 668 669 de fracciones algebraicas 670 teorema de Pitágoras 673 geométricas 674 676 678 y ángulos 682 621 3.6 Figuras 622 3.7 El propiedades 684 624 3.8 Perímetro 685 conociendo dispersión y usando dispersión usando Área 3.10 Volúmenes 627 3.11 Geometría 4.1 Grácos 629 4.2 Análisis de 632 633 de expresiones primos, deniciones 3.9 una previos círculo: 625 una estadística raíces Fracciones Notación Conjuntos 643 de 683 r 1.1 1.4 1.10 1.11 a probabilidades 1.2 Números 610 612 estadísticos grácos 1.3 Conjuntos Redondeo bigotes estadísticos Conocimientos contienen 1.8 615 640 proporción 1.9 y frecuencias de parámetros datos Diagramas página que 686 cuer pos Capí tulo y y áreas de la supercie tridimensionales 688 car tesiana 692 estadísticos de datos 699 703 19 708 Práctica para la pr ueba 1 708 Práctica para la pr ueba 2 712 634 divisores múltiplos viii caja probabilidades página 5.16 tabla de y método 607 frecuencias lista parámetros n los una de frecuencias Porcentajes 608 frecuencias lista una 5.9 de parámetros una 5.10 de diagrama una de tabla diagrama un de de El 613 histograma un de lista una par tir de Cálculo par tir un de bigotes histograma una de par tir Razón 1.7 612 un de Dibujo a 5.7 de par tir 1.6 606 de frecuencias 5.3 1.5 integral denida 4.1 605 y Respuestas 716 Índice 784 637 y decimales 638 temático Acerca Este libro cubre programa capítulo de del de completamente Matemáticas está lección libro dividido con las en el Nivel actual Medio. secciones siguientes en para Cada formato características: Sugerencias Consejos Teoría exploraciones están examinador Curiosidades Exploración lo en sí poderoso misma utilidad en otras reconocida resultan y como desarrollaron ha cesado instr umento que de disciplinas. las de un valioso, objeto enseñanza 5000 desde y posee estudio Los matemáticas aproximadamente no libro del y por como y su nuevo de través cada su profesor lo guiará a Donde en sus así el especial de los con contenidos evaluación en las Laurie un de equipo en pr ueba 2 de la de el se y equipo a la vida El Se de incluye Fensom 35 ha de años. Se en hojas que integra que los el más 1 talleres y y revisión Nota: como ser los enseñado IB en la el IB, Kemp ha del director y Se un página trabajar existe orden se muestra En el según también alter nativo. mediante TI-Nspire. de de el la uso sitio ampliación ejercicios matemática El enfoque recursos se para ha utilizado útiles de 20 y años. Es de web y es como, ejercicios un por resueltos. campo creciente contextualizado tecnológicos adapten a permite contextos toda la de vida. utilizado los el en alumnos el estilo matemáticos. estilo los a formal de exámenes prepararse del IB También para se ha redacción del IB, para para dichas ayudar a pr uebas. en jefa del currículo contenidos y de además talleres es en responsable línea para el de IB. examinadora examinadora NM. Es Paul La para el Rondie ha enseñado matemáticas para Programa del Diploma en el Sevenoaks además como durante 10 años. Ha sido examinador par te jefe de equipo de examinadores para ambas currículo. cursos durante de aproximadamente como escuela coordinador Nexus enseñado Diploma del área de en Matemáticas evaluación inter na. de del revisión contenidos de Ha y moderador integrado currículo talleres NM y en es el comité responsable línea para de el de IB. Inter national para desempeñó en matemáticas durante 20 matemática Inter national examinador se una y Stevens ha enseñado el programa de Singapur. Ruamr udee Es pueden ejemplos los términos empleado alumno matemáticas trabajó del desempeñó Programa Es sección Conocimiento. pero per tinente, alumnos matemáticas Edward incluye del seguir material cambiante. Jill School cada la problemas del podrían enseñado por y cotidiana, examinadores del Matemáticas se en El aplicaciones autores Matemáticas ha matemáticas integrados alumno los educación pr uebas Jim las ha matemáticos libro que los pr ueba de de generar el y del y comprensión. Teoría de calculadora School responsable diseñaron dicultad, análisis y las amplia desarrollo resolución Colorado, principal en crítico. Buchanan Denver, Se la en de inter na. conceptos preguntas Acerca de los la pensamiento identica la énfasis de aplicaciones también en ética propuesta resulta aprendizaje comprensión la la aquellas (www .oxfordsecondary .com/ib-matematicas), hace desarrollo través el posibilidad la área y la ejemplo, curriculares todos requisito puesto de y CPG. de capítulo de secuencia solución sumerios aprendizaje años de belleza entonces. alumno actualizaciones cober tura a de una avanzar habilidades la y las las para aplicación La El emplearse claramente nal El histórica matemáticas más exámenes Conocimiento de Las de inter nacionalismo, al del puede preguntas conanza para del las práctica reforzar Investigaciones que la School de Matemáticas el comité de en en años. el Tailandia. NM del revisión el 9 Trinity años. High Es y líder del de el Programa School, examinadora responsable comité para de talleres revisión responsable College del en Euless, para y ha del Texas, examen Jill de en durante Matemáticas formado currículo. el Diploma NM, par te fue del lectora Cálculo AP Board. 1 Funciones 1 OBJETIVOS DEL 2.1 Funciones: 2.2 Grácos CAPÍTULO: dominio, de recorrido; funciones funciones hechos a mano y compuesta, con identidad calculadora de e inversa pantalla gráca −1 (en adelante, CPG), T ransformaciones 2.3 de transformaciones Antes Qué de sus máximos grácos, y mínimos, traslaciones, asíntotas, simetrías, el graco de (x) f estiramientos y compuestas comenzar necesitamos saber Comprobemos nuestras habilidades y 1 Situar puntos en un eje 1 a Sitúe estos puntos en un plano cartesiano. 2 de D C coordenadas A(, 3), B(5, −3), C(4, 4), D(−3, 2), 1 A Por ejemplo: Situar los E(2, −3), 0 –2 puntos A(4, 0), 1 2 3 4 2 –1 B(0, −3), y F(0, 3). x –1 b Escriba C(−, ) y A las –2 1,5 D(2, ) coordenadas B de –3 E H 1 en un plano puntos A los car tesiano. –4 0,5 hasta 2 Sustituir valores en una H expresión Por ejemplo: B D C 0 Sabiendo que x = 2, y = 3 –2 x –1 1 2 3 –0,5 y z = −5, hallar el valor de: –1 2 a 4x + 2y y b − G 3z –1,5 a 4x b y + 2y = 4(2) + 2(3) = 8 + 6 = 14 F 2 3 3z Resolver Por –2 2 − = (3) −3(−5) ecuaciones ejemplo: = 9 + 15 = 24 lineales Resolver 6 − 4x 2 = Sabiendo que x = 4, y = 6 y z = −10, halle: 2x 0 + 5 2 a 4x + 3y z b − 3y c y − z d yz 6 − 4x = 0 ,5 = x ⇒ 6 = 4x 3 ⇒ x = Resuelva: x ,5 y a 3x − 6 = 6 5x b + 7 = −3 4 Usar la CPG 2 para 4 obtener el + 6 = 11 c 6 gráco 4 Obtenga el gráco de estas funciones en la de 2 CPG una 0 –6 Por en el dominio dado. Después, ejemplo: –4 x –2 2 4 aproximadamente 6 las funciones en Representar –4 a y = 2x b y = 10 − 3, −4 ≤ x ≤ 7 grácamente –6 f (x) = 2x − , –6 ≤ x ≤ productos de ejemplo: −2 2 x + x Funciones − x ≤ x ≤ 3 5 Desarrollar y = x – 3, –3 ≤ (x + 3) (x − Desarrolle: 2) a (x + 4) (x + 5) c (x + 5) (x − 4) 2 = ≤ binomios 5 Por 2x, 2 c Desarrollar − 6 –8 5 dibuje función 6 b (x − 1) (x − 3) papel. La Estación Espacial Inter nacional ha estado orbitando la Tierra [ Estación Espacial Internacional más de 5 ¿cuántos espacial se sepa veces la no en por hemos es tan qué día durante visto? difícil Localizar como dirección más a de años; simple podría mirar. 0 vista parecer, Aunque la sin la embargo, estación siempre estación y viaja cuando a una – velocidad a de aproximadamente Gracias a brillantes se sus y desplaza , 7,7 km s 390 enormes ello por hace el está km alas que cielo en una por las encima solares, sea de es bastante órbitas de una fácil más nuestras de las bajas posibles, cabezas. “estrellas” distinguirla a más medida que noctur no. d La relación t = da la velocidad de la estación espacial, donde Uno 22 744 t es el tiempo medido en horas y d es la distancia recorrida en de los primeros matemáticos estudiar el en concepto kilómetros. de A esta de relación cómo una matemática función se le llama función matemática puede y es emplearse solo para un ejemplo describir función lósofo Nicolás (1323–1382). con cantidades situación. variables En el francés Oresme T rabajó una fue este capítulo exploraremos las funciones y cómo se las puede e aplicar a una amplia variedad de situaciones dependientes independientes. matemáticas. Capítulo 1 3 . Introducción Investigación: En algunos negocios Si y hay así 2 países las es las funciones saludos costumbre personas personas, a se habrá que saluden 1 con las durante manos las estrechando saludo; si hay 3 reuniones las de manos. personas, habrá 3 saludos, sucesivamente. a ¿Cuántos b Copie y saludos complete Número de habrá esta entre 4 personas? tabla: personas Número de saludos Quizás 2 resulte intentar grupo 3 esto de de la En este útil con un compañeros clase. 4 5 6 7 8 9 caso, no 10 corresponde los Sitúe c los puntos en un plano car tesiano con el puntos, de personas en el eje y el número de saludos para x el número de saludos, en el eje una fórmula S, en con número Relaciones Distancia de y (m) personas, n funciones T iempo La (s) tabla muestra empleado 100 por el un tiempo estudiante 15 para 200 34 300 60 400 88 correr cier tas distancias. Otra forma ordenados: ordenado Las Los tiene paréntesis Una 5), dos relación En en Funciones que información 34), (300, componentes la es forma un (x, por y en una es mediante pares (400, un 88). orden coma y Cada par especíco. encerradas y) conjunto palabras, estos 60) dadas separadas componen otras tanto esta (200, están en relación números especial. 4 representar componentes entre ➔ de (00, una de pares relación cualquier números ordenados. no gr upo vengan tienen de nada números expresados números función enteros del trabajando y solo Escriba porque número estamos d unir de es como una pares. (discretos). ➔ El es dominio el componentes El dominio de anteriormente ➔ El los es pares {00, es recorrido componentes El recorrido {5, 34, 60, Ejemplo Halle el de conjunto (valores el formado x) de ordenados 200, 300, conjunto (valores los de pares de los por primeras ordenados. mencionados Las 400}. “el formado y) las pares de los ordenados por pares las llaves { } conjunto simbolizan de”. segundas ordenados. mencionados anteriormente es 88}. dominio a {(1, 4), b {(−2, 4), (2, 7), y el recorrido (3, 10), (−1, 1), de las siguientes relaciones: (4, 13)} (0, 0), (1, 1), (2, 4)} Respuestas a El dominio es El recorrido El dominio El recorrido {1, 2, 3, 4} Primeras componentes de los pares ordenados es {4, 7, 10, 13} Segundas componentes de los pares ordenados b ➔ Una {−2, es función elemento del es es del misma Ejemplo ¿Cuáles no 1, 0, una de la puede primera 1, 2} 4} relación dominio recorrido función {0, −1, de la función. haber No repetir 4 dos y en matemática función Para dos 1 valores pares que una asocia un relación ordenados haya dos ordenados exactamente que pares los aunque que a cada elemento sea una tengan la componente. de los siguientes conjuntos de a {(1, 4), (2, 6), (3, 8), (3, 9), (4, 10)} b {(1, 3), (2, 5), (3, 7), (4, 9), (5, 11)} c {(−2, 1), (−1, 1), (0, 2), (1, 4), pares ordenados son funciones? (2, 6)} Respuestas a No es una función componente b en el Es una 3 Es aparece la dos veces dominio. función. componentes c pues una función. componentes Todas son Todas son las primeras distintas. las primeras distintas. Obser ve que algunos de no los impor ta valores de que y sean iguales Capítulo 1 5 Ejercitación ¿Cuáles 1 estos a {(5, 5), b {(−3, 4), c {(4, 1), d {(−1, 1), e {(−4, 4), f {(1, 2), Para 2 de y (4, 4), (4, 2), (3, 3), diagrama, si la (2, −1), (−2, 8)} (5, 2)} identique el una dominio y el recorrido función. y b y funciones? (3, −1)} (−3, 7), es son (2, 8)} (4, 2), relación ordenados (4, 5)} (1, 7), (−3, 6), (3, 2), pares (1, 1)} (4, 4), (1, 6), (−4, 5), de (2, 2), (0, 5), (4, 3), (0, 3), (2, 2), cada conjuntos (−1, 6), establezca a 1A 2 Escriba las 2 1 coordenadas como 1 pares 1 Revea 3 la emplea entre La 2 tabla un la pueden Es posible relación rectas 4 de página estudiante de la ver ticales es que y 2 o 3 la cantidad distancias. tiempo el y empleado funciones recta una cr uzan la de ¿Es tiempo la una que relación función? vertical de no muestra ciertas el relaciones pr ueba par ticular que correr recta representar usar en 4 recorrida la 1 –1 la distancia prueba Se 3 ordenados. x 0 –1 x 0 ver tical función, en planos para mediante car tesianos. determinar el trazado si una de Las el gráco. coordenadas plano deben ➔ Una relación cor ta al recta gráco una en función más de si un cualquier punto. Esta recta es ver tical no al la prueba de la car tesiano sus nombres matemático René de las siguientes relaciones son funciones? y a b y y c y = |x| 0 0 x 0 Funciones x x { 6 francés Descar tes (1596 – 1650). vertical Ejemplo ¿Cuáles es y Continúa en la página siguiente. Respuestas a y b c y y Cor ta 0 a Es una función. Ejercitación 1 ¿Cuáles a 0 x de Es b una x x 0 función. No c es una dos veces. función. 1B las siguientes relaciones b y son funciones? y c y T race o 3 imagine 2 rectas 1 0 x 0 x ver ticales x en el –1 gráco. d e y y f y Si el gráco “punto tiene lleno” •, un esto 2 indica que el valor 1 x 0 está 0 1 incluido en la x función. x 0 Si el gráco 2 –1 tiene un “punto –2 hueco” que el , ° valor incluido en no la indica está función. y y y g esto h i 3 2 2 2 1 1 1 0 x 1 2 3 4 0 5 x 1 –1 x 0 –4 –3 –2 –1 –1 –2 –2 –2 2 Use la CPG para dibujar aproximadamente los Indique grácos de las siguientes cor ta a y e ¿Representan = x f ¿Serán b y todas = x + todos las en su gráco dónde la recta rectas. 2 c ellos rectas y = 2x − funciones? funciones? 3 d y Explique ¿Por = su al eje x y/o al eje y. 4 respuesta. qué? Capítulo 1 7 Dibuje 3 aproximadamente la región y < 3x − 2. Cuando ¿Es esta Use 4 un 2 una función? método ¿Por utilice la CPG procure que los qué? algebraico para mostrar extremos del gráco esquinas de Pruebe sustituir la estén ventana cerca de de las visualización. que 2 + x y = 4 no es una función. a negativos de valores positivos y x R E . El dominio y el recorrido de una función C D O M I N I O en un plano cartesiano R R El dominio y el recorrido de una función pueden escribirse mediante I D la notación de inter valos. Este es otro método de representación O para escribir un conjunto de números. Por ejemplo, para el conjunto [ de todos los números que son menores que 3, podemos escribir Una la inecuación x < 3, donde x es un número en el función aplicación notación Para la de inter valos, notación de este inter valos conjunto solo se de números requieren se cinco escribe (–∞, 3). símbolos: ( ) Corchetes [ ] Innito ∞ (valores en el eje en el recorrido (valores Paréntesis del conjunto. dominio En es la de de y en el ver tical) ¿Cuántos Menos innito números −∞ hay Unión en la progresión ∪ 0, si Para usar la notación de 1, la 2, 3, 4, … continuamos inter valos: indenidamente? ➔ Usamos paréntesis ( , ) si el valor no está incluido en el ¿Cuántos gráco, como en (–∞, 3), o cuando la función no está en ese punto (un punto no o asíntota, denido o un salto 0; la a el par tir entre Si un [ , ] cuando el valor per tenece al gráco de función. Cuando hasta corchetes hay los cor te de punto en cor te. de inter valos gráco de x) derecha, el progresión 0,5; 1; 1,5; 3; si continuamos la 3,5; 4; 2; 2,5; los Después cor te. para continúa valores, se se escribe escribe Finalmente, “unirlos”. Por se un otro inter valo coloca ejemplo: indenidamente hacia la inter valo el para para símbolo (–∞, 3) ∪ los … los de valores valores unión (4, ∞). izquierda, el dominio ¿Por (valores la indenidamente? un punto del en de discontinuidad). Usamos números denida hay comienza con (−∞. Si continúa indenidamente qué hacia consideramos la dominio naliza con ∞). Si un gráco continúa indenido indenidamente hacia gráco indenidamente naliza continúa con usarla en 8 de para Funciones usamos valores a describir notación el recorrido hacia comienza arriba, el con (−∞. Si el recorrido ∞). Generalmente, conjunto abajo, de la lo notación largo de cualquier inter valos, x ≥ de los inter valos ejes x conjunto 6 es o de [6, ∞). y. para Sin describir embargo, números. Por un podemos ejemplo, x horizontal) al innito? eje y Asíntotas 8 Podemos visualizar las asíntotas para algunas funciones mediante 1 6 y la CPG. Una asíntota es una recta a la que el gráco se acerca pero cor ta. Por ejemplo, en el gráco de y , = x 2 1 no = 4 la cur va se x x 0 –8 –6 –4 –2 2 4 6 8 –2 aproxima que al eje tendemos de a las x (y innito, siempre se aproximará asíntota horizontal. = la 0), pero cur va más y nunca nunca más. El lo toca. llegará eje x o y a y = 0 A = se medida 0 pero denomina –8 Al El eje y o x = 0 es Presentaremos capítulo asíntota un referido ver tical tratamiento a funciones por más las mismas profundo razones. sobre procedimiento las asíntotas en el asíntotas obser vación racionales. se le de asíntotas llama de hallar mediante del la gráco localización por simple inspección. Ejemplo Identique, si existen, las asíntotas horizontales y ver ticales x 2x de estas funciones. + 2 x a y = 2 y b = y c x = ( +1 x ) ( +1 x 2 ) Respuestas y a 4 A Asíntota 3 horizontal y = 0 x, 2 0 –2 –1,5 –1 –0,5 la pero 1 –2,5 medida hacia la que nos izquierda cur va nunca se movemos sobre acerca cor ta al el más eje eje y más x. x 0,5 1 1,5 2 2,5 y b 8 Asíntota 6 horizontal 4 Asíntota 2 x 0 –5 –4 –3 –2 –1 = y = 2 ver tical – x 1 2 3 4 5 –2 –8 c y Asíntota 6 horizontal 4 Asíntotas y = 0 ver ticales 2 x 0 –2 –1 = – y x = 2 x 2 4 –4 Capítulo 1 9 Ejercitación Identique, siguientes si 1C existen, las asíntotas horizontales y ver ticales de las funciones. 4 3 x y 1 = 3 y 2 = y 3 = x x 2x y 4 2x = y 5 +1 +1 6 = y 6 = 2 x + 2 x Denición Cuando por 1 x 9 comprensión denimos un conjunto por comprensión, usamos llaves { } Un y variables para expresar el dominio y el recorrido. tema para caracterizar inecuaciones usando símbolos de interesante Podemos desigualdades y explorar es el del otros “inter nacionalismo” símbolos. de el El conjunto de { los símbolos lenguaje de en la } matemática. menor que menor o igual mayor que mayor o es un < que ≤ > igual que elemento ≥ del conjunto de los ∈ números reales A ➔ Denición por menudo se considera comprensión: { x : x > 6 la } notación más la de eciente denición inter valos que por comprensión. El conjunto de Notación los valores de x tales que x que 6 por En distintas del +∞) x es mayor que −2 {x : x > mundo diferentes −2} para (–∞, 4] x es menor x está o igual que 4 {x : x ≤ 3) comprendido entre {x : −3 y 3 no a 3 incluyendo a −3 ≤ x < ∪ [6, x +∞) es menor igual (–∞, +∞) x es que que 5 o Por corchete mayor o {x : x < 6 personas inver tidos que”. x 10 > 2, Por y para indicar ejemplo: ]−∞, Funciones emplean −4[ ] es 2, número corchetes “mayor ∞ [ es que” o “menor equivalente equivalente a ejemplo, también 5, x ≥ 6} medida cuestiones x < −4. a se real x ∈ encontrar angular . estas afectan comprensión? cualquier mismo paréntesis qué la ¿Puede otros ejemplos? Algunas el pero ¿En 5) palabras 3} llama (–∞, utilizan 4} el −3 se nombrar símbolo. [−3, par tes comprensión intervalos (–2, mayor Denición Descripción de es Ejemplo Halle el dominio y el recorrido de esta Un función. tema para interesante explorar es y la inuencia de la 2,5 tecnología en notación viceversa. la 2 y 1,5 1 0,5 0 –4 –3 –2 x –1 1 2 3 4 Respuesta El dominio {x : El x ≥ de −4} o recorrido { y : y ≥ 0} Ejemplo o la función [–4, de la [0, es x +∞). toma que función es La +∞). valores mayores o iguales −4. función mayores o solo toma iguales que valores de y 0. ¿Qué Halle el dominio y el recorrido de cada el a incluye dominio 0 ≤ x ≤ 1? y b y valores función. ¿Cuántos valores hay? 4 2 3 1 2 0 x 1 –1 –2 ¿Usamos x 0 todos la 1 –1 –3 misma notación en –4 matemática? Nosotros simbolizaremos un Respuestas a El 0 o [−2, −1) El o b dominio o x ∪ o ≥ ≤ x < −1 no (0, 3]. es {y : −4 países < y ≤ 1} −3} la función es +∞). de o la [–3, +∞). es que x puede tomar cualquier valor real. x −1 al emplean diferentes simbolizar mismo. Más país diferentes esto aún, profesores mismo el = Distintos notaciones los función hueco per tenece para de (–∞, de conjunto. 1]. recorrido {y : y {x : −2 3} dominio ∈ El ≤ es recorrido (−4, El x < punto hecho con de un emplean notaciones. Capítulo 1 11 Ejercitación 1 Revea la saludos tabla de función? 2 Halle el 1D y la mano Si fuera fórmula para de varios la números así, ¿cuál y recorrido dominio el página es el de dominio de cada y a 4 para el número personas. y el una ¿Es de esta una recorrido? de estas relaciones: y b c E 1 4 4 3 3 0,5 2 2 0 1 1 –1 x –0,5 0,5 1 F –3 –2 –1 1 2 3 x 0 x 0 –4 1 4 2 3 6 5 y y d y e f 4 6 2 4 x 0 –4 2 0 –3 1 x –1 –2 –2 x 0 –6 –4 –2 2 4 –2 –4 –6 y y g h y i 5 5 4 4 1 3 3 2 2 0 x 1 1 1 0 0 –2 –1 x 1 –5 2 –4 x –3 1 3 4 5 –1 –2 –2 –3 –3 –4 pregunta 3 Use la estos tipo CPG para grácos. recorrido de examen dibujar Escriba cada el aproximadamente dominio y el y = 2x − 3 b y = x d y = x 2 c y e y g y = x = 5x x + 6 ejes x e y. tenemos en x y – = f 1 cuando Por 3 + calculadora los hallará Para las hacer cuenta que intersecciones esto una con algebraicamente, función cor ta al eje función. 2 a La = ejemplo, 0 la y cor ta función al y eje = y 2x cuando − 4 x cor ta = al 0. eje 4 x donde 2x y = − − 4 = 0, x = 2. Cor ta al eje y donde 4 2(0) 4 = −4. x = h y j y = e x x + 4 1 i y = 3k = x + 2 x tiene una respuesta cuidadosamente 2 x k y l = Funciones y = 2 x + 3 12 2 9 x inusual. Busque 2 +1 un punto hueco cuando x = −3. . Las la Notación funciones fórmula símbolo f (x) f = f, 2x y = la + se se funcional denen 2x + dene fórmula ; ➔ f (x) (x) también por lee ‘f se lo de usualmente a queda tanto, x’ y puede y como escrita y = por fórmulas. función en de notación Por x. Al ejemplo, asignarle funcional de la el forma f (x). signica escribir el así: valor f : x de → f 2x en + x. . f Un par ordenado (x, y) puede escribirise como (x, : (x) → 2x signica Hallar la f (x) función para f Ejemplo a en un ese valor par ticular de x signica f f i (x) la = (2) valor. función x + f ii es función que el valor 2x El matemático f (x) = 2x + 1 en x = lósofo 3. una asigna + a x 1. 4x − (0) 3, halle: f iii (−3) f iv (x + por 1) y alemán Gottfried Leibniz primera término vez usó el “función” en 1673. Respuestas = 1 f Evalúe Si que evaluar 2 b + f (x)). a f (3) b i f (2) 2(3) = ii f (0) = iii f (−3) iv f (x + 1 = 7 Reemplazar x por 3 2 (2) + 4(2) – 3 = 4 + 8 − 3 = 9 2 (0) + 4(0) – 3 = 0 + 0 − 3 = −3 2 = = (−3) 9 − + 12 4(−3) − 3= – 3 −6 2 + 1) = (x + 1) + 4(x + 1) 1 4x – 3 2 = x = x + 2x + + + 4 − 3 2 Ejercitación + 6x + 2 1E 1 1 Halle: f (7) i f (−3) ii iii f ( ) iv f (0) v f (a) 2 para estas funciones. 1 a f (x) = x − 2 f (x) b = 3x c f (x) = x 2 d f (x) = 2x + 5 f (x) e = x + 2 2 2 Si a f (x) = x – 4, halle: f (−a) b f (a + 5) e f (5 − a) c f (a − 1) 2 d f (a − 2) Obser ve pregunta TIPO siempre examen la 3 Si g (x) = 4x − 5 y h (x) = 7 – letra f que no usamos para una 2x a Halle x cuando g (x) = 3. b Halle x cuando h (x) = −15. función. Aquí usado y g h. hemos Cuando consideramos c Halle x cuando g (x) = velocidad del 1 4 a Si h (x) = , x b ¿Hay algún halle en tiempo, función muchas h (−3). 6 valor la h (x). veces para el cual h (x) no exista? usamos v(t). Explique. Capítulo 1 13 El 5 volumen de un cubo con aristas de medida x está Podemos usar funciones matemáticas 3 dado por la función f (x) = x para a Halle f (5). b Explique 3x el signicado de f (5). propia vida. que el número Por una familia hechos de ejemplo, de pizzas depende nuestra supongamos que del come número +1 g(x ) = 6 representar de x par tidos de fútbol que miran. Si 2 comen 3 pizzas durante cada par tido Evalúe: a de fútbol, la de pizzas” función sería “número 1 g (6) i g (−2) ii g (0) iii g iv (p) = 3 multiplicada por 3 “número de par tidos de fútbol” (g) Evalúe: b o g (1) i g (1,5) ii g (1,9) iii p = otra g (1,999) v 3g. ¿Podemos función cotidiana? ¿Qué obser va d ¿Hay algún que se emplee en en alguna la vida g (1,9999) vi c pensar g (1,99) iv en sus valor respuestas de x para el al apar tado b? cual g (x) no total de número exista? Podría dinero de ser que quizás la gastamos minutos que suma o el hablamos por teléfono. Obtenga e obser ve PREGUNTA un qué tipo gráco ocurre de la función cuando x = en 2. la CPG y Explique. La examen 2 La 7 velocidad de una par tícula está dada por v (t) = signica −1 t − 9 m s Halle la velocidad inicial. b Halle la velocidad luego de 4 c Halle la velocidad luego de 10 d ¿En t instante la par tícula = f Dada f (x + h) f cuando 0. segundos. segundos. está en par tícula está en reposo? reposo 8 velocidad comienzo, La qué la inicial . al a velocidad cuando v = 0. (x ) halle: (x ) = h Material f a (2 + h) f b (3 + de . Una Se Funciones función aplica ➔ La una función composición como compuestas es compuesta f (g (x)), al de que la combinación resultado una se de función lee “f de g de dos funciones. otra. f con de x”, una o función ( f g)(x), g se que escribe se lee ° “g compuesta Cuando variable Por con evaluamos por f de una x”. función sustituimos si f (x) = 2x + 3, entonces 2 Podemos hallar 2 ➔ ) Una otra = f (x + ) sustituyendo 2(x + se ) + 3 = 2x compuesta dene como ( f Funciones + otra f (5) = 2(5) + 3 = 3 x + por x para obtener 5 aplica g)(x) ° 14 u 2 función y valor 2 2 + f (x un x. ejemplo, de disponible h) una = función f ( g(x)). al resultado de ampliación en ejercicios línea: 1: Hoja Polinomios Ejemplo 2 Si f (x) = 5 − 3x y g (x) = x + 4, halle (f g)(x). ° g (x) va aquÍ Respuesta 2 2 (f g)(x) = 5 – 3(x = 5 – 3x Sustituir x + 4 en f (x) ° 2 – 12 2 = −3x Podríamos tener determinado Ejemplo – 7 que valor evaluar de una función compuesta en un x. 2 Si f (x) = 5 − 3x y g (x) = x + 4, halle (f g)(3). ° Respuesta Método 1 2 g)(x) (f = 5 – 3(x + Obtener 4) la función compuesta ° 2 = −3x – 7 2 (f g)(3) = –3(3) – = −27 7 = −34 7 Después, ° Método – reemplazar x por 3 Ambos métodos arrojan el 2 mismo 2 g (3) = (3) + 4 = 13 Sustituir 3 en g (x) resultado: f (13) = 5 – 3(13) = −34 Sustituir ese valor en f el Ejemplo puede usar (x) que preera. 2 Dadas a (f f (x) = 2x + 1 y g)(x) g (x) = (f b x – 2, halle: g)(4) ° ° Respuestas 2 2 a (f g)(x) = 2(x – 2) + Sustituir 1 x – 2 en f (x) O ° use el método 2: 2 = 2x − 2 3 g (4) y = (4) – 2 = 14 luego 2 b (f g)(4) = 2(4) – 3 = 29 Reemplazar ° x por 4 f (14) Ejercitación = 2(14) + 1 = 29 1F 2 1 Dadas a ( f f (x) = g)(3) 3x, g (x) b = ( f ° e ( g f ( f )(4) f h (x) = c x j n )(5) )(2) g)(–6) d ( f g ( g k f ( f o )(–6) h ( g )(x) l (h f )(x) ° h)(x) ° f ° h)(x) ( g g)(x) ° ° g)(3) ° halle: ° f (h 2, ° f (h + ( f ° h)(3) ° y ° h)(2) ( g 1 g)(0) ( g ° m + ° ° i x p (h (f ° h)(2) ≠ (h ° f)(2) g)(x) ° Capítulo 1 15 2 Dadas 2 f (x) ( g a f = x − )(1) 1 y g (x) ( g b f ° 3 − x, halle: )(2) ( g c ° ( g e = f )(3) ( f f g)(–4) ° ( f g tipo )(4) ( f d g)(3) ° g)(x ° PREGUNTAS f ° + 1) ( f h g)(x ° + 2) ° examen 2 Dadas 3 ( f a las funciones g)(x) f (x) ( f b = x y g (x) = x + 2, halle: g)(3) ° ° 2 Dadas 4 las funciones f (x) = 5x y g (x) = x + 1, halle: “A ( a f g )(x) ( g b f ° par tir de lo )(x) ° anterior” signica que 2 g (x) 5 = x + 3 y h (x) = x – debemos 4 utilizar resultados Halle a ( g los obtenidos h)(x). ° anteriormente Halle b (h para g)(x). ° responder A c par tir de lo anterior, resuelva la ecuación (g h)(x) = (h ° la pregunta. g)(x). ° 2 Si 6 r (x) = x – 4 y s (x) = x , halle ( r s)(x) e indique el dominio y el ° recorrido . de la función Funciones compuesta. inversas – ➔ La inversa esa de una función f (x) es f (x). Revier te la acción de función. x Si f (x) = 3x − 4 y g (x) + 4 , = entonces 3 26 + 4 f (0) = 3(0) – 4 = 26 y g ( 26) = = 0, con lo cual volvemos 3 al punto Por No Si g lo de tanto, todas es la (f par tida. las g (x) es la inversa funciones función tienen inversa de f, de los valores en el una (10) = −1 rever tirá la acción de f Obser ve que signica la de f y f también será la inversa de ➔ Las y g son funciones funciones ( f g)(x) f (x) y inversas, g (x) escribimos resultan inversas g (x) una = de f (x). otra si: = x para todos los valores de x en el dominio de g = x para todos los valores de x en el dominio de f ° ( g f )(x) ° La prueba ➔ de Podemos funciones Si una 16 Funciones usar que recta función, la tal recta la horizontal prueba tienen la recta horizontal para identicar inversas. horizontal función de no cor ta más de tiene inversa. una vez al gráco inversa de el “–1” no de es un g. − f f para exponente Cuando 10 inversa. entonces dominio g) f (x). f; todos ° una (potencia). Ejemplo ¿Cuáles de estas funciones tienen a inversa? y b 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0 0 –3 –2 x 1 x –1 1 2 3 3 –1 –2 –3 –4 –5 c d y y 3 3 2 2 1 1 x x 0 1 2 3 4 5 6 –1 7 –1 –2 –2 –3 –3 –4 Respuestas y a y b 5 5 4 4 3 2 ¿Sabía 2 que Abu-al- 1 1 Wafa Buzjani, un x –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 matemático 0 –3 persa x 1 –1 del No tiene función inversa. siglo X, funciones? usó Un cráter –3 en la Luna lleva su –4 nombre. –5 Tiene y c función inversa. y d 3 3 2 2 1 1 0 x 1 2 3 4 5 6 x 7 1 –1 –2 –3 Tiene función inversa. No tiene función inversa. Capítulo 1 17 Grácos ➔ El de gráco función Mostramos las de funciones la inversa respecto aquí de la algunos de inversas una recta y función = ejemplos es una simetría de tal x de funciones y sus y = funciones inversas. x y y y 1 f (x) y = x y f (x) x 1 –1 f = f (x) (x) f (x) x x x f (x) − Si (x, y) per tenece respecto de la de recta la y recta = x Ejercitación 1 Use la la y cur va = x f (x), entonces “intercambia” convier te al punto x (, 3) (y, e en y; el x) per tenece por lo tanto, punto a f la (x). La simetría simetría respecto (3, ). 1G pr ueba siguientes a de la recta funciones horizontal tienen para determinar cuáles de las inversa. y a b y En el siglo VI a. C., 7 7 el cientíco hindú 6 6 Panini fue un pionero 5 5 al incluir funciones 4 4 sus 3 3 2 2 1 1 0 0 –5 –4 –3 –2 x –6 –1 –3 –2 –1 x 1 2 3 4 –1 –2 a –3 c d y y 2 3 2 1 x 0 x 0 1 18 Funciones 2 3 4 5 6 trabajos. en Copie 2 la los recta y grácos = x y la de estas función funciones. En cada uno de ellos, dibuje inversa. y a y b y c 10 8 8 8 6 6 6 4 4 4 2 2 x 0 0 0 –2 x 4 x –4 –2 2 –2 –4 –4 –4 –6 –6 –6 –8 –8 –10 y y d y e f 8 6 8 4 4 6 2 4 x 0 –4 2 –4 0 –1 x 1 2 3 4 –2 x –3 –2 –1 1 0 2 3 –4 Determinación procesos Obser ve de la función cómo está con formada x a la la función f (x) 3x la función = 3x – 2. izquierda. x formar mediante algebraicos Comenzamos Para inversa inversa – 2 rever timos el proceso, usando La operaciones x + operación inversa inversas. de +2 La operación es −2. 2 x inversa 3 de x 1 En consecuencia, f ×3 es ÷3. + 2 (x ) = 3 El próximo Ejemplo ejemplo muestra cómo hacerlo sin diagramas. –1 Si f (x) = 3x – 2, halle la función inversa f (x). Respuesta y = 3x – 2 x = 3y – 2 Reemplazar f (x) Reemplazar cada y x + 2 = y = cada y por por x y por y, x 3y x + 2 Despejar y 3 x + 2 1 1 f (x ) Reemplazar = y por f (x) 3 Capítulo 1 19 Como se función recta y vio en inversa = x, lo los de cual intercambiamos ➔ Para x grácos una funciones f es “intercambia” e y, determinar reemplazamos Ejemplo de función y la x e despejamos y. y por y, y sus Por en algebraicamente f (x) y simetría la lo la inversas, de y = tanto, f en expresión función despejamos el (x) el gráco de respecto ejemplo la de la 2, obtenida. inversa, y −1 Si f (x) = 4 − 3x, halle f (x) Respuesta x − x y = 4 − 3x x = 4 − 3y 4 = −3y Reemplazar f (x) Reemplazar cada y cada y por por x y por y, x 4 Despejar = y y 3 4 y x = 3 4 x 1 f (x ) –1 = Reemplazar y por f (x) 3 Para comprobar podemos si 1 ( f f la componer )( x ) = 4 3 función las 4 en 3 consecuencia, ( f ejemplo 3 es correcta, = 4 (4 x ) = x – En el x inversa funciones. f − )(x) = x y f y f son la inversa una de otra ° ➔ La función I (x) La función deja = x se denomina a x invariable. función identidad. − Por lo tanto, f = f I ° Ejercitación pregunta TIPO x 1 Si f (x) 1H examen + 4 = y g (x) = 2x – 4, halle: 2 a g (1) i y ( f g)(1) f ii (–3) y ( g ° iii ( f g)(x) ( g iv f ° b 2 ¿Qué Halle la f )(–3) ° )(x) ° le dice inversa esto de acerca cada de una las de funciones f estas y g? funciones: Existen f (x) = 3x − 1 b g (x) = x funciones – 2 c h (x) = x + 5 tienen la propiedad 4 de 1 3 d f (x) x = 3 e g (x) – 2 f h (x) = 2x + g f su inversa 3 x x que 3 = coincide con x 3 h , (x ) = 3 + x x función original. x Identique funciones estas en –1 3 ¿Cuál es f (x) si: pregunta 1 a f (x) = 1 – x b f (x) = x c f (x) x = x 20 Funciones la x (x ) = que 1 3 a 0 3. la –1 Evalúe 4 f (5) en: 2 10 f a (x) = 6 – x f b (x) = f c x (x) = 4x + 7 3 Obser ve imagen x Si 5 f (x) del halle f punto (x). (a, –b) 2 luego simetría pregunta la –1 = x que TIPO de una respecto de examen la recta y = x es el x 6 Constr uya a una tabla de valores para la función f (x) = 2 y punto sitúe los puntos b Dibuje en c Dibuje el el obtenidos, mismo para gráco la luego recta y dibujar = el gráco (b, –a). de f x –1 f gráco respecto de la de f mediante recta y = una simetría del gráco de x –1 Indique d el dominio y el recorrido de f y de f 2 La 7 función g(x ) = Halle f sí x esta Mediante (x) = x tiene función la no tiene función inversa. Sin embargo, la función inversa. inversa. comparación del recorrido y el dominio, explique por 2 qué la inversa de g(x ) = no x coincide con f (x) = x Material Demuestre 8 que los grácos de una función lineal y su inversa de nunca . pueden resultar Debe 1 usar Dibuje su y = CPG x, y el mismo x de y + dibujar 1, y = todos x − 4, y los = grácos x + en esta investigación. sistema de 4 contraste efecto tienen sus los ecuación de y = x + términos numéricos constantes en la recta Dibuje y = y −2x = + Compare ¿Qué 3 x + 3, y y = = y = 2x 0,5x + y = |x + 3, 3 en sus produce |x|, y 2|, 3x + y = los |x − sistema y de El ejes. en del el coeciente mismo de sistema al x? de contraste efecto y = |x + + sus produce coeciente valor b o que de de x es el multiplica x signica módulo de funciones. cambiar los valores de h en los Vea el capítulo 18 grácos para de mx c. ejes. x. ¿Qué = + número valores 3| mx 3, mismo funciones. cambiar + = el = |x| Compare y b? contraste efecto Dibuje 3, y escrita los y 2 general funciones. como grácos encontrará ejes. de ¿Qué Hoja Polinomios funciones esta Compare línea: 1: funciones para = ejercicios T ambién en ampliación en per pendiculares. Transformación Investigación: de disponible una mayor h|? explicación. 2 4 Dibuje y = Compare y x 2 , y = −x , contraste 2 y = sus 2x , 2 y = 0,5x en el mismo sistema de ejes. funciones. ¿Qué efecto produce el ¿Qué efecto produce cambiar signo negativo en los grácos? 2 el valor de a en los grácos de y = ax ? Capítulo 1 21 En la investigación apar tados , posiciones. por una Estos 2 y Los 3 grácos simetría son debería tenían o por ejemplos estudiaremos de estas haber la del un encontrado misma forma, apar tado 4 que pero los grácos aparecían deberían haber en sido de los diferentes modicados estiramiento. “transformaciones” transformaciones en de grácos. Ahora detalle. Traslaciones Desplazamiento ➔ f (x) + k vertical desplaza a f u (x) ➔ ver ticalmente hacia distancia unidades. de k horizontal arriba una f (x) – k desplaza a f (x) ver ticalmente hacia distancia unidades. de k abajo una y y 3 3 f (x) + 1 2 2 f (x) 1 1 f (x) x –1 –2 3 x –1 –2 1 –1 0 1 2 3 f (x) Desplazamiento ➔ f (x + k) hacia desplaza horizontamente izquierda unidades, una a f la derecha > la de k − k) desplaza una derecha 0. unidades, a f (x) hacia la distancia cuando k > de k 0. y 3 3 2 2 f (x) f (x) 1 + f (x horizontamente y f (x 1 izquierda ➔ distancia k la (x) hacia cuando o – 1 2) x –1 1 2 x 3 –1 1 3 f (x – 4 5 2) a Las traslaciones se representan mediante vectores de la forma b Intente donde a es la componente horizontal y b la componente transformar ver tical. algunas funciones 3 es un desplazamiento horizontal de 3 unidades hacia la derecha. para diferentes valores 0 de 0 es un desplazamiento ver tical de 2 unidades hacia abajo. 2 La traslación de vector de 3 unidades unidades 22 hacia hacia Funciones la abajo. 3 2 denota un desplazamiento horizontal derecha, y un desplazamiento ver tical de 2 k en su CPG. Simetrías Simetría ➔ respecto f (x) es la respecto del eje simetría del eje x de Simetría f (x) ➔ respecto f (–x) x es la respecto del eje simetría del eje y de f (x) y y y 3 3 f (x) 2 2 f (x) 1 1 x 0 –2 –1 1 2 x 3 –3 –2 –1 1 f (x) 2 3 f (–x) Estiramientos Estiramiento (o compresión) Estiramiento horizontal (o compresión) ver tical Un ➔ f (qx) estira o ➔ comprime pf (x) estira p, horizontalmente a f (x), a con f (x), con estiramiento una donde razón de de 0 < p < razón 1, hará razón que 1 una de ver ticalmente el gráco se p. comprima. q y y f (2x) f (x) 3 3 2 2 1 1 2f (x) 0 –3 –2 x 1 –1 2 x 3 –1 –2 1 3 f (x) Los La transformación estiramiento es un La horizontal transformación estiramiento es cometer un los vertical 1 de razón de razón estudiantes errores con estiramientos. impor tante p suelen Es recordar q Cuando Cuando q > , el gráco acercándose > , el gráco diferentes de, por efectos se se estira, comprime, p los al eje apar tándose del eje ejemplo, 2f (x) y x y. f (2x). Cuando Cuando 0 < q < , el gráco 0 < comprime, estira, apar tándose Ejemplo 1 Dado f eje < , el gráco se acercándose al eje x. y el dibuje a del q se (x gráco de la función aproximadamente + 1) b f (x) − 2 los f (x) que grácos c f (−x) aquí se y muestra, de: 4 d −f (x) e 2f (x) 3 2 f (x) 1 x 0 1 { Continúa 2 en 3 la 4 5 página 6 siguiente. Capítulo 1 23 Respuestas y y y a b c 4 2 4 1 3 3 f f (x) – (–x) 2 0 2 2 x 1 f (x + 2 3 4 5 6 1) –1 1 1 –2 x x –1 1 0 2 Traslación hacia la 3 de 4 una –6 5 unidad Traslación izquierda dos unidades hacia –4 –3 Simetría –2 –1 respecto 0 del eje y abajo y d de –5 y e 1 12 10 0 x 1 2 3 4 5 6 8 –1 6 –2 f (x) 2f (x) 4 –3 2 –4 x 0 1 Simetría Las cur vas usan en respecto de ofer ta economía y y del eje x demanda negocios 3 2 Estiramiento que se son Las cur vas radiactiva de 4 5 ver tical 6 de razón 2 desintegración son simétricas. simétricas. y Número Ofer ta y átomos 100 somotá 6 Demanda Oferta ed 5 oicerP oremúN P Excedente 4 3 P de demanda y hijos 75 50 Número 25 átomos de padres * Equilibrio 0 2 1 2 Número Escasez 3 de 4 5 6 x semividas 1 C * x 0 10 20 30 40 Cantidad 50 60 C y Ejercitación f (x) 1I 4 pregunta 1 Copie el TIPO examen gráco. Dibuje 2 estas funciones en el mismo sistema –6 de ejes a f (x) d f (x g f (2x) –2 car tesianos. + + x 0 2 4 6 –2 4 b f (x) 3) e f (x – − 2 c 4) f f (x) –4 y 2f (x) g f (x) q 4 2 2 Las funciones g, h y q son transformaciones de f (x). h Escriba cada transformación en función de f (x). 0 –10 –8 –6 –4 –2 –2 –4 24 Funciones x 2 4 6 8 10 y 3 Las funciones Escriba cada q, s y t son transformaciones transformación en función de f (x). 6 de f (x). t f (x) s 4 q 2 x 0 –10 –8 –6 2 4 6 8 –2 pregunta 4 Copie estas TIPO el examen gráco funciones de e f (x). Dibuje indique el el gráco dominio y el de cada una recorrido de de y 3 cada f (x) una de 2 ellas. 1 2f (x a – 5) f (2x) b + 3 0 x –2 2 –1 –2 y 5 Se muestra el gráco de f (x). A es el punto (1, 1). 5 Realice aplicar copias cada del gráco y dibuje la función después de 4 3 transformación. 2 En cada gráco, rotule la nueva posición de A 1 A como A 0 a f (x + c f (–x) e f (x 1) b f (x) + d 2f (x) –4 1 –3 x 1 2 3 4 5 –2 –3 − 2) + 3 –4 –5 6 En el cada caso, gráco de describa f (x) en el la gráco 3 a f (x) = x transformación f (x) = x c f (x) = x, pregunta cambiaría g (x). 3 , g (x) = −(x , g (x) = (x ) 2 b de que 2 g (x) TIPO = − −2x 3) + 5 examen Si 7 Sea f (x) = 2x + se indica dominio a Dibuje b Sea el g (x) para −3 gráco = ≤ f (x x un 1. ≤ Ejercicios + de 3) f (x) – 2. para En el 0 ≤ x ≤ mismo 2. pregunta, gráco, dibuje g (x) −1. de en la función para tal la debe dibujar solamente dominio. revisión ✗ 1 a Si g (a) = b Si h (x) = 4a − 5, halle g (a − 2). 1+ x , 1 halle h (1 − x). x 2 2 a Evalúe f (x − 3) cuando f (x) = 2x − 3x +1. 2 b Para f (x) = compuesta 2x + 7 y denida g (x) por = 1 ( f − x , halle la función g)(x). ° Capítulo 1 25 3 Halle la inversa 3x de estas funciones. + 17 3 a f (x) = g (x) b = 2x + 3 2 1 4 Halle la inversa de f (x) = 1. x A continuación, dibuje la 5 función 5 Halle y las su inversa. funciones inversas de: 3 a 6 f (x) Copie = 3x + cada 5 f b gráco y dibuje (x ) = la x + 2 inversa de y cada función. y a b 4 3 3 2 2 1 1 x 0 x 1 –2 –1 0 1 2 3 –1 –2 –3 –4 7 Halle el dominio a y el recorrido para cada y uno de estos grácos. y b 7,5 10 5 2,5 5 x –2 6 7 –2,5 0 x –5 5 –5 –1 –7,5 PREGUNTA 8 Para TIPO cada función, combinación a f (x) = EXAMEN x, de escriba una única transformaciones simetría respecto del expresión que represente la dadas. eje y, estiramiento ver tical de razón 2, 1 estiramiento horizontal de y razón traslación de 3 unidades hacia 3 la izquierda y 2 hacia arriba. 2 b f (x) = x , simetría respecto del eje x, estiramiento ver tical de 1 , razón estiramiento horizontal de razón 3 y traslación de 5 9 unidades a Explique b Dibuje PREGUNTA la hacia cómo derecha dibujar inversa TIPO la de la f (x) y 1 hacia inversa = 2x + de abajo. una función a partir 3. EXAMEN 3 10 Sean f (x) = 2x + 3 y g (x) = 3x – 2. −1 a Halle g (0). b Halle ( f g)(0). ° 26 Funciones c Halle f (x). de su gráco. PREGUNTAS TIPO EXAMEN y 11 El gráco Sea a muestra h (x) = la f (−x). función Dibuje f (x), para −2 ≤ x aproximadamente ≤ el 4. 4 gráco de h (x). 3 1 Sea b g (x) = f (x − 1). El punto A(3, 2) en el gráco 2 1 de f se Halle transforma las en el coordenadas punto de P en el gráco de g. 0 P –3 12 Las funciones f y g se denen como f (x) = g (x) = x + una expresión para ( f g) −1 Muestre instrucción Sean g (x) que f Halle + g (12) = 14. dada) En = 2x – 1; h (x) , = una expresión x ≠ 4 5 que…” signica Simplique Resuelva su la el resultado requerido utilizando la información para (h g) (x). Un buen lado g) necesidad preguntas generalmente (h respuesta. ecuación sin las (x) = de una prueba”. de tipo “muestre se emplea que” 2 2 ° b 3 −1 (12) x a “muestre (posiblemente, 3x 13 2 (x). ° b 1 2. “obtenga Halle a –1 3x La y –2 derecho operar 0. no método con de el consiste la lado calculadora. en expresión izquierdo cubrir y el luego hasta que el ° resultado Ejercicios 1 Use el 2 la CPG dominio Dibuje de para y el y con el lado derecho. revisión dibujar aproximadamente recorrido f de aproximadamente dominio concuerde (x ) = la función e indique x + 2 la función y la función = (x + 1)(x − 3) e indique su recorrido. 1 3 Dibuje aproximadamente y e = x y su indique su dominio + 2 recorrido. PREGUNTAS TIPO EXAMEN 1 4 La función f (x) se dene f como (x ) = 2 x a Dibuje b Use con la el aproximadamente CPG eje x como y el eje ayuda la cur va para f (x) escribir ≠ x + para el −1 . +1 −3 valor ≤ de x ≤ la 2. intersección y 5 a Dibuje aproximadamente el gráco de f (x ) = 2 x b ¿Para qué c Indique el valor de x dominio no y está el recorrido 2x 6 Dada la función f Escriba b Dibuje c Escriba las ecuaciones Sea f (x) = 5 de coordenadas 2 7 2 a Dibuje b Resuelva − x las la de asíntotas. función. los puntos de intersección con ambos ejes. 2 y g (x) = x − aproximadamente f (x) de f (x). + 2 aproximadamente las f (x)? (x ) = x a denida = 2. ambas funciones en un solo gráco, para −3 ≤ x ≤ 3. g (x). Capítulo 1 27 PREGUNTAS TIPO EXAMEN 3 8 Sea f (x) = x – 3. −1 a Halle la función b Dibuje c Resuelva inversa f (x). −1 aproximadamente f (x) y f (x) en el mismo sistema de ejes. –1 2 x 9 f f (x) , + x todas f (x). 2 1 (x ) = e Dibuje = x ≠ 1 +1 aproximadamente las la cur va de f (x) para −5 ≤ x ≤ 2, incluidas asíntotas. Cuando 10 Considere las funciones f y g donde f (x) = 3x – 2 y g (x) = x – 3. en exámenes los del IB −1 a Halle la función inversa, aparecen f −1 b Sabiendo que g −1 (x) = x + 3, halle ( g f en )(x). palabras negrita (como la ° x −1 c Muestre que (f g)(x) palabra 1 = ecuaciones . ° 3 –1 d Resuelva en el apar tado ( f g)(x) = ( g f ° signica )(x) f que se debe ° hacer Sea e), –1 exactamente lo (x ) , h( x ) = x ≠ 2. que se requiere. Por g(x ) ejemplo, d Di buje el aproximadamente gráco de h para −6 ≤ x ≤ 10 ≤ y ≤ 10, incluidas todas las Escriba las ecuaciones RESUMEN DEL Introducción ● Una ● El pares ● El ● Una Una A El las es función de dominio conjunto conjunto el de es conjunto una es como como 3. 1 de pares todas o cuando un y de el salto Usamos de relación una el ordenados. las las primeras segundas donde función componentes (valores de x) de los cada componentes valor de x está (valores de y) relacionado de con cada un par. único lo de gráco conoce de recta ver tical cor ta al gráco solo una vez. como prueba de la recta vertical una relación en un plano cartesiano aper tura no está por [ , ] si cierre denido el en ( , ) ese si el valor punto (un no está punto incluido no en denido el gráco o asíntota, valor per tenece al gráco. comprensión: { de y discontinuidad). corchetes conjunto toda intervalos: de Denición se si recorrido paréntesis o los valores x de : x x < 6 } tales que x es menor que 6 Continúa Funciones no funciones procedimiento Usamos 28 y y relación este El 3, asíntotas. CAPÍTULO un el las = ordenados. Notación ● es recorrido valor ● es relación dominio a de darse asíntotas. x e respuesta e debe −4 la en la página siguiente. Notación ● f (x) se funcional lee “f Funciones ● La x” y signica “el valor de la función f evaluada en x”. compuestas función f (g (x)), de compuesta que se lee “f de de g la de función f x”, o ( f con la g)(x), función que se g se escribe como lee ° “g ● compuesta Una y se función dene con f de x” aplica compuesta como ( f g)(x) = una función al resultado de otra f ( g(x)). ° Funciones inversas − ● La ● Las de inversa ( f una funciones g)(x) = función f (x) xpara y g (x) todos f (x) es resultan los f (x) y revier te inversas valores de x una en el de la acción otra dominio de la función. si: de g, y ° ( g f )(x) = x para todos los valores de x en el dominio de f . ° ● Podemos tienen vez, Los ● entonces grácos El gráco Para y ● de de hallar la Si la la la la función prueba una de las y no recta horizontal tiene = función de una para horizontal cor ta a la identicar función más funciones de que una inversa. funciones inversa recta la recta función de despejamos A la inversas. respecto ● usar inversas función es una simetría de dicha función x. inversa algebraicamente, reemplazamos f (x) por y, y. I(x) = x se la denomina función identidad. Deja invariables − a los valores de x. Por lo tanto, f f = I ° Transformaciones ● f (x) + ● f (x) – ● f (x + k k desplaza desplaza k) desplaza unidades, ● f (x − k) a f k a cuando f f a cuando desplaza unidades, a f k de (x) (x) (x) > ver ticalmente ver ticalmente hacia hacia horizontamente arriba abajo una una distancia distancia hacia la izquierda hacia la derecha una de k de k unidades. unidades. distancia de k 0. (x) > funciones horizontamente una distancia de k 0. ● −f (x) es una simetría de f (x) respecto del eje x ● f (−x) es una simetría de f (x) respecto del eje y ● f (qx) es un estiramiento horizontal de ● pf (x) es un estiramiento ver tical f f (x) con una razón de q de (x) con una razón de p. Capítulo 1 29 T eoría La del Conocimiento representación A la matemática números, Cuando esta líneas se página, de grácos antes una de de visualmente funciones representación presentarla se en 001 6 rop 5 3 2 0 de por millas 2 0 47-07 47> 96-56 46-06 por 95-55 Grupos 45-05 94-54 44-04 93-53 x fatales millones 6 años edades gráco segura relaciona el número que las de con la distancia recorrida 20 por personas de 80 años conductores de diferentes ¿Qué manera muy ¿Cree son El usted que estas referida a Monthly los Nivel de Labor ingresos Ingresos según educación el Teoria nivel nivel de Mediana (en esta educación de los dólares 75 60 827 Maestría 46 269 Universitario 36 155 Secundario 23 317 esta título 000 univer sitario por Conocimiento: la incrementará año”. armación cier ta? representación ingresos Doctorado un información anuales estadounidenses) 868 ¿Es de educativo. 71 USD13 del el publicó Profesional “Obtener 30 Review según alcanzado ■ los armaciones cier tas? informe casi dice el gráco conductores de segura. y ■ le acerca conducen los de de conducen ■ Las x que: edades. años. ● qué 4 43-03 de más y 6 92-52 forma usar 8 accidentes de escala grácos 10 edades sugiere personas los conducidas,1988 42-02 Las imágenes, 12 [ Este ● como qué Accidentes 100 91-61 97-57 97> 47-07 96-56 46-06 95-55 45-05 94-54 44-04 93-53 43-03 92-52 42-02 91-61 por tales decidido 14 ed setnediccA 1 Grupos visual, y sallim selataf oremúN ne( ed 4 gráco modelos, relaciones. 16 sadicudnoc 7 )selim serotcudnoc fatales,1988 8 [ Este ha y en mostrar. conductores accidentes representa senollim Número 9 y la muestra información y se matemática matemática sus ingresos en años? 6 años de de Precisión ■ ¿Cuán útiles ■ ¿Cuán preciso ■ ¿Cuáles son interpolación son grácos puede las y los ser un ventajas la y para transmitir desventajas extrapolación de los — 600 — 500 — 400 — 300 — 200 — 100 — 0 — información? gráco? las 700 de la datos? y t 4,5 t 3,6 t 2,7 t 1,8 t 0,9 t 0 t SUB 5,4 AÍVNART t ORTEM t 6,3 NERT 7,2 A t ROTOM t 8,1 SOLUCÍHEV 9,0 x voN ci D peS tcO luJ ogA yaM nuJ rbA beF raM enE x Mes ■ ■ ¿Cuán Producto exactas X ■ Producto resultan Y ■ estas Producto Z representaciones visuales? ● Rayos ● Pinturas X ● Instantáneas Una es red “una de de cómputos infraestructura hardware que brinda able, y un ■ ¿Qué ¿De en y es qué una informática, se bajo de alta gama”. red? modo de capacidades inf or máticas Redes ■ a acceso constante, generalizado costo software emplean Foster y Kesselman, planicación 998 urbana, biología y asuntos ■ ¿Existen militares? computadores ■ ¿En qué consisten no siguientes Redes de ● Redes conectados una red? datos ■ ● están redes? a ● que las ¿Es un una red computador agrupadas Redes de campus Redes de mapeo en sí mismo? ● Capitulo 1 31 Funciones y ecuaciones 2 cuadráticas ObjetivOs del capítulO: 2 La 2.4 función cuadrática intersecciones con f (x) el eje La forma x ↦ a(x − p)(x La forma x ↦ a(x − h) − = x ax y q), el + bx eje y, + c = ejes 0: de intersecciones su gráco, su vér tice, simetría con el eje x (p, 0) y (q, O) 2 + k, vér tice (h, k) 2 2.7 Resolución 2.7 La 2.7 El 2.8 Aplicación fórmula discriminante an 1 ecuaciones de y las de la naturaleza habilidades ecuaciones de a de de las representación de simples ax + bx la gráca vida + c = 0 de funciones una Resuelva cada nuestras ecuación: dada ejemplo: Resolver en 3a – 5 = a + 7 b: 2 3b − 2 = 3b = 2, 4x + 3(n – 1 = 21 0 2 b 4) = 5(n + 2) 3 Por ejemplo: Resolver la ecuación 2 n + 3 = 5: + 3 = 5 n = 2 n 2 = n 2 2, ± Factorizar 2 expresiones matemáticas 2 Factorice 2 Por ejemplo: Factorizar p cada p(p ax ejemplo: – x(a 3x – + 3) 2a + Factorizar – 2(a 5p: 2k la – 5) − expresión 14a 10k 2 + 21a − 2x 5a + 4xy − 10a + + 2)(a – − n + 4n + 3 3) 2 f Por ejemplo: Factorizar la 2x − x − 3 expresión 2 2 x – 3x – 0: (x + 2)(x – g m − h 25x 36 5) 2 Por ejemplo: Factorizar la expresión 2 4a 32 – 25: 3x + 6y 2 3) 2 (x 49a 2 6: – expresión: 2 – 3 Por y de real Comprobemos en 1 Por forma raíces situaciones saber ecuaciones incógnita la omnzr necesitamos Resolver cuadráticas cuadrática resolución Qué de (2a + 5)(2a – 5) Funciones y ecuaciones cuadráticas 2 − 81y ab + 2b habilidades Este monumento mundial Las fue fuentes hermosas La las del de la que y 2004 una cur vas pueden de en dejan la segunda guerra Washington uir aguas DC. que forman cur vas. derecha sigue trayectorias parábolas en monumento trayectorias imagen bebedero, conmemorativo inaugurado muestra un trayectoria de estos chorro similar. chorros modelizarse se de agua Las de un formas de denominan mediante funciones de la 2 forma f (x) denomina Otras = +bx ax fnon situaciones funciones laaltura +c. un tales funciones se las rá que pueden cuadráticas de A objeto modelizarse incluyen en caída el área libre en de mediante una gura función y del tiempo. En este capítulo, grácamente estudiaremos funciones cómo cuadráticas representar expresadas en 2 forma polinómica, f (x) = ax + bx + c; en forma canónica, 2 y = a(x Cada − h) una + de quisiéramos chorro de canónica. un k; estas saber agua Si de en forma formas la un con nos su mayor (x) de = las área a(x − utilidad. alcanzada deberíamos encontrar medida de propia máxima bebedero, una sería factorizada, f tiene altura quisiéramos rectángulo factorizada y por usar p)(x − q). Si el la forma dimensiones de par ticular, forma la utilidad. Capítulo 2 33 . Roón on rá Algunas ecuación que puede escribirse en la forma ax + bx + c = a ≠ 0, se denomina ón rá . Los siguientes ejemplos de ecuaciones escritas en son la todos no 0, aparecen donde estas ecuaciones 2 Una de forma cuadráticas: 2 ax + bx + c = 0 pero 2 – x 4x + 7 = 0 pueden ser ordenadas 2 = 5x 3x – 2 de 2x(3x – 7) = modo En – 7)(2 esta – tengan 0 esa (x que 5x) sección, = forma. 4x comenzaremos a resolver ecuaciones En cuadráticas. un trinomio cuadrado Resolución Antes de por factorización comenzar factorización es a resolver impor tante 2 2 ax ecuaciones comprender cuadráticas una bx + término por propiedad + bx fundamental: y es c es c, ax es el cuadrático, el término el lineal término constante. ➔ Si xy = 0, entonces Esta propiedad Si − (x a)(x − x = puede b) = 0, 0 o ser y = 0. ampliada entonces x − a a: = Usualmente 0 o x − b = 0. conoce como emo Resuelva estas ecuaciones por 2 x − 5x − 14 = 0 la propiedad ro roo no factorización. 2 esta se 3x 2 + 2x − 5 = 0 4x + 4x + 1 = 0 Respuestas 2 x − (x x 5x − − − 7)(x 7 = x = 7 x = −2 14 + 0 o = 2) 0 = o Factorizar la expresión en el miembro izquierdo de la ecuación 0 x + 2 = x = −2 0 Igualar cada factor a cero, usando la propiedad del producto nulo 7 2 3x + (3x 2x + − 5)(x 5 – = 1) 0 = Factorizar 0 Igualar 3x + 5 = 0 o x – 1 = la cada expresión factor a en el miembro izquierdo de la ecuación cero 0 Puede también hallar las soluciones con su calculadora de pantalla 5 x = x = 1 gráca (en adelante, CPG). (Vea la sección 1.7 en el capítulo 17.) 3 5 x = , 1 3 2 4x + 4x + 1 = 0 Cuando (2x + 1)(2x (2x + 1) + 1) = 0 obtenemos cuadrado perf ecto y el mismo solo factor habrá una dos veces, solución. se trata 2 2x + 1 = = 0 0 1 x = − 2 34 Funciones y ecuaciones cuadráticas decimos que esta ecuación tiene dos raíces de un Usualmente iguales Ejercitación En este ejercicio, verique sus resuelva respuestas Resuelva 1 A por todas con una 3x x + 2 = 0 − 25 = 0 por + 5x + Si − 56 = 0 m x + 2x − 48 = 0 f b − + − − 16x 11m + 30 = 0 2h 6b + 9 = 0 factorización. 4 = 0 2 5c + 6c − 8 = 0 2 4x una a 2 2 después CPG. 2 6x y 2 a 2 mano 2 Resuelva 2 a 2 − 2 ecuaciones factorización. 2 x las − ecuación 9 = 0 3t cuadrática no − 3h + x − 5 = 0 2 + 14t está + 8 = escrita 0 en 6x f la forma − 12 = 0 polinómica, 2 ax + bx + c = factorizarla, emo Resuelva 0, tal deberemos como se reordenar muestra en los el términos ejemplo antes de 2. estas ecuaciones por factorización. 2 8x − 5 = 10x − 2 10x − 2 x (x + 10) = 4(x − 2) Respuestas 2 8x − 5 = Agrupar todos los tér minos 2 8x − (4x + 4 x + 10x − 1)(2x 1 = 3 − 0 o = 3) 2x 0 = − 3 = x de la = 0 Factorizar y resolver en x Hace + + (x + x + 10) 10x = = 6x + 4)(x 4 = x 4(x 4x = 8 + − – 0 = 2) Desar rollar 8 los o x = + −4 = 0 2) x −4, Resuelva los tér minos paréntesis y agrupar como semejantes x Factorizar y resolver en ejemplo, 2 = = a 0 −2 − 3z(z + 4) soluciones problemas de un 7 = 13 + 2 x 2n + 11n = −(z + 9) 2(a − 5)(a x 36 x + 5 = 2x f = 3n − n + 5) = − 4 Use 21a “x” para número PREGUNTA 3 Los x + La dos 2 y y y su TIPO lados 5x – número escriba una ecuación 2x para Un el 1 1 x 2 el factorización. representar con rectángulo. B por 2x para por relacionados −2 2 + x 2 egipcios ecuaciones estas encontrar , 0 2 y cuadráticas área Ejercitación 1 antiguos estudiaron 2 2 x de o + x los babilonios 2 x miles años, 2 = x(x miembro 3 4 un = 4 1 x en ecuación 3 1 x semejantes 0 cuadrado dieren en 12. Halle el resolver en x número. EXAMEN per pendiculares de un triángulo rectángulo miden 3. hipotenusa mide 4x + . Halle x. Capítulo 2 35 ingón: Resuelva estas trinomios ecuaciones por x 3 x 2 + 10x + 25 = 0 2 x + 14x + 49 = 0 4 x 2 + 6x + 9 − 8x + 16 = − 20x 0 2 2 = 0 2 x 5 perfectos factorización. 2 1 cuadrados − ¿Qué 18x nota + 81 de = 0 x 6 par ticular? Describa los + 100 patrones = 0 que reconozca en las ecuaciones cuadráticas originales. Un trinomio ¿Por qué es cree Resolución Algunas pero un polinomio que a por el ecuaciones existen otros estos con tres términos. polinomios se les procedimiento cuadráticas métodos que no de pueden pueden llama "trinomios completar resolverse usarse para por cuadrados perfectos"? cuadrados factorización, resolverlas sin usar la CPG. 2 Tomemos El la miembro + ecuación x izquierdo de 4x la + 49 = ecuación 0 es de un la investigación cuadrado anterior. perfecto, 2 dos factores idénticos: x porque tiene 2 + 4x + 49 = (x + 7)(x + 7) = (x + 7) 2 Para resolver la ecuación x + 4x + 49 = 0, podríamos factorizar, lo cual 2 nos daría solución la x ecuación = (x + 7) = 0, que nalmente nos conduce a la −7. 2 ¿Qué Si se ocurriría si reagr upan le pidiesen los que términos en resuelva el la ecuación x miembro izquierdo + 4x de la + 49 = 5? ecuación, se 2 obtiene + x embargo, el 4x aún ejemplo + es 44 = posible 0, que no obtener puede la factorizarse solución exacta, fácilmente. tal como se Sin muestra en 3. emo ✗ Resuelva estas ecuaciones sin emplear 2 x la CPG. 2 + 14x + 49 = 5 x – 6x + 9 = 6 Respuestas 2 x + 14x + 49 = 5 Factorizar el trinomio cuadrado perf ecto 2 (x + 7) = 5 en el miembro izquierdo de la ecuación Las Aplicar raíz cuadrada en respuestas ambos expresadas x + 7 = ± miembros 5 de la ecuación en x x = −7 ± tiene dos soluciones: 7 + 5 forma radicales 5 −7 − de y son 5 soluciones 2 x – 6x + 9 = 6 Nuevamente, observamos que el miembro 2 (x x − 3) − 3 = = ± 6 izquierdo de cuadrado perf ecto; = 3 ± 6 Funciones y ecuaciones cuadráticas el mismo apartado x 36 ecuación por es lo un trinomio tanto, podemos 6 usar x la tiene método empleado en el a dos soluciones: 3 + 6 y 3 6 exactas. En el ejemplo perfectos. resolver de Se 3, Para el al Resuelva el trinomios Este y paso sume por izquierdo calcule el permite el perfectos método de la mitad resultado crear la un a del + para denominado coeciente ambos trinomio miembros cuadrado de x, de la perfecto ecuación. cada ecuación completando el cuadrado. 2 x cuadrados 2 trinomios cuadrados cuadrática cuadrado, cuadrado miembro emo involucraban ro ecuación. en usar ecuación completar elévela ecuaciones pueden cualquier omr ➔ las 10x = 6 x 2 – 12x = 3 x – 3x – 1 = 0 Respuestas 2 x El + 10x = 6 + 10x + 25 coeciente de x es 10; dividir por 2 x = 6 + 2 25 (5) y elevar al cuadrado (25) 2 (x + 5) = Completar 31 el cuadrado sumando 25 Hace a x + 5 = ± ambos más años, = mil 31 Resolver x de miembros −5 ± en los matemáticos x 31 hindúes y árabes 2 x El – 12x = 3 – 12x + 36 coeciente de x es 12. desarrollaron 2 2 x = 3 + 12 36 ÷ 2 = 6, 6 = 36 métodos similares 2 (x − 6) = Completar 39 Resolver x − 6 = ± el en cuadrado x al de el cuadrado completar resolver x = para 39 6 ± ecuaciones 39 cuadráticas. Estaban 2 x – 3x – – 3x = 1 = 0 Sumar 1 a ambos miembros de la buscando soluciones 2 x 1 ecuación a problemas 2 9 9 2 x 3 − 3x + = 1 + La mitad de 3 es ⎛ , 3 4 2 Sumar = 2 2 4 ⎠ “¿Cuál debe a ambos miembros de el cuadrado que, la 4 ⎟ ⎝ ⎝ como ser 13 x ⎜ tales ⎟ 9 2 3 ⎞ ⎛ matemáticos 9 es ⎜ 4 ⎞ y cuando 4 ⎠ se aumenta ecuación en 3 ± x = Resolver 2 veces sus en propias raíces, obtiene 39?” se x 2 3 ± x 10 13 puede 13 Esto escribirse como = 2 x 2 Ejercitación C Resuelva procedimiento por el 2 1 x x completar el + 8x = 3 2 x 7x − 4 = 0 5 x = 39. 2 − 5x = 3 3 x 2 + 10x cuadrado. 2 2 4 de + − 6x + x + 1 = 0 2 − 2x − 6 = 0 6 x − 3 = 0 2 ➔ Para completar el cuadrado, el coeciente del término en x debe 2 ser de . Si el término completar factor común el o en x tiene cuadrado, dividir un puede toda la coeciente sacar ese expresión distinto de coeciente por ese , antes como coeciente. Capítulo 2 37 emo Resuelva estas ecuaciones completando 2 2x el Abu cuadrado. Kamil Shuja 2 + 8x = 6 3x – 15x = (c. 2 850 – c. también Respuestas como 930), conocido al-Hasib 2 2x + 8x = 6 Dividir ambos miembros de la 2 al-Misri, que signica 2 x + 4x = 3 + 4x + 4 ecuación por el coeciente de x , “la calculadora de 2 x = 3 + 4 que 2 (x + 2) x + 2 x = –2 = = 2 Egipto”, Completar 7 cuadrados para en 20x = x 2 4(x − 5x) = 5 Dividir toda la en coeciente 5x introducir álgebra los para expresión por n tales como m+n x = x el 2 5 2 – los 5 m x el símbolos 2 − de x potencias, 4x uno resolver 7 ± fue primeros en 7 ± es de x , que es 4 = 4 25 5 25 2 x – 5x = + + 2 4 4 4 5 La mitad de 5 es , 2 5 ⎞ ⎛ 30 x = ⎜ 2 15 ⎛ 5 ⎞ ⎜ ⎟ 25 y es ⎝ 2 . 4 ⎠ = ⎟ 2 ⎝ 4 ⎠ 5 2 La 15 x = respuesta puede escribirse ± 2 5 2 también como x ± 30 = 2 5 x 15 = ± 2 2 Ejercitación D Resuelva procedimiento por el de 2 1 2x 3 5x 5 2x completar cuadrado. 2 + 12x = 6 − 10x + 2 = − x 6 = 0 2 3x 4 4x 6 10x 2 − 6x = 3 + 6x − 5 2 0 2 . el = 0 2 l − fórm Sabemos que una + 4x − 5 = 0 rá ecuación cuadrática puede escribirse en la forma 2 ax + bx + c cuadrática = 0. Supongamos general usando el que queremos procedimiento Tendríamos: resolver de esta completar ecuación el cuadrado. Reste c de ambos 2 ax + bx + c = + bx = –c 0 miembros de la ecuación. 2 ax Divida ambos miembros c b 2 x + x = – de 2 b ⎛ 2 x + x b ecuación por = ⎝ ⎟ 2a ⎠ ⎛ b La ⎜ a ⎝ mitad de ⎟ 2a b b ⎞ + − es a . 2a ⎠ Elevando al cuadrado 2 b obtenemos 2 4a 38 a 2 c ⎞ + ⎜ a la a a Funciones y ecuaciones cuadráticas 2 2 b ⎛ x c ⎞ + = ⎜ b − + ⎟ 2a ⎝ 2 a ⎠ 4a 2 2 b ⎛ x b ⎞ + 4 ac = ⎜ ⎟ 2a ⎝ 2 4a ⎠ 2 b x 2 b + = 4 ac ± ± b − 4 ac = 2 2a 2a 4a 2 −b x ± b − 4 ac = 2a Este procedimiento nos da una fórmula muy útil que puede Esta utilizarse ➔ l para resolver fórm cualquier ecuación fórmula aparece cuadrática. en el cuadernillo de fórmulas de rá Matemáticas 2 Para cualquier ecuación de la forma ax + bx + c = 0, NM 2 −b x ± del tanto, b IB; no por tiene lo que − 4 ac = memorizarla. 2a emo Resuelva cada ecuación usando 2 x la fórmula cuadrática. 2 + 4x − 6 = 0 = 0 2x 2 − 3x = 7 3x = 7x + 6 Respuestas 2 x + 4x − 6 2 −4 x ± Usar 4 − 4 (1) ( a 2 4 ± x la f ór mula cuadrática con 6) = = 1, b = 4 y c = −6 (1) 40 Esta = respuesta es cor recta pero puede 2 simplicarse 4 ± 2 x más. 10 = = − 2 ± 10 2 2 2x − 3x = 7 − 3x − 7 Primero escribir la ecuación en la 2 2x = 2 0 f or ma polinómica, ax + bx + c = 0 2 3 ± x ( 3) 4 2 3 ± x ( 2) ( 7) Usar la f ór mula cuadrática con = a (2) = 2, b = −3 y c = −7 65 = 4 2 3x = 7x + Primero 6 escribir la ecuación en la 2 2 3x − 7x − 6 = f or ma 0 Usar 2 7 ± x ( 7) 4 = 7 ± f ór mula + bx cuadrática + c = 0 con = 3, b = −7 y c = −6 (3) 7 ± 11 121 = la ax 6) a 2 x ( 3) ( polinómica, = 6 6 2 x = − , 3 3 Capítulo 2 39 Ejercitación Resuelva estas E ecuaciones usando la 2 1 4x 3 5x 5 x 7 2x cuadrática. 2 + 9x − 7 + 6x + 1 = 0 2 3x 4 x 6 3x 8 2x 2 + 2x − 8 = 0 2 = 0 − 2 6x = −4 2 = x − 3 2 + 10x = 9x = 5 2 − 3x = 1 x 6 – 9 2x = 9 suma Halle 4 x = 5x emo + + 3 10 x La fórmula 2 x + 1 de los los dos cuadrados números de dos números enteros consecutivos es 613. enteros. Respuesta Primero, 2 + (x + x 2 + 1) = 613 necesario escribir una ecuación. + 2x + 1 2 x = Sea 613 2 2x + 2x − 612 = x el número consecutivo. 0 agrupamos 2 x es 2 x + x − 306 = entero menor Desar rollamos tér minos y los x + 1 el entero paréntesis y semejantes. 0 Dividimos por 2. 2 (1) −1 ± x − 4 ( 1) ( La −306 ) cuadrática por −1 ± x 1225 = factorización o completando −18 dos o La Dado enteros son −18 y −17, o 17 y 18. que para x Hay dos + hay dos valores suma de pares F dos números es 50 y su producto es 576. Halle los 2 perímetro de un Halle el largo y Halle el valor de 4x + – el x rectángulo ancho en el del de 70 m rectángulo. diagrama. 6 6 3x 40 es Funciones y ecuaciones cuadráticas y su área es para x, habrá dos 1. posibles números. x cuadrado. 2 17 Ejercitación El el = consecutivos. 3 resolverse −1 ± 35 = Los 2 también (1) 2 1 podría = 2 x ecuación 264 m . de números enteros valores PREGUNTAS Un 4 Si TIPO rectángulo se reduce el EXAMEN tiene un largo x largo cm y de se 23 cm y aumenta un el ancho ancho x de 16 cm. cm, 2 el área del del nuevo nuevo rectángulo es 378 . cm Halle las dimensiones rectángulo. 2 La 5 fórmula que h alcanza ¿Cuánto = 2 una + 14t – pelota tiempo 4,9t t proporciona segundos permanece la la después pelota en el altura, de haber h metros, sido lanzada. aire? Material de disponible . R on ingón: Resuelva 1 estas raíces ecuaciones de x – 8x + 16 estas = 0 4x ecuaciones 5x – 14 estas = 0 3x ecuaciones 3x + 6 = patrones preguntas Ahora + 9 la = 0 25x fórmula 1, obser vemos 2x encontró y 2 0 3? en ¿Por nuevamente de cuadráticas aún más difíciles + 10x + 1 = Podemos considerar 0 2 – 8x + 2 la = 0 5x fórmula – 3x – 4 = 0 cuadrática. 2 – las qué Hoja ecuaciones cuadrática. 2 + ¿Qué 4 12x usando 2 x línea: Dos cuadrática. 2 + Resuelva 3 fórmula 2: 2 – usando 2 x la ejercicios cuadráticas 2 Resuelva 2 ecuaciones usando 2 rá ampliación en 4x + 5 = 0 soluciones cree la que de las sucede fórmula 4x + 2x + ecuaciones 1 = de 0 las esto? cuadrática usada para 2 resolver ecuaciones de la forma + ax bx + c = 0, donde a, b y c son constantes. 2 −b x ± b − 4 ac = 2a Esta fórmula cuadrática. nos nos Una informará incluso, fórmula sin proporcionará par te acerca dar nos cuadrática la de de la la raíces fórmula gura El de una cuadrática, naturaleza solución. que las de las el rmnn , raíces discriminante bajo el signo ecuación del de es la la ecuación, par te radical de la (raíz 2 cuadrada), – b representar el 4ac. Usualmente usamos el símbolo “△” para discriminante. 2 ➔ Para una ecuación cuadrática ax + bx + c = 0, 2 ● Si b – 4ac > 0, la ecuación tendrá dos raíces reales que distintas. con una dos ecuación raíces reales 2 ● Si b ● Si b – 4ac = 0, la ecuación tendrá – 4ac < 0, la ecuación no dos raíces reales iguales. iguales tiene una sola 2 tendrá raíces reales. solución. Capítulo 2 41 emo Use el cada discriminante para determinar la naturaleza de las raíces de ecuación. 2 9x + 6x + 1 = 0 1 = 0 4 3x – 5 = x Respuestas 2 9x + 6x + Esta a = es 9, una b = ecuación 6 y c = cuadrática con 1. 2 △ = 6 La – 4(9)(1) ecuación = 36 tendrá − 36 dos = Calcular 0 el discriminante Discriminante raíces = 0 implica dos raíces iguales. iguales. 4 3x – 5 = Primero, llevamos la ecuación a la x f or ma polinómica. Multiplicamos 2 3x – 5x = 4 por x ambos miembros, luego 2 3x – 5x – 4 = 0 restamos 4 de ambos 2 △ = (−5) = 25 Esta − + 4(3)(−4) Recuerde: = △ 48 ecuación reales miembros. 2 73 tendrá dos > 0 △ = signica b – dos 4ac. raíces reales distintas. raíces distintas. emo 2 Halle tiene el valor dos o los raíces valores reales de k para los cuales la ecuación 2x – kx + 3 = 0 distintas. Respuesta 2 b – 4ac > 0 Para que la ecuación tenga dos raíces 2 (–k) – 4(2)(3) > 0 distintas, se necesita que △ > 0. 2 k – 24 > 0 2 k > 24 Para |k| > |k| > Puede 24 usar el valor absoluto más acerca opere 2 con la raíz cuadrada información cuando en del valor vea la sección desigualdad. k > 6 2 o k < –2 6 capítulo Ejercitación 1 Halle el raíces G valor para del cada discriminante e x 5x – 3 = 0 2x 2 4x x naturaleza + 4x + 1 = 0 16 = 0 2 – x + 5 = 0 x + 3x + 8 = 0 f 12x 2 42 la 2 + indique ecuación. 2 8x + 2 – absoluto, una 6 Funciones y ecuaciones cuadráticas – 20x + 25 = 0 de las 18. 2.7 del PREGUNTA Halle 2 TIPO los raíces EXAMEN valores reales de p para los cuales + 4x + p = 0 px 2 x + px los raíces + + 8 = 0 valores reales x de k para los + x 3x + 10x 3px + 1 = tienen dos 0 las = 0 ecuaciones k = 0 2x x – 3x + k = 0 2 – Halle 2kx los raíces + 5 = valores 0 de m para los – 4kx cuales – las 3k = 0 ecuaciones no tienen reales. 2 2 x – 6x + m = 0 x 2 3mx Halle + 5mx + 25 = 0 2 – PREGUNTA 5 2 iguales. + 2 + 2 5x cuales 2 4 dos 2 Halle 3 tienen 2 x ecuaciones distintas. 2 las 8x + 1 TIPO los = 0 x + 6x + m – 3 = 0 EXAMEN valores de q para los cuales la ecuación cuadrática 2 – qx 4qx + 5 – q = 0 ingón: Cada una de las no tiene raíces grácos siguientes reales. de funciones funciones está cuadráticas dada Si necesita ayuda para obtener el 2 en la forma y = ax + bx + c. gráco Para cada de funciones cuadráticas en función: una CPG, vea la sección 1.6 en el 2 Halle el valor Obtenga de b – 4ac. capítulo el gráco de la función en su 2 y = 2 x – 3x – 5 y = 3x y = 4x 2 y = + 2x + 7 y = x g y = –x – 6x + 9 f y = 2x h y = x 2 de la 6x + + 3x 4 + 5 2 entre – 2 x 2 ¿Qué 17. CPG. 5x + 2 le sugieren estos el valor discriminante función – 4x + 2 2 + del ejemplos y + sobre el 7x la + 3 relación gráco cuadrática? y . Gráo fnon rá 2 y 2 Una función donde a veremos ≠ 0, de se la forma y denomina grácos de = ax x 2 + función funciones = bx + c, o f (x) cuadrática. = En ax + esta bx + c, sección, cuadráticas. 2 La forma más Mostramos su simple de una función cuadrática es y = x . gráco. 0 Este gráco simétrico tiene un respecto mínimo del eje en el punto (0, 0), y x es y Capítulo 2 43 Si obser vamos algunas los grácos de otras 2 y = funciones cuadráticas, deberíamos 2 x + notar similitudes. 2x – y = 3x 2 – y 4x + 2 y = –2x + 2x + 3 y y 0 0 x x 0 Cada uno de estos grácos Cada gráco tiene además presenta un x una punto gura máximo cur va o un conocida punto como ráo mínimo llamado ér 2 Si el con coeciente el vér tice de es x como el positivo, punto la parábola mínimo del se abrirá hacia arriba, gráco. 2 Si y el el Si vér tice será imaginamos que de coeciente el gráco esa recta. de un A punteada Ahora en El este veremos recta recta eje de la parábola se abrirá hacia abajo máximo. ver tical simétrico esta mr . negativo, punto una es es x a la y que pase derecha ver tical y por a la imaginaria simetría se el vér tice, izquierda se muestra la con notaremos respecto denomina una línea 0 gráco. diferentes formas de funciones x cuadráticas. eje Consideremos los grácos de estas funciones cuadráticas de la forma 2 y = ax y = x + bx + c: 2 2 + x – 3 y = – 0,5x y 2 – 2x + 4 y = y x – 3x + y 3 1 x = x – = 2 2 (0, 4) (0, 1) 0 0 x x 0 (0, –3) x = x –2 2 ➔ Para el las funciones gráco cor ta al cuadráticas eje y en (0, en forma c). b La ecuación del eje de simetría es x = 2a 44 Funciones y ecuaciones cuadráticas polinómica y = ax + bx + c, de simetría 2 ➔ Cuando la función transformaciones, cuadrática las básica y funciones = x Posiblemente sufre resultantes pueden revisar escribirse 2 como y = a(x – la los sección transformaciones + h) grácos sobre de k grácos Obser vemos quiera de estas funciones cuadráticas de la de forma este en el capítulo 1 libro. 2 y = a (x y = (x – h) + k: 2 – 2 2) – y = 2(x + ) y 2 – 4 y = – (x y – 3) + 2 y (3, 2) 0 x 0 0 x x (2, –1) (–1, –4) 2 ➔ Para funciones cuadráticas de la forma y = a(x – h) + k, el Esta forma función gráco tiene su vér tice en (h, “forma 2 Escriba Dibuje la se a veces del como vér tice”. y la k). conoce emo de cuadrática la función y = x 2 – aproximadamente intersección con el 6x el eje y + 4 en gráco la de (ordenada forma la al y = (x función, – y h) + rotule k el vér tice origen). Respuestas 2 y = x – 6x + 4 Al obser var f or ma la ecuación polinómica, intersección con el en la sabemos eje y que ocur rirá la en 2 y = (x y = (x – 6x + 9) + 4 – 9 (0, 4). 2 – 3) – 5 Usando el completar y la el procedimiento el ecuación. valor del ecuación cuadrado Al sumar miembro no se ha de reescribimos 9 y restar derecho de 9, la alterado. (0, 4) 0 x (3, –5) Nota: la simetría ecuación es x = del eje de 3. Capítulo 2 45 emo 2 Escriba la función f (x) = 2x + 8x + 11 en la forma 2 f (x) = a(x Dibuje y la – h) + k. aproximadamente intersección con el el eje y gráco de la (ordenada función, al y rotule el vér tice origen). Respuestas 2 f (x) = 2x + 8x + 11 La intersección del gráco con el eje y 2 f (x) = f (x) = 2(x + 4x + 4) + 11 – 8 es (0, 11). 2 2(x + 2) + 3 y Se debe tener cuidado cuando se completa el cuadrado si el tér mino en 2 12 x tiene un coeciente distinto de 1. (0, 11) 10 Utilice este los primeros coeciente para factorizar 8 dos tér minos. 6 El Al sumar 2 × 4, y luego restar nombre de parábola 8, 4 fue (–2, 3) el 2 valor del miembro derecho de introducido Apolonio ecuación 0 –5 –4 –3 –2 no ha 1 (Grecia, 2 c. Nota: la ecuación simetría es x = Para cada ecuación eje de punto del eje escriba y en de simetría Puede y intersección con f (x) cada = x en sobre – su las cónicas. hallar punto de el vér tice y intersección el el eje y usando su gráco. 2 a.C.) a.C. la con eje Perga 262 H función, de c. secciones el el 190 trabajo –2. Ejercitación 1 del de cambiado. x –1 por la + 8x + CPG. Vea en capítulo la sección 1.8 5 el 17. 2 f (x) = x – 6x – 3 2 f (x) = 5x f (x) = –3x + 10x + 6 2 2 Para cada + 10x función, + 9 escriba las coordenadas del vér tice y Puede dé las coordenadas del punto de intersección del resultar sustituir con el eje la y = (x x = – – 2 y = (x + 5) + 2 y = 4(x – 1) función en dibuje cada 6 y función en la aproximadamente vér tice y la = 3(x intersección forma el con f (x) gráco el eje y de = + a (x la 2) – f (x) = 46 f (x) = h) (ordenada 7 intersección al + y k. Luego rotule origen). 2 x + 10x – 6 f (x) = 2 – función 2 3x la forma x – 5x + + 8x 2 2 – para hallar la 2 + 2 Escriba escribir 1 (ordenada 3 o 2 7) polinómica 0, y. 2 útil gráco 6x + 7 Funciones y ecuaciones cuadráticas f (x) = –2x – 3 el al con el eje origen). y Consideraremos Por razones a continuación obvias, a menudo funciones nos cuadráticas referimos a esta de la forma y forma como = la a(x – p)(x – q). – q): “forma factorizada”. Veamos los y 3)(x = (x + grácos – de estas ) y funciones = –3(x + cuadráticas )(x – en 4) la y forma y = (x + = 2)(x a(x – – p)(x 5) y y y 20 16 –12 12 8 8 4 4 0 –4 –3 –2 0 x –1 1 2 3 –3 –2 x –1 1 2 3 4 5 6 4 0 –2 x –1 1 2 3 4 5 –4 –8 –8 –12 –16 ➔ Para el funciones gráco Para las cor ta cuadráticas al eje funciones x en de (p, la 0) cuadráticas forma y y en de (q, eje de simetría tendrá ecuación x a(x – p)(x – q), 0). forma y p el = = a(x – p)(x – q), + q = 2 Nota: Las intersecciones nos dan Por ejemplo, cor ta tiene las al eje raíces x raíces emo x de en el en (–3, = –3 la con y x eje ecuación primer 0) el y = (, de una cuadrática gráco en x anterior, 0). La función en la la cuadrática forma f función y ecuación (x + (x) = 3)(x (x – = + ) y = f (x) 0. 3)(x = – ) 0 . 2 Escriba la Después, el eje función dibuje f (x) = x + 3x – 10 aproximadamente el en la forma gráco de f la (x) = (x – función, p)(x y –q). rotule las intersecciones con el eje x y y Respuesta 2 f (x) = x + 3x f (x) = (x + 5)(x – 10 – El 2) gráco cor tará Factorizar el al eje miembro y en (0, derecho de 10). la ecuación y 0 x (0, –10) Nota: La ecuación del eje de simetría es p Usar ( x 5) + = 2 3 x + q = 2 = 2 2 Capítulo 2 47 emo 2 Escriba dibuje con la función y = 2x – aproximadamente el eje x y el eje x el – 3 en gráco la de forma la y = a(x función, y – p)(x rotule – q). las Después, intersecciones y Respuesta 2 y = 2x – x – 3 y = (2x – 3)(x El + 1) gráco cor tará Factorizar el al eje miembro y en (0, derecho 3). de la ecuación y = 2(x – 1,5)(x + 1) Sacar el común y 0 coeciente del primer de x como factor factor x (0, –3) Nota: La ecuación del eje de 1 simetría x es = 4 Ejercitación 1 Escriba las I coordenadas de las intersecciones del gráco de cada Puede función con el eje x y el eje x f (x) = (x + 3)(x – ser 7) f (x) = 2(x – 4)(x – f (x) = –3(x + 2)(x + = 0, o 1) f (x) = 5(x + 6)(x escribir – en Escriba dibuje cada función en la aproximadamente intersecciones con el eje forma el x y y gráco el eje = a(x de la y = x y = – q). función, y Después, rotule las y para la intersección el eje y hallar con (ordenada al 2 – 7x – 8 y = x y = 5x – 2 p)(x la forma origen). 2 – la 2) polinómica 2 sustituir 5) función útil y. –2x 8x + 15 2 + 3x + 5 + 6x – 8 2 3 Escriba y = a(x del cada – función p)(x gráco – de q). la en la forma Después, función, y y realice rotule = a(x un el – h) + dibujo vér tice y k y en la forma aproximado las pero intersecciones claro con el y eje x y el eje y 2 y = x 2 + 6x – 16 y = –x 2 y = – 4x + – 18x 21 2 –0,5x + 3,5x – 3 y = 4x + 8 A 0 PREGUNTA TIPO B EXAMEN 2 4 Sea El 48 f (x) = 2x gráco – 12x. cor ta Se al muestra eje x A Escriba El la vér tice ecuación del del gráco en A B eje está y de en Funciones y ecuaciones cuadráticas par te B. del gráco Halle la de f coordenada x de: simetría. C. Halle las C coordenadas de C x PREGUNTA TIPO EXAMEN 2 Sea 5 f (x) = Halle x + (f g) 3, y sea g (x) = x – 2. (x). ° Escriba las coordenadas del vér tice del gráco de (f g). ° El gráco gráco de de la (f función g) de 5 h se genera unidades en mediante la una dirección traslación positiva del del eje x y ° 2 unidades Escriba en la la dirección expresión de negativa la del función eje y. h(x) en la forma 2 h (x) A = par tir con el + ax de eje bx lo Mucho la fórmula ➔ a puede de anterior, de la la partir decirse escriba la la fórmula de acerca función Cuando ● c intersección del gráco de h y Determinación cuadrática + en función un del sus de función gráco gráco de diferentes está la escrita en una función obser vando formas. forma polinómica, 2 f (x) = ax + bx + c, se sabe que la intersección con el eje y es b (0, c), y la ecuación del eje de simetría x es = 2a Cuando ● la función está dada en forma canónica, 2 f (x) = a(x vér tice, Cuando ● f (x) y Ahora par tir Si de la dan (forma el emo + k, – p)(x también estará función – está q), cómo hallar forma vér tice, la dada intersecciones la el en conocida (h, como forma del k). escrita gráco en forma cor tará al factorizada, eje x en (p, 0) 0). información las del h) vér tice la a(x (q, veremos conoce le = en escribiendo Si el – fórmula por con su el de una función cuadrática a gráco. eje x, puede comenzar factorizada. puede comenzar escribiendo la forma canónica vér tice). y Usando escriba Escriba la la la información fórmula de respuesta la provista función nal en la por el gráco, cuadrática. forma 0 (4, 0) (–2, 0) x 2 polinómica, y = ax + bx + c. (0, –16) { Continúa en la página siguiente. Capítulo 2 49 Respuesta y = –16 a(x = + 2)(x a(0 + – 4) 2)(0 – Como 4) el eje le x, –8a = –16 f orma a = 2 cuando en y = 2(x y = 2x + 2)(x – la las intersecciones comience con factorizada. x = 0. ecuación Puede 4) dan la función Sabe que Reemplace para vericar su con y estos resolver en en = 16 valores a. respuesta 2 – 4x – obteniendo 16 su CPG y el emo de comparando intersección del gráco gráco con los ejes la función los puntos x e y con en de los dado. y Escriba la muestra Escriba fórmula en su el de la función cuadrática que se (6, 3) gráco. respuesta nal en la forma polinómica, 0 x 2 y = ax + bx + c. (0, –15) R 2 y = a(x – 6) + 3 Dado en Sabe 2 –15 = a(0 – 6) + + 3 = 36a = –18 que se f or ma que y = ecuación en su 1 con – 2 1 2 y = – (x – 6) + 3 2 1 2 y = – x + 6x – 15 2 50 15 para vericar función = el vér tice, comience por escribir la función cuando resolver x en = 0. Reemplace estos valores en a. –15 Puede a conoce canónica. 3 la 36a la Funciones y ecuaciones cuadráticas el eje y. su respuesta CPG y obteniendo vericando el el gráco vér tice y la de la intersección Finalmente, veamos intersecciones nos lleva resolver a con emo Escriba con un qué los ejes sistema la sucede de del tres si no gráco. conocemos El ecuaciones el próximo con tres vér tice ejemplo o las también incógnitas para CPG. la fórmula de la función cuadrática que se muestra en el gráco. y (–2, 9) (4, 3) x (2, –7) R Para el punto (–2, 9), En este caso, del gráco se dan las coordenadas de tres puntos 2 9 = a(–2) 9 = 4a Para el – + 2b punto b(–2) + + c de la función. c (2, Reemplace –7), las coordenadas de x e y de estos tres 2 –7 = a(2) + b(2) + puntos c en la función cuadrática dada en la f or ma 2 –7 Para = el 4a + 2b punto + (4, polinómica, c Ahora 3), y cuenta = ax con + tres bx + c. ecuaciones con tres incógnitas. 2 3 = a(4) 3 = 16a + + b(4) 4b + + Puede c usar deter minar sección la CPG, a CPG para resolver en a, b y c. c Para Usando su = 1,5; b = −4; y c = −5. Si 1.5 obtiene en el el estos puntos capítulo gráco de la en el gráco, vea la 17. función en su CPG, verá 2 y = 1,5x – 4x – 5 que los tres puntos per tenecen a la cur va, como se indicó. Capítulo 2 51 Ejercitación Use la J información que brindan los grácos para escribir la fórmula 2 de cada función en la forma polinómica, y = ax + bx + c y y y (–1, 8) (0, 5) (–2, 0) 0 (6, 0) x (0, 5) (0, –12) 0 x (2, 1) 0 x y y y (1, 13) (5, 30) 0 (15, 30) x (–4, 8) (0, 4) (20, 0) (4, –5) x 0 y x y (2, 25) (1, 3) (–3, 0) (7, 0) 0 x 0 52 Funciones y ecuaciones cuadráticas (0,5; 0) x . En el aon el comienzo agua Las en un Cuando usar los utilice y funciones métodos CPG vimos que modelizarse sus grácos la rá trayectoria mediante pueden una usarse formada función para por cuadrática. modelizar cuadráticas aprendidos como ayuda a lo para largo para de resolver este responder problemas, capítulo. muchas Se podemos espera que preguntas. granjero el puede fnon situaciones. emo Un capítulo, cuadráticas usamos la este bebedero funciones múltiples de desea Si Halle jardín el ancho Halle el área cercar tiene x un jardín metros de rectangular ancho, halle la con un vallado longitud y el de 100 área m. del jardín en función de x 2 del jardín máxima que que tiene puede un tener área el de 525 m jardín. R Si el del 50 – granjero tiene rectángulo 100 debe ser m de 100. valla, La el suma perímetro del largo y el x ancho será, por consiguiente, 50 m. x largo = área = x(50 – 50 – x(50 x) = Área x − = ancho × largo x) Igualar 525 el área a 525 2 50x – x = 525 Escribir 525 y la ecuación cuadrática en f or ma polinómica 2 x – 50x (x – 15)(x + – 35) = 0 = resolver Esta 0 en x ecuación completando cuadrática x = 15 m o 35 m y o también el usando Si el ancho es 15, Si el ancho es 35, La manera podría cuadrado, más el el su resolverse usando la f ór mula CPG. largo es largo sencilla 35. es de 15. hallar el área máxima (25, 625) 600 es representar donde y es el grácamente área y x es el la función ancho. y = Puede x(50 – hacerlo x), en 400 200 su CPG. El vér tice muestra x del –20 Vea que jardín la (25, es el sección 625) área 25 es 1.6 el en el punto máxima capítulo extremo ocur re 17. del gráco cuando el y ancho m. 2 El área máxima es 625 m Capítulo 2 53 emo La altura que alcanza una pelota t segundos después de ser lanzada se 2 modeliza de la mediante pelota la en Halle ¿Durante la función h = 24t – 4,9t + 1, donde h es la altura metros. altura máxima cuánto alcanzada tiempo la altura por de la la pelota. pelota superará los 20 m? R y Dibuje (2,45; 30,4) el gráco 30 de la función 2 y = 24x – 4,9x + 1, donde y es la 25 altura 20 15 El 10 el la vér tice punto que 5 la 0 pelota y x es el tiempo en la está aproximadamente (2,45; altura pelota ha 30,4). Esto máxima ocur re per manecido en muestra en cuando el aire x 1 2 3 4 5 por Se La de segundos. altura máxima 2,45 segundos. puede hallar el vértice usando 30,4 m. es la CPG. Vea capítulo la sección 1.8 en el 17. 2 20 = 24t – 4,9t + 1 Sea h = 20. 2 4,9t – 24t + 19 = 0 Escriba f or ma una polinómica También t ≈ 0,9930 segundos y 3,905 ecuación puede y cuadrática resuelva resolverla en en t. usando la CPG. segundos Vea el la sección 1.7 en el capítulo 17. ¿Qué 3,905 – 0,9930 = 2,912 La pelota alcanza la altura de 20 de La altura de la pelota superará dos veces, una cuando asciende y 20 m durante cuando situaciones vida desciende. modelizarse 2,91 mediante funciones segundos. cuadráticas? emo Luisa requiere de 3 horas para ascender y descender una colina con su -1 bicicleta. su hasta de Su velocidad velocidad la en promedio promedio cima Luisa de su la cuesta colina ascenso y es en cuesta arriba. de su 40 abajo Si km, la es halle descenso de 35 km distancia de la la h más desde velocidad la que base promedio colina. R distancia Sea x la velocidad de ascenso de Recuerde que tiempo = , velocidad Luisa. y 40 40 + x que y suma descenso, los el tiempos total es de de 3 + 35 3horas. { 54 cuando ascenso = x de cotidiana pueden aproximadamente clases otra la los otras m Funciones y ecuaciones cuadráticas Continúa en la página siguiente. Puede 40 x 40 + multiplicar miembro a = 3x x miembro + 35 para por x eliminar y luego los por (x + 35) denominadores. 2 40x + 1400 + 40x = 3x + 105x Exprese la ecuación en la f or ma 2 3x + 25x – 1400 = 0 polinómica la CPG. capítulo y Vea resuelva el la en x sección usando 1.7 en el 17. −1 x ≈ 17,8 km Luisa h alcanza una velocidad −1 promedio de 17,8 km h en −1 el ascenso y 52,8 km h en el descenso. Ejercitación 1 La altura K que alcanza una pelota t segundos luego de ser lanzada 2 se modeliza altura de la pelota Halle ¿Durante 12 la mediante altura en la función = 15t – 4,9t + 3, donde h es la metros. máxima cuánto h alcanzada tiempo la altura por de la la pelota. pelota superará los metros? 2 2 El área, A cm , de un cuadro rectangular está dada por la 2 fórmula A = 32x – x , donde x es el ancho del cuadro en cm. 2 Halle 3 Un las cable forman Si el lado dimensiones de dos 40 se cuadro cor ta en si dos el área trozos. es de Con 252 los cm trozos se cuadrados. lado del cm del de uno de los cuadrados mide x cm, ¿cuánto mide el otro? Muestre que el área combinada de los dos cuadrados está 2 dada 4 por ¿Cuál Un es A la 2x Si ¿cuál medida la El largo de su ancho. el un 20x área rodeado área del 100. combinada mide por marco aproximada rectángulo Halle + rectangular está constante. es – mínima por tarretratos por tarretratos 5 = las es un es cinco cm marco igual del dimensiones 50 de a metros dos por 70 cuadrados? cm. El rectangular de la ancho del los del del ancho por tarretratos, marco? menos rectángulo si que su el triple área de es 2 de 6 La 782 m suma de los consecutivos es cuadrados 251. Halle de tres dichos enteros positivos impares números. Capítulo 2 55 7 Un rectángulo áureo tiene la propiedad de que si es dividido en La un cuadrado y un rectángulo menor, el rectángulo menor razón largo proporcional áureo al ABCD, PCBQ, tal rectángulo PQ como A original. determina se un muestra P a En el siguiente rectángulo APQD y rectángulo un entre rectángulo continuación. y el ancho un rectángulo se conoce n Quizás B otras BC de áureo como la roorón resulte interesante AB el será investigar situaciones en = AD PB las que razón D Q Sabiendo 8 Un car pintero fondo con de la una casa madera. Si baranda de pueda 9 que Javier y AD = desea casa. , halle Un lado restantes m, AB. constr uir car pintero 15 esta C los el aparece par ticular . ¿qué de tres tiene área una la terraza terraza lados compar tirá tendrán suciente tendrá rectangular la una madera terraza en el una pared baranda para más de una grande que constr uir? viaja para visitar distancia. Viaja velocidad promedio 360 km Si entero a su en hermana autobús y que vive 140 km a en 500 km tren. de La −1 el del 10 viaje autobús Cuando más del Juan que Juana y cuando le lo ero a 8 es 10 km horas, más h halle las que la del velocidades autobús. promedio tren. solo, hace limpiar lleva tren toma trabaja pueden tiempo le del Juan la la limpieza Juana casa sola. en limpiar la 2 de Si casa trabajan horas casa su si 24 le toma juntos, minutos. trabaja 2 horas Juan y ¿Cuánto solo? rón ✗ 1 Resuelva cada ecuación: 2 (x + 2) = 16 2 x –16x + 64 = 0 2 3x x x + 4x – 7 = 0 2 – 7x + 12 = 0 – 12 = 0 2 + 2x 2 3x f – 7x + 3 = 0 y PREGUNTA TIPO EXAMEN 2 2 Sea f (x) x Escriba de 56 = f con + la el las 3x – 4. Se muestra coordenada eje y del par te punto del de gráco. intersección del gráco 0 y. Halle intersecciones Escriba la ecuación Escriba la coordenada del del eje x Funciones y ecuaciones cuadráticas gráco de del con el eje x simetría. vér tice del gráco. x PREGUNTAS TIPO EXAMEN y 25 3 Sea f (x) = a(x – p)(x – q). Se muestra par te del gráco. 20 Los puntos (–5, Escriba Halle el 0), (1, valor 0) de y p (0, y 10) el per tenecen de al gráco. q 10 el valor de a 5 2 4 Sea f (x) = a(x + 3) – 6. 0 –2 –3 Escriba las Sabiendo A par tir coordenadas que de f lo (1) = del vér tice del gráco 2, halle el valor de anterior, halle el valor de f a. (3). Las La ecuación funciones cuadráticas 2 5 x + 2kx + 3 = 0 tiene dos x –1 de f raíces reales están iguales. íntimamente Halle los posibles valores de k relacionadas 2 6 Sea f (x) = otras 2x + 12x + 5. llamadas Escriba la función f, dando su respuesta en la (x) = a(x – h) cónicas” g se + gráco de 4 en la de unidades en dirección vér tice del obtiene la a par tir dirección positiva gráco (véase la k página El “secciones forma 2 f con relaciones de del de f mediante positiva eje y. del Halle las eje x una y 8 60). ¿Cómo se traslación usan estas relaciones en mundo unidades coordenadas el real? del g y 7 Escriba la fórmula cuadrática Dé su que se respuesta de la función muestra en la en el gráco. forma (–4, 0) (6, 0) 2 y = + ax bx + c. 0 x (2, –12) ero 1 Resuelva cada rón ecuación y dé sus respuestas con una aproximación de 3 cifras signicativas. 2 3x 2 – 5x – 7 = 0 2x x 1 = x La 2x – 1 + 3 PREGUNTA 2 + altura de = 3 1 + x TIPO 8x = 5 x + 2 EXAMEN una piedra arrojada desde un puente, h metros sobre 2 el agua, donde t se es modeliza el tiempo mediante en ¿Cuál es la altura ¿Cuál es la máxima ¿Durante ¿Cuánto cuánto tiempo la función h(t) segundos inicial desde altura tiempo tarda la tras el altura piedra de en 15t + 20 lanzamiento donde alcanzada la = se arrojó por la la 4,9t la , piedra. piedra? piedra? piedra chocar la de – con es el mayor agua a 20 m? debajo del puente? Capítulo 2 57 3 El largo El área de un rectángulo excede en 5 cm al triple del ancho. y 2 del rectángulo es 1428 cm . Halle el largo y el ancho del rectángulo. R PREGUNTA TIPO EXAMEN 2 4 La función f está dada por f (x) = ax + bx + c. Se muestra par te P del gráco de f 0 Los puntos P(–0, 2), Q(–5, –3) y R(5, 27) per tenecen al x gráco. Q Halle 5 los Tomás valores conduce de su a, b y auto c. 120 km para ir a trabajar. Si pudiese 1 incrementar trabajo 30 su velocidad minutos promedio antes. ¿Cuál es en la 20 km h velocidad , llegaría al promedio a la que conduce? ResuMeN del Roón ● Si xy A esta ● ● = 0, propiedad propiedad Si – Para – b) resolver completar elévela al x se = la 0 o y = rá 0. denomina algunas veces la ro no Esta a)(x on entonces roo (x capítulO puede = 0, una entonces cuadrados, la igualdad. en el miembro ampliada ecuación cuadrado de ser y Este tome sume de – por la el proceso izquierdo x a el a: = 0 o mitad la – b = 0. procedimiento del resultado crea x un de coeciente en ambos trinomio lineal, miembros cuadrado perfecto ecuación. 2 ● Para poder completar el cuadrado, el coeciente de x debe ser . 2 Si el ese por término de coeciente ese tiene x como coeciente factor común distinto o de dividir , toda puede la sacar Esta expresión coeciente. fórmula en el de fórmulas aparece cuadernillo de Matemáticas l fórm rá NM del IB; por lo 2 ● Para cualquier ecuación en la forma ax + bx + c = 0, tanto, ± b tiene que memorizarla. 2 −b x no − 4 ac = 2a Podemos R on considerar rá que una ecuación 2 ● Para una ecuación cuadrática ax + bx + c = 0, con dos raíces reales 2 ■ Si b – 4ac > 0, la ecuación tendrá dos raíces reales distintas. – 4ac = 0, la ecuación tendrá dos raíces reales iguales. – 4ac < 0, la ecuación no iguales tiene una sola 2 ■ Si b solución. 2 ■ Si b tendrá raíces reales. Continúa 58 Funciones y ecuaciones cuadráticas en la página siguiente. Gráo ● Para fnon ecuaciones cuadráticas rá en la forma polinómica, 2 y = ax + bx + c = 0, el gráco cor tará al eje y en (0, c). b ● La ● Cuando ecuación del eje de simetría es x = 2a 2 la función cuadrática básica y = x sufre transformaciones, 2 las funciones resultantes pueden escribirse como y = a(x – h) + k 2 ● Para el ● gráco Para el ● funciones tendrá funciones gráco Para cuadráticas cor ta funciones su vér tice cuadráticas al eje x en de en (h, de (p, cuadráticas la la 0) de y la forma y eje de simetría tendrá a(x – h) + k, = a(x – p)(x – q), = a(x – p)(x – q), k). forma y (q, 0). forma y p el = ecuación x + q = 2 2 ● Cuando la también conocida estará ● en Cuando f (x) = función (h, la a(x en como la forma forma del f (x) = a(x vér tice, el – h) + k, vér tice k) función – está p)(x – está q), el escrita gráco en la forma cor tará al factorizada, eje x en (p, 0) y (q, 0). Capítulo 2 59 t or del l conomno on mmá El gráco Vemos por Las parábolas cuatro un Las otras aire o la (o cuadrática mundo de una un de real: chorro mno tiene la de la trayectoria agua que Una parábola resulta cono de con la y un cónicas un es la de una una uye de parábola. pelota una volando fuente. y plano. son la la hipérbola. forma Elipse Parábola Hipérbola que intersección plano de las Circunferencia { forma r secciones conos) elipse el n form como Estas secciones la en solamente dos circunferencia, función forma conocidas ón . cono una parábolas son formas on de el de ón: de paralelo un a la generatriz. Los antiguos secciones (c. 262 griegos cónicas a.C. – c. y 90 estudiaron Apolonio a.C.) fue las de el Perga Pueden para usarse describir ecuaciones estas primero y práo: en darles entre un 350 nombre. d.C. y 370 Hipatia fue una d.C., matemática murió y directora de la Escuela ax² + bx (Egipto) en Platónica una (x de – h)² – h)² + solo unas pocas época trabajo a la de mujeres tenían Apolonio. fueron el Teoría secciones Las del (c. cónicas secciones posteriormente matemático Khayyám 60 educación.Desarrolló las y poeta 048 Conocimiento: las – c. – (y k)² = k)² = de por Omar 3). cónicas, formas matemáticas en el mundo (y – k)² – el estudiadas persa – b² h)² Héro: cónicas secciones – en a² acceso (y + e: (x que c en a² Alejandría + astrónoma, (x y = (nacida crnfrn: 45) matemáticas guras: real = b² r² Muchos ■ ■ ¿Por consideran qué ¿Sabía Esto que no antes, una se que las órbitas mostró tenían nombraba circunferencia circunferencia Apolonio planetas la las de hasta había tales es los planetas planteado órbitas la más perfecta de “perfecta”? principios secciones es del la formas siglo de estudiaba pero elípticas? XVII. hipótesis cuando cónicas, son nunca Mucho que los y lo había probado. ■ ¿Cómo Hoy cree en puentes y de antenas hubiese Obser ve las en evolucionó hipérbolas trayectorias el espacio, imaginado resultar brindaran que cuer pos conocimiento elipses, de y la y en el tiempo? parábolas las naves forma de en los espaciales las parabólicas. pudieran ■ este vemos colgantes, otros ¿Quién que día, a en formas su puedan que las ecuaciones que nos alrededor : modelizarse de matemáticas ayudan ¿qué secciones a otras mediante entender guras y un tan el cono útiles y nos universo? formas ve ecuaciones matemáticas? ■ ¿Por qué para describir cree que la gente formas y trata patrones de en usar el las matemáticas mundo que nos rodea? ■ ¿Por qué el comprender uso de las nuestro matemáticas mundo y puede nuestro ayudarnos a universo? Capítulo 2 61 Probabilidad 3 ObjetivOs del Conceptos 5.5 de capítulO: experimento, resultado, resultados equiprobables, espacio n( A) muestral (U) y suceso. La probabilidad de un suceso A P(A) es = . Los n(U ) sucesos complementarios diagramas Sucesos 5.6 de árbol y compuestos, mutuamente A tablas la y A′ de fórmula excluyentes: P(A (no A). El uso de diagramas de Venn, resultados. ∩ para B) = P(A 0. ∪ B). Sucesos Probabilidad incompatibles condicionada; la o denición P( A ∩ B) P(A | B) . = Sucesos independientes; la denición P(A|B) = P(A) = P(A | B′). P(B) Probabilidades an Qué 1 y sin reposición. omnzr necesitamos Sumar, con restar, saber multiplicar y Comprobemos dividir 1 Calcule sin usar 3 fracciones 2 10 1 + 3 = 3 7 15 9 3 3 7 – 9 9 5 7 15 2 = 2 × = 15 2 – 1 5 5 habilidades calculadora: + ⎛ 1 la 2 − 13 + 5 1 nuestras 1 − 5 ⎞ × ⎜ = 20 ⎝ ⎟ 3 9 7 ⎠ 9 9 20 3 × 3 3 3 × = 4 × 5 5 4 4 3 4 ÷ 7 4 × = 7 Sumar, 20 7 = 7 2 9 = 3 restar 1 = 1 3 y 3 multiplicar decimales 0 0,2 + 0,7 × + 62 las 1 − siguientes operaciones: 0,375 0,65 + 0,7 50% de g 12% 0,05 × 0,25 × f 22% de 0,6 0,64 −0,62 0,4 30 0,22 0,38 0,75 que entonces Calcular 52% Realice del 10% de 0,8 0,34 Dado 3 2 0,35 0,9 0,2 9 de 2 × 0,2 34 × = 68 0,34 = 0,068 porcentajes 60 Probabilidad = 0,52 × 60 3 = 3,2 Verique usando sus su respuestas calculadora. a las preguntas 1 y 2 ● ¿Cuál es la probabilidad de que llueva mañana? [ De acuerdo ser vicio ● ¿Qué ● ¿Cuál tan probable es que pase mi la probabilidad de ganar el par tido de gobierno ● tarde? ¿Tengo lugar de llegar al colegio a tiempo si los Unidos, probabilidad cer teza del de fútbol Estados esta el examen? del es con meteorológico uso el autobús en alcanzado por en dado un año la de ser un rayo es tren? 1 750 000 Consideramos palabras preguntas “suer te”, como estas “posibilidad”, todo el tiempo. “probabilidad” y Usamos “cer teza” las La probabilidad ser en alcanzado rayo nuestras conversaciones cotidianas, pero estas mismas palabras para de por alguien un que se 1 vive usan para describir la probabilidad matemática. Esta 80 años es impor tante 6250 rama de sucesos, la matemática desde los nos ayuda promedios a comprender depor tivos hasta el el riesgo estado y del otros tiempo Estas han partir y la posibilidad de ser alcanzado por un probabilidades sido estimadas de datos rayo. el tamaño población En este capítulo examinamos el lenguaje de la las cuanticar la que herramientas probabilidad involucren básicas que se (asignarle necesitan un y valor personas una el número para alcanza- numérico) das y de probabilidad, de cómo a sobre resolver problemas por últimos un 30 rayo en los años. probabilidades. Capítulo 3 63 ingón: A mediados Pierre este dado es u ¿Cuál ➔ del siglo Fermat problema ¿Qué . de más y dados XVII, surgido a probable: obtener opción un cree los Antoine que matemáticos de obtener 6 es probabilidades Gombaud par tir doble y en más un un 24 se 6 juego en Blaise Pascal, mostraron por sencillo: cuatro lanzamientos lanzamientos probable? intrigados ¿Por de dos de un dados? qué? dnon Un o es el Un xrmno Un xrmno incer tidumbre Algunos ejemplos resultado es el un proceso oro acerca de de del es experimento. por el aquel suceso experimentos cual en que se el obtiene cual pueda aleatorios un resultado. existe ocurrir. son: El ● Arrojar ● Lanzar un dado tres primer sobre una Tomar ● Registrar dos naipes probabilidades, de un mazo de 52 libro número de automóviles de que pasan por la entrada en un período de 5 azar, fue minutos expresar las posibilidades de que ocurra un suceso número comprendido entre 0 y . En esta escala, el 0 representa fue imposible y representa un suceso que ocurrirá, con medida es la ro de que ocurra el probable Su 1 y ocurra un suceso P (A) A. para De representar aquí que 0 ≤ la P (A) probabilidad ≤ de tres formas de calcular ● Probabilidad teórica ● Probabilidad experimental Probabilidad subjetiva la probabilidad de un suceso: dado cuales ser de los sucesos número tiene ocurrir con seis la equiprobables caras misma es , 2, numeradas, todas probabilidad. 3, 4, 5, 6. La las o no a un 1. la como decimal, lista un dado de la cada un una porcentaje. equilibrado la En un equilibrado que es dado algunos pueden probables (no probabilidad resultado misma. sucesos Probabilidad escribir “cargado”) no 64 mayor teórica equilibrado pueden cómo trampas. probabilidad En Un un quienes probabilidad puede fracción Probabilidad para . Podemos ● a en que Una Existen saber atrapar hacen escribir técnicas trampas juego 2 Podemos origen libro seguro hacer 0 de suceso. contenía medianamente y certeza. italiano. Imposible lósofo, matemático apostador , Esta un un médico, suceso por usando astrónomo, un escrito Cardano (1501–1575). Cardano Podemos juegos del Gerolamo colegio los naipes de el escrito moneda El ● libro veces ser otros. más Llamamos La a la notación Sea el lista n(U) suceso A, = de 6 todos muestra denido espacio muestral espacio muestral. hay La los un que como 6. resultados hay “el n(A) = obtenido muestra de el o mr , elementos número probabilidad seis posibles que obtener es que un 6 en el el hay espacio 6”. un cuando En 6 se U. muestral. este en el arroja 1 un dado es una en seis, . o En notación de probabilidad: 6 n( A) P( A ) 1 = : = n (U ) 6 n( A) ➔ La probabilidad teórica de un suceso A es P( A ) , = n (U ) donde es el n(A) es número el número total de de casos resultados favorables al suceso A y n(U) posibles. Se denomina “icosaedro” ➔ Si la probabilidad de un suceso es P, en n experimentos poliedro espera que emo el suceso ocurra n × P arroja de 20 un dado equilibrado con 20 resultan 1 al 20. El suceso A se demasiado dene complicados número obtenido es un múltiplo de 4”. 41 El dado se arroja 100 9 P (A). 4 permitir Determine veces exacto veces. espera un análisis pueden resolverse 9 ¿Cuántas obtener un múltiplo de para 1 3 6 1 “el que 2 8 del procesos caras 20 caras. numeradas como un veces. Los Se a se mediante 1 1 4? métodos que probabilísticos emplean la “ley de Respuestas los n(A) = 5 y n(U ) = 20 Hallar grandes Estos n( A) P( A) 5 = = n (U ) Hay 1 números”. n(A) 20 resultados métodos, posibles. desarrollados en las = 20 5 4 de ellos son múltiplos de 4 décadas (4, 8, 12, 16 y de 1930 y 20). 1940, se conocen como 1 Probabilidad × 100 = × número de experimentos métodos 25 de Montecarlo, 4 por Se pro Muchas veces los xrmn resultados no resultan (mr) equiprobables puede usar un experimento para estimar las ejemplo, pieza que se deberíamos para está calcular la probabilidad produciendo evaluar algunas en de una ellas. de fábrica Si la resulta defectuosa, podríamos son defectuosas. Sin embargo, situaciones, pero la for taleza que sea una naipes determinada hasta defectuosa, primera pieza en que puede no ser el juego llamado la la segunda pieza no es defectuosa, una podríamos de “Bridge”, modelización estadística que todas el de una nuclear en las Quizás resulte caso. interesante Si de probabilidades. concluir este gran estimación cadena. piezas una de la reacción evaluamos casino. en desde mano Por famoso variedad de se el emplean entonces explorar las concluir aplicaciones de los 1 que la probabilidad de que una pieza sea defectuosa , es dado que 2 mitad de todas las piezas hasta el momento resultaron defectuosas. la métodos con de mayor Montecarlo profundidad. Capítulo 3 65 Continuando este proceso una cantidad de veces y calculando la razón: El Número de piezas ser vicio los Número de piezas A medida relativa se la frecuencia que el relativa número acerca Estados ➔ más y de de que piezas más a la una pieza evaluadas resulte crece, probabilidad de la que defectuosa. probabilidad por frecuencia una pieza un rayo, Número usar probabilidad. más se emo esta frecuencia Cuanto acerca la mayor frecuencia relativa es el para número relativa de una los automóviles mañana se dan que a en la pasan tabla Color la ser alcanzado de personas de personas alcanzadas en la población estimar de la experimentos, la entrada del colegio siguiente: Frecuencia Rojo 45 Negro 16 2 Verde Estos 14 Azul 17 Gris 23 números estimaciones, estamos Otros como la la probabilidad del colegio mañana colegio. sea siguiente Estime el de estimación de 138 una entrada relativas 21 t o Estime son porque usando frecuencias A de que el próximo automóvil que pase por probabilidad. la rojo. pasaron número de 350 automóviles automóviles rojos por en la esa entrada del mañana. Esta probabilidad está dada una como fracción. En los R exámenes 45 La frecuencia relativa de automóviles rojos del IB es se 138 debe dar la 45 Por lo tanto, la probabilidad de que un automóvil sea rojo es respuesta en forma 138 Cuando 350 automóviles pasan por la entrada del colegio, el exacta número 45 de automóviles rojos será aproximadamente con × 350 = o tres en decimales cifras 114. 138 signicativas, para probabilidades. Probabilidad No En en siempre estos un Por un de fue van 66 juicio a los del tor neo pero Probabilidad así de un experimento estimar la de Se fútbol de primera ambos nalmente en los las gran de información Liver pool podrían también un probabilidad experiencia, inglés gane? como desempeño jugar, la equipos Liver pool equipos, el repetir podemos subjetivo, ejemplo, que posible casos, par tido dos es subjetiva y considerar que una par tidos de de suceso veces. basándonos creencia. se ¿Cuál par tidos condiciones tendremos o Arsenal división. últimos número un es enfrentarán la probabilidad anteriores cada entre equipo meteorológicas “adivinar”. en en y las los cuál que la usando: probabilidad. por Amarillo empleó estimar colores durante para defectuosa. Podemos Los Unidos método Número resulte de evaluadas este obtenemos meteorológico defectuosas las Ejercitación 1 Se arroja un numeradas el número 3A dado del 1 octaédrico al 8. obtenido Un número Un múltiplo ¿Cuál sea el (ocho es la caras). Las probabilidad caras de están que, al En arrojarlo, siguiente? las probabilidades, todos los las par de Un múltiplo equilibrados 3 Un número Menor de dados monedas que preguntas sobre se y son a menos indique lo 4 contrario. 2 Un su que vendedor lote. El que no es múltiplo de 4 4 de automóviles vendedor sabe usados que 30 tiene 150 automóviles automóviles son “Al en azar” que defectuosos. signica cualquier automóvil Uno de los 150 automóviles se selecciona al azar. ¿Cuál es tiene posibilidad probabilidad de que sea de La de tabla los siguiente estudiantes muestra en un las frecuencias colegio relativas de las edades probable secundario. de los 30 ño) automóviles 13 0,15 14 0,31 15 0,21 16 0,19 17 0,14 Se elige 4 azar un estudiante probabilidad tenga 15 años El estudiante tenga 16 o 200 estudiantes el número caras tabla de muestra en la en de una los ¿Cuál es ¿Cree que Se gira obtendrá Cada Los letra 11 ¿Cuál La la la perinola no lo son. la un la letra edad. años de edad. de están de 15 años de numeradas 100 edad. del 3 4 5 6 27 18 17 15 16 7 relativa es 3000 para la equilibrada? veces. 1 al 6. juegos. 2 perinola salida Dé Estime el del una 1? razón número para de su veces respuesta. que se 4. la palabra se CONSECUTIVO colocan probabilidad C colegio. 1 frecuencia car tones es que colegio. resultados perinola de este perinola este de más estudiantes Frecuencia de estudiante seis los que: El Número 5 de Las La al la Halle uno 1 Halle Hay como r Total tan uno Frn de (n Es elegir defectuosos e ser defectuoso? seleccionado. 3 igual la con de La las elegir letra P letras un se escribe hacia car tón abajo. con Una las en car tones Se extrae siguientes separados. un car tón al azar. letras? vocal Capítulo 3 67 6 La perinola las probabilidades obtener que verde se es el Color Una 7 la disco al Sea .. doble la de azar. Halle número azul. La La obtener tabla muestra probabilidad de amarillo. verde 0,3 de 40 la obtener discos verde. numerados probabilidad par dgrm y azul 0,4 contiene un de “cargada”. rojo amarillo probabilidad bolsa está obtener rojo Frecuencia Halle muestra de que Tenga de del el algún 1 al 40. Se número dígito elige del un disco: 1 vnn John en Hay 00 estudiantes en un Venn 1834. de ellos practican tiro con puede mostrar la información mediante sacerdotes lo y a animaron pasos. College, conjunto Inglaterra, abuelo John a seguir En 1853 empezó a vnn estudiar El su un sus grm Hull, y arco. también Se en padre gr upo. fueron 38 nació Su A El rectángulo en el de la Cambridge, Gonville and Universidad del que se Caius de graduó en U A es el de los representa estudiantes 100 los 1857 estudiantes. para adjunto de conver tirse la en profesor universidad. Durante 38 que tiro practican con n(A) = En arco. consecuencia, n(U) = los 100. con cinco el años losofía elige un estudiante al azar. La probabilidad de que continuó regresó a practique tiro con arco puede P(A). A Venn 1862 de para enseñar probabilidades. desarrolló para estos como 38 en teoría una forma escribirse gráca P( A ) y el John estudiante como y 38 Cambridge Se siguientes sacerdocio representar grácos se diagramas los de conjuntos. conoce Venn. 19 = = 100 50 n( A) Recuerde Suceso El área complementario fuera de A (pero que P( A) = n(U ) A´ siempre dentro del espacio muestral U) U A representa Esto es a A´, los el estudiantes ommno que de no practican tiro con arco. A 38 n(A′ ) = n(U) – n(A) 62 Del La diagrama de probabilidad Venn de n ( A ′) P( A ′) = vemos que 62 n(A′ ) estudiante = no 00 – 38 practique = 62 tiro con arco, 31 = n (U ) un que = 100 T odos o Obser vamos que: P (A′ ) + P(A) Probabilidad estudiantes = 1 50 practican arco practican 19 + = 50 68 bien con 31 los 50 o bien tiro tiro no con arco. ➔ Como suceso, P( A ) + P( A ′) P( A ′) los De ellos, ocurrir o no ocurrir. = 1 − P( A ) 00 de sucesos estudiantes, 6 Podemos 38 puede = 1 Intersección De A, practican mostrar 30 juegan ambos: esta tiro bádminton. con información arco del y bádminton. siguiente modo: estudiantes practican arco. 16 tiro 30 con estudiantes practican estudiantes 16 bádminton. estudiantes practican bádminton practican bádminton y arco, y arco, tiro con por lo tiro con por lo U tanto, solo 38 – 16 practican = 22 tiro tanto, con solo arco. La la – 16 sombreada nrón Esta región de es A 48 representa estudiantes 100 – 22 ambos: arco La ∩ y se 16 – 14 bádminton. escribe 48 con arco que ni no practican bádminton. La como B. probabilidad de que un estudiante elegido al azar practique n(A tiro = tiro tiro región – que estudiantes practican A 14 y Hay aquellos con = bádminton. región B. 30 practican con arco y bádminton se escribe P(A ∩ ∩ B) es el de elementos intersección n(A ∩ B) = número B). en la entre los 6 conjuntos n( A ∩ B ) P( A ∩ B ) = 16 = n (U ) A y B 4 = 100 25 U A La probabilidad elegido pero sí al azar tiro de no con que un estudiante practique arco se B A ∩ B′ bádminton escribe P(A ∩ B ′ ). 22 estudiantes total de 100 de un practican 48 22 P( A ∩ B ′) = 11 tiro = 100 con arco pero no 50 bádminton. A′ ∩ B ′ representa los estudiantes que no practican ni tiro U con arco ni bádminton. 48 A′ Capítulo ∩ 3 B′ 69 Unión de sucesos La U A región y B, la sombreada región estudiantes con arco región o se es la representa que practican bádminton escribe o nón de aquellos ya sea ambos. tiro La A ∪ B 48 Note que “o” matemática La probabilidad bádminton o de tiro que con un arco estudiante se escribe elegido al azar practique la P(A ∪ B). posibilidad ambos: “o Del y diagrama, de n(A ∪ B ) = 22 + 6 + 4 = de llamamos inclusivo”. 52 aquí Esto n( A ∪ B ) P( A ∪ B ) = 52 = n (U ) A ∪ B ′ con lo en incluye representa arco no o par tir 25 probabilidad. aquellos practican a de la denición de = 100 todos es 13 estudiantes que o practican tiro U bádminton. 14 n(A ∪ B ′) = 22 + 6 + 48 = 86 y de aquí A n ( A ∪ B ′) P( A ∪ B ′) = 86 = ′ 43 = 48 n (U ) emo En un de computador, Use el 50 gr upo Dibuje 100 un 10 30 juegan diagrama diagrama estudiante estudiantes, de elegido de con juegan con entretenimientos Venn Venn al 17 para para mostrar hallar la entretenimientos de esta mesa 9 no juegan. información. probabilidad de que un azar: Juegue con entretenimientos de mesa Juegue con entretenimientos de computador Juegue con entretenimientos de mesa, de y de pero y no de mesa con entretenimientos computador R Sea C = juegan {estudiantes con que Primero entretenimientos denir la notación de computador}, No M = {estudiantes que juegan sabemos cuántos entretenimientos entretenimientos de x = n(C ∩ n (C ∩ de computador y mesa} de Sea juegan con mesa; usar x para representar este M ) valor. n(C ′ M ′) ∩ M ) = = 17 10 − − x x U 17 – 10 – x 9 { 70 Probabilidad Continúa en la página siguiente. (17 36 − − x) x x + = = x + (10 − x) + 9 = Las 30 de 30 cuatro Venn U sumar U y por el lo diagrama conjunto tanto deben 30. Reemplazar el del conf or man universal 6 regiones número x en = 6 para cada obtener región del diagrama 9 Usar 10 el diagrama de Venn y 1 n ( A) P( M ) = = 30 P ( A ) = 3 n (U 6 P(C ∩ M ) = = 30 5 4 2 P(C ′ ∩ M ) = = 30 Ejercitación 1 En un y son 4 r ubio 2 3 En o una 35 con niños, ojos diagrama se elige tenga clase al ojos de ellos estudian Se elige al azar de 10 Venn malayo uno de y 5 estos En de Educación ha hecho ambas de estudie aeróbic ninguna de las elige Haya hecho ambas Haya hecho gimnasia una PREGUNTA el los tienen ojos marrones representar la probabilidad situación. de que el niño sea y de 15 de ellos ellos no estudiantes francés Física 17 dos de y estudian estudian de la francés, ningún clase. 13 idioma. ¿Cuál es la malayo? hay 25 niñas. gimnasia. actividades. 13 Una ya de ¿Cuántas han las niñas han no hecho actividades? Se De la estudiantes, que clases 14 marrones. de gr upo r ubios, para Halle probabilidad un son marrones. azar. 25 de tomado 4 de r ubios Un niño 15 3B gr upo Dibuje un ) 1 piano al azar. Calcule la probabilidad de que: actividades. pero no aeróbic. TIPO EXAMEN 32 estudiantes y ninguna niña 7 de Se elige un de que: Juegue Toque realizan las de ambas el clase, 18 juegan actividades. al golf, ¿Cuántos 16 no tocan practican actividades? estudiante al una golf pero piano al azar. no pero Halle toque no el juegue la probabilidad piano. al golf. Capítulo 3 71 PREGUNTA 5 El TIPO EXAMEN conjunto números universal positivos subconjuntos A = B = A B Ubique del Se Ni ciudad, lee “ A ” y el la son de el que 3 el 2% y divisores de la Lea solo “ A ” Lea solo “B” No de 3 ni A y B 5% que la el lee lee las de que 15. los Los de de 3} 30} en la región correspondiente U el de número 10% “ A ” de y 30 el “B”; lee el diario el diario “ A ”, “C”. leen una Para esta usar tres diagrama 4% pregunta círculos de representar “C”. personas que lee y sea: 30 población “B” de U. divisor de “B”, probabilidad en iguales de de: divisor 40% 3% de conjunto como: múltiplos número de el o el Venn. un de como menores denen son que diario “C”; Además, el Halle se que múltiplo encontró lee B probabilidad una enteros azar Múltiplo 30% Se la dene elementos diagrama al se elementos En el los los elige Halle 6 y {enteros Enumere A {enteros U los tres persona Venn, cada necesitará en uno al para diario. U diarios. elegida el azar ciudad: C La lea regla Aquí tiro está con ninguno de el la y los tres diarios adición diagrama arco de de Venn bádminton de para la los página estudiantes que practican 69. U T anto la probabilidad estudiante como la nyn q n mo n(A ∪ B) = 38 + 30 − n(A ∪ B) = n(A) + lo tanto, P(A ∪ Para dos P(A 72 sucesos n(B) B) ∪ Probabilidad B) = A y P(A) que ro or. − n(A ∩ = P(A) + una un arco, un rq B + P(B) − P(A cualesquiera P(B) – vez Solo esta queremos probabilidad, B) ∩ lo tanto, restamos B) probabilidades. ➔ de con 6, por por que bádminton, n considerar o practique de tiro probabilidad estudiante 48 practique P(A ∩ B) una de estas jgo Para el próximo ejemplo familiarizarse con de de 52 hay naipes cuatro los y tréboles emo Se elige Halle mazo En picas, diamantes. son necesita común un negros, picas Hay as, 3, 2, reina mazo tréboles, Las rojos. y y y 13 4, rey. se les su país los naipes 5, A llama diamantes 6, la 7, en 8, jota, 9, la cada 10, reina “guras”. naipes son palo: jota, y el ¿Existen similares o rey en iguales a estos? los al la un juego. palos: corazones corazones n azar un naipe probabilidad de de un que mazo sea un común corazón de o 52 un naipes. rey . R Necesitamos P(C ∪ R). U Dibujemos C un diagrama de Venn. R A ♥ K ♣ Q ♥ J ♥ 10 ♥ 9♥ 8♥ 7♥ 6♥ 5♥ 4 3♥ 2♥ K K K ♠ ♥ Hay 13 Hay 4 Hay un corazones en el mazo. 13 P(C ) = 52 4 P(R ) = reyes en el mazo. 52 1 P(C ∩ R ) = naipe que es rey y corazón. 52 Por lo P(C ∪ tanto 13 R ) 4 + = 52 1 – 52 4 16 = 52 Usando = 52 P( C ∪ R ) = P( C ) + P( R ) – P( C ∩ R ) 13 Capítulo 3 73 emo 3 9 Si A y B son dos sucesos tales que P(A) = y P(B) = y 10 20 P(A ∪ B) P(A = ∪ 2P(A B ) ∩ B) halle: P(A ∪ B )′ P(A ∩ B ′) R Sea P(A ∩ B ) = x Usar 3 9 P (A ∪ B ) = P (A ) + P (B ) – P (A ∩ B ) 2x = + – x 10 20 15 3x = 20 3 x = ÷ 3 4 1 x = = P(A ∩ B) 4 1 P(A ∪ B) = Dado que P (A ∪ Dado que P(A′) B ) = 2P(A ∩ B) 2 1 Si P(A ∪ B ) = entonces 2 1 1 P(A ∪ B )′ = 1 – = = 1 – P(A) 2 2 1 Si P(A ∩ B ) Usar el resultado del apartado a = 4 P(A ∩ B ′ ) = P(A) – P(A 1 9 – = 20 ∩ B ) Esta es la región del diagrama que 1 representa a A sin la intersección con B. = 5 4 U P(A) P(B) 1 P(A ∩ B) = 4 Ejercitación 1 Dos de dados los 3C se Se obtuvieron que las 500 se veces. muestran siguientes Para en cada las tiro, se escribe la suma caras. frecuencias: Suma 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Frecuencias 6 8 21 34 65 80 63 77 68 36 42 Usando 74 arrojan números las frecuencias, calcule La suma sea exactamente La suma sea un La suma sea exactamente Probabilidad número la probabilidad divisible por 5. por 5 de que: par. divisible o sea un número par. 2 Se arroja un dado probabilidad 3 de caras, numeradas número obtenido sea primo. El número obtenido sea primo El número obtenido sea un En un gr upo mujeres de y cámara Se la 80 22 de turistas, son que fotográca elige una letra probabilidad del 1 al 10. Calcule la que: El probabilidad 5 10 son 4 de o al de un sea azar que tienen con turista múltiplo múltiplo 40 mujeres o de 4 de o cámaras cámaras elegido al 4. un múltiplo fotográcas, fotográcas. azar de del 3. 50 Halle gr upo la tenga mujer. de las 26 letras del idioma inglés. Halle esté: En la palabra Ma tHeMa tics En la palabra tRiGONOMetRY En la palabra Ma tHeMa tics y en la palabra tRiGONOMetRY En la palabra Ma tHeMa tics o en la palabra tRiGONOMetRY Una estudiante prestada cción, obra 0,30; ¿Cuál una una es ¿Cuál es ninguna y la obra va la de biblioteca. cción que pida probabilidad de la de a cción, de es no probabilidad de que obra de cada que la cción de probabilidad 0,40; una de La que pida la una clase, estudiante o de que pida obra de no 0,20. pida prestada ambas? estudiante no pida prestada obra? PREGUNTAS TIPO EXAMEN 1 6 En un camino, 1 de las casas no reciben periódicos. Si 3 4 3 reciben el periódico nacional y el periódico local, ¿cuál es la 5 probabilidad de que una casa elegida al azar reciba ambos? 1 7 Si X e Y son dos sucesos tales que P(X) = 1 y P(Y) 4 = y 8 1 P(X ∩ Y) = , halle: 8 8 P(X ∪ Y) P(X ∪ Y)′ P(A) = 0,2 Si P(A ∪ B) P(A ∪ B)′ P(A′ ∪ y P(B) = 0,5 y P(A ∩ B) = 0,1, halle: B) Capítulo 3 75 U Sucesos En una mutuamente encuesta estudiantil excluyentes se encuentra que A 32 C estudiantes 38 juegan los al ajedrez. mismos días Los a la clubes misma de ajedrez hora, por y lo tiro al tanto, arco un 32 funcionan estudiante no 30 puede Los sucesos Son P(A P(A ∩ B) aquí P(A ➔ y En tiro B) C ) caja extrae y + sucesos = P(A) si + A no los en y mmn pueden ocurrir círculos no – B son mismo tiempo. solapan, P(A ∩ mutuamente adaptar la regla de la C ) = 0. excluyentes, adición para estos casos: P(B). y B son ∪ mutuamente B) = P(A) + excluyentes, P(B). marcadores marcador al azar. para La tableros de varios probabilidad de colores. extraer un Un profesor marcador rojo 3 , y la probabilidad de extraer uno verde es 5 de al xyn . 0. 1 es se consecuencia P(C ) A sucesos contiene un 0 P(A) P(A ∩ B) = 0 y P(A Una que = podemos general, emo arco. denominan resultados = dos con 0. que ∪ se ∩ C ) si y obser var n(A ∪ = C cuyos tanto general, De A podemos lo Ahora En ajedrez sucesos Aquí por hacer . ¿Cuál es la probabilidad 7 no extraer ni un marcador rojo ni un marcador verde? R Sea R el suceso marcador Sea V el “se suceso “se verde”. P(R = V ) P(R) 1 = extrae + V )′ = 1 3 He A: B: C: D: E: aquí el hay los al es ¿Cuáles o prof esor verde, extrae pero no cualquiera, ambos Dado que P(A′) = 1 76 A B y y B E Probabilidad colores. – P(A) 35 sucesos 7 o muestran un con la tirada de f dos dados: 4 más un dados los relacionados 6 muestran muestran siguientes el mismo números pares de número impares sucesos son mutuamente excluyentes? rojo 3D dados de notación mutuamente = menos dos ambos la sucesos 13 – dados total denir son 35 algunos ambos V excluyentes. = 35 1 y 22 7 Ejercitación un P(V ) 22 ∪ Primero El + 5 P(R un R marcador ∪ extrae rojo”. A C y y C D g A B y y D C A y E PREGUNTA TIPO EXAMEN 1 Dos 2 sucesos N y M son tales que P(N) 1 = y P(M) ¿Son En 3 N un y M grupo estudiantes elegido al PREGUNTA En 4 un mutuamente de de 89 y azar de este P(N ∪ M) . 10 año. 30 Halle grupo sea son la de estudiantes probabilidad primer año o de de de primer que un segundo año y 27 son estudiante año. TIPO EXAMEN cer tamen interescolar, la probabilidad de que la escuela A competencia es gane 1 1 la = 10 excluyentes? estudiantes, segundo 3 = 5 , la probabilidad de que gane la escuela B es y la 4 3 1 probabilidad de que gane la escuela C es 5 Halle la probabilidad A o Gane Ninguna . B gane A, B la o de de competencia. C. estas dgrm rg que: escuelas gane la o competencia. mr y roo Una Es si posible no hay enumerar todos los resultados posibles de un experimento demasiados. pregunta pedir todos que los se puede enumeren resultados posibles. emo Se hace girar tres los números los resultados A par tir de resultado primeros 1, y 3 de anterior, la una perinola estampados posibles lo de 2 veces última este halle ella. con Enumere todos experimento. la jugada en equilibrada probabilidad sea mayor que de que los el dos resultados. R Los 1 1 27 Cuando son: 1 2 1 1 3 1 los 1 2 2 1 3 2 sistemático 3 1 1 3 3 ninguno. 1 1 1 2 1 1 2 1 2 1 3 2 3 2 2 1 2 2 2 2 3 2 3 2 3 2 2 3 3 3 1 2 3 2 2 3 3 2 3 1 3 3 2 3 3 3 3 último que los 3 valores número de los de dos la 3 necesita para no ser omitir 1 resaltados, jugada tiros resultados, todos 1 1 cinco 1 3 1 los 2 2 3 En enumere 2 1 1 2 resultados es el mayor anteriores. 5 De aquí que la probabilidad es 27 Capítulo 3 77 Diagramas del espacio Otra mostrar muestral Los forma de todos los resultados posibles de un suceso diagramas espacio mediante un diagrama del espacio muestral muestral. también se “diagramas de emo Dibuje dos denominan del espacio probabilidades”. un diagrama dados. Halle Obtener del es un la del espacio muestral probabilidad total de 6 representar los totales obtenidos cuando se arrojan de: Tirar para un doble Obtener un total menor que 6 R DADO 1 2 ODAD Hay 2 3 1 4 5 6 1 (1, 1) (2, 1) (3, 1) (4, 1) (5, 1) (6, 1) 2 (1, 2) (2, 2) (3, 2) (4, 2) (5, 2) (6, 2) 3 (1, 3) (2, 3) (3, 3) (4, 3) (5, 3) (6, 3) 4 (1, 4) (2, 4) (3, 4) (4, 4) (5, 4) (6, 4) 5 (1, 5) (2, 5) (3, 5) (4, 5) (5, 5) (6, 5) 6 (1, 6) (2, 6) (3, 6) (4, 6) (5, 6) (6, 6) 36 resultados posibles representados en (1, 1) da un total de 2, (4, 6) da un total de 10. este diagrama. 5 a P(6) = Las cinco f or mas posibles de obtener un total de 6 36 aparecen resaltadas. DADO 1 2 ODAD 6 P(doble) = 1 3 4 5 6 1 (1, 1) (2, 1) (3, 1) (4, 1) (5, 1) (6, 1) 2 (1, 2) (2, 2) (3, 2) (4, 2) (5, 2) (6, 2) 3 (1, 3) (2, 3) (3, 3) (4, 3) (5, 3) (6, 3) 4 (1, 4) (2, 4) (3, 4) (4, 4) (5, 4) (6, 4) 5 (1, 5) (2, 5) (3, 5) (4, 5) (5, 5) (6, 5) 6 (1, 6) (2, 6) (3, 6) (4, 6) (5, 6) (6, 6) 1 Las = 36 2 seis f or mas posibles de tirar un doble aparecen 6 resaltadas. DADO 1 2 2 ODAD Probabilidad 4 5 6 1 (1, 1) (2, 1) (3, 1) (4, 1) (5, 1) (6, 1) 2 (1, 2) (2, 2) (3, 2) (4, 2) (5, 2) (6, 2) 3 (1, 3) (2, 3) (3, 3) (4, 3) (5, 3) (6, 3) 4 (1, 4) (2, 4) (3, 4) (4, 4) (5, 4) (6, 4) 5 (1, 5) (2, 5) (3, 5) (4, 5) (5, 5) (6, 5) 6 (1, 6) (2, 6) (3, 6) (4, 6) (5, 6) (6, 6) { 78 1 3 Continúa en la página siguiente. < 6) Las 5 10 P(total = 10 f or mas posibles de obtener 18 36 6 aparecen DADO 2 ODAD En un Halle un la se diagrama menor que lanza del probabilidad número menor a 2 1 3 4 5 6 1 (1, 1) (2, 1) (3, 1) (4, 1) (5, 1) (6, 1) 2 (1, 2) (2, 2) (3, 2) (4, 2) (5, 2) (6, 2) 3 (1, 3) (2, 3) (3, 3) (4, 3) (5, 3) (6, 3) 4 (1, 4) (2, 4) (3, 4) (4, 4) (5, 4) (6, 4) 5 (1, 5) (2, 5) (3, 5) (4, 5) (5, 5) (6, 5) 6 (1, 6) (2, 6) (3, 6) (4, 6) (5, 6) (6, 6) experimento Dibuje total resaltadas. 1 emo un = 3 una espacio de moneda muestral obtener (T) en el y una dado, arroja para cara en se en un este la solo un dado. experimento. moneda (C) y un experimento. R 1 2 3 4 5 6 C (1, C) (2, C) (3, C) (4, C) (5, C) T (1, T) (2, T) (3, T) (4, T) (5, T) 2 P(cara y número menor que 3) PREGUNTA 1 Se C) (6, T) Los resultados que 3 que aparecen dan una cara y = = 6 monedas equilibradas una después de otra y se Una resultados. Un posible resultado es que todas moneda dos puede salgan cara primeras (C). Esto monedas escribirse como se salgan escribe cara y como la CCC. última Otra ceca (X). es todo aleatorio. 2 el Halle es aquella es tan número El Se obtengan al Se obtengan caras Dibuje el aleatorio caras El La El la caras y del dados del 1 probabilidad número en diferencia dado rojo un número La suma sea menos diagrama “Dos numeradas Halle de muestral probabilidad el dos para de mayor cecas la que probable que de 4. ceca. experimento que caras el de cecas. consecutivas. muestral Se uno lanzan y para azul se y el el anota experimento otro el rojo, tienen resultado”. que: rojo los muestre como alter nativamente. espacio al este cara que: tetraédricos, dado entre en Esto CCX. espacio la (equilibrada) que salga Enumere no las cargada las menor 3E tres los monedas número TIPO EXAMEN lanzan anotan un sombreados. 1 12 Ejercitación (6, sea mayor números un de número que los el del dados impar y el dado sea dado azul. uno. azul muestre par. de los números de los dados sea un número primo. Capítulo 3 79 PREGUNTA TIPO EXAMEN Huellas 3 Una caja contiene tres car tones marcados con El números 1, car tones Un 2, 3. Una marcados car tón se con escoge Dibuje el para experimento el segunda diagrama al los contiene números azar del caja de cada espacio 2, 3, cuatro 4, genéticas los método fue 5. Jeffreys, Universidad de muestral contenida Halle la probabilidad de Los El La car tones tengan el mismo de los dos números extraídos sea de los números de nuestros los car tones ADN sea uidos producto de los números de los car tones menos Se Seis extraerse escoja al car tones, una bolsa. corporales se se menos un número usual elige y numerados Se luego un extrae se 0, uno repone segundo comparan 1, 2, 3, 4 y 5, se la Los El al en car tón. muestral para probabilidad car tones mayor La para genética”, abajo. huellas azar, la se bolsa. Dibuje el suma de de de tengan anota genéticas de usaron estas como el los los números dos a los criminales, está siendo pero el investigado a la dependencia extraídos 20 sea los de factores aleatorio. número. en para diagrama examinan números comparaciones pr uebas Luego, experimento mismo bandas. el que: el estas colocan probabilísticos. células par. debido espacio Halle las analizarse más comparar procedimiento del y “huella muestra condenar número se de 8. se en padres. nuestra Algunas 4 está heredamos sea es que que 7. Cuando al ADN, uno única menor como El el la Cada una genética puede producir que Leicester . tenemos en por de 3. y suma 1984 número. El mayor en genéticas que: de huellas catedrático de nosotros composición aleatorio. las desarrollado Alec caja. de primo. comparan bandas. sugieren que car tones y una Comúnmente Las que la banda entre pr uebas se 10 y empíricas probabilidad concuerde de por mera 1 sea menor que 7. coincidencia es , aunque este 4 El producto de los números de los car tones valor sea al menos de Se escoja al es debatible. La probabilidad 8. menos un número que dos bandas coincidan será par. 1 consecuentemente 5 T omás juega a un entretenimiento con un de dado, 16 llamado “Vaya resultado es un a metro metro. Si Si o es 5 Tomás ¿Cuál la es 6, 1, arroja es la venga”. avanza se el Esté en Esté exactamente el posición Rg a mismo es un dos Si dos 2, metro a que la mueve izquierda. está. dos ocurra donde el un donde Hace metros Si se retrocede veces. de dado. es posición punto a 3, el lo pasos. siguiente? comenzó. de distancia de su original. más metro. la probabilidad Esté en dado Arroja Si mueve queda un derecha. 4, se y de uno pero roo menos r de dos metros de distancia de su posición original. o nnn Cuando anterior, moneda 80 se arrojan los no un sucesos inuye Probabilidad dado y resultan en el una moneda, tal nnn. resultado del dado y como Esto en se el ejemplo debe viceversa. a que el 9 de la página resultado de la ➔ Dos sucesos ocurra He aquí el uno t Se espacio C) (1, T) (2, T) suceso (3, dado 4 C) (3, un (4, T) que una 5 C) (4, y (5, T) (5, C como “la moneda T como “el dado probabilidad ocurra el de que otro. moneda. 6 C) (6, C) T) (6, T) sale cara”. 1 2 el suceso muestra un número menor 3”. 4 P(T ) Hay 1 = ∩ donde 1 T ) = también P(C ∩ T ) 6 P(C ) 1 × Esta = la También número una dado que: menor un que número 3. 6 × A B son independientes P(B) roo denomina del y “regla espacio resultados r de muestral posibles, o la multiplicación”. pueden pero nnn no ayudar siempre a es visualizar necesario uno. emo Una P(A) se de el 1 sucesos rg diagramas dibujar y P(T ) 3 dos B) es moneda = 2 ∩ × notar 1 = P(A la cara muestra podemos = Cuando sale = 12 Pero resultados 3 2 P(C dos = 12 el para de la = = dene Los probabilidad si diagrama: 12 ➔ la 3 (2, el independientes muestral C) 6 que son afecta (1, P(C ) Se B 2 dene Del y no 1 c A bolsa contiene bolilla Ambas Al al azar de bolillas menos una 3 bolillas cada sean de rojas caja. y Halle rojas. las 2 blancas, la bolillas sea otra bolsa probabilidad Las bolillas de contiene 1 roja y 4 blancas. Se selecciona que: sean de diferentes colores. blanca. Respuestas 3 Los 5 y sucesos “tomar una bolilla roja de la bolsa” (R ) 1 De la primera bolsa P(R ) = 1 “tomar una bolilla roja de la bolsa” (R ) son 2 1 independientes. De la segunda bolsa P(R ) En R = hay 3 bolillas rojas de un total de 5. 1 2 5 En R hay 1 bolilla roja de un total de 5. 2 En consecuencia, P(R 1 3 1 3 ∩ R ) Los sucesos 1 P( R ∩ 1 = × 5 R 2 R 2 ) = y R son independientes, ) P(R entonces 2 P(R × 1 ). 2 = 5 25 { Continúa en la página siguiente. Capítulo 3 81 3 De la primera bolsa P(R ) Si = las bolillas son de colores dif erentes signica que o 1 5 bien la primera es roja y la segunda blanca, o bien la 4 De la segunda bolsa P(B ) = primera es blanca y la segunda roja. 2 5 En consecuencia, P(R ∩ B 1 3 2 12 4 = ) × = 5 25 5 2 De la primera bolsa P(B ) = 1 5 1 De la segunda bolsa P(R ) = 2 5 En consecuencia, P(B ∩ R 1 = × = 5 25 5 P(colores P(R ∩ B 1 ) + ∩ R sucesos excluyentes. ) 14 25 menos una – probabilidad = 1 – P(R ∩ R 1 Para blanca) 1 de que ambas sean rojas “al una de calcular sean la blancas, las la bolillas es blanca”, probabilidad probabilidad de que de la que ambas primera sea ) 2 22 3 – menos podríamos blanca 1 mutuamente 2 = = son = 25 P(al P(B Estos = 1 2 + 25 diferentes) 2 12 2 2 1 2 ) y primera la segunda sea roja y roja la y la probabilidad segunda blanca, y de que sumar la estas = 25 25 probabilidades. O Si al menos pueden Este es ser un contengan 1 Ejercitación 1 Mi roja, una camisa ¿Cuál 2 Se es elige una la al la es blanca, signica que contiene blanca sin y mirar. azar un cinco una naipe de de camisas: negra. Repongo probabilidad segundo las usual palabras probabilidad del de “… resolver al problemas menos…”. complemento que un Abro esta elija una el mazo y luego camisa de una guardarropa camisa la azul, del un que Calculamos: suceso. 52. roja Se marrón, y escojo escojo las repone otra. dos y veces? se escoge naipe. ¿Cuál es la probabilidad de que se elija un las preguntas rey de y la 2 a la 8, diez? posiblemente recordar 3 Se lleva a cabo una encuesta sobre la comida que se sir ve en el vea 4 cafetería de una gran escuela. Se halló que de a los estudiantes página 5 gusta la pasta. probabilidad 82 Probabilidad de Tres que a estudiantes los tres les se eligen guste la al azar. pasta? ¿Cuál es la 73. necesite juego la naipes: les no rojas. método Para un ambas 3F guardarropas una – una la de PREGUNTAS TIPO EXAMEN 4 Adán el n La juega de un par tido probabilidad 0,75, y la es de que probabilidad Suponga ¿Cuál de cricket y un par tido de hockey durante semana. que la los su de equipo que resultados probabilidad gane de de gane los que el el par tido par tido par tidos el equipo de son de de cricket hockey es es 0,85. independientes. Adán gane ambos par tidos? 5 6 Los sucesos A, B y excluyentes y P (B 0,34. ∪ C) = P (A) Calcule Determine P(B) Se lanza una el y si son = P (B B y de ∩ C que tales 0,2; moneda probabilidad en C P (C ) y = A y 0,3; B resultan P (A ∪ B) mutuamente = 0,4 y C ). son se que independientes. se arroja obtenga un una dado cara de en seis la caras. moneda Halle y no la un 6 dado. 8 7 Un misil aire-aire tiene una probabilidad de de dar en el 9 blanco. que 8 Se el Si se blanco escogen tras 10 misiles, naipes es la de un que P (E ′ ) = P (F ) = 0,6 Explique por qué E y F son Explique por qué E y F no Halle P(E bolsas una. Se ∪ sea contienen PREGUNTA P(B) = de que y seis veces. TIPO la de de de 52 car tas, escoger 4 con corazones, ∩ y P (E ∩ F ) = 0,24 independientes. son canicas una mutuamente la primera está ¿Cuál sea es rojas canica tercera caras excluyentes. de y 8 canicas cada canica sea azules bolsa. roja, ¿Cuál la cada es la segunda roja? numerado: la 1, 2, probabilidad 2, de 5, 6, que la 6. Se lo suma de los 6? EXAMEN sucesos 0,3. 4 azar obtenidos son P (A al azul de tres números B probabilidad F ′ ). escoge dado y la P(E). Tres A mazo probabilidad Escriba lanza es destr uido? Un ¿cuál TIPO EXAMEN Sabiendo canica 12 sea ¿Cuál probabilidad 11 cinco otro? PREGUNTA 9 no cuatro reposición. uno lanzan independientes tales que P(A) = 0,9 y Halle: B) P (A ∩ B ′) P (A ∪ B)′ Capítulo 3 83 PREGUNTA Los 13 y sucesos P(G′ ∩ Dibuje Sea Se dos = H) y H = de Venn para posibles cuatro valores dados. de que P (G ∩ H ′ ) = 0,12 representar los sucesos G y H. x Halle la probabilidad Los cuatro dados muestren un Los cuatro dados muestren el más tales x. es son 0,42. diagrama ∩ arrojan ¿Qué 15 independientes G H) un P(G Halle 14 TIPO EXAMEN probable: obtener de que: 6. mismo un 6 en número. cuatro tiradas de un Esta dado, u obtener un doble 6 en 24 tiradas de dos que Un 16 programa azar del 0 al 247 sea la un Halle 9. Por o Halle produce programa probabilidad de probabilidad es de 088 que o ninguno un el famoso televisión que al menos los dilema acer tijo de de Monty probabilidad estadounidense conocido y le dan los el asco, puer ta ¿Qué o del juego Monty revela Monty son: Hall, uno Hall cambiar haría abordó de la que de le por después sabe los qué premios pregunta la de puer ta al elegir hay no la la (un de deseados. par ticipante si en un “Hagamos un del Cambiar Monty de las de no las desea y abre abrir continuar de las el otras premio dos El automóvil aleatoriamente programa. cerrada de de con puer tas. deseados. una una tres encuentra colocan del permanece de entre no se antes juego se detrás deseados puer tas, Luego elegir premios puer tas, esta del puer tas automóvil) ascos, las Hall. su las las por el dos restantes puer tas primera y mostrar elección de restante. con su primera a la puer ta cerrada realidad no impor ta. La a ver este elección. al restante. el Probabilidad 64. trato”. problema 84 página antrión par ticipa posibilidad una hay de basa usted puer ta, detrás se Volveremos Mantenerse En con usted? en 5. programa, premios detrás un proviene que de puer tas y que del principal siempre se investigación Hall nombre Detrás y la al dígitos sea como Suponga momento. tres dígito original reglas pregunta 936 de un El Las dígitos dados o la 5. la siguiente tres ejemplo: 309 ingón: El (independientemente) es dados? probabilidad es la misma en ambos casos. capítulo. nalizar . He pro aquí un practican diagrama tiro con de arco onon Venn y que muestra a los estudiantes que bádminton. U 48 Si sabemos ¿cómo con En con 30 la estudiante en probabilidad par ticular de que practica también bádminton, practique tiro estudiantes practican arco la probabilidad sabiendo Notamos que ( A| B se 6 de estos practican ) = un estudiante bádminton 16 = conoce resultado que practique como P ( A| B tiro ) que: de A 8 = 30 n( B ) Esto de practica n( A ∩ B ) P bádminton; arco. Escribimos con un a arco? total, tiro que afecta como 15 ro del n onon , resultado de dado que el B 16 P( A ∩ B ) Además, se deduce que P ( A| B ) = 100 = P( B ) 30 100 16 = 8 = 30 15 Recuerde ➔ En general, para dos sucesos A y B la probabilidad de para ocurra A sabiendo que ocurrió B puede hallarse que que sucesos usando: independientes P( A ∩ B ) P ( A| B ) P(A ∩ P( B ) Por denición, para Si reordenamos la fórmula, nos ∩ B) = Si A y P B ( A| B ) × probabilidad ( A| B ) ocurra son sucesos que independientes, = P(A), P ( B|A ) = P(B), P ( A| B ′ ) = la A, A P ( P(B). B | A′ ) = P(B) A y de B, que sabiendo B será que igual probabilidad puesto que el P(A) hecho y × P(B) de P P(A) sucesos ocurrió ➔ = independientes da: la P(A B) = B no de que afecta a ocurra A. Capítulo 3 85 emo De los 53 miembros ¿Cuántos Un miembro Halle la del miembros del personal del personal probabilidad té pero no del personal de se colegio, toman elige al té 36 y beben té, 18 beben café y 10 no beben té ni café. café? azar. que: Beba Sabiendo que bebe café. té, también Sabiendo que bebe té, no beba beba café. café. Respuestas Dibujar un diagrama de Venn para mostrar la U inf or mación 36 – 18 – x 10 Sea n (T Por lo 36 – 64 – Hay x ∩ C ) = x – x n( T tanto, + x + x = 53 x = 11 11 53 18 + 10 = 53 ∩ es C ) el total diagrama Resolver personas que beben té y es el de de en número que miembros beben del caf é personal y té. en el Venn. x café. 25 P(T ∩ C ′) = 36 – 11 = 25 33 11 P(C P(C|T ) ∩T ) 53 = = 36 P(T ) 53 11 53 11 × = 53 = 56 36 25 P(C ′ ∩ T ) P(C ′|T ) 53 = P (C ′ = ∩ T ) = P (T ∩ C ′) 36 P(T ) 53 25 × = 53 Ejercitación 25 53 = 36 36 3G PREGUNTA TIPO EXAMEN 1 Hay de 27 T eatro. clases Una de Cuatro ambas persona Él o ella Él o ella Él o ella 86 estudiantes Probabilidad se en no una clase. toman 15 toman ninguna de clases estas de dos Artes Visuales asignaturas. y 20 ¿Cuántos toman clases estudiantes toman asignaturas? elige tomen tomen tomen al azar. clases clases clases de de de Halle la Teatro al menos Teatro, probabilidad pero no una de de las sabiendo de Ar tes dos que él que: Visuales. asignaturas. o ella toman clases de Ar tes Visuales. PREGUNTA TIPO EXAMEN 2 Para los sucesos A y B se sabe que: P(A′ ∩ B ′) = 0,35; P(A) = 0,25; P(B) = 0,6. Halle: P(A 3 El ∩ 48% poseen B) de los 4 Se adolescentes patinetas adolescente elige un P(A|B) y posea patines un número poseen de patín al azar 2 patinetas r uedas. de de r uedas la 4 P(B ′|A′) ¿Cuál el es lista 39% la sabiendo siguiente 7 y de los adolescentes probabilidad que de posee ocho 6 de una que un patineta? números: 22 29 Halle: 5 P(sea par P(sea menor que 15 P(sea menor que 5 P(esté En de mi | ciudad, computador 6 La es y 8 V Una El 9 35% Una sin y de La 0,6. jarra la clase y es 0,47. ¿Cuál tenis de todos ¿Cuál que que es un la es la su ambos que la comprendido cuentan tienen que cuenta tome un de exámenes y elegir una primera del el la de tome del = una 52% Dos una canica computador de hogar clases 0,26; de y cuente escritorio? del de P (V) P (U una 1 la o Diseño y Tecnología tome clases de clase también se negra en canica la y 0,37. 2 del pasó la Halle: escogen luego en la IB. pr ueba pasaron primera blanca fue = V). pr ueba canicas extraída escritorio dado estudiante de negra 25) Diseño? y canica canica elegir IB y Tecnología un pr ueba blancas. elegir de 1 y pasaron de un pr ueba un 5 computador que Tecnología la al una 1. pr ueba 2? azar, blanca extracción segunda negra? TIPO EXAMEN a continuación de mesa contiene diestros y el zurdos número en una Diestros de 5 32 37 11 13 Total 7 43 50 de tenis de probabilidad Un hombre Diestra, mesa de zurdo sabiendo que que es fue la elegido persona de 50 hombres y mujeres. Total 2 jugador jugadores muestra Hombres la con estudiante Mujeres Halle que |V) una que Zurdos Un de clases de con entre computador excluyentes. P (U) negras de está probabilidad que probabilidad sabiendo | hogares clases clase canicas 15) hogares P (U aquellos 5) probabilidad probabilidad la 20 estudiante toma pasó que sabiendo probabilidad es los mutuamente a y 4) que los probabilidad de La 10 todos ¿Cuál contiene la menor entre de tomó reposición. tabla es de mayor 0,34, La de porcentaje PREGUNTA | es por tátil sucesos es de 61% múltiplo | V) extracción 10 es profesora ¿Qué 95% sabiendo son P (U un por tátil. 0,1. Diseño Español U El probabilidad del 7 el computador Español es comprendido escritorio. con no al azar del gr upo. sea: Diestra mujer Capítulo 3 87 11 J y K son P(K) 12 Su = sucesos 0,5, vecino Samuel. halle tiene ¿Cuál hermano independientes. dos es hijos. la Usted Consideremos una el haya par ticipante ¿Cuál esté Sea de la que 2 premio la la de la hay situación la 1 y el de P(J |K) que que tiene un Samuel que el el probabilidad el automóvil puer ta El 3, 3 detrás el puer ta no 3. hijo problema Supongamos y Monty de la de automóvil ha Monty deseado Hall puer ta que esté elegido Hall llamado ¡No un resulta como ha de A y B (P(A ∩ B)) es está es detrás Hall el tiene de detrás situación la que cómputo deseado Esta de el que revele 2. automóvil puer ta 3. Análisis puer ta la de 1 mostrar la la puede y puer ta el qué puer ta darse el auto está detrás de la 2 Cuando el auto está detrás de la 2 de Monty 3. 1 × 1 hay detrás de sabiendo dos elegido la puer ta mostrado la la 2. un elección fue la maneras: puer ta 1 puer ta 3 1 primera tiene una probabilidad de , como se mostró anteriormente. 9 la la segunda puer ta entre las 1 o dos situación, la puer ta puer tas, el 2. antrión Si el podría antrión entonces la hay detrás de la puer ta 2 es 1 × 2 de que se revele un premio no elige cualquiera: aleatoriamente probabilidad 1 que revelar de mostrar el par ticipante ha deseado elegido la . Por lo tanto, detrás de la es P(B), Queremos la la probabilidad probabilidad de hay la probabilidad puer ta 3 es 2 1 + × 2 3 = 9 18 B condicionada, P ( A | B ). Está dada por 1 P( A ∩ P ( A | B ) B) = 2 9 = = 3 3 P(B) 18 Esto signica detrás 3 y le de la hayan que la puer ta probabilidad 3 sabiendo mostrado que hay condicionada que un el de par ticipante premio no que ha deseado el automóvil elegido detrás la de esté puer ta la 1 puer ta 2 es solamente . 3 88 Probabilidad Consecuentemente, ¡vale la pena detrás de (equiprobablemente) lo puer ta 1 9 Esto que 18 1 cuando lo 1 = 9 usando condicionadas ha de que Hall porque 9 haber de probabilidades = 3 par ticipante probabilidad del problema solamente puer ta Cuando En obvio de revelado la elegido 1 La tan parece! detrás la haya detrás par ticipante de Monty problema premio y 1? que no juego. condicionada que de al 3 si 0,3 tenga 1 La = Hall puer ta par ticipante premio sabiendo en la deseado puer ta condición un elegido no condición puer ta B de volvemos probabilidad detrás A Sea un es que varón? Monty hay sabe probabilidad ingón: que Dado P(J). cambiar! . Los dgrm diagramas más de lugar un de de suceso. y Probabilidad emo La que del el la resultan Algunas todos con útiles veces los ro para resulta resultados. distinguir de colegio, éxito Represente Halle áro entre los problemas más Es sencillo y tipos sucesos ocurre emplearlos importante diferentes reposición donde leer de la en pregunta situaciones. repetidos probabilidad arco árbol enumerar cuidadosamente de que dé en cada esta Samuel, la tiro diana es veces en de Dé dos Dé en la diana una la Dé en la diana al es miembro 0,8. que es un entusiasta Samuel independiente información probabilidad un del diagrama intenta dos resultado de del club tiros. del tiro de tiro con Suponga anterior. árbol. Samuel: diana. sola vez. menos una vez. La Respuestas primera rama del diagrama de árbol representa el primer tiro ÉXITO de Samuel. Tendrá éxito en dar en la diana o fracasará. 0,8 La El probabilidad resultado coloca al se lado de que muestra de cada fracase al es nal 1 de – la 0,8 = 0,2. rama, la probabilidad se rama. 0,2 FRACASO El 0,8 ÉXITO segundo En tiro dará consecuencia, en hay la diana cuatro exitosamente resultados o posibles fracasará. para este “experimento”: ÉXITO 0,2 0,8 Un éxito seguido de un éxito Un éxito seguido de un fracaso (E y Un fracaso seguido de un éxito Un fracaso seguido de un fracaso E) FRACASO (E y F) (F y E) (F y F) ÉXITO 0,2 0,8 FRACASO 0,2 FRACASO Queremos Por = lo hallar tanto, P(E P( y E E) y = 0,8 y F) = (0,8 = 0,32 × 0,8 en el del 0,64 P(E Dado E). × + P(F 0,2) + y × 0,8) solo segundo Estos no éxito tiro, éxito no, dos rama luego o en el primer podemos podría si el (E ocur rir (ya y F) si a lo el tiro y es (F primer no y nuevamente (ya que independiente los las largo da E) los de la las dos da en diana un la y diana el mutuamente son resultan éxito (regla primeras Multiplicamos sucesos sucesos de probabilidades tiro en son simultáneamente. que sumamos darse primer tiro multiplicar Multiplicamos sucesos pueden cada y un producto). Un E) (0,2 que segundo ramas. y el segundo sí. excluyentes: a lo largo de independientes) mutuamente excluyentes). P(al menos un éxito) Aquí = 1 – (0,2 = 1 – 0,04 = 0,96 × necesitamos 1 – P(fracaso en dar en la diana las dos veces). 0,2) Por lo tanto, tenemos 1 – P(F y F). Capítulo 3 89 Ejercitación 1 Liz contesta 3H dos preguntas de examen. La probabilidad de Correcta que 2 conteste correctamente cualquier pregunta del examen es 3 Copie y complete ¿Cuál es el diagrama. Correcta la probabilidad de que conteste 2 3 correctamente ¿Cuál es la solo una pregunta? probabilidad correctamente al de menos que Incorrecta conteste 2 una? 3 2 Cuando de Laura hockey , la y Michelle juegan probabilidad de en que el equipo Laura anote 1 1 y es la probabilidad de que lo haga Michelle es . 2 3 Dibuje úselo en el un para Hay hallar próximo PREGUNTA 3 diagrama la de árbol para probabilidad ilustrar que esta ninguna información de las dos y anote par tido. TIPO EXAMEN igual número de niños y niñas en una escuela y se sabe En 1 que de los varones y de 10 pregunta 3, el las niñas llegan caminando a diagrama tendrá dos 10 1 la la 1 escuela. Además, de los niños y de 3 automóvil. El resto ramas 1 las niñas vienen en la primera en 2 llega en sección, cada una de autobús. las Determine: cuales ramas en tendrá la tres segunda sección. La proporción llegan La 4 en alumnos de la escuela que son niñas que autobús proporción Determine de la de alumnos probabilidad lanzamientos de una de de la escuela obtener moneda no dos que llegan caras equilibrada en para en autobús tres la cual 2 P(cara) = 3 5 Un lo dado arroja de dos caras veces. tiene Halle los la Se obtenga exactamente Se obtenga al PREGUNTA 6 10 La la menos un números 1–10 probabilidad un número número escritos de en ellas. Se que: primo. primo. Lluvioso TIPO EXAMEN probabilidad probabilidad probabilidad de de de que que que un llueva complete día llueva el es sea es ventoso 0,4. Si no es 0,6. está Si está ventoso, ventoso, Ventoso la 0,2. Copie y diagrama de árbol. ¿Cuál es la probabilidad de que un ¿Cuál es la probabilidad de que no Lluvioso consecutivos? 90 Probabilidad día dado llueva llueva? dos días pro n roón y ro onon emo Una bolsa bolillas de que contiene en forma ocurra lo Se haya elegido Se haya tomado elegido al bolillas grises sin y 6 bolillas reposición, rojas. ¿cuál Si es se la extraen dos probabilidad al menos una menos Esto signica probabilidad segunda siguiente? ha 5 consecutiva, roja una una en depende gris. la primera extracción sabiendo que se de la que la la extracción del resultado primera extracción, gris. que de se puesto quitó la bolilla Respuestas después Dado que extraído 5 en una bolillas primer bolilla rojas (y 5 lugar roja, se ha Dibuje quedarán Las grises). un segunda que diagrama probabilidades ha rama de de árbol. en la la primera extracción. la dependen ocur rido de de lo primera 5 R 10 rama. R 6 11 5 G 10 6 R 10 5 11 G 4 G 10 P(al = 1 menos – P(ambas ⎛ = 1 6 P(roja Resulta rojas) 5 ⎞ más probabilidad 3 × 10 11 de ( roja en la gris) primera 6 5 ( al y al menos una gris menos una gris la primera extracción, la segunda extracción en ambas 11 Algunos hemos gris gris la la roja se selecciona probabilidad de que 5 la segunda lo tanto sea gris es , por 10 multiplicamos estas probabilidades. 3 11 = 8 8 11 diagramas visto o o extracciones. ) 3 2 = 8 gris 1 10 = que de en ) × 11 f or ma en Cuando = P esta probabilidad la 11 primero, P de calcular = ⎠ seguida la rápido 8 = 1 ⎟ 11 gris) calcular ⎜ ⎝ una hasta de el árbol no tienen la disposición “clásica” que momento. Capítulo 3 91 emo Tobías que, de es una cuando que gane posibilidad ser vicio estrella logra el de punto 0,45 adentro en ascenso colocar es de en 3 0,75. que de del adentro 5 él club el Cuando gane el ocasiones de tennis primer usa su punto. y su del ser vicio, segundo Logra segundo colegio. la Sabe probabilidad ser vicio, colocar el ser vicio hay una primer en 3 de 4 ocasiones. Halle que la le probabilidad toque Sabiendo haya el que de que Tobías gane el punto la próxima vez ser vicio. Tobías colocado ganó adentro su el punto, primer ¿cuál es la probabilidad de que ser vicio? Respuestas En Gana este diagrama, no es necesario 0,75 continuar 3 se Adentro ha las ramas conseguido el una vez que punto. Gana 5 0,45 0,25 Pierde Adentro 3 4 2 0,55 Pierde Afuera 5 1 Afuera 4 P(gane)= primer P(coloca ser vicio P(pierde coloca el y y el 2 × 0, 75 0,585 + + a lo largo de las ramas. ser vicio, segundo × 5 0,45 Multiplicamos 3 + 5 = el gana) 3 = gana) primer adentro ser vicio adentro × 0, 45 4 0,135 er P(1. adentro | gana el punto) Ambos P ( 1. adentro y gane el punto Esta P ( gane el punto ⎝ hallaron en el respuesta se dio con 3 cs dado ) que ⎛ 3 se a ) = la respuesta exacta (en f or ma ⎞ × ⎜ valores apar tado er 0, 75 5 de ⎟ fracción) no es obvia. ⎠ = 0, 769 = (3 cs ) 0, 585 Ejercitación 1 Se extraen 3I tres naipes al azar de un mazo de naipes. Los naipes Vea no se reponen. Halle la probabilidad de el Tres guras Dos la mazo Probabilidad 73 común para de guras naipes 92 página obtener: de juego. 52 PREGUNTA 2 Una en TIPO EXAMEN caja contiene primer lugar, y 5 lapiceras una niña, sin a tinta y 7 con continuación, tinta. eligen Un una niño, lapicera Aunque cada la no ¿Cuál es la probabilidad de que elijan ¿Cuál es la probabilidad de que al dos sin lo pida, menos una de las no tenga diagrama se escoge exactamente una lapicera sin tinta, ¿cuál es 3 En Se una escoge una 4 bolsa 4 la haya bolillas bolilla al escogido rojas, azar y responder bolillas son ambas Halle P(las bolillas son del Halle P(ninguna Halle P(al Halle Un 4 la de se club tiene 0 Uno de presidente Halle Dos del la cada al repone. y Luego, 2 amarillas. se escoge de mismo color). roja). es amarilla). una contiene 2 después las de otra, siguientes sin bolillas: púr puras. obtener miembros verdes). azar, que naranjas, los de miembros se de eligen Halle 7. responde El la una los de cada cuales del club que al el 6 se color. son elige azar presidente para probabilidad es la la de conteste pregunta probabilidad fue de la mujeres al azar y 4 para ser el elegido representar de que se al sea varón. club elijan un en una varón y la es promedio de 5 de 5 preguntas preguntas de cada 9. pregunta. de que al pregunta respondida que un Natacha misma probabilidad estudiantes la correctamente promedio contestan ¿Cuál Si se verdes mujer. Ambos bolsa probabilidad personas Guillermo bolillas niña? club. competencia. de 3 es bolilla extraen una azules, una probabilidad varones. una bolilla menos bolillas rojas, la a preguntas. bolilla. P(las Cuatro 3 no Halle 5 6 que reposición, 5 hay una segunda de árbol la estas probabilidad emplear de tinta? para Si útil lapiceras un escogidas puede tinta? resultarle pregunta uno. menos uno de los correctamente? correctamente, respuesta correcta la ¿cuál haya es la obtenido Guillermo? Si la pregunta probabilidad fue de respondida que la correctamente, respuesta correcta la ¿cuál haya es la obtenido Material de ampliación Natacha? disponible Si hubo al menos una respuesta correcta, ¿cuál es la Hoja de en Probabilidad probabilidad de que haya habido línea: ejercicios 3: condicionada dos? Capítulo 3 93 ero rón ✗ 1 Se anota ¿Cuál 2 es al azar la Sea divisible Sea mayor no una clase tienen ¿Cuál es número probabilidad En un por que de dos que 30 alumnos, de los probabilidad 8 dos. de lo entre 0 Sea divisible Sea un tienen 99 inclusive. por 3. cuadrado. perro, escoge el y siguiente? Se que dígitos ocurra 5. 50. ninguno la de de un 20 tienen estudiante estudiante tenga un gato al y 3 azar. perro y un gato? PREGUNTAS 3 Para P (C ) 4 los = 0,7 P (C Explique Calcule ∩ y A D ∩ se D ′) y qué B C son y las Ocurra al Ocurra exactamente Ocurra B ambos gr upo de miran menos uno sabiendo de 00 son que los 18 miran drama de tres = 0,2. sucesos P(A) = independientes. 0,6, P(B) = 0,2 y que: los uno que de ha los ocurrido se les A pregunta drama, apor tan de sucesos. la cuáles comedia siguiente y de los tres telerrealidad, información: programas. comedia. 35 miran drama y y telerrealidad. telerrealidad. ninguno que sucesos. televisión: tipos y comedia estudiantes de Ellos 22 miran miran de estudiantes programas 15 miran Los P (D) sucesos. regularmente. 10 no 0,25 no probabilidades tipos D tales Ocurran un = que: 0,. A sabe D ′). por sucesos = C P (C ′ Halle Los EXAMEN sucesos P(A|B) 5 TIPO de miran los tres drama programas solamente regularmente. son tres veces más U Drama que los que miran miran comedia miran solamente Si x es el comedia solamente solamente son dos y veces los estudiantes más que Comedia que aquellos que telerrealidad. número de estudiantes programas de telerrealidad, número de estudiantes Usando toda que escriba miran una únicamente expresión para el x que miran solamente drama. Telerrealidad diagrama 94 Calcule Probabilidad el de la información Venn. valor de x dada, copie y complete el ero 1 Sea P(C ) Halle ¿Son = 0,4; P(C C y y D P(D) rón = 0,5; P(C |D) = 0,6. D). mutuamente excluyentes? Dé una razón para su respuesta. ¿Son C y D Halle P(C Halle P(D sucesos y independientes? Dé una razón para su Gilda hace respuesta. D). |C). 3 2 Juan hace de las tareas generales de la casa y el resto. 5 Si el 55% 35% de de los los probabilidad de de que Satisfactoriamente Por Gilda Cada día, 0,6. La La Juan se trabajo que no se terminan terminan general es satisfactoriamente satisfactoriamente, de la casa haya sido y el halle la realizado: satisfactorio EXAMEN Maximiliano automóvil. es sabiendo TIPO de Gilda un PREGUNTAS 3 trabajos trabajos viaja probabilidad probabilidad de al colegio que que viaje viaje en en en bicicleta, autobús bicicleta un un en autobús día día o en determinado determinado es 0,3. Dibuje para un los diagrama viajes claramente los es la bicicleta lunes Viaje en bicicleta el Viaje por el Maximiliano es ¿Cuál es la la veces bolsa ¿Cuál La Sin ¿Cuál lunes las jueves los y el resultados mar tes. probabilidades posibles Rotule para cada uno de Sin ¿Cuál es dos bicicleta roja la en de de siguiente? autobús el transpor te en bicicleta que en una una en vez viaje al mar tes. el el lunes lunes colegio bolsa, y la que ella de Juana bolsa, probabilidad en manzana de y y el el en mar tes. mar tes. bicicleta el y al la 0 la que una vez en autobús o Sin mirar en la bolsa, azar. roja? come. Luego, al azar manzana devuelve al cualesquiera y verdes. selecciona elige de días automóvil? sea se que la tres automóvil rojas Magdalena la en en no manzanas y verde mirar la y probabilidad es y que veces probabilidad es lo mar tes. escuela de ocurra vier nes? viaje 6 y medio la probabilidad mirar es y que lunes probabilidad en la manzana Tomás. es a selecciona manzana Juana. mismo viajó contiene Magdalena de en dos La muestre del escribiendo probabilidad Maximiliano árbol Viaje Una que Maximiliano miércoles, 4 árbol resultados. ¿Cuál ¿Cuál el de de azar ambas a la sea una sean la bolsa a manzana. verde? bolsa. dos pasa Le pasa la bolsa a manzanas. rojas? Capítulo 3 95 PREGUNTA 5 En un TIPO camino zanahorias Dibuje un conejos EXAMEN y cuento 23 son ¿Cuál es la conejos, hembras diagrama hembra 70 de que que Venn están y a 42 son no están par tir comiendo probabilidad hembras, de 34 comiendo lo anterior, no están comiendo zanahorias. halle el número de zanahorias. de que un conejo sea macho y de que un conejo sea hembra no esté comiendo zanahorias? ¿Cuál es la comiendo ¿Resulta sabiendo que está zanahorias? el Justique probabilidad hecho su ResuMeN de ser hembra independiente de comer zanahorias? respuesta. del capítulO 3 dnon ● Un o Un xrmno Un xrmno suceso que es el resultado es el de proceso es oro pueda un experimento. por el aquel cual en el obtenemos cual existe un resultado. incer tidumbre acerca del ocurrir. n( A) ● La probabilidad teórica de un suceso A es P( A ) , = n (U ) donde n(A) ocurrir ● Si la que ● y es el número de n(U) el número total probabilidad el suceso Podemos A ocurra emplear mayor relativa de número a la la de un n maneras de suceso × P en que resultados es P, en n el suceso A puede posibles. experimentos se espera veces. frecuencia relativa experimentos, como mayor una estimación aproximación de la de la probabilidad. frecuencia probabilidad. U dgrm ● Como P(A) suceso, + P (A ′) P (A ′) = − A, = A vnn puede ocurrir o no ocurrir. P (A) U ● Para dos sucesos A y B cualesquiera, P(A) P (A ∪ B) = P (A) + P (B) – P (A ∩ P(B) B) P(A ∩ B) U A ● En general, si A y B son sucesos B mutuamente P(A) P(B) excluyentes, P (A ∩ B) = 0 y P(A ∪ B) = P(A) + P(B) Continúa 96 Probabilidad en la página siguiente. dgrm y ● rg Dos uno ● sucesos de ellos Cuando P(A Esta ∩ dos B) = regla mr roo A y no B son afecta sucesos P(A) se o × A independientes la y probabilidad B son si de el hecho que de ocurra que el ocurra otro. independientes, P(B). conoce como la rg roo r o nnn pro ● Si P ● A B son ( A| B ′ ) En A y = general, sabiendo onon sucesos P (A), para que P ( B | A′ ) dos B independientes, ha = sucesos P ( A| B ) = P(A), P ( B|A) = P (B), P (B) A ocurrido y B, la puede probabilidad hallarse de que ocurra usando: P( A ∩ B ) P ( A| B ) = P( B ) Capítulo 3 97 t or del conomno pro: Los problemas involucran esto en como La en ■ ¿Por qué lotería son la la usted de la que en posibilidades uso o una de diseña una pregunta con sinceridad? ganar ¿Cuál lotería es usos una encuesta ¿la e la la probabilidad que gente quiere saber al de ganar saber más la de de su escuela han r Esto se la basa en directora que cada los exámenes. No está estudiante desconoce una pregunta si si una delicada persona quiere en hecho Cada estudiante lanza al Si obtuvo aire global para toda la cara en su una lanzamiento, conteste hizo solamente una sin dos mostrar veces pregunta: nadie escuela. “¿Ha hecho a trampa estimación una interesada par ticular hacer una inofensiva. la que o los moneda sino sabe está primer trampa, conar orzo contiene contestará cuántos en tener sor prendentes, probabilidad roo que estudiantes en puede nacional? totalmente trampa usualmente utilidad delicadas. malinter preta ■ delicada, directora 600 ¿Qué algunos respondiendo Una matemáticas bolsa. tiene abusos números. de de textos de preguntas hacer billetes los probabilidad a mal en colores y pequeñas? prgn Si Pero hace compra las bolillas respuestas también gente probabilidades real? intuición cuando tan vida encontrar gente su de escoger usos alguna vez en un su examen?” con sinceridad. resultado. Si envía un cuestionario a cada estudiante Luego con la sigue Si primer instrucciones ? hecho alguna vez trampa en los esta del ceca pregunta: en el segundo colegio? lanzamiento?” Sí sinceridad. No Respuesta es poco probable que obtenga P(Sí a P1) respuestas “sí” 1 p p × = sinceras. p = 2 2 Cara: El diagrama 1 P(C) de árbol conteste la pregunta 1 = ayuda Respuesta 2 1 p Probabilidad “no” a estimar de p, contestar “sí” Cara la fracción 1 de P(C) 1 estudiantes P(X) = = Responde = 2 P(Sí a P1) “no” + Ceca: P(Sí a 2 que han conteste la pregunta 2 p hecho = en un 1 P(X) Ceca P(Sí Responde 2 1 “sí” = del Conocimiento: probabilidad, usos y abusos 1 × 2 Teoría P2) = examen. 98 a 1 = 2 4 1 + 2 trampa en su conteste “¿Obtuvo car tilla. ceca exámenes una lanzamiento, en la Ha obtuvo las pregunta: 4 P2) con una Suponga que contestan de 600 220 “sí” estudiantes sobre un El total número estimado estudiantes encuestados. trampa en que un han de hecho examen es: 7 p 1 600 220 + = × 140 30 = 2 4 600 Siempre p 220 1 600 4 y cuando todos digan = 2 p la verdad cuando responden a 7 sus preguntas, este método = 2 60 estima el número de 7 p = estudiantes 30 hecho ■ ¿Responderían sinceridad los esta problema ■ En de una que ¿Qué clase dos incluso e 23 tanto ¿Existe para vez han examen. algún problema descubrir la en personas, cumplan 1%? como ¿cuál el años ¿Quizás el es la el probabilidad mismo día? 5%?¿O Hay 10%? números: 23 luego la 23 estudiantes signica que hay 253 pares posibles de × elecciones persona 22 en para un elecciones la par y para segunda. estudiantes. El 23 método verdad? primer Hagamos este cumpleaños personas ¿El un intuición: del de piensa? ■ con alguna en pregunta? Probabilidad el estudiantes que trampa par (Timoteo, Juana) es 22 exactamente = el mismo 253 2 que La probabilidad de que dos personas cumplan años el total distintos días par Timoteo), en se (Juana, por lo reduce tanto a la el mitad. es: 364 = 0,997260 365 Haciendo Por lo tanto, personas 364 ( de para cada 253 par pares, la cumplan probabilidad años en días de que las diferentes dos los 364 es: caso = 0,4995 omiso bisiestos, días en cumpleaños 253 ) años personas los de del que las par de hay los dos no 365 coinciden. Así, un 1 la par – probabilidad cumplan 0,4995 = ■ ¿Confía ■ ¿Existen ■ ¿Y en en de años 0,5005, la o áreas áreas de para mismo 50,05%. intuición otras otras que, el como de las 253 día pares, dos personas de es: ¡Poco ayuda más para de la tomar matemáticas mitad! decisiones? donde la intuición lo ha defraudado? conocimiento? Capítulo 3 99 Funciones exponenciales 4 y logarítmicas ObjetivOs Estudio 1.2 del elemental Propiedades Funciones 2.6 capítulO: de de las a y y logaritmos propiedades sus de los logaritmos; cambio de base grácos: x , a > 0, Funciones x potencias; exponenciales x x potencias a log x e logarítimicas x, x > 0, x y a ln x, sus x grácos: > 0 a Relación x x entre estas lna funciones: log x x a a = e ; log a = x; a = x, x > 0 a x 2.7 Resolución 2.8 Aplicaciones y de 1 ecuaciones de resolución an Qué de las de la habilidades ecuaciones forma a referidas en x = b, a la a y = b representación situaciones de la potencias saber gráca sencillas con exponente 1 funciones nuestras 4 Evaluar habilidades Evalúe: ⎛ 4 ejemplo: de real Comprobemos positivo Por vida omnzr necesitamos Evaluar de 3 ⎛ ⎞ ⎞ 3 ⎜ ⎝ 4 ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ⎟ 2 ⎠ 4 3 = 3 × 3 × 3 × 3 = 8 3 3 ⎛ Por ejemplo: 0,001 2 ⎞ Evaluar ⎜ ⎝ ⎟ 5 ⎠ 3 3 2 2 2 × 2 × 2 = 2 5 8 = = 3 5× 5× 5 5 Convertir 125 números a la forma exponencial 2 Indique n Por ejemplo: Hallar n sabiendo que 2 el valor de n en n = 28 7 5 estas ecuaciones: n = 343 = 625 3 = gráco de 243 7 28 = 2 , entonces n = n 7 2 3 Transformar grácos 3 Transforme el y = x Por ejemplo: Dado el gráco de y gráco de = x , dibujar 2 aproximadamente el y = y 2 y = x + 3 8 6 4 2 2 y = x x –3 100 –2 –1 Funciones 0 1 2 3 exponenciales y logarítmicas x para 2 2 + 3 obtener el gráco de y = (x − 2) Facebook, la gigantesca Usuarios y red de Facebook 600 celebró aniversario de 200 en con su sexto )senollim social, febrero más de ne( millones Había 00 en de crecido millones agosto de desde los registrados 2008, 300 200 100 0 y 90-ciD 80-ciD 70-ciD 60-ciD ascenso 50-ciD desde un 400 40-ciD experimentado enorme usuarios. sedadinU 450 500 x diciembre Fechas de 2004, millón cuando de solo tenía miembros. (Fuente: http://www .facebook.com/press/info. php?timeline) Este gráco número se ha Un un de muestra usuarios incrementado crecimiento rmno pendiente de en con este el Facebook el tiempo. tipo (cier tamente xonn . aumenta crecimiento número de cómo de a todo usuarios la par Si de momento en ese se la es sigue tasa de hasta el febrero recorrido crecimiento. aproximadamente de de la La 200) es cur va, tasa su de proporcional al momento. Capítulo 4 101 Un buen modelo para representar los datos sobre los usuarios Podemos de Facebook también usar es: el modelo para hacer x n = ,32 × , predicciones donde meses n es el número después de de usuarios diciembre de en millones y x es el número de del 2004. de futuro acerca crecimiento Facebook. Este procedimiento se conoce x Podríamos usar la fórmula n = ,32 × , para estimar el número como de usuarios en una fecha determinada o hallar la fecha en la que se ¿Qué alcanzó un número determinado de “extrapolación”. problemas cuando Encontraremos y su opuesto, muchos el otros ejemplos rmno de crecimiento (donde xonn la de exponencial este a medida que seguimos el recorrido de la se usan tipo pendiente otros Mom Gw Imagine que doblado 50 Doble 1 toma una propuso un veces. qué gran ¿Qué hoja de sucede este problema pedazo altura papel de cree (de al papel que plegar en y su lo el libro dobla alcanzaría cualquier tamaño) a estimar futuro? factores cur va). necesitamos ingón: modelos para crecimientos ¿Qué decrece surgen usuarios. el considerar? papel The una Tipping y otra Point. vez hasta haberlo plegado? por la mitad tantas veces como sea posible. 2 Complete espesor Puede la del siguiente plegado suponer que tabla para mostrar el número de dobleces, el número Se hoja equivale a 1 muestran a continuación Número de × de papel tiene un espesor de aproximadamente 10 km. Número de dobleces capas 0 1 los primeros Espesor registros: (km) T an alto como −7 1 × 10 Una hoja de papel −7 1 2 2 × 10 2 4 4 × 10 3 8 4 16 −7 Una tarjeta de crédito 5 6 7 8 9 3 ¿Cuántos dobleces siguientes 4 102 T an Apenas ¿Qué como más altura Funciones necesitaría hacer para que el plegado maneras? alto una alto tendrá capas y formado. cada −7 que de mesa que el exponenciales un hombre plegado y después logarítmicas de 50 dobleces? resulte de las 0,1 mm, el Probablemente consiga hacer cerca de seis o siete dobleces antes de ¿Depende que no pueda plegar más el papel. En el séptimo doblez el proceso ya estará tan gr ueso como este libro, después de 3 el aproximadamente la altura de una mesa y después de 5 papel más alto que aproximadamente Después de la 3 y el plegado “números de la 50 hombre. 3 m: dobleces millones Tierra El de un de km. ¡la el Después altura papel Esto es de una tendría de 7 casa una tendrá de dos altura aproximadamente tamaño una con el será que mucho del plegado del tendrá este plegado altura de se comienza? Inténtelo pisos! aproximada la distancia entre Sol. de de papel es capas” progresión un de son ejemplo papel una de forman función del crecimiento exponencial. una rogrón. número de Los Los términos dobleces, n, donde n f (n) = f (n) es En 2 una fnón rmno xonn este capítulo exponenciales . La aprenderemos y sus inversas, más acerca de funciones llamadas fnon ogr m . pon potencia es una multiplicación forma reiterada abreviada de un de número representar por sí una mismo. 5 La El expresión 3 en esta , 3 por ejemplo, expresión es la representa y el 5 es 3 × el 3 × 3 × 3 × 3. xonn Es más sencillo 4 También podemos usar una variable como base, por ejemplo: escribir x que 4 x = x × x × x × x x Propiedades de las × x × x × x potencias Multiplicación 5 Simplicar 5 x x 3 × x 3 × x = (x = x = x × × x x × × x x × × x x × × x) x × × x (x × × x x × × x) Quitar x los paréntesis 8 5 Por lo tanto, x 3 × x (5 + 3) = x 8 = x Obser ve m ➔ a n × a que en m+n = a 5 x 3 × son x las iguales. podemos 5 x bases No simplicar 3 × y , por usando 5 x dos 3 × y ejemplo, esta 5 = x propiedad. 3 y Capítulo 4 103 División Simplicar 5 Simplicar x 5 ÷ x x x ÷ x x 2 x = = x x lo tanto, 3 x = x 5 Por factores comunes x x 3 x los 3 x ÷ x × x = x (5−3) x = x = x Obser ve que no 2 podemos 5 m ➔ a n ÷ m a = x n de 5 5 pues las bases son iguales. potencia Simplicar(x (x y a no Potencia simplicar 3 ÷ 3 ) 3 ) = (x = x × × x x × × x x × × x x × x) × x = x × × x (x × × x x × × x x × × x x × × x x) × × x (x × x × × x x × × x x × × x × x) x 5 = x 5 Por lo tanto, m ➔ (a = n (x 3 ) 5×3 5 = x mn ) = emo a 2 Desarrolle (2xy 3 ) No olvide elevar a que la debe potencia R indicada 2 (2xy 3 ) 2 = (2xy 2 ) × (2xy los números 2 ) × (2xy ) No es necesario mostrar este paso que guran en el inter medio. paréntesis 3 = 3 2 × 2 x × (y 3 ) 3 = 8x Elevar al cubo cada uno de los modo del Recuerde 1 2 x × 2 x 4 hace de 3p × 2p q ( xy 2 ) × (x 3 y) (x 2 y )(xy ) las constantes 2 ÷ 7 x 2a 3 ÷ 2a 7 2a x 3 ÷ (2a) además entresí, de y variables. 2 2 xy Simplique: 3 3 La (x 4 2 ) (3t potencia 3 3(x cero 2 Simplicar 3 ) x 2 ÷ x 2 x 2 = x 2 0 = x 2 x 2 x = 1 Pero 2 x 0 En consecuencia, Funciones x = exponenciales y logarítmicas (los 3 3 5 x y multiplicar Simplique: con e 4 números) 2 x 2 2 2 2 104 lo factores 4A Simplique: 3 que paréntesis los 1 mismo 6 y factores Ejercitación del 2 y 2 ) 2 (−y 3 ) las 0 ➔ a = Cualquier T oda base distinta de cero elevada a la potencia 0 es igual a . nula es Exponentes la 1 1 2 2 potencia a x a × x es Entonces, 1 1 , ro 2 x × x 2 x 0 2 x × x = ( x ) con ¿Cómo = ¿qué 1 2 x sucede Pero cero. 1 + 2 la cero 1. cualquier potencia 1 Usando no racionales Cero Simplicar a igual base 0 ? deberíamos x decidir a qué es igual? 1 2 Por lo x tanto, = x ¿Quién 1 1 3 De forma 3 x similar, 1 3 3 × x debería decidir? × x = x y 3 x × 3 x × 3 3 x = ( x ) = x 1 3 y por lo 3 tanto x = x Puede suponer 1 siempre n que a es n a ➔ = a positiva, cuando considere las raíces Raíces pares 3 que 3 2 x 6 = 3 2 x × 2 = x a. x 6 Dado de 6 Simplicar x x 2 × 2 × x x 2 × x 2 = x 6 3 = x 1 m n m a ➔ = emo Sin usar ( m n m n a ) = ( ) a n = a la calculadora, Evaluar evalúe: signica “calcular 4 el valor de”. 1 ⎛ 2 36 1 ⎞ 3 ⎜ ⎝ ⎟ 27 ⎠ R 1 1 n 2 36 = 36 = Dado que Dado que 6 n a = a 4 4 1 ⎛ ⎛ 1 ⎞ 3 ⎜ ⎞ 1 ⎛ ⎞ n 3 m ⎟ = ⎜ ⎝ 27 ⎟ ⎜ ⎜ ⎠ ⎝ ⎝ 27 ⎟ ⎟ ⎠ ⎠ (a mn ) = a 4 1 ⎛ ⎞ = ⎜ ⎟ 3 ⎝ 27 ⎠ 4 ⎛ 1 ⎞ = ⎜ ⎟ ⎝ 3 ⎠ 1 = 81 Capítulo 4 105 Exponentes negativos 3 Simplicar x 5 ÷ x 3 x x × x × x 5 ÷ x = x × x × x × x × x 1 = x × x 1 = 2 x 3 También 5 x ÷ x 3−5 = x −2 = x 1 2 En consecuencia, x = 2 x 1 Necesita n ➔ a aprender las = n propiedades a potencias emo están de Sin usar la calculadora, evalúe: 2 ⎛ 3 ⎞ −2 6 ⎜ ⎝ ⎟ 4 ⎠ R 1 1 1 2 n 6 Usar = = a = 2 n 36 6 a 2 ⎛ 3 1 1 ⎞ = = ⎜ ⎝ ⎟ 4 2 ⎠ ⎛ 3 ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ 4 ⎠ 9 ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ 16 ⎠ 16 = 9 Ejercitación 4B ✗ 1 Evalúe: 1 1 2 3 2 9 3 125 64 2 2 ⎛ 3 2 8 8 ⎞ 3 ⎜ ⎟ ⎝ 27 ⎠ Evalúe: 2 −3 1 5 2 4 32 2 4 ⎛ 3 ( 2 ) 64 ⎞ 3 3 ⎜ ⎟ ⎝ 125 ⎠ 106 Funciones exponenciales y logarítmicas 81 en de pues el las no cuadernillo fórmulas. emo Aquí Simplique estas expresiones: “simplique” 1 2 0 −3 5d 2 6x ÷ (2x 3 3 ) ⎛ 6 27 a 9v ⎜ ⎝ signica 2 ⎞ que deben 16w escribir solamente R 0 usando exponentes 0 5d = 5 × 1 −3 = 2 6x estas ⎠ expresiones se ⎟ 4 ÷ 5 Usar 3 (2 x −3 ) = 6x a = m 6 ÷ 8x 6 Usar positivos. 1 n (a mn ) = a 3 9 m x = = Usar a n ÷ m a = – n a 9 8 4 x 1 1 1 1 3 6 6 = ( 27a = 27 ) n 6 3 3 27 a m m n 3 (a a Usar ) = (a ) 2 = 3a 1 1 2 ⎛ 4 2 ⎞ 9v ⎜ 4 ⎝ 16w ⎞ ⎜ ⎟ 1 2 n Usar = ⎟ ⎛ 16w ⎠ 2 9v ⎝ a = n a ⎠ 1 4 (16w 2 2 ) 4w = = 1 3v 2 (9v Ejercitación Simplique 1 2 ) 4C estas expresiones exponenciales: 1 1 2 ( 64 a 16 x ) q estas 3 8 En este ejercicio, 3 asegúrese de que sus q Simplique 27c 1, 5 2 2 3 q 8 4 6 3 d 2 4 respuestas exponentes expresiones: tengan positivos. 3 x a 3 . 2 2 6x y ÷ 2 y 4 2 b Las 2 1 2 a 3 25 x b Roón ecuaciones 3 8x on exponenciales son xonn ecuaciones en las que la x incógnita es un exponente; por ejemplo: 5 = 25. y x Se puede escribir emo ecuación exponencial en la forma a = b x –1 Resuelva una 3 5x = 3 R x 1 3 x 5x = − 1 = Ambos 3 5x miembros potencias de exponentes −1 = 3, son de por la lo ecuación tanto, los son dos iguales. 4 x 1 x = − 4 Capítulo 4 107 emo Para este ejemplo 3x+1 Resuelva 3 = 81. y muchas de siguientes las preguntas, R necesita aprender 3 x +1 3 = 81 = 3 estas 3 x +1 Escribir 81 como potencia de 3 0 2 Igualar 3x potencias. 4 3 + 1 = los 0 = 1 1 4 = 2 2 = 2 3 = 4 3 1 = 3 = 3 9 2 3 2 x = 1 2 3x 3 exponentes 3 = 8 3 = 16 3 = 32 3 = 64 = 128 = 1 7 = 5 7 = 27 = 81 = 243 = 1 = 7 = 1 4 2 4 5 2 5 6 Ejercitación 4D 2 7 2 Resuelva 1 en x estas ecuaciones. 0 x ✗ 5 1−2x 2 = 32 3 = 0 243 1 5 2 x 2 x 2x−1 3 = 27 5 − 25 = 0 2 5 5 x 7 2 = 25 7 = 125 7 = 625 3 1 1 1 = 4 49 Resuelva 2 en x−3 3 9(3 5 x estas ecuaciones. 2−x = 3x 3 5 2 x−2 = 25 1 3 x +1 2−3x ) = x−1 = 4 x 9 PREGUNTA TIPO EXAMEN x +1 Resuelva 8( 2 3 emo x ) = 2 2 3 5 Resuelva 3x = 24 R 3 Dividir ambos miembros por 3 5 3x = 24 3 Multiplicar 5 x el exponente por a recíproco, dado que − b × = 1 − 5 b 3 5 3 ( 5 x ) 3 = 8 5 3 x ( = 2 ) 3 3 Reemplazar −5 x = 2 1 x = 32 108 su =8 Funciones exponenciales y logarítmicas 8 por 2 a = 49 = 343 3 Ejercitación Resuelva 1 en 4E x estas ecuaciones. 4 5 2x = 162 x − −2 x = 27x 16 8x = 0 f 27x 3 = −2 (8x) −3 = Resuelva 2 32 −3 81x en x estas = 64 ecuaciones. 1 1 2 3 x = 2 x 3 4 x = 12 2 1 = 4 x = 16 1 3 1 4 5 x 3x f = = 6 8 Resuelva 3 en x estas ecuaciones. 3 2 2 3 x = 125 = 192 x = 2 3 x . 216 Fnon Grácos y 9x = 16 xonn propiedades de las funciones exponenciales ➔ Una fnón es xonn una función de la T ambien forma podemos x x f (x) donde = a escribir es un número ingón: Usando una f : x → a a los positivo grácos calculadora aproximadamente real de de pantalla grácos de (o sea, a > 0) y funciones gráca estas (en a ≠ exponenciales adelante, funciones . CPG), 1 dibuje exponenciales. Piense acerca del x y = 3 y = 5 dominio, recorrido, x intersecciones con los x y = 10 ejes, Obser ve los tres y grácos. cada ¿Qué puede deducir acerca de la función asíntotas, forma compor tamiento gráco de cuando exponencial, x tiende a innito. x f (x) = a , cuando Cualquiera sea el a > 1? valor positivo de a en la y x formula la f (x) misma = a , el gráco siempre x tendrá f(x) = e forma. x f (x) = a es una fnón rmno xonn 1 (0, 1) 0 x Capítulo 4 109 x El de omno f (x) = a es el conjunto de todos los números reales. El rorro es el conjunto de todos los números reales positivos. La El cur va no gráco valor La de x cor ta se con puntos base es veamos está a al eje x a medida que el eje y es . (0,) y (,a) per tenecen al gráco de la ⎟ siempre los una CPG, creciente. grácos comprendida funciones más ⎠ ingón: Usando vez f gráco a el , −1 , ⎝ Ahora cada 1 ⎞ ⎜ El x decrece. ⎛ función eje aproxima intersección Los al de las entre 0 funciones y cuando la . grácos dibuje exponenciales de funciones aproximadamente los grácos exponenciales de 2 estas exponenciales. x y = 3 es equivalente –x y = 3 y = 5 x 1 y ⎛ 1 ⎞ = o –x y = x 3 ⎜ ⎟ ⎝ 3 ⎠ , –x y = 10 por x ¿Qué puede deducir acerca de la función exponencial, f (x) = a lo está a > Cualquiera 1, sea a par tir el valor de estos positivo tres de grácos? a, el gráco de −x f (x) = tendrá a –x f(x) = siempre esta forma. y a (0, 1) 1 x 0 x f 110 (x) = a es Funciones una fnón exponenciales y rmno logarítmicas xonn . la base comprendida , entre cuando tanto, 0 y 1. a La función Una de las exponencial bases exponenciales que es la hallaremos base ingón: Cuando se invier te en base e con frecuencia en funciones e interés dinero se compuesto ganan intereses. n t r ⎛ Usamos la A = C fórmula ⎜ monto nal expresada número ¿Qué 1 total ocurre Una del (capital en + persona las n es el C es el intereses, capital, número de capitalizaciones invier te durante ¿Cuánto calcular donde A es el r es la tasa capitalizaciones de en interés el año y t el años. cuando 100% para ⎟ n ⎠ intereses), decimales, de ⎞ 1 + ⎝ 1 dinero 1 libra se esterlina a hacen una más tasa de y más frecuentes? interés año. tendrá si se capitaliza solo n 1 una vez en el año? 100 P = 1, r = 100% = = 1, = 1, t = 100 1 1 ⎞ ⎛ A = C ⎜ 1 + ¿Cuánto C = 1, 2 (dado que r = 1 y n = 1) 1 ⎠ ⎝ = ⎟ r dinero = tendrá 100% = 1, n si se = 4, capitaliza t = trimestralmente? 1 4 1 ⎞ ⎛ A = ⎜ 1 + ⎝ 2 Copie y ⎟ = 2,44140625 4 ⎠ complete Capitalización la siguiente Cálculo tabla: Monto cifras nal que (escriba lee en la todas las calculadora) 1 1 ⎞ ⎛ 1 + Anual ⎜ 2 ⎟ 1 ⎝ ⎠ 2 1 ⎞ ⎛ Semestral 1 + ⎜ 2,25 ⎟ 2 ⎝ ⎠ 4 1 ⎞ ⎛ T rimestral 1 + ⎜ ⎝ ⎟ 4 2,44 140 625 ⎠ Mensual Semanal Diaria Horaria Cada minuto Cada segundo Capítulo 4 111 El monto nal crece a medida que el inter valo entre capitalizaciones Un decrece, pero los incrementos resultan cada vez menores y el no nal El converge valor de e hacia es e es un con número aquí Con e = un una y un hay embargo, 828 de 459 obvio obser ve 1 2,7828 y lo es matemáticas, denomina e un expresado como fracción ni como decimal exacto. número puesto que tiene ramas. mno 20 cifras 045 en esta onn ro esta 36… secuencia que le da de un 1 + 2 × 1 decimales, 235 serie 1 + 1 sus se rron. patrón 1 1 + de en valor aproximado de e: 1 + 3 × 2 × 1 números. valor + + ... 4 × 3 × 2 × 1 5 × 4 × 3 × 2 × 1 Jacobo Podría irracional ser orrnn. 281 Sin = este puede ejemplo. No e varias aproximación 2,718 A impor tante mmá, hrmoo He en valor. aproximadamente excepcionalmente aplicaciones un número monto preguntarse acerca de la conexión entre esta serie y el valor Bernoulli de e (1654-1705) [La página de Teoría del Conocimiento al nal de este capítulo uno reexiones y discusiones sobre la belleza en las fue contiene de los grandes matemáticas.] matemáticos familia x ➔ El gráco de la función exponencial f (x) = e es un gráco de crecimiento exponencial y el gráco de f (x) = e de es un decrecimiento suizo. investigaba problema del exponencial. interés y compuesto, y trató de hallar el x f(x) = n e = 1 ⎞ ⎛ –x y límite e de ⎜ 1 + ⎝ cuando a n innito. teorema (0, 1) 1 para x 0 n ⎠ tiende Usó del x 0 el y límite binomio debía 3. Este Transformaciones de funciones la forma general del gráco de una grácos otras 112 del capítulo funciones Funciones usar para las reglas ayudar nos exponenciales. exponenciales y de logarítmicas a 2 fue como la transformaciones dibujar aproximación función hallada podemos estar entre exponenciales primera conocemos que proceso considerado exponencial, el demostrar comprendido que ⎟ 1 (0, 1) Ahora la gráco el de origen Cuando x de Bernoulli, de aproximadamente para e. ➔ f (x) de o f ± k es (x), hacia k una traslación unidades hacia ver tical y arriba (x de o f ± k) (x), hacia es k una traslación unidades la hacia y horizontal la = (x) es = f(x es simetría del la de f eje pf (x) es un eje = f (x), de f(x) = f(x) –f(x) de f (x) = f(–x) y = estiramiento ver tical razón = 2f(x) p y f (qx) es un f(x) y y de 2) x simetría del = y (x) y respecto + derecha. la respecto (−x) 2 izquierda y f + f(x) y −f f(x) abajo. y f = = f(x) estiramiento y = f(2x) 1 horizontal de f (x), de razón y = f(x) q emo y x El diagrama En los muestra mismos ejes, el gráco dibuje de f (x) = 2 8 aproximadamente x−2 el gráco de g (x) = 6 2 4 2 x 0 –3 R y –1 Hallamos g(x) traslación de la 1 mediante f(x) de 2 3 una unidades hacia derecha. 8 El gráco de g(x) pasará por el punto 6 1 ⎛ 4 ⎜ ⎝ 0, ⎞ ⎟ 4 ⎠ 2 (0, 1) Ambos x 0 –3 –1 1 3 4 5 más al grácos eje x a se aproximan medida que el más valor y de 1 4 x decrece. Capítulo 4 113 Ejercitación 1 Dado el 4F gráco de aproximadamente claramente las f (x), el f (x) = sin gráco usar de intersecciones x y la g (x) con calculadora, en los los ejes mismos y las x 2 g (x) = ejes, mostrando asíntotas. x 2 + 3 f (x) = x 3 g (x) = 3 y y 8 8 6 6 4 4 2 2 x 0 –3 dibuje –1 1 x 0 –3 3 –1 1 –2 –2 –4 –4 –6 –6 –8 –8 –10 –10 x 3 x ⎛ 1 ⎞ ⎛ 1 ⎞ x f (x ) = ⎜ ⎝ ⎟ 2 (x ) = ⎜ ⎠ ⎝ ⎟ 2 f (x) = x+1 e g (x) y 8 8 6 6 4 4 2 2 x –1 –3 (x ) –1 1 –2 –4 –4 –6 –6 –8 –8 –10 –10 x f = ⎜ ⎝ ⎟ 3 = 2 ⎝ f (x ) ⎟ 3 2 x ⎛ 1 ⎞ f ⎜ ⎠ 3 x x ⎛ 1 ⎞ (x ) x 0 3 –2 ⎛ 1 ⎞ e y 0 –3 = ⎠ = ⎜ ⎛ 1 ⎞ g(x ) ⎟ = ⎝ e ⎠ ⎠ y ⎜ ⎟ ⎝ e ⎠ y 8 8 6 6 4 4 2 x 0 –3 2 114 Indique Funciones –1 –3 –1 –2 –4 –4 –6 –6 –8 –8 –10 –10 el dominio y exponenciales el y recorrido logarítmicas x 0 3 –2 de cada 1 función g (x) 3 de la pregunta 1. . pro o ogr mo 3 Obser ve 2 es Por la esta base lo igualdad: y tanto, escribimos 3 es el = 8 exponente decimos como 2 que 8 log = el o el ogr mo ogr mo en base 2 de 8 es 3 y lo Log de 3. es la abreviatura logaritmo. 2 En general, siempre que a > 0: x ➔ Si b = a entonces log b = x a o, La si b es a a la posibilidad simplicar emo Evalúe los potencia x, de entonces x cambiar enunciados de una es el forma referidos a logaritmo a la otra de b en base a permite logaritmos. log 125. 5 Respuesta x = log 125 Escribir ‘x =’ expresión logarítmica 5 x 5 = 125 = 5 exponencial = 3 Igualar x 5 x Cambiar la ecuación a la f or ma 3 emo Evalúe los exponentes 0 log 4. 64 Respuesta x = log 4 64 x 64 3 (4 = 4 x ) Cambiar a la f or ma 1 exponencial 3 = 4 Escribir 3x = 1 Igualar x = y 1 64 los despejar como 4 exponentes x 3 Ejercitación ✗ 1 Evalúe log estas 49 4G expresiones: log 7 2 Evalúe 5 5 estas log 64 log 1 9 2 expresiones: 1 1 4 2 log 3 log 125 5 log 8 32 log 3 3 81 Capítulo 4 115 emo Evalúe log 4. 4 Respuesta x = log 4 Escribir ‘x =’ expresión logarítmica 4 Cambiar x 4 = 4 = 1 la ecuación a la f or ma exponencial x 1 Igualar En general, ➔ log a para = cualquier valor de a, el los exponentes logaritmo en (4 = base a 4 ) de a es a emo Evalúe log 1. 5 Respuesta x = log 1 Escribir la ecuación en f or ma 5 exponencial x 5 x = 1 = 0 Cualquier tanto, ➔ el log número logaritmo = (distinto de en de 0) elevado cualquier base a la es 0 es igual a , por 0. 0 a Ejercitación ✗ 1 4H Evalúe: log 6 log 6 log 1 log 8 Algunas 1 ¿Qué log que no ocurre log se 1 f log puede cuando 1 b logarítmicas las n n 2 expresiones signica 10 10 están nn, lo cual evaluar. intenta evaluar la siguiente expresión? (−27) 3 Primero x = escriba log la ecuación. (−27) 3 Luego, reescriba la ecuación en forma exponencial. x 3 Esta = −27 ecuación Solamente ➔ log b no no tiene podemos está solución. hallar denido logaritmos para cualquier a 116 Funciones exponenciales y logarítmicas de números o o base a si b es negativo. lo . ¿Cuál 2 es el valor de log 0? 3 Primero x escriba = log una ecuación. 0 3 Reescríbala en forma exponencial. x 3 Esta ➔ = 0 ecuación log 0 no no está tiene solución. denido. a El ejemplo emo 3 ilustra otra propiedad de los logaritmos. 5 Evalúe log 2 2 Respuesta 5 x = log 2 Escribir la ecuación logarítmica 2 x 2 Reescribir 5 = en f or ma exponencial 2 Resolver x = 5 n ➔ log (a ) = n a Resumen Dado a > de las propiedades de los logaritmos 0 b ● Si ● log ● log x = a entonces log x = b a a = = 0 a a ● log b no está denido si b es negativo a ● log ● log 0 no está denido a n (a ) = n a emo Halle el valor de x si log x = 5. 2 Respuesta log x = 5 = x Reescribir = 32 Resolver 2 5 2 x Ejercitación 1 Escriba estas 2 x = ecuaciones Escriba x = en forma estas log 2 8 exponencial logarítmica: 5 2 f or ma 4I 9 en x = ecuaciones x = 4 3 en log 3 forma 27 x = b 10 x = a x = log exponencial: x = log 10 1000 b a Capítulo 4 117 Resuelva 3 log x estas = ecuaciones: 3 log 4 x = 4 log 3 64 = 2 x 1 log 6 = log x x = −5 2 2 . Fnon ogr m ingón: funciones inversas x ¿Qué clase de función inver tiría una función exponencial tal como f : x a 2 ? x ↦ x Copie y x complete −3 esta −2 tabla 1 de 0 valores 1 para 2 la función y = 2 3 x f : f es la 2 signica función que que a 1 x y cada x le asigna 2 8 x La fnón los valores Copie y de nr de x e complete y = 2 hará que se intercambien y. esta tabla de valores para la inversa de la aproximadamente el x función y = 2 1 x 8 y −3 Usando estas tablas de valores, dibuje gráco x de y = ¿Qué Ahora 2 y el de su inversa en el mismo sistema de ejes coordenados. obser va? hallaremos la fórmula del gráco de la función inversa. x ➔ Para x e y hallar y algebraicamente reordene la la expresión, función nr, intercambie despejando y. f : x ↦ 2 manera es de otra escribir x Para obtener la función inversa, f y = 2 y es x − , de f : x : 2 x Escriba y = 2 x = 2 x = ylog el exponente al y log Intercambiar 2 2 Aplicar x e y logaritmos en base 2 en ambos 2 que hay a base la obtener Por lo tanto, y = log x Dado que log 2 2 = 2 1 Por lo tanto, f : x log x 2 x ➔ En general, si f : x a 1 entonces f : x log x a x y = x log es la inversa de y = a a 118 Funciones exponenciales y logarítmicas que elevar miembros x 2 para El gráco de y = log x es la simetría del x gráco y y = a a x de y = a respecto de la recta y = x y = x = log (0,1) y x a x (1,0) ➔ Una función logarítmica, f ( x) = log x, tiene las siguientes a Se atribuye a John propiedades: Napier ● El dominio ● El recorrido es el conjunto de todos los números reales (1550–1617) positivos. muchos es el conjunto de todos los números de primeros ● La ● El cur va no cor ta al eje ● Cor ta ● El y es al una eje gráco x es asíntota en Transformaciones Una vez que logarítmica, examinar podemos grácos Ejercitación 1 Dada la ¿Diría creciente. de conocemos los ver tical. . siempre la funciones forma usar de trabajos y sobre eje los reales. lo que otras general que inventó los logaritmos los descubrió? o que logarítmicas del gráco aprendimos funciones logaritmos. en el de una capítulo función para logarítmicas. 4J función f ( x) = log x, describa la y a transformación requerida en cada caso y = log x a para obtener el g ( x) = log g ( x) = log gráco (x) − de g(x). 2 a 0 x (1, 0) (x − 2) a g ( x) = 2log x a PREGUNTA 2 Dibuje TIPO EXAMEN aproximadamente el gráco de y = −2log(x − ) sin usar Cuando la la indicada, Incluya en su gráco las intersecciones con los dos 3 no está los logaritmos ejes son (si base calculadora. en base 10. existen). Dibuje aproximadamente el gráco de y = log (x + ) + 2 y 2 rotule 4 El claramente dibujo muestra cualquier el asíntota gráco de y = en log el x. gráco. y a Halle el valor de a (27, 3) 0 (1, 0) x −1 5 Sabiendo que f (x) = log x, halle f (2). 3 Capítulo 4 119 Logaritmos en base y inversa 10 x = log x es la de y = 0 . Este es un logaritmo impor tante 0 puesto que es calculadora. logaritmos en lugar uno A los de los logaritmos decimales, de únicos y que en podemos base podemos 0 omitir se la hallar los con conoce base y solo la como escribir log x x log 0 La calculadora emo Use la tiene una tecla para “log”. calculadora para evaluar log 2 con una aproximación de 3 cifras decimales. Respuesta log 2 = *Logarithms 1.1 0,301 con aproximación de log una 3 0.30103 (2) 10 cifras decimales. 1/99 Logaritmos El ogr mo naturales nr, log x (log en base e), es el otro logaritmo e impor tante. Escribimos ln x en lugar de x. log La calculadora tiene una tecla e para “ln”. emo ln 4 Use la calculadora para evaluar Asegúrese de cerrar ln 2 el Respuesta contrario, ln 4 In(4) 2 número la In(2) hallará ln ⎜ 4 ⎞ ⎟ ⎝ In2 ⎠ 1/99 Ejercitación 1 Use la 4K calculadora aproximación log 3 de 3 para cifras log 4 (cs). ln f log 5 ln 5 2 2 log 3 h exponenciales y 5 4 ln 4 (log 3) Funciones expresiones signicativas log 5 120 estas 4log 2 g evaluar logarítmicas de lo calculadora 2. ⎛ ln 2 después 4; *Logarithms 1.1 = paréntesis del con una ➔ y = ln x es la inversa de la x función exponencial y = e x y y = e y = x (0, 1) y = In x x (1, 0) Esta relación nos da x ➔ log (a tres log ) = x y impor tantes: x a a resultados = x a x ln(e lnx ) = x y e = x log (0 emo 3 log x ) = x y (0 ) = x Resuelva de x estas cifras ecuaciones dando su respuesta una aproximación signicativas. x x e con = 2,3 ln x = –1,5 10 = 0,75 log x = 3 Respuestas x e = 2,3 x ln(e ) = ln2,3 = 0,833 x ln x = –1,5 = e lnx Escribir (3 cs) en de logaritmo natural –1,5 e f or ma x Usar ln (e ) = x y evaluar lnx x = 0,223 (3 cs) Usar (e ) = Usar log(10 Usar 10 x y evaluar x 10 = 0,75 = log 0,75 x log(10 x ) x log x = = −0,125 3 = x = emo = x y evaluar 3 log x 10 ) (3 cs) log x 10 = x y evaluar Intercambiar x e y 1000 1 2x Dada f (x) = e , −1 halle f (x). 3 Respuesta 1 2x f (x) = e 3 1 2x y = e 3 1 2y x = e 3 { Continúa en la página siguiente. Capítulo 4 121 2y 3x = e 2y ln(3x) = ln e ln(3x) = 2y x Usar ln(e ) = x 1 ln(3x) = Despejar y y 2 1 –1 Entonces, f (x) = ln(3x), x > 0 2 Ejercitación 1 Resuelva 4L estas signicativas ecuaciones donde sea dando x e e las respuestas x = 1,53 con 3 cifras 3 cifras necesario. x e = 0,003 e = 1 1 x x = 5e = 0,15 2 2 Resuelva estas signicativas ecuaciones donde sea dando las respuestas con necesario. 1 x x 10 = 2,33 x 10 = 0,6 x 10 = 1 10 = 2 3 Halle 4 x si: log x Sin = usar log 2 la log x calculadora, 12 log 5 Sin 5 −1 evalúe log x estas = 0 log x 4 ln usar la calculadora, 3 evalúe e estas e expresiones: 1 5 ln e −5,1 ln4 5 = expresiones: 5 5 = log 100 ln1 ln e ln 3 e PREGUNTAS TIPO EXAMEN 2x−1 −1 6 Dada f (x) = e , 7 Dada f (x) = e f (x) = ln 3x, halle f (x) e indique su dominio. 0,25x , −2 ≤ x ≤ 4, indique el dominio y el recorrido −1 de f −1 8 Dada 9 Dadas x > 0, halle f (x). x f (x) = ln(x − 1), x > 1, y g(x) = 2e , halle (g f )(x). ° . pro Podemos deducir las o propiedades ogr mo de los p ecuaciones exponenciales x = p x entonces p a a = log y x por lo tanto = log y = = a y q = log y a p xy e q e = a y q q a × a xy = p p+ q = a + q a 122 Funciones exponenciales y logarítmicas a logaritmos a par tir de las y de log aquí xy = log a Esta en expresión x + log a resulta y a verdadera para logaritmos en cualquier base, consecuencia: Obser ve log xy ➔ log x + log y = log ≠ que log x × log y xy x y que log log x log y ≠ y x p = a q p ÷ a = q a y x por lo tanto log = p − q a y x y de log aquí = log a x − log a y a y x ➔ log x – log y = log y n p x = (a n pn ) = a n por lo log tanto x = pn a n y de log aquí x = n log a x a n ➔ n log x Podemos = log x incluso deducir 1 ➔ el siguiente resultado clave a par tir de la tercera propiedad. 1 log = log a x = −1 × log a x = − log x a a x Todas base estas y por propiedades lo propiedades tanto puesto Matemáticas emo las NM que del se cumplen bases no pueden para logaritmos omitirse. aparecen en el en Necesita cuader nilo cualquier aprender de estas fórmulas de IB. 1 Exprese log 5 + log 2 36 2 log 10 como un único logaritmo. 2 2 Respuesta 1 log 5 + log 2 36 log 2 10 2 2 1 n 2 = log 5 + log 2 = log 36 5 + log 30 2 10 n log 2 6 2 2 = log log 2 log x = log a x a 10 2 log 10 log x + log y = log xy 2 x = log 3 2 log x log y = log y Capítulo 4 123 Ejercitación 1 Exprese log 4M como 5 + un log único 6 logaritmo: log 24 3log – log 2 2log f log 8 – 4log 2 1 log 49 x – 2log y x – log y – log 2 g 2 log x + Exprese 2 log como y un − 3 log único xy logaritmo: 3 log 6 + 2log 2 3 − log 2 4 log 40 − log 3 2 15 + 2 log 3 3 5 log 4 + 2log a 3 − 2 log a 6 2ln3 – ln18 a 1 3ln2 – 2 4log f x + log 2 y − 5 log 2 z 2 3 3 Halle el log valor 2 + de log 6 cada expresión 18 (cada log 6 24 – respuesta log 2 3 es un número log 2 8 2 + entero). log 32 8 1 2log 3 + log 6 24 log 36 − log 15 + 2log 5 6 2 emo 0 Sabiendo que a = log x, b = log 5 ⎛ log escriba en ⎟ 2 ⎜ y y c = log z, 5 ⎞ x ⎜ 5 y 5 3 función de a, b y c ⎟ z ⎝ ⎠ Respuesta ⎛ ⎞ x 2 log 5 ⎜ ⎟ 2 ⎜ y 3 = log x log 5 y 3 z 5 ⎟ z ⎝ ⎠ 1 2 2 = x log y (log 5 3 + z log 5 ) 5 1 = log x − 2log 5 y − 3log 5 z 5 2 1 = a − 2b − 3c 2 Ejercitación PREGUNTA 1 4N TIPO Sabiendo que p EXAMEN = log a y q = log 2 y/o q b, halle expresiones 2 para: b 3 log ab 2 log a a 2 b log b 2 log 2 a 124 Funciones exponenciales y log 2 2 logarítmicas en función de p z Sean 2 x = log P, y = log Q y z = log R. 3 2 ⎛ Exprese log Escriba QR donde estas a y b en ⎟ 2 ⎝ 3 ⎞ P ⎜ función expresiones son de x, y y z ⎠ en números la forma a + blog x enteros 100 log10x log log x log 2 x PREGUNTAS TIPO x EXAMEN a 27 Sabiendo 4 que y , log escriba y en la forma y = pa + q 3 81 donde p y q son números enteros a determinar. 1 log Escriba 5 en 3 la forma a + blog 2 x donde a y b son enteros. 3 27 x x xln2 Muestre 6 Obser ve que que la e = 2 pregunta 6 de la ejercitación 4N ilustra el resultado general x xlna = a e Cambio A veces de se fórmula necesita que Suponga base cambiar permite que quiere la base de un logaritmo y existe una hacerlo. evaluar log a utilizando logaritmos en b otra base, c y Si y = log a entonces a = b b y Comenzamos Aplicamos con a = logaritmos b en base c en ambos miembros: y log a = log c log b c a = ylog c b c log a c y = log b c Pero y = log a por lo tanto b Esta ➔ Fórmula del cambio de útil log a la c log a fórmula resulta base: puesto mayoría que de las = b log b calculadoras solo c Esta fórmula cambiar un se puede logaritmo usar a para evaluar cualquier un logaritmo o para calculan logaritmos base o 10 en e. base. Capítulo 4 125 emo Use la fórmula del cambio de base para evaluar log 9 con 3 cifras 4 signicativas. Respuesta log 9 log 9 Cambiar = el logaritmo a la base 10 Para logaritmos en 4 log 4 base Usar = la calculadora para evaluar la 1, 58 (3 cs) omite. respuesta emo log 3 = a y log x 6 = b x Halle log 6 en función de a y b 3 Respuesta log 6 x log 6 = Usar la f ór mula del cambio de base 3 log 3 x b = a Ejercitación 1 Use con la 4O fórmula una del cambio aproximación de de 3 base cifras para evaluar estas expresiones signicativas. ⎛ 1 ⎞ log 7 log 5 2 ⎜ ⎝ log ⎟ 7 (0,7) 3 ⎠ 7 log e log 7 2 7 3 Sabiendo que log x = y, exprese log 3 PREGUNTA 3 Si log 2 TIPO log = x y log log 6 = y, log 24 log y su = en función 2 log 12 f log función CPG log Sabiendo de x e = para x dibujar y = 3 aproximadamente 2log estos x 5 que log log a = b, exprese y a en función y = log de a 16 2 y = log 1 a Funciones exponenciales y = log 1 16 4 126 y 2 4 e y: 4 y x 36 2 de 2 6 4 5 halle 6 a Use en a 6 2 4 x 9 EXAMEN a 10, y logarítmicas a b grácos. el 10 se . eon Resolución Podemos En la eran usar sección iguales resolver de xonn ecuaciones logaritmos 4.2 o para resolvimos podían ecuaciones ecuaciones ecuaciones En exponenciales ogr m exponenciales resolver igualarse. y esta en exponenciales. exponenciales sección las que donde las aprenderemos las bases son bases cómo números distintos. emo x Resuelva 5 = 9. Respuesta Elija logaritmos en x 5 = 9 = log base 10 o logaritmos x log 5 9 Aplicar logaritmos en ambos miembros naturales x log 5 = log 9 Ahora bajar el x la poder exponente usar Reordenar log 9 para su CPG. ecuación = log 5 x = 1,3652… x = 1,37 (3 cs) Controlar respuesta emo la pregunta requiere una exacta x + 1 x Resuelva si 6 = 3 ln a dando su respuesta en la forma ln b donde a y b son enteros. Respuesta x x+1 6 = 3 x ln 6 x x +1 = ln 6 ln 3 = (x Aplicar + 1) ln 3 Bajar los Aplicar x x ln 6 − x ln 6 ln 3 x (ln 6 − ln 3) = = = x ln en ambos miembros exponentes propiedad distributiva para ln 3 + ln 3 eliminar los paréntesis Agrupar los tér minos ln 3 en x ln 3 Factorizar y dividir ln 3 x = (ln 6 ln 3 ) ln 3 x = a ln a ln 2 ln b = ln b Capítulo 4 127 emo 3x Resuelva e 1−x = 5 , dando su respuesta en forma exacta. Respuesta 3x 1 – x e Usar = 5 = ln 5 3x = (1– 3x = ln 5 3x 3x + x (3 x ln 5 + ln x) = ln 5 = ln 5 ln 5) – e = naturales dado que x ln 5 Bajar x ln 5 Aplicar los exponentes propiedad eliminar Agrupar ln 5 x logaritmos x 1 – x ln e los Deje para un paréntesis los Factorizar distributiva tér minos y en se x su logaritmo, exige exacta. dividir = (3 + ln5) Ejercitación 1 Resuelva 4P estas ecuaciones para hallar el valor de x con 3 cifras signicativas. x 2 x = 5 3 x = 50 5 x+1 = 17 7 = 16 x x 1 −3 2 f = 3,2 × x 10 e g 5 = 6 e h = 0,11 3 9 PREGUNTA 2 2x−1 7 TIPO Resuelva estas EXAMEN ecuaciones para hallar el valor de x con 3 cifras signicativas. x x+2 x −3 2x −5 2−x 2 e = 5 3 3x −1 = emo 3 3 4e f = 5 7 x −1 = (0,5) −0,001x 3x −2 x = 4 x x +3 3 = 244 g 35e = 95 ln a x −1 x+2 Resuelva 3 × 6 = 2 × 3 , dando su respuesta en la forma x = , donde ln b a, b ∈ Z Respuesta x ln (3 × – 6 ln 3 ln 3 + + + (x ln (6 – ln (2 × 3 = ln 2 + ln(3 = ln 2 + (x – – ln 6 xln 3 ln 3) = = = ln 2 ln 2 ln 2 + + + + natural en ambos miembros ) x ln 3 ln 9 logaritmo 2 2)ln 3 2ln 3 + Aplicar ) x – 1 ) – x(ln 6 = 1) ln 6 x ln 6 x ln 6 x + 2 ) x ln 3 1 + + + 2ln 3 ln 6 ln 6 – – ln 3 Agrupar los tér minos en x y factorizar ln 3 ⎛ 108 ⎞ ln ⎜ ⎟ ⎝ x ln 36 ⎠ 3 = Este = ⎛ ln 6 ⎞ resultado ln 2 ln a ⎜ a ⎟ ln ⎝ 3 ⎠ ln b 128 Funciones exponenciales y logarítmicas b no puede simplicarse respuesta más. una como dado que respuesta Ejercitación PREGUNTAS Resuelva 1 4Q TIPO estas EXAMEN ecuaciones para hallar el valor de x con 3 cifras signicativas. x x 7 × 3 5 = 25 x – 1 × 4 3 = 3 × estas × x 2x 2 Resuelva 2 7 ecuaciones 3 2x – 1 = x 5 x – 1 4 para 3 × 2 x = 4 × 5 x + 2 = 2 hallar × 7 el valor de x en la ln a forma x , = donde a, b ∈ ln b x + 2 2 5 x – 3 = x 5 = en 2 x − (6 4 3 x = × 6 x 8 × 7 –1 )(2 x + 2 ) = 2(4 ) x: x e = Resolución Las 2 x e × 3 – 2x 3 Resuelva 3 5 x x + 1 × 0 de ecuaciones ecuaciones logarítmicas que x – 3(2 ) = 0 logarítmicas presentan logaritmos de igual base El argumento expresión en ambos miembros de la igualdad pueden resolverse igualando emo de los la gura los entre rgmno es que paréntesis logaritmos. 2 Resuelva log (x ) = log a (3 x + 4) a Respuesta 2 log (x ) = log a (3x + 4) a 2 x = 3x = 0 + 4 Igualar los argumentos 2 x (x − − 3x 4)(x x = + 4 Debemos 1) o = x Resolver ambas recordar que no original emo Resuelva ecuación cuadrática −1 que ambas la 0 = Reemplazando ecuación caso, 4 vericar dmo negativo. − se es x = posible 4 obtienen soluciones son soluciones y x = son calcular − en argumentos posibles. el logaritmo ambos de un miembros positivos; por número de ende, la en este posibles. ln(12 − x ) = ln x + ln( x − 5) Respuesta ln(12 − x) = ln x ln(12 − x) = ln x (x + ln(12 − x) = ln(x ln(x − − 5) 5) 2 − 5x) 2 12 − x = x − 5x Igualar argumentos 2 x (x − − 4 x 6)(x x = 6 − + o 2 2) x = = = 0 Resolver 0 la ecuación cuadrática −2 { Continúa en la página siguiente. Capítulo 4 129 Cuando x y (x − x Cuando x y (x Por − lo = 5), x = 5), 6, ambos son −2, son tanto, 1 log los x = 6 en (x ) log argumentos, es la x = las log (6 x ecuaciones: − 1) ln( x log + 1) = ln(3 − x ) 2 (2 x ) log (6 x 1) 5 log x − log (x 3 Algunas solución. siguientes 5 única EXAMEN 2 soluciones 4R TIPO Resuelva las negativos. Ejercitación PREGUNTA Vericar argumentos, positivos. − 1) = log 3 veces (2 x + 3) + log 2 (x (x − 1) Resuelva resulta (x − más sencillo resolver una ecuación logarítmica 2) = 3. Respuesta (2x – 1) = 3 5 3 b 5 = 2x – 1 Dado que log x = b ⇒ x = a a 125 emo Resuelva = 2x – 2x = 126 x = 63 1 0 log x + log 2 (x − 2) = 3. 2 Respuesta log x + log 2 (x − 2) = 3 − 2 )] = 3 2 log [x (x Se usa la primera propiedad de 2 2 log página (x − 2x ) = 3 = 2 123. 2 2 3 − 2x x b Dado que log x = b ⇒ x = a a 2 − 2x x = 8 2 x (x − 2x + 2)( x x = − 8 − 4) −2 o x = 0 = 0 = 4 x y (x − 2 ) positivos. x 130 = Funciones 4 es + 1) + 1) 5 log (x 3 log log 2 exponentes. emo = 2 la única exponenciales solución y logarítmicas deben ser números la usando Ejercitación Resuelva 1 log (x en − 4S x estas 2) = ecuaciones: 2 log 9 (2x − 1) = 3 log 1 (3 − x ) = 5 3 2 2 Resuelva log en (x x estas − 5) + log 6 log ecuaciones: x (2x − 3) – 2 Sabiendo (4x − 5) TIPO una par tir x log + log que x 8) – log = (x − 5) = 4 2 0 + log de lo log para anterior (2x + (2 x + 7) = log 2 expresión 2 4 − EXAMEN 2 A (4x 7 PREGUNTAS halle log 2 log 7 3 = 6 7) o = A en de A 2 función cualquier de x otro modo, resuelva 2 2 Resuelva log x + log 4 4 = 2 x Aquí cambiar 2 5 Resuelva log x + log 2 . primero x la fnon Material de disponible xonn y forma modelos exponencial He aquí de y decrecimiento crecimiento emplean algunas y de línea: Hoja Reducción de a la lineal exponencial exponenciales. los modelos de crecimiento y Dos decrecimiento 4: decrecimiento funciones aplicaciones ampliación en ogrm ejercicios Los base. = 9 4 aon Crecimiento necesitará áreas de las matemáticas exponencial. que aparentan estar totalmente Biología desconectadas ● Crecimiento de micro-organismos en un exponenciales ● Población ● Propagación podrían ser las de cultivo y probabilidades. humana Pero, de un examine este problema. vir us Un grupo de personas salen Física a ● Cadena de reacciones almorzar sombreros ● Transferencia de y luego toman sus nucleares al azar . ¿Cuál es la calor probabilidad Podría elegir de que ninguno alguno Economía tome de ● Los diagramas estos su propio demostrarse base Potencia de exploración es probabilidad . e procesamiento (Podría explorar esto una vez que computadores haya ● esta 1 matemática. de que de informática su ● Puede temas piramidales como Tecnología sombrero? Crecimiento del tráco de profundizado el tema de las Inter net probabilidades.) en otras que áreas estén ¿Puede de pensar conocimiento asombrosamente conectadas? Capítulo 4 131 Crecimiento emo La exponencial población de una ciudad, A(t), en miles, se modeliza mediante la (0,02)t función Use A(t ) este = ¿Cuál era ¿Cuál es cada 30e modelo la el donde para t responder población porcentaje de de la es a el número estas ciudad de años después de 2010. preguntas: en crecimiento el de año la 2010? población de la ciudad año? ¿Cuál será ¿Cuándo la la población población en de el la año 2020? ciudad alcanzará los 60 000 habitantes? Respuestas 0 A(0) La 30 = 30e = 30 t es el 2010, población en 2010 era número por lo de años tanto, t = después de 0 de 000. (0,02) A(1) = 30e Escribir una población ( 0 , 02 ) ecuación un año para después la de 2010 30 e ( 0 , 02 ) = e Calcular el factor de multiplicación 30 = La 1,0202... población 2,02% cada crece un año. ( 0 , 02 ) ×10 A (10 ) En de 30e = 36, 642 ... 2020 36 En = la población 2020, t = 10. será 642. ( 0 , 02 ) t 60 = 30e 2 = e Cuando ( 0 , 02 ) t A(t) = la población logaritmos ( 0 , 02 ) t = ln e ln 2 = 0, 02t Bajar el Resolver ln 2 t = 0, 02 t La = 34, 657... población después es, 132 será de 34,66 durante 2044. Funciones de 60 000 años, exponenciales y esto logarítmicas de 60 000, 60. Aplicar ln 2 es exponente en t en ambos miembros Decrecimiento emo Una exponencial cazuela se saca del hor no y se enfría de acuerdo con el modelo −0,1t de fórmula T (t) temperatura ¿Cuál Si la es = en la 85e , donde temperatura temperatura transcurrirá t es el tiempo en minutos y T es la °C. de hasta la que de la cazuela habitación la cazuela es cuando de se 25°C, alcance la saca ¿cuánto temperatura del hor no? tiempo ambiente? R 0 T (0) = = La es 85e Cuando 85 t temperatura de de la = la cazuela se saca del hor no, 0. cazuela 85°C. 0 ,1t 85e T = 25 25 = 25 si la habitación 5 temperatura es de de la 25°C. 0 ,1t e = = 85 17 5 0 ,1t ln e = Aplicar ln logaritmos en ambos 17 miembros 5 0 ,1t = ln 17 = t = 1,22377... 12,2 (3 cs ) Resolver La cazuela temperatura de 12,2 Se invier te con t ambiente luego minutos. Ejercitación 1 en alcanzará 4T una suma capitalización Escriba la de 450 euros al 3,2% de interés compuesto, anual. fórmula para el valor de la inversión luego de n años. ¿Después los 2 En 600 las etapas infectadas ¿Cuánta de cuántos años el valor superará por primera vez euros? primeras personas de gente y de una cada resultó día epidemia el de número infectada en los sarampión aumentó un siguientes había 100 10%. espacios tiempo? Después ¿Cuánto de dos tiempo días pasará hasta Después que se de infecten una 250 semana personas? Capítulo 4 133 3 Los Por incendios cada hora incrementa Si se ¿en 4 han fuego un tiempo de un se propagan sin control, de el manera área de exponencial. la quema se 15%. quemado realizó Después de en cuánto José forestales 0 se salto saltar hectáreas estarán en del y el quemando paracaídas avión, fuego su para se sale 0 000 nes velocidad en control, hectáreas? de el de caridad. tiempo t segundos −1 después de que su paracaídas se abrió era v , m s donde −0,063t v = 9 + Dibuje ¿Cuál el aproximadamente era velocidad de el gráco José en el de v en instante función en el de que t. se abrió paracaídas? fue altura muy su aterrizó que menor velocidad posible si se lanzó desde una grande? después de 45 segundos, ¿cuál fue la velocidad a la la velocidad que aterrizó? ¿Cuánto la ¿Cuál Si 29e tenía tiempo cuando se le llevó abrió alcanzar el la mitad de paracaídas? b 5 Dos variables Cuando de El a y n = x 2, y x n = están 32 y relacionadas cuando n = 3, por x = la fórmula 08. Halle x = los a × n valores b geólogo terremoto estadounidense Charles Richter denió la magnitud de un como: I M = log S M es por la la magnitud amplitud epicentro La del intensidad Explore en (en en decimales), I mm, tomada terremoto) de un y S es terremoto profundidad la es por la la un intensidad estándar escala intensidad sismógrafo (S) de es un del terremoto ubicado a terremoto 0,001 100 (medida km del “estándar”. milímetros. Richter . Intensidad Escala de Richter 134 Funciones exponenciales y logarítmicas Suave 0–4,3 Moderado 4,3–4,8 Intermedio 4,8–6,2 Fuer te 6,2–7,3 Catastróco 7,3+ ero 1 Evalúe log rón 287. 5 2 Resuelva estas ecuaciones: 2x+3 3 x−1 3 = Resuelva log x log 90 estas + (x 6) – − 13 ) log 5 ln (4x – 7) log log x = = ) = x 3 = 5 (x = 1 + 2) = log x 5 (log x ) 2 4 log 10 x PREGUNTAS Las × 2 10 4 2 2 x ( 2 2x 3 5 2 = ecuaciones: log (3 x + 3x 5 TIPO funciones f EXAMEN y g están denidas como 2x f (x) = e para todo x real 3 g ( x ) = ln x para x > 0 2 Indique el recorrido Explique por Halle las expresiones Halle una Resuelva qué de f (x) ambas y g(x) funciones tienen inversa. – expresión de las para funciones ( f g)(x) y ( g ° la ecuación ( f f – (x) inversas f y g (x). )(x). ° g)(x) = ( g ° f )(x). ° 0,08t 5 El número, donde t es n, el Halle la ¿Cuánto de insectos número de población tiempo ero en una días de la colonia, después colonia transcurre de está de por n comenzada después antes dado que de la 50 la = 4000e obser vación. días. población se duplique? rón ✗ x +2 4 x 1 Resuelva ⎛ 3 25 1 ⎞ = ⎜ ⎝ ⎟ 125 ⎠ x +1 2 Halle el valor exacto de x que satisface la ecuación (5 x )(7 2 x +1 ) = 3 log a Dé su respuesta en la forma donde a, b ∈ Z log b ⎛ 1 ⎞ 3 Halle el valor exacto de 2 log 27 + 3 log 3 ⎜ ⎟ − log 3 3 ⎝ 3 ⎠ PREGUNTA TIPO EXAMEN 1 4 Escriba 4 log x + log 3 y 3 − 5 log z como un único logaritmo. 3 3 5 Resuelva: log log ( 4 x − 1) = ( 2 log x ) 3 = log x +1 4 log ( (x 2 x − 1) = − 2) + 2 log 1 (x − 1) = 3 2 Capítulo 4 135 PREGUNTA 6 Si m = TIPO log 4 y EXAMEN n = log x log 8, halle expresiones en función de m y n para: x 8 log 4 2 log x 16 log x 32 8 3(x−1) 7 La función Describa f está una denida serie de para todos los transformaciones valores por las reales cuales de x el por f gráco (x) de y = = e f + 2. (x) x pueda obtenerse PREGUNTAS a TIPO par tir del gráco de y = e EXAMEN −1 8 Halle la función inversa f (x) 2x f (x) = si: 3x 3e f (x) = 0 f (x) = log (4x) 2 9 Resuelva a y b este son sistema números de ecuaciones reales en a y b, sabiendo que positivos. 1 log 64 + log a b = 8; log a = ba 2 ResuMeN del capítulO 4 pon Propiedades m ● a n × a = m ● a ● ÷ a (a las potencias a n m de m+ n m = n n a mn ) = a 0 ● a =1 1 n n a =a ● 1 m m n ● (a ) ( = a m m 1 m n ) = ( ) a n ( = n a ) n = a 1 n ● a = n a Funciones ● Una exponenciales fnón xonn es una función de la forma x f (x) = a donde ● El omno ● El rorro ● El gráco de a la es es un número función el real positivo exponencial conjunto de todos es los el (esto es, a conjunto números de reales > 0) y todos a ≠ los . números reales. positivos. x de la función exponencial f (x) = e es un gráco de crecimiento −x exponencial y el gráco de f (x) = e es un gráco de decrecimiento exponencial. y y x f(x) = e –x y = e (0, 1) 1 (0, 1) x 0 0 x Continúa 136 Funciones exponenciales y logarítmicas en la página siguiente. logrmo Propiedades de los logaritmos log b x ● Si b entonces a x a ● log a = 1 a ● log 1 = 0 a ● log b no está denido para cualquier base a si b es negativo a ● log no está denido a n ● log a = n a Funciones ● Para x e logarítmicas hallar y y algebraicamente luego reordene, la inversa despejando la En general, si f : x entonces a una función, intercambie 1 x ● de variable y f x log x a x y = log x es la inversa de y = a a x ● y = ln x es la inversa de la función exponencial y = e x y y = e y = x (0, 1) y = In x x (1, 0) x ● log (a log ) = x y a x a = x a x ln(e lnx ) = x y e = x log (0 x log x ) = x y Propiedades ● log x log ● log x ● log x ● log y (0 de = ) = los x logaritmos log xy x − log y = log y n = n log x 1 log x x Fórmula del log cambio de base a c ● log a = b log b c Capítulo 4 137 t or l la conomno z “Las y del matemáticas música más supremas, admirables erigidas en Herbert Los soon ¿Alguna que había ¿Fue o vez se ha resuelto simplemente porque su sentido un y por la el límite la belleza Westren mmá simplicidad entre del todo lo y la inevitabilidad maravilloso de la de la ciencia poesía y toda ar te”. Turnbull (1885–1961) matemáticos, 1929 n satisfecho(a) haber le tienen grandes problema resolución por la forma en matemático? llegado pareció a la respuesta eciente, correcta elegante y hasta hermosa? Considere estas Desarrolle soón y + y dos resoluciones simplique (x + y del + problema: z)(x – y – z) (x + = x² – xy = x² – 2yz = x² – (y² = x² – (y soón z)(x – xz – + + – y – + y² xy – 2yz z) – y² – yz + xz – yz – z² (x + = (x = x² y + + z)(x (y + – y z))(x – z) – (y + z)) z² + (y + z)² z²) z)² “La matemática pura es, a manera, poesía ■ ¿Cuál solución es arrojan el mismo resultado, por lo tanto ninguna que la otra. las lógicas”. es Albert mejor la mejor? ideas Ambas de su Sin embargo, la solución 2 es Einstein más (1879–1955) elegante 138 Teoría del y demuestra Conocimiento: la más belleza de perspicacia las que matemáticas la solución . “La esencia hrmo de las y n: matemáticas no es complicar cosas Stan Gudder, catedrático He aquí moo las cosas simples t eon mno sino simplicar las complicadas”. de matemáticas, algunas Universidad ecuaciones de Denver famosas 2 Ecuación Segunda de ley Einstein: de E Newton: = F mc = ma k Ley de Boyle: V = p Ecuación de Schrödinger: Hψ = E ψ m m 1 Ley de la gravitación universal de Newton: F = 2 G 2 r ¿No resulta universo Estas en la asombroso usando ecuaciones Luna Inter net y ■ han traerlo Estas son del solo podamos vuelta, y a poner cuer po como al el estas? hombre desarrollar comprender cinco describir matemáticas ayudado de inalámbrica funcionamiento que ecuaciones la el humano. ecuaciones: ¿cuál es su favorita? ■ ¿Es posible descubran que un día absolutamente ● ¿Una las matemáticas la teoría que y la ciencia explique todo? teoría que completamente explique todos los y relacione fenómenos físicos conocidos? ● ¿Una teoría resultado pudiera ¿No sería ” La algo ley que de que tenga cualquier llevarse a el poder de predecir experimento el que cabo? maravilloso? de Boyle ascienden explica a la por qué supercie las del burbujas aumentan su tamaño a medida agua. Capítulo 4 139 Funciones 5 racionales ObjetivOs del capítulO: 1 La 2.5 función x recíproca x ≠ 0, su gráco y la propiedad de coincidir x con La su inversa función Asíntotas racional Qué 1 de las Por + b cx + d y y su gráco ver ticales funciones racionales a 1 Multiplicar los polinomios Desarrolle −4(2x − ) y −2(3x 3x − ) = 2 vida real los − nuestras + ): 2 habi lidades polinomios: 5) 6(2x − 3) 2 −x (x + x (x 3)(x − 7) + x 2 (x + 3) 8) 3 + 3x (x + (x −6x 2 la 2 2 −2(3x de Comprobemos saber polinomios ejemplo: situaciones omnzr necesitamos Desarrollar ax horizontales Aplicación an x ) = 3x Representar + 3x grácamente 2 Dibuje las siguientes rectas en un gráco: y rectas horizontales y x y = = x = 0, y = 0, x = 3, x = −2, y = −3, 2 4 3 ver ticales 2 y Por ejemplo: Representar y = x, y = y las −x, x = x –x y = 4 x rectas = = –2 2, y x = = –2 –1 –4 x = −, y = −2 y = 3 e y en el mismo gráco y 3 Reconocer y describir 3 Describa las 8 una trasformaciones traslación y = 3 x B 6 Por ejemplo: Hallar que las le asignan a 4 3 traslaciones que le y asignan = x las 2 2 a y = x las funciones A y B funciones B A y B y 2 y A es un horizontal a la a A = x 2 de derecha. 2 La escriba A función x 0 unidades –4 x 0 desplazamiento –2 2 4 correspondiente 6 las fórmulas correspondientes. –4 –6 A 2 B es es y un = (x − –8 2) desplazamiento unidades hacia arriba. ver tical La de función 2 correspondiente 140 Funciones racionales a B es y = x + 3. 3 ¿Sabemos cuántas almacenar calidad del embargo, puede en un reproductor ajuste una canciones, de idea almacenar álbumes, sonidos de La grabación y aproximada 36 horas o MP3? la es 860 un demás respuesta duración que y de la depende canción. reproductor minutos de podemos MP3 música. de la Sin de Esto 4GB es aproximadamente: 2000 canciones de 4 minutos o 000 canciones de 8 minutos o 4000 canciones de 2 minutos cada una 8000 Esto nos lleva a la función s = donde s es el número de m canciones y m es el número de minutos que dura una canción. k Esta función es un ejemplo de la función recíproca f (x ) = . x En este (en adelante, y otras capítulo funciones ax f (x ) para la explorar racionales calculadora los que grácos pueden de de ser pantalla las gráca funciones expresadas en recíprocas la forma + b = . cx los utilizaremos CPG) Examinaremos asíntotas horizontales y verticales para + d grácos de esas funciones y el dominio y recorrido de las mismas. Capítulo 5 141 . Rroo ingón: representación gráca de productos Pensemos Por y en ejemplo: añada pares 24 más x de 1, pares 12 de 24 12 8 3 y 1 2 3 8 esos pares x 2, 8 x cuyo 3, 3 producto x 8. es Copie la 24. tabla números. x Muestre números como coordenadas en un gráco con Se 0 ≤ x ≤ 24 y 0 ≤ y ≤ denomina 24. omormno Ahora y haga lo muéstrelos Explique lo mismo en que el con números gráco obser va negativos (p.ej., −12 × −2) xrmo a acerca apariencia de ● El valor de x cuando y se hace más grande ● El valor de y cuando x se hace más grande se lo a ➔ El compor tamiento extremo de su de un número es que en direcciones. gráco El recíproco medida continúa ambas El un de: gráco ● la también. dividido por el número cero no número. tiene recíproco ya 1 que 1 Por ejemplo, el recíproco de 2 es . no está denido. 0 2 ¿Qué El recíproco de una fracción resulta ser ejemplo, el recíproco es de ÷ 7 recíproco Un número El recíproco 3 de multiplicado por su su CPG para 1 ÷ 0? 3 es 7 muestra = 1 . le inver tida. 4 × 4 10 es de 10 ➔ 4 = 4 El fracción 3 3 Por la recíproco o 4. 1 es igual a . 1 Por ejemplo: 3 × = emo En 1 Halle el recíproco de una 1570 traducción de la obra de de 2 Euclides, Elementos 2 (300 a.C.), se llamó R reciprocali a 1 2 las 5 Escribir = 2 como una fracción impropia cantidades geométricas 2 en 5 Recíproco de proporción Inver tirla 5 2 5 podemos hallar recíprocos de términos − El rroo de x es o x x = 1 2 algebraicos. Al 1 ➔ 2 × Vericar : También inversa. 2 = recíproco 5 de x × x =. número variable llama o de una también "inverso multiplicativo". 142 Funciones racionales un − y se lo erón Halle 1 los 5A recíprocos: 2 3 2 los −1 h 3 g 2 2 Halle 3 f 3 2 −3 recíprocos: El 6,5 x 3a 2x f 5 cada por su recíproco ya se usaba en la de la por lo menos + 1 x t 3d cantidad x término 4y d h 3x 2 g Multiplique 3 y recíproco. tercera edición 1 Muestresu Encyclopaedia procedimiento. Britannica 3 6 4 ¿Cuál es el recíproco del recíproco de ¿Cuál es el recíproco del recíproco de x? la función Halle y ¿Qué cuando ¿Alcanzará 48 xy = x con cuyo producto Esta es Halle x 4800 el valor alguna cuando y de y 48 000 cuando x se vuelve más vez el valor 0? la función grande? se usó en ¿Qué f ¿Alcanzará . l sucede con x 4800 el valor alguna fnón de la vale: 480 la Explique. página 48 1. vale: investigación es 4? que y números 24: 480 sucede dos 3d Para 5 para describir 4 (1797), 2c vez de el x cuando valor 0? 142. 48 000 y se vuelve más grande? Explique. rro k La fnón rro es f (x) = donde k es una constante. x Todos los grácos de funciones ingón: Utilice la CPG para recíprocas grácos dibujar los de grácos tienen formas funciones de esta similares. recíprocas investigación. 2 1 1 Obtenga el gráco de las siguientes funciones: f ( x) = g ( x) = efecto produce cambiar el valor del Obtenga el gráco de las siguientes funciones: f ( x) = efecto produce cambiar el signo x 2 g ( x) del = 3 h( x ) = x x ¿Qué = numerador? 1 2 h( x ) x x ¿Qué 3 x numerador? 4 3 Copie y complete esta tabla para f ( x) = : x x 0,25 0,4 0,5 1 2 4 8 10 16 f (x) ¿Qué obser va Dibuje el Dibuje la acerca gráco recta y de = de la x los valores de x y f(x) en la tabla? función. en el mismo gráco. 4 Dibuje la simetría de f ( x) = con respecto a la recta y = x f ¿Qué obser va? x 1 g ¿Quélediceestoacercadelafuncióninversa f ? Capítulo 5 143 Asíntotas Los la grácos página los ejes Los de 43 pero ejes las funciones consisten nunca son los asíntotas f todos tocan del (x), en ni g(x) dos los y h(x) cur vas. en la Las investigación cur vas se de acercan a cor tan. gráco. La palabra se deriva asíntota del asymptotos, ➔ Si una cur va se acerca más y más a una recta pero nunca la signica toca, esa recta se denomina griego que “que no cae no junto”. y = b es una asíntota de la función y = f (x) y A medida que x → ∞, f (x ) = f (x) → b y El símbolo → signica “tiende = b a”. La k ➔ El gráco de cualquier función recíproca de la forma y = recta horizontal tiene y = b es una asíntota x horizontal como ➔ El asíntota gráco de vertical una a x = 0 función y como recíproca asíntota se horizontal del gráco a y = 0. de y = f(x) La función llama héro y ● El eje x es la asíntota x = 0, el eje y, es 6 horizontal. una y = x ● El eje y es la asíntota tiene 4 y = recíproca k asíntota muchas –x aplicaciones en ver tical. 2 los ● El dominio y el la son todos los algoritmos de recorrido informática, x números –4 4 6 par ticularmente reales excepto el y = 0, el eje x, es relacionados ● Lasdosramasdel –4 gráco una respecto = la de rectay = números. –6 resulte −x interesante y = −x e y = x son los ejes En se el capítulo dibuja la de esta vimos simetría función. que de f para mayor dibujar respecto investigar de estas simetría la x de Quizás ● con asíntota teoría y sonsimétricas los cero. de la la inversa recta y = de x. Si la función f aplicaciones con profundidad. (x), realizamos 1 una simetría de f (x) respecto = de la recta y = x, obtenemos el x mismo gráco que para f (x). La ➔ La función recíproca on on nr fnón rro, 1 f(x) = , es uno de los x La fórmula de la función en la investigación de la página 42 es ejemplos más simples 24 xy = 24. Esta se puede escribir como y y = es una función de una función que x recíproca. Tiene un gráco similar al que se mostró coincide inversa. anteriormente. 144 Funciones racionales con su El diseño del Asymptote ¡T ambién que hotel V iceroy Architecture, cuenta recorre emo Yas el con se una centro del de basa pista Abu en de Dhabi, modelos carreras por el estudio matemáticos. de Fórmula 1 hotel! ✗ Para cada función: ● Escriba ● Dibuje ● Indique las ecuaciones de el dominio y el el asíntotas horizontales y ver ticales. gráco. recorrido. 9 y las aproximadamente 9 = y = + 2 x x R Las asíntotas son x = 0 e y = 0. y = 2. y 20 15 10 5 x 0 –6 –4 –2 2 4 6 –5 –10 –15 –20 Dominio x Recorrido Las ∈ y R, ∈ asíntotas x R, ≠ y son x 0 ≠ 0 = 0 e y El gráco 6 gráco 4 unidades de de f(x) f(x) en + pero la 2 es igual al desplazado dirección del 2 eje y. 2 x –30 –20 –10 –2 –4 –6 Dominio x Recorrido ∈ y R, ∈ x R, ≠ y 0 ≠ 2 Capítulo 5 145 Ejercitación 1 Dibuje en 5B distintos grácos: 5 y 6 = y = xy x = Es 8 impor tante resolver 12 2 En el mismo gráco muestre y 12 = e y 3, Dibuje aproximadamente el gráco las y preguntas 4 tanto analíticamente x medios 1 4 . = x 3 saber x f de (x ) = y escriba (por algebraicos sus y x grácos, aplicando asíntotas. transformaciones) como utilizando la 1 Dibuje aproximadamente el gráco f de (x ) = + 2 y escriba CPG. x sus 4 asíntotas. Identique la asíntota horizontal y la dominio el ver tical de las siguientes recorrido de cada Puede funciones e indique el y resultar dibujar 3 20 y = y 5 El está entre ujo y las el islas reujo maelstrom La + 2 y = de tercer de las Jura velocidad del x remolino y Scarba mareas resultante desde pueden agua grácos. − 2 x Corr yvreckan, los 4 = x útil una. más en el oírse las costas oeste a circundante grande 16 del de sumado km de aumenta a mundo, Escocia. al r ugido El del distancia. medida que 250 se acerca al centro y se modeliza mediante v donde = v d − es la velocidad centro en Use 0 ≤ agua en m s y d es la distancia desde el metros. su d del CPG ≤ 50 y para 0 ≤ v obtener ≤ el gráco de la función para 200. −1 ¿A qué ¿Cuál distancia la velocidad es de 10 m s ? [ es la velocidad del agua a 100 m del centro? Se de 6 La fuerza (F) necesaria para levantar un objeto de cree dijo: que Arquímedes “Dadme apoyo y un punto moveré el una mundo” 1500 masa de 1500 kg se modeliza mediante F = donde l l es la longitud mide en de la palanca en metros y la fuerza se Newtons. N Dibuje aproximadamente el gráco para 0 ≤ l ≤ 6 y 0 ≤ F ≤ 5000 la es el símbolo unidad Newton. ¿Cuánta ¿Qué fuerza longitud siguientes 146 Funciones debería de palanca fuerzas? racionales aplicar si tuviera necesitaría 1000 N si una palanca pudiera 2000 N de ejercer 2 m? las 3000 N de de fuerza, . Fnon ¿Hemos notado la ron manera en la que cambia el sonido de la sirena de La un auto policial o de bomberos a medida que se acercan a frecuencia sonido La frecuencia obser vada es superior a la frecuencia emitida acercamiento, es idéntica en el instante de paso y es se hercios el tiempo que se aleja. A esto se lo llama (Hz), la menor cantidad durante mide durante en el de nosotros? efecto Doppler. de ondas por La segundo. fórmula viaja para hacia frecuencia nosotros 330 f la obser vada de sonido cuando la fuente es: f = 1 330 v donde: − ● 330 ● f ● f es la frecuencia ● v es la velocidad es es la la velocidad frecuencia del sonido obser vada en en m s Hz. f es una función emitida. de la fuente. racional. g(x ) ➔ Una fnón ron es una función de la forma f (x ) h(x) nunca puede ser = cero, ya que un valor h( x ) donde g y h son polinomios. dividido está En la este curso forma px + g(x) q, y h(x) por lo serán que exclusivamente investigaremos funciones funciones lineales racionales f por cero no denido. de (x) donde: ax f (x ) + b = cx emo + d −1 Un vehículo bocina con se una desplaza hacia frecuencia de nosotros 8000 Hz. a 96 km ¿Cuál es h la y hace sonar frecuencia su del −1 sonido que oímos si la velocidad del sonido es 330 m s ? Las unidades velocidad ser las toda Respuesta deben mismas en ecuación. Podemos −1 96 km h la de redondear −1 = 96 000 m h 96 000 −1 96 000 m h números horaametrosporsegundo una 1hora=3600segundos aproximada. para obtener respuesta −1 = = 26,7 m s 3600 330 Frecuencia Conver tirkilómetrospor observada f = 330 v 330 × 8000 = 330 = 26, 7 8700 Hz (3 cs) Capítulo 5 147 ingón: grácos de funciones racionales 1 1 Utilice Copie la CPG para obtener el gráco de y y = y x y complete la x 2 1 1 , = y = 2 x + = 3 x + 3 tabla: Función Asíntota Asíntota racional ver tical horizontal Dominio Recorrido 1 y = x 1 y = x 2 1 y = x + 3 2 y = x + 3 ¿Qué efecto produce el cambio las en ¿Qué obser va acerca de ¿Qué obser va acerca del dominio f ¿Qué obser va acerca del recorrido el denominador asíntotas y el y en la asíntota ver tical? horizontales? valor el de valor la de asíntota la ver tical? asíntota horizontal? k Funciones racionales de la forma y = x − b 1 k Una función racional y no , donde = x k y b son constantes, tendrá está denido. 0 b Examinaremos una asíntota ver tical cuando el denominador sea igual a 0, es más cuando La x = detalladamente b asíntota horizontal será el eje x en la de T eoría sección del Conocimiento del emo esto decir, al nal capítulo. 1 Identique Indique Dibuje la asíntota horizontal y la ver tical y de = x el dominio y el 3 recorrido. aproximadamente la función con la ayuda de la CPG. Respuestas El eje x ( y Un = 0) es la asíntota horizontal. x = 3 es la asíntota Dado será ver tical. x { Funciones racionales cero, función El 148 que el el numerador gráco nunca toca denominador = es de al nunca esta eje cero x. cuando 3. Continúa en la página siguiente. tema para interesante explorar concepto de es el innito. Dominio x Recorrido ∈ y R, ∈ x R, ≠ y 3 ≠ 0 y 8 6 1 4 y = x – 3 2 x 0 –4 –2 –2 –4 –6 –8 Ejercitación 1 Identique 5C la asíntota horizontal y dominio el la ver tical de las siguientes recorrido de cada La funciones e indique el y pregunta resolverse 1 y = y x = + 1 + 2 y f x − 2 x y g x 5 + 2 x el álgebra le dice + 1 Dibuje aproximadamente cada función “utilizar indique el dominio y el recorrido de se un analítico”), y h = aunque se − x con la ayuda de la cada puede + la CPG para CPG vericar e esto método usar 2 usando (a = + 1 deberá = 4 = + 1 y 4 = x = 4 4 y y x 4 2 1 1 una. los resultados una. obtenidos. 4 y y = 4 = +1 x x y = − 8 x + 5 Utilice 1 y = + 3 x y y 3 − 2 Cuando = y h cae y = x un rayo, la luz instantáneamente. Pero aproximadamente 331 m s el la ventana visualización de correcta. 4 = + 12 CPG + 4 x + 2 = 4 x y f − 6 x 1 g con = 7 su 5 6 + 5 3x alcanza sonido los del ojos 6 casi tr ueno viaja a −1 se ven afectadas tiempo que por tarda el la . Sin embargo, temperatura sonido en del recorrer las aire un ondas sonoras circundante. kilómetro se El modeliza 1000 t mediante = donde 0, 6c temperatura Dibuje Si desde en 4 en oír En el grados −20 °C el a a el tiempo en segundos y c es la el gráco de t para las temperaturas 40 °C. un tr ueno, mismo es Celsius. aproximadamente estamos t + 331 kilómetro ¿cuál es conjunto de la de distancia y temperatura ejes, dibuje tardamos del aire 3 segundos circundante? aproximadamente 1 y = x + 2 e y . = x relaciones entre Compare los dos grácos y establezca + la función lineal y su recíproca. 1 Ahora haga lo mismo para y = x + 1 e y = x + 1 Capítulo 5 149 Funciones racionales de la forma y ax ➔ Toda función racional de la forma y gráco de toda función racional y y una Utilice la CPG x y = , x + Copie y grácos para x + 1 x + 3 mostrar , complete los de b + b un gráco + d + b tiene una asíntota + d y la 2x = e x + funciones grácos 2x = 3 y + ver tical. ingón: cx tiene = cx horizontal b hipérbola. ax El + = cx llamado ax = y racionales 2 de: − 1 = 3 x + 3 tabla: Función Asíntota Asíntota racional ver tical horizontal Dominio Recorrido x y y = x + 3 x + 1 x + = 3 2x y = x + 2x y 3 1 = x + 3 ¿Qué obser va acerca de ¿Qué obser va acerca del las asíntotas dominio y el horizontales? valor de la asíntota ver tical? y ➔ La asíntota ver tical ocurre para el valor de x que hace cero 4 al denominador. 3 a ➔ La asíntota horizontal es la recta y = a c y 2 = c 1 Para hallar la asíntota horizontal ax y se deberá despejar x x + b –6 = –4 –2 –1 cx d + d x –2 y ( cx + d ) = ax + b − ax = b − dy x = –3 cyx b dy cy La es asíntota decir, horizontal se cuando: a cy = a o y = c 150 Funciones racionales a produce cuando el denominador es cero, = c emo x Para la función y + 1 : = 2x Dibuje Halle Indique 4 aproximadamente la asíntota el el horizontal dominio y el gráco. y la ver tical. recorrido. Respuestas y 4 3 2 x y + 1 = 2x – 4 1 x 0 –8 –6 –2 –4 2 4 6 8 –1 –2 –3 Asíntota ver tical x = Asíntota horizontal Cuando 2 2x − 4 = a = = 1, c = 2, Dominio x ∈ , x ≠ = 2. y = c 2 x a 1 y 0, 2 1 Recorrido y ∈ , y ≠ 2 Ejercitación 1 Identique funciones x y Una la asíntota indique el y y dominio el 2x y cada función con su x = y x de las recorrido de cada y −3 x + 2 −4 x − 5 siguientes una. 34 x = 1 y + 2 2 16 x y x 1 x 3 = y = x 8 6 6 4 4 2 2 x 0 –4 –2 –2 –4 –6 y 8 –6 + 4 y –8 2 = gráco: = x ver tical 3x 3 y la + 2 = 5 horizontal + 2 = x 2 e 5D 2 4 6 8 0 –4 x –2 –2 –4 –6 Capítulo 5 151 y 8 8 6 6 4 4 2 2 x 0 –4 3 Dibuje y x y el –6 –4 –2 2 –2 –2 –4 –4 –6 –6 cada función con la ayuda de la 4 CPG 6 e 8 indique el recorrido. x + 2 y = x x 0 –8 –2 aproximadamente dominio y x = 4 x + 3 y 7 = + 3 Utilice 3x la obtener 9x y −3 x + 1 = 3x y y f 4 x Escriba x 5 = −4 y negocio en estiman función Leandro su que Escriba Escriba oo función Recuerde función de romo cada en y = que $450 C(x) debe racional una asíntota surstas instalar el el camiseta, respuesta. ver tical en que el tienen un total de producir costo de instalación. permita cuando y $5,50. costo considerar A(x) la equipo costará para de vericar 3. para camiseta lineal una tenga y 4 2x camisetas Costará estampar una que gráco función = − horizontal diseñan garaje. una camisetas. racional asíntota y el la = 4 x para + 2 4 x = −x una Cristian y y 4 una y y 12 x h = 2x 4 5x = 2 3x g + 10 CPG 8 se calcular x el producen x camisetas. ¿Cuál es Escriba Halle el dominio de A(x) en el contexto del problema? Explique. Dibuje la asíntota ver tical de A(x). aproximadamente la asíntota horizontal para A(X ). ¿Qué signicado gráco este valor PREGUNTA 6 La regla en TIPO de para “Tomar la contexto del problema? EXAMEN Y oung medicamento dosis el es para una los manera niños de calcular mayores de dos la dosis años, de un basada en la adultos. edad Multiplicar este del niño número en años por la y dividirla dosis para por su edad más 2. adultos”. at Esto se modeliza mediante la función n donde = t para niño 152 niños, en Funciones a es años. racionales la dosis para adultos en n es la + 12 mg y t es la edad el tiene del dosis de la función. Haga 100 una mg tabla para Utilice los Utilice el de valores de 2 a 12 años con una dosis de adultos. valores gráco de para para dibujar calcular la el gráco dosis de estimada la función. para un 1 niño de años. 7 2 Escriba ¿Qué de 7 El la signica costo Un promedio la valor es de anual asíntota de la horizontal. asíntota horizontal en la regla de costo un nuevo una refrigerador la electricidad cuesta refrigerador incluye Desarrolle de que consume un $92. refrigerador total el el de Y oung? refrigerador ecuación en el que costo del $550. dura 15 Determine años. ar tefacto función que función del muestre número y el de el Puede de costo anual suponer que electricidad. costo años anual desde de un que se lo compró. Dibuje aproximadamente adecuada? Puesto Rotule que esta los es ejes una la función. para función ¿Cuál indicar la racional, será una ventana escala. determine sus asíntotas. Explique del f el signicado de la asíntota horizontal en el contexto refrigerador. Unaempresaofreceunrefrigeradorquecuesta$1200, armaquevaadurar porlo pero menos20años.¿Vale esterefrigeradorladiferenciadeprecio? ero rón Material ✗ de disponible de PREGUNTA TIPO ejercicios Una cada función con su f (x ) 1 = ii f 1 − f (x ) x v f (x ) f y asíntotas x − 2 x − 4 x vi f (x ) x + 2 x + 4 = y y + 1 (x ) = 3 = x iii x = 4x (x ) = x + 2 iv Hoja Fracciones gráco. 2 i línea: 5: EXAMEN continuas 1 ampliación en 8 6 6 4 4 2 2 x 0 –8 –6 –4 –2 2 4 6 8 –2 x 0 –4 –2 2 4 6 8 10 –2 –4 –4 –6 –6 Capítulo 5 153 PREGUNTAS TIPO EXAMEN y y 6 8 4 6 2 4 2 x –2 x 0 –4 –3 –2 –1 1 2 3 4 –4 –2 –6 –4 y f y 6 6 4 4 2 2 x 0 –10 x 0 –8 –6 –4 –2 2 4 –2 –4 –4 –6 –6 5 2 Dadas f (x ) f (x ) = x 3 Dibuje Determine Halle Para y el cada la asíntota dominio una de y el estas la f x aproximadamente el x 1 = (x ) + 3 = 3 + 1 x función. ver tical y recorrido funciones, la de horizontal la de la función. función. escriba las asíntotas, el dominio recorrido. y y 8 6 5 4 f (x) 6 = 6 x + 4 f (x) = 2 – 3 4 x 2 x 0 –6 –4 –2 –2 x 0 –6 –4 –2 –4 –2 –6 –4 –8 –6 –8 y y 6 8 4 6 2 4 –3 f (x) 2 f (x) = – x + = + x – 5 1 2 6 2 0 x x 0 4 154 Funciones racionales –4 –2 –6 –4 –8 –6 6 4 Un un gr upo n Si de c de semana costo de en Dibuje Explique esta el gráco está de de regalarle salud. para cada escriba número la El su vale profesor cuesta estudiante una de a y e ecuación un vale por $300. representa para mostrar el el estudiantes. función. restricción sobre el recorrido y el dominio de dada por: 1 = , x ∈ R, x ≠ −2 + 2 Halle la asíntota horizontal Halle la asíntota ver tical del Escriba las del cualquier f x spa costo estudiantes, 2x (x) quiere función. función f un el función La en representa número 5 estudiantes Halle las coordenadas del del gráco de y = f (x). gráco. punto P donde se cor tan asíntotas. los puntos de intersección del gráco con los ejes car tesianos. A par tir las de lo asíntotas ero PREGUNTA 1 Dibuje de la anterior, mediante TIPO dibuje líneas gráco f (x ) = Indique el el gráco dominio y el (x ) Una de f − 8 (x ) con la f (x ) + f (x ) = x que a desde una esta Londres distancia de f información a 5 6 = x vuela ayuda 2 = 7 están Muestre función 8 = que cada x aerolínea Y ork, mostrando − 5 x 2 (x), recorrido. 3 f f EXAMEN x = punteadas. 6 de y rón aproximadamente CPG. el f (x ) = + 3 − 2 x + 4 Nueva 5600 puede km. escribirse 5600 como v donde = v es la t −1 velocidad t es el media tiempo en del avión aproximadamente 0 1200 Si v el ≤ vuelo promedio y 0 dura del km h y horas. Dibuje ≤ en ≤ t 10 ≤ el gráco de la función para 20. horas, ¿cuál es la velocidad avión? Capítulo 5 155 PREGUNTAS 3 Las de TIPO personas tiempo con que 22, 2 s m EXAMEN se piel sensible exponen a deben la luz ser solar cuidadosos directa. La con la cantidad relación + 1428 = s donde nos m da la persona ≤ s el tiempo máxima con Dibuje 0 es piel un Halle la y minutos cantidad sensible gráco ≤ 120 en 0 ≤ s es tiempo sol sin aproximado m cantidad de al y el valor que puede dañarse para de la esta escala pasar del sol, una piel. relación cuando ≤ 300 de minutos que puede estar expuesta la piel, cuando: s 4 = 10 ¿Cuál Explicar El alcalde gripe las es en s la qué de = la ciudad a m El por s =100 horizontal? representa Bangkok. máscaras 40 asíntota esto para suministró costo (c) ciento en de una mascarillas bahts la persona con durante tailandeses población piel está de un sensible. brote de suministrar dado por 750 000 m c = 100 Elija m una escala adecuada aproximadamente Halle el La de el 20% de la población. ¿Sería según 5 costo posible función f (x) = Dibuje Utilizando su El 156 El Funciones valor a la totalidad de la respuesta. ≠ 2 gráco, de de racionales 90% mascarillas su a: la cur va de f para asíntotas. ecuación valor dibujar como: aproximadamente sus La x 5 mostrando para 5 , 2 + 2x el Explique dene 1 f CPG mascarillas suministrar se su función. 50% modelo? (x) utilice suministrar el este la y de la la escriba: cada asíntota intersección intersección con con el el eje x eje y −3 ≤ x ≤ 5, población, ResuMeN del capítulO 5 Rroo ● El ● Un de rroo número un número multiplicado es por su dividido por recíproco ese es número. igual a . 1 Por ejemplo: 3 × = 3 1 − ● El de rroo x es o − x y x x × =. x l ● fnón Si la ● una cur va cor ta, El rro esa gráco se acerca recta de una se más y más denomina función a una recta, pero nunca no recíproca de la forma k y = tiene a x = 0 como asíntota ver tical y a y = 0 como asíntota x horizontal. ● El ■ gráco El eje de x una es la función asíntota recíproca es una héro. y horizontal. x = 0, el eje y, es 6 ■ El ■ Tanto eje y es la asíntota ver tical. una asíntota 4 el dominio como el recorrido son todos los y = –x 2 números reales menos el cero. f ■ Las dos ramas del gráco son simétricas x –4 respecto de y = y = y ■ = x e y −x 4 6 0, el eje −x. son los ejes de simetría de esta = una y ● La función recíproca Fnon on on = Una –6 nr ron fnón ron es una función de la forma f (x ) y = 4 h( x ) donde g y h asíntota x g(x ) ● x, es –4 función. son polinomios. 3 ax ● Toda función racional de la forma y tiene = cx gráco llamado + b un a y + d 2 = c hipérbola. 1 ● La asíntota ver tical se produce en el valor de x que x 0 –6 hace que el denominador sea –4 –2 cero. –1 a ● La asíntota horizontal es la recta y d x = –2 = c c –3 Capítulo 5 157 t or del conomno sm Fron Los antiguos nmrón g egipcios solo utilizaban 3 En fracciones con , = ■ Escriba + 4x 2x cada 4x expresión algebraica , 2 3 4 como 3 Esto álgebra: por , ejemplo numerador signica que en lugar de fracción egipcia. ellos 4 una 4 5 7 23 3x 4x 4x 24x escribían + 2 . Todas la forma sus fracciones se 4 expresaban en y se las llama n fron ¿Dónde n r cree que esto podría ser 2 Se representaban números tales útil? como 7 como sumas de 2 + 7 la unitarias ). 4 fracción no veces = (así, las limitaciones de + 7 ¿Es posible escribir cualquier no fracción como una fracción 7 válido). 5 Por podía 7 era son fracciones? 28 misma dos ¿Cuáles estas 2 utilizarse (por = ejemplo, Además, fracciones sería ejemplo, 8 ■ Escriba + 2 como . 8 fracciones unitarias: 5 5 2 6 6 8 5 7 { En un inca, los nudos las quipu en cuerdas representan números. ” El papiro contiene copiada antiguo. 158 Teoría del Conocimiento: sistemas de numeración matemático una de tabla otro de Rhind de 1650 fracciones papiro 200 años a.C. egipcias más t ro Las gn y años babilónica con Muhammad ningún Los sifr ■ un árabes se aparece pequeño llamaron ¿Quién ■ ¿Qué se ■ Haga una ■ Obser ve utilizó Ahora ■ En ■ Los la el lista que un intente antiguos podía investigar) este lugar era los griegos que no y en es la años, {0} son fuese del sucede si dividimos cero ■ ¿Qué sucede si dividimos cualquier ■ ¿Qué sucede si dividimos cero { Los un mayas debía las”. nombre el culturas sistema por por {0, es { 1, 2, 3}. }. 9 + x año de = 1 qué 3² a.C. maya e del y de ecuación el año con el Zenón 1 3x = d.C. cero (un y 0. ¿Y se buen el año cero? preguntaban tema para cero. inca? decimal? ¿Es cualquier cosa? por la hacer paradojas tentativo cosa y positivo o negativo? cero? cero? utilizaban símbolo caracol en Las uso ¿Qué cero las de el seguros ■ el cálculo, diferentes? algo. ¿Dónde cero otro tenemos ■ está El un palabra cero. ecuación estaban par te y ¿Cómo el (vacío). de vez? ■ entendían las de nada? nada nada dependen un decenas, subconjuntos Resuelva de en preser var sifr más eso? subconjunto esto. las hace ausencia si nuestra primera los cero en la que, de “para círculo por todos que ser el cero contaban comentó en de ya representar tiempo, antes de esto a el cero numeración cómo para círculo que usaba ¿Signica ■ con signica ■ hindú alKhwarizmi convir tió, ¿Esto e sistemas número utilizarse nr n? culturas 2000 frn c ¿Hy de un marino representar el para cero. Capítulo 5 159 Patrones, progresiones y 6 series ObjetivOs 1.1 del capítulO: Progresiones aritméticas progresiones geométricas geométricas; la notación y series; y de suma series nita de geométricas; series suma aritméticas; nita e innita de series sumatoria. Aplicaciones n El 1.3 teorema del binomio: desarrollo de (a + b) , n ∈ N; cálculo de los coecientes ⎛ n ⎞ del desarrollo de la potencia de un binomio usando el triángulo de Pascal y ⎜ ⎝ an Qué 1 y Por saber ecuaciones despejar lineales Comprobemos y cuadráticas 1 variables ejemplo: ⎠ omnzr necesitamos Resolver ⎟ r Resolver la ecuación Resuelva 3x – p(2 2 5 – cada = p) 5x = nuestras habilidades ecuación: + 7 –15 n n(n – 4) = 2 + 9 = 41 2 n – 4n = 2 4n – 2 = 0 2 Despeje k: 2 – n (n – 6)(n n Por 2) –2, n ejemplo: ac b 2 = + = = b ac – = 0 = 6 Despejar b en esta 3 fórmula 3 Reemplazar 6m 2pk Si T = + – 8k 5 2x = = (x 30 3 + 3y), = 5 y = halle el valor valores conocidos en x = 3 e y ejemplo: Usando la 4 fórmula 4 A y = q 3p = – 0q, hallar el valor ,5 4 A = 3p – x = 4,7 e 0q de A si p = 2 Usando la –2 fórmula de m si: x = 5 e y = 3 x = 3 e y = –2 x = –5 4 A 160 = 1 – 3(2) A = 3(6) A = 48 A = 33 Patrones, – T fórmulas x Por de cuando: 3 + 0(,5) – y = 2 5 5 progresiones e y series m = 2 3 – y , halle el valor Las bacterias en esta cápsula de Petri crecen y se reproducen; en este [ Crecimiento bacterias caso, su masa total se duplica cada dos horas. A las 8 de la cápsula la masa 2 La medirá masa usarse de En mide 8 2 de horas, pueden gramos; gramos las para este 3 horas capítulo resultar inmediato y la o lo útiles ● Predecir la masa ● Calcular ● Predecir ● Calcular la ● Calcular cuánto cuánto cuánto Por cápsula de las 0 sigue medirá un bacterias patrones. 6 patrón en la un tomará total podemos país durarán tiempo que Los predicciones ejemplo, de tiempo los hacer tiempo distancia las gramos, a de una Petri las que cápsula podría después horas. para población a de sucesivamente. en 24 tanto, estudiaremos mediato. la así bacterias predecir 2 y por en mañana en 20 usar un reservas recorrerá tomará para para el nos futuro patrones para: años cancelar las patrones de una que préstamo un recurso pelota una bancario que inversión natural rebota se duplique Capítulo 6 161 . pron ingón: Joel decide Ahorra semana y Copie comenzar $20 la así y y Número ahorrar de dinero dinero. semana, $25 la segunda semana, $30 la tercera sucesivamente. complete semana rogron ahorro a primera y cuánto de la siguiente ahorra en tabla total para mostrar durante Ahorro T otal semana semanal ahorrado 1 20 20 2 25 45 3 30 75 las cuánto ocho ahorra primeras Joel 4 5 6 7 8 a ¿Cuánto ahorrará ¿Cuánto dinero ¿Cuánto tiempo Intente escribir semana. número T rate f que de En la cada que de de en ahorrará le la una el al semana? cabo ahorrar fórmula M a 10. Joel tomará Sea para monto de al el un ahorra en la 17. ? año? menos monto que ¿Y $1000? de dinero cada que semana Joel y n ahorra el semana. escribir ahorró Joel una Joel. Sea fórmula T el para total de el mono sus o ahorros y n de el dinero número semanas. investigación semana ahorra a anterior, forman medida una que los montos rogrón. el tiempo de Los pasa dinero montos forman que Joel totales otra ahorra de dinero progresión diferente. ➔ Una en He aquí 8, 162 rogrón un orden algunas , 4, 800, 400, , 4, 9, 5, 0, 7, 5, Patrones, … 25, 20, de progresiones: 200, 6, nmér par ticular 00, … … 25, … progresiones y series es un patrón acuerdo con de números una regla. por semanas. dispuestos ➔ Cada número o elemento de una progresión se denomina tér mino En la progresión término es También , 8, el , 4, tercer podemos 7, …, término usar la el es primer 4, notación y u así término es 8, el segundo sucesivamente. para denotar el enésimo n término Por de lo una progresión, tanto, para u , 8, , donde 4, 7, n es … un se entero podría positivo. decir: Algunas = u 8, = u 2 = 4, y así letras Se puede cada continuar término 8, , 4, veces, es el tres 7, patrón si unidades 20, 23, nos damos mayor que cuenta el valor de que del el valor término distintas esta progresión, u para a los representar anterior: una 26 se podría escribir: u = 8 y u = u n+ + términos valor una del fórmula término rr: el valor de cada Por podríamos 3 n a t n es de progresión. usar Esta de de ejemplo, Para usamos sucesivamente. 3 término depende del anterior. o x n término para n representar de el enésimo una progresión. En es la la progresión mitad del 800, 400, término 200, 00, …, el valor de cada término anterior. En este caso, = u 800 y u = u n+ n 2 emo Escriba una fórmula recursiva para el enésimo término de cada progresión 9, 15, 2, 6, 21, 18, 27, 54, … … Respuestas u = 9 y u 1 = u n+1 + 6 Sumar 6 para llegar de un tér mino al n siguiente u = 2 y u 1 = 3u n+1 Multiplicar por 3 para llegar de un n tér mino al siguiente A Muchas veces resulta más útil escribir veces esto denomina némo érmno n rogrón . Con una fórmula valor En del la hallar el valor de un término sin necesidad la “regla general, general podemos de conocer el para enésimo , 4, 9, 6, 25, …, cada término término”. es un cuadrado Recordemos 2 Una el anterior. progresión perfecto. se la fórm gnr El primer fórmula término general para es el que n, la 2 , el segundo enésimo 2 término , y de así sucesivamente. esta progresión es posición será del término, siempre un 2 u = n número entero. No n En la progresión 5, 0, 5, 20, 25, …, cada término es un múltiplo podríamos tener un 3 de 5. El primer término es 5 × , el segundo 5 × 2, y término así ‘ -ésimo’ o un 4 sucesivamente. esta progresión Una es u fórmula = general para el enésimo término de término ‘7,5-ésimo’. 5n. n Capítulo 6 163 emo Escriba una fórmula general para el enésimo término de cada progresión 4, 8, 1 12, 16, 1 1 1 , , 3 , , 6 9 … … 12 Respuestas u = 4n Cada tér mino es un múltiplo de 4. n 1 u = Los denominadores son múltiplos n 3n de Ejercitación 1 Escriba 3, 7, 11, 3, 4, 6, 1 3 , u = 15, 9, 13, … , … los y u = 3(u = n 4 2, 64, 5, 4, –10, 8, … 20, –40, … 6,0; 6,01; 6,012; 6,0123; … términos u ) en cada = 3 y progresión. u = u n +1 1 +1 n ) u = x y u n 1 1 u n 3 una 4, 2, (u n +1 Escriba 1, progresión. 2 u y 1 3 cuatro n 3 = cada f primeros n +1 u de 11 1 términos 7 8 10 tres … , 5 Escriba 6A próximos 5 , 2 2 los 3. 6, fórmula 8, recursiva para … cada 1, progresión. 3, 9, 27, … Para 32, 16, 8, … 7, 12, 17, 22, … hallar primer el término, reemplazamos 4 Escriba los cuatro primeros términos de cada n = 1; progresión. para hallar el segundo, n u = 3 u n = −6n + 3 n usamos n u = 1 u = 2, y así n n Escriba = n 2 n 5 n una fórmula general para el sucesivamente. enésimo término de cada progresión. 2, 64, 4, 1 2 , 2 6 La 6, 32, 8, 3 , 3 … 16, 8, … 1, 7, 3, 12, 9, 17, 27, f x, 2x, 3x, … 22, … 4x, … 4 , , 4 progresión progresión … 5 de 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, … se conoce como la Fibonacci. Escriba el 15.° Escriba una término fórmula de la progresión recursiva para la de Fibonacci. progresión de Fibonacci. [ . progrón Fibonacci, conocido r mé Leonardo En la progresión 8, , 4, 7, …, el valor de cada término es tres (italiano, 1250). unidades mayor rogrón 164 Patrones, que el r mé progresiones anterior. o y Esta sucesión series progresión aritmética. es un ejemplo de también como de c. Pisa 1170–c. ➔ En una progresión aritmética, los términos crecen o decrecen En el Papiro Ahmes, en un valor constante. Este valor se denomina frn o que de data d. aproximadamente La diferencia puede ser un valor positivo o negativo. del año 1650 aparecen Por , 4, 7, … En esta progresión, u = 8 y = 35 = 4 = c d = ejemplos 30, 25, 20, … En esta progresión, u En esta progresión, u progresiones 3. 35, C., ejemplo: de 8, a. aritméticas. y d = –5. 4; 4,; 4,2; 4,3; … y d = 0,. c, 2c, 3c, 4c, … En esta progresión, u y d = c Para cualquier progresión aritmética, u = u n+ Podemos hallar diferencia, En una = u d, al cualquier término progresión primer término de la + d n progresión sumando la anterior. aritmética: término u = u = u 2 u 3 u d + d = (u 2 = + d = (u 3 = d) + d = u + d = + (u 4 + 2d 2d) + d = u 5 + u 4 u + u + 3d + 4d + 3d) + d = u … … = u u n ➔ + (n – )d Podemos hallar aritmética el usando enésimo la término = fórmula: u u n emo de una + (n progresión – ) d. Halle el Halle una 12.º término expresión de la para progresión el enésimo aritmética 13, 19, 25, … término. Respuestas u = 13 y d = Deter minar 6 estos valores obser vando la 1 u = 13 + (12 – 1)6 progresión 12 = u = 13 + Para 66 n 79 = el 12 12.º en tér mino, la reemplazar f ór mula 12 u = u n u = 13 + (n – 1)6 + (n – 1) d 1 Para el enésimo tér mino, reemplazar n = 13 + 6n – 6 los valores de u y d en la f ór mula 1 u = n 6n + 7 u n = u + (n – 1) d 1 Capítulo 6 165 emo Si Halle el número de términos de la progresión 84, 81, 78, …, una progresión 12. continúa indenidamente Respuesta u = 84 y d = –3 Deter minar estos valores obser vando hay último y no término, 1 u = 84 + (n – 1)(–3) = 12 la es progresión una progresión n Reemplazar los valores de u y d innita. en Si la 1 la f ór mula u = u n 84 – Hay 3n + 25 = 75 es n = 25 nita. Para cada el Halle una 3, 36, 5,6; 5, 1 una 46, enésimo … 6,8; …, … de términos en 255 , ..., 14 8 25, 100, f x, 5m, 8m, …, 55, 87, + … 74, a, x … + 2a, … progresión: 4,8; 5,0; 250, f x, 5,2; …; 38,4 221, 192, …, –156 80m 3x + 3, 5x + 6, …, 19x + progresión aritmética, u = 48 y 9 término 40, x cada término. 4 emo En el … 6,2; 15, para 5 2m, progresión. expresión 9, 41, , 2 n término. número 7 , 15.º 6, 10, en progresión: Halle el Resolver 6B Halle 2 la 12 tiene 3n en = progresión 87 términos 3n + (n – 1)d = Ejercitación 1 – y la u = 75. Halle el primer 12 diferencia. Respuesta u + 3d = u 9 48 u + 3d = 75 habría 3d = 27 veces. d = 9 u + (9 – 1)9 = Para 48 + 72 = 48 u = –24 la 1 1 primer término diferencia 166 que del 9.° Patrones, es es –24 y la 9. progresiones y series sumar hallar 1 u El llegar tér mino al 12.°, 12 = 9 Para f ór mula el termina o 1 3 la dif erencia primer tér mino, tres usar 27 último una término, progresión Ejercitación Una 1 progresión término 31,6. PREGUNTA En 2 6C una aritmética Halle TIPO la tiene primer término aritmética, la diferencia 3 Halle el valor de x 4 Halle el valor de m el la progresión Esta gomér , ➔ En una o en primer la en 2, razón, 6, u = 37 y u r, x, 8, … al rzón puede 4. término. aritmética progresión 3, aritmética m, 13, 3m – 6, … gomér 54, ..., es cada un término ejemplo se obtiene triplicando de rogrón geométrica. gomér , rogrón = 21 progresión la 8, sucesión denomina Por el progresión multiplicando La y progron anterior. 15.° EXAMEN progresión Halle En y diferencia. 10 . 19 anterior por un cada término valor se constante. obtiene Este valor se o r ser positiva o negativa. ejemplo: , 5, 25, 25, … u = y r = 5 = 3 y r = –2 = 8 = k 3, –6, 2, –24, … u 1 8, 27, 9, 3, … u y r = 3 2 k, k 3 , k 4 , k , … u y r = k Para cualquier progresión geométrica, u = (u n+ cualquier razón, Para término la progresión Podemos calcular multiplicando al anterior por la r. cualquier u de )r. n = primer = u = u progresión geométrica: término u 2 × r × r 2 u 3 = (u 2 × r) × r = u × r 2 u = u 4 × r = (u 3 × r 3 ) × r = u × r × r 3 u = u 5 × r = (u 4 × r 4 ) × r = u … … n = u n ➔ u × – r Podemos hallar el enésimo término de una n geométrica usando la fórmula u n = u (r – progresión ). Capítulo 6 167 emo Halle el 9.° término de la progresión 1, 4, 16, 64, … Respuesta u = 1 y r = 4 Deter minar estos valores obser vando 1 la 9 u – 1 progresión 8 = 1(4 ) = 1(4 = 1(65 536) ) Para el 9.° tér mino, reemplazar 9 n n = 9 en la f ór mula u = u n u = – (r 1 ) 1 65 536 9 emo Halle el 12.° término de la progresión 7, –14, 28, –56, … Respuesta u = 7 y r = –2 Deter minar estos valores obser vando 1 la 12 u – 1 = 7((–2) = 7(–2048) progresión 11 ) = 7((–2) Para ) el 12.° tér mino, reemplazar 12 n n = 12 en la f ór mula u = n u = u (r 1 –14 336 12 Ejercitación 1 Para cada 16, 1, 8, progresión, 4, 10, 6D … 100, … halle la – 4, 25, 2 2, 6x, emo En una 18x razón 12, 10, 7 , … a f y a 4, b … 5 , a 3 b , … progresión la término. … 2 geométrica, u = 864 y u 1 Halle 7.° –36, 6 b, el = 256. 4 razón. Respuesta 4 u = u 4 – 1 (r ) 3 = 1 u (r ) Reemplazar = 864(r y u ) = 256 n 256 en 4 u n 8 = u – (r 1 ) 1 3 r = = 864 27 8 r = 3 Resolver 27 2 r = 3 168 = Patrones, progresiones 4, u = 864, 1 3 256 n 1 y series en r la f ór mula – 1 ) emo Para que la el progresión enésimo geométrica término 5, resulte 15, 45, mayor … que halle el menor valor de n tal 50 000. Respuesta u = 5 y r = 3 n 1 1 Deter minar u = 5 × – u y r obser vando la 1 3 n progresión Reemplazar u = 5 y r = 3 en la 1 n f ór mula u = u n Se puede pantalla para (r la gráca la 1 ) 1 usar hallar ingresar – el calculadora (en valor f ór mula de adelante, de n. CPG) Primero para u en n una función. representa Obser var de los El 9.° = 10, dado que u > 50 000 la tal tér mino es x 98 la variable como tabla primeros tér mino n n, Sea n es se para que muestra. ver los valores tér minos 32 805, y el 10.° 415. y 10 u < 50 000 9 Ejercitación 1 Una 6E progresión Halle el primer geométrica término y tiene la 2.° término 50 y 5.° término 3,2. razón. er 2 Una progresión Halle 3 Para el cada enésimo 4 16, 112, Una 144. los primer término progresión término 24, 36, –168, sea y mayor valores ... hay 3. dos posibles que –18 y 6.° término 144. halle el menor valor de n tal que el 1000. 1; 50; tiene valores del término razón. geométrica, geométrica que tiene la … 252, progresión Muestre dos geométrica 2,4; 5,76; 55; primer ... término posibles segundo ... 60,5; para la 9 y tercer razón, y término halle término. Capítulo 6 169 Halle 5 el valor PREGUNTA Halle 6 7x . En – el 2, l esta de TIPO valor 4x + p en progresión geométrica 18; p; 40,5. EXAMEN positivo 4, 3x, de x en la progresión geométrica … noón sección la vamos a mor ver las formas de (Σ) y sumar los r términos de una progresión. La suma , u u u de , + u u términos , …, + u + una una u + … + progresión origina una r progresión u 4 griega de es de n 3 suma u 4 2 letra una , 3 La u 2 los Σ, es una serie. n llamada sigma, se emplea usualmente para indicar valores. n ➔ Cuando ∑ i signica u la suma de los primeros n términos de se representa una una i suma de valores = 1 de esta forma, progresión. estamos Se lee “la suma de todos los desde términos u i = hasta i = usando n” i la La progresión diferencia 6. progresión aritmética Una es regla = u 6n 8, 4, general + 20, … para tiene el primer enésimo término término de 8 y notación esta 2. n 5 La suma de los cinco primeros términos de esta progresión es ∑ n Esto n = signica “la suma de todos los términos 6n + 2 desde ( 6n + 2 = hasta 5”. Para calcular enteros esta desde n posteriormente suma, = tenemos hasta n = 5 que en la reemplazar expresión 6n todos + 2, los valores y sumarlos: 5 ∑ n ( 6n + 2 = ) [6() + 2] + [6(2) + 2] + + 32 + [6(3) + 2] + [6(4) + 2] = 1 + = emo 8 [6(5) + 4 + + 2] 20 26 = 00 4 2 Escriba la expresión ∑ ( x Calcule la suma de x 3 ) como una suma de términos. = 1 estos términos. Respuestas 4 2 ∑ ( x x 3 ) = 1 2 = 2 (1 – 3) + (3 + (2 – + (4 3) Reemplazar 2 3) – –2 + 1 + 6 + 13 con 170 –2 + 1 + Patrones, enteros positivos 3) comenzando = los 2 – 6 + 13 = 18 progresiones y series x = 4 con x = 1 y ) = 1 n noón mor ter minando o sigma. emo 8 a Evalúe la 2 ∑ ( expresión a = ) 3 “Evaluar” signica Respuesta hallar 8 Reemplazar a ∑ (2 3 ) = 4 2 + 2 5 + 6 2 + los = 3 valor , por consecutivos 7 2 + 2 lo comenzando a enteros un con a = 3 y tanto la respuesta ter minando 8 + 2 nal con = 8 + = 504 + emo Escriba 16 128 + + 32 + a = será un número. 8 64 256 la serie 3 + 15 + 75 + 375 + 1875 + 9375 usando notación de sumatoria. Respuesta n u = – 1 3(5 ) Los tér minos son los de una n progresión tér mino 3 geométrica y razón con primer 5. 6 Esta n ∑ ( 3 es la suma de los primeros 1 (5 )) seis n serie tér minos de la progresión = 1 geométrica. Ejercitación 1 Escriba una 6F expresión para + 6 cada serie usando notación de sumatoria. 1 9 27 240 5x f 4 g + 1 2 + + 16 + + + + 25 + + 120 + 9 2 a + 2a Escriba 5 36 + + + 21 + 30 8x + 13 + + … … 3 + 3a cada + + 27 + 7 19 + + 15 9x + + 55 + serie 4a 8 17 + 7,5 10x 59 049 4 + + 49 60 + + 2 h 23 7x 10 + + + + + 4 25 + 6x 7 3 3 5 + 5a como una suma de términos. Recordemos 8 7 5 ∑ n (3n + 1) = 1 ∑ a (4 ) = 1 ∑ r = (5(2 n )) ∑ n 3 = (x término el “evaluar” nos ) pide 5 un 3 que 11 r a que valor , hallemos por lo Evalúe: tanto, 5 9 ∑ n = 1 (8n 5) ∑ r = 1 (3 debemos 10 7 r 2 ) ∑ m = 1 (m ) ∑ x = (7 x 4) dar respuestas 4 numéricas. Capítulo 6 171 . sr rmé Se dice que La suma de los términos de una progresión se denomina Carl suma de los términos de una progresión aritmética se aritmética. Por ejemplo, 5, 2, 9, 26, 33, 40 es (1777–1885) denomina fue serie Friedrich serie. Gauss La comúnmente una el más grande progresión matemático aritmética, por lo tanto aritmética. Cuando 5 + 2 + 9 + 26 + 33 + 40 es una XIX. una serie tiene unos pocos del términos, Averigüemos resulta complicado. Sin embargo, si la serie tiene 50 o llevaría mucho tiempo sumarlos. Será útil regla, o fórmula, para evaluar una serie para aritmética. suma denota la suma de los primeros n términos de una de primeros enteros S calcular encontrar la una empleó 00 Gauss términos qué sumarlos procedimiento no siglo serie serie. los 100 números positivos. Para n una serie S = con u n + n u términos + u 2 + u 3 + u 4 … + + u 5 Recordemos n debe Para una serie aritmética esta fórmula ser = u n Si + (u + d ) + (u inver timos + 2d ) + (u el orden de + 3d ) + (u los + 4d ) + … + (u términos de la + (n – positivo. )d) progresión, el valor de la Comenzar suma sería el mismo y n número sería: entero S que un con el tendríamos: último término u , n S = u n + (u n – d ) + (u n – 2d ) + (u n – 3d ) + (u n – 4d ) + … + n u luego el anteúltimo término es u – n Sumando miembro a miembro ver ticalmente estas dos expresiones sucesivamente para S , n 2S = (u n Esto + es (u = ) + (u n + u 2S u ) + u ) + (u n sumado n + u veces, ) + (u n por + lo u n ) + (u + u ) + n tanto: n n(u n + u Dividiendo ) n ambos miembros por 2 nos da: n S = (u n + u 1 ) n 2 Reemplazando u por u n + (n – n S = n (u n + u 1 + 1 ( n − 1) d ) 1 hallar aritmética la suma usando de la los = 1 + u n o ) S progresiones = ( 2u n 2 Patrones, primeros n términos n (u n 172 ( n − 1) d ) fórmula: n S + 2 Podemos serie ( 2u = 2 ➔ )d, 1 2 y series + ( n − 1) d ) de una … + (u + u n ) d y así emo Calcule 29 + la 21 + suma 13 + de los 15 primeros términos de la serie … Respuesta u = 29 y d = –8 1 15 Para S = ( 2 ( 29 ) 15 + (15 − 1) 8) ( la suma de los 15 tér minos ) 2 reemplazar n = 15 en la f ór mula n = 7,5(58 = –405 – 112) S = ( n emo Halle 14 + + (n 1 − 1 d ) ) el número 15,5 Halle 2u 2 la + 17 + suma de términos 18,5 de los … + + de la serie 50. términos. Respuestas u = 14 y d = 1,5 Hallar estos valores 1 obser vando u = 50 Para la hallar progresión n, reemplazar n u = 14 + (n – 1)(1,5) = 12,5 + 1,5n los valores conocidos en la n 12,5 + 1,5n = 50 1,5n = f ór mula 37,5 u = n n = 25 u + (n – 1)d 1 Resolver en n 25 S = (14 25 + 50 ) Reemplazar 2 tér mino, = 12,5(64) = 800 y el valor el el primer último de n en tér mino la f ór mula n S = (u n 1 + u n ) 2 Ejercitación 1 Halle 3 2 + Halle 2,6 3 4 6 + la + suma 9 la 3 la 100 94 Halle (2 – la 5x) + 3,4 88 suma + los 12 primeros términos de la serie aritmética de los 18 primeros términos de la serie aritmética + suma + de ... suma + Halle + 6G (3 – ... de + los 27 primeros términos de la serie aritmética ... de los 4x) + 16 (4 primeros – 3x) + términos de la serie ... Capítulo 6 173 PREGUNTA 5 6 TIPO Considere la Halle el Halle la Halle la emo EXAMEN serie 120 número suma suma de + de de la 116 + 112 términos los + de ... + la 28. serie. términos. serie 15 + 22 + 29 … + + 176. Escriba una expresión para S , la suma de los primeros n términos n de A la serie par tir 64 de + lo 60 + 56 anterior, + … halle el valor de n para el cual S = 0. n Respuestas u = 64 y d = –4 Reemplazar los valores de u 1 y d en 1 la f ór mula n S = ( 2 ( 64 ) n + n ( n − 1) ( −4 ) ) S 2 = ( n 2u 1 + (n − 1)d ) 2 n = (128 4n + 4 (132 4n ) 2 n = ) 2 2 S = 66n − 2n n La Igualar 2 66n − 2n = 0 – n) = = 0 o n = 0 y ecuación resolver en n también se con en la CPG.) Cuando la ecuación por factorización, usualmente tiene la dos soluciones. = Dado 33 debe que ser 1 Una serie el aritmética valor PREGUNTA 2 de TIPO Escriba lo n = de debemos tiene u = 4 y S la = para tér minos positivo, 0. 1425. 30 para S , para la serie 1 + 7 + 13 + A par tir de lo anterior, determine el valor de n para el … cual S = 833. n 3 Escriba una expresión para S , para una serie aritmética con n u = –30 y d = 3,5. 1 A par tir de lo anterior, halle el valor de n para el cual S = 105. n 4 En enero venden 174 de 600, ¿Cuántas Calcule Patrones, 2012, luego una 700 bebidas el total en y cafetería marzo, esperan de progresiones nueva bebidas series y así vender que vende 500 bebidas. sucesivamente en diciembre esperan vender de en en En febrero, progresión 2012? el año 2012. resolver apar tado. diferencia. expresión usar anterior EXAMEN una indica respuesta n anterior” pregunta 6H 1 Halle número entero descar tamos Ejercitación de “a nuestra este el un la que 33 resolvemos n instrucción par tir puede 0 resolver n a n (Esta 2n(33 S aritmética. En 5 una progresión término, primer En 6 la serie a 10 término y de la los 5, la suma halle 10 el 2.º término primeros es cuatro términos es veces –20. el Halle 5.º el diferencia. aritmética, veces es aritmética, suma término una igual y la la suma de los 3 diferencia de los 12 primeros primeros y el términos términos. valor Si el es primer de S 20 . Así sr como una progresión de una gomér serie aritmética aritmética, progresión una es r la suma de los es gomér términos la suma de de una los términos geométrica. Multiplicamos Sumando los términos de una progresión geométrica miembros la siguiente igualdad = u n + u r + u 3 r + u r + … n + u – 2 r n + u = u n r + u 3 r + u 4 r + – S n = – u n + u u r r … + – por u – r u r la primera n + u r igualdad n = r. n + n rS la r Restamos 2 rS de igualdad: 2 S ambos obtenemos de la segunda. – u n S (r – ) = u n (r – ) Factorizamos ambos miembros la de n u 1 S (r 1 ) igualdad. = n r ➔ Podemos serie 1 hallar la geométrica suma usando de la los primeros n términos de Cuando una puede fórmula: r > 1, resultar conveniente n más usar n u (r 1 S u 1 ) 1 o = S (1 r ) , = donde r ≠ la primera fórmula, n n r 1 1 r evitando con un así trabajar denominador negativo. emo Calcule la suma de los 12 primeros términos de la serie 1 + 3 + 9 + ... Respuesta u = 1 y r = 3 Reemplazar los 1 1 (3 S valores de u , r y n en 1 12 1 la f ór mula ) = 12 3 n 1 u 1 S 531 440 (r ) n r = 1 = 1 2 = 265 720 Capítulo 6 175 emo Halle 8192 el + número 6144 Calcule la + de términos 4608 suma … + de los + de la Las serie geométricas 1458. menudo términos. de Respuestas u = 8192 y r = Hallar r dividiendo u por u 2 8192 n 3 ⎛ Reemplazar los n f ór mula u = u n 729 3 ⎛ = tal nieve de Koch. – conocidos en 1 (r ) 1 1 ⎞ = ⎜ 4096 ⎟ 4 ⎝ ⎠ 6 6 3 3 ⎛ = 6 3 6 = 729 y 4 = 4096 ⎞ = ⎜ 6 4096 4 = n de 1 valores ⎠ n 1 copo 1 la – fractales, el a ⎟ 4 ⎝ n ven estudio ⎞ ⎜ 729 se el 4 1458 = 8192 8192 en 3 = 1 1458 los como 6144 series También ⎟ 4 ⎝ podemos resolver esta ⎠ ecuación usando (Véase ejemplo logaritmos. 6 = el 19.) 7 7 ⎛ 3 ⎛ 8192 ⎜ 1 ⎜ ⎝ S 4 ⎝ ⎞ ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ ⎠ Reemplazar = los valores de u 7 , r y n en 1 3 1 la f ór mula 4 [ n u ⎛ 14 197 ⎞ ⎜ 1 Copo de nieve de ) Koch = n ⎟ 16 384 ⎝ (r 1 S 8192 r 1 ⎠ = 1 También 4 = 28 394 y Ejercitación 1 usando Calcule el sum podemos las calcular funciones (suma) de la seq sumas (secuencia) CPG. 6I valor de S para cada serie geométrica. 12 2 0,5 64 + – 1,5 32 Calcule el + + 4,5 16 – valor + 8 … + de 0,3 ( … S para cada x + 0,6 + 1) + + 1,2 (2x + + 2 ) … + ( 4 x + 4 ) + ... serie. 20 16 0,25 + 0,75 + 2,25 + … 8 9 3 – 6 + PREGUNTA 12 – TIPO 24 + + + 4 + … 3 2 … log a + log ( a 4 ) + log ( a 8 ) + log ( a ) + ... EXAMEN Hasta 3 Para cada serie el hemos Halle el Calcule momento geométrica: número de visto términos. progresiones la series 1024 2,7 + 1536 + 2304 + … + aritméticas 10,8 + 43,2 + … + 125 25 5 tipos de 1 progresiones + 128 176 590,49 Patrones, + y series + ... + + 64 ¿Existen 2764,8 otros y 26 244 geométricas. + y suma. 32 625 196,83 progresiones y + 65,61 series matemáticas? + … + 0,01 se usan? ¿Cómo emo Una Para la serie geométrica 3 + 3 2 + 6 + 6 2 determine + …, el vieja hindú valor de n para el cual S > fábula menor cuenta que 500. n un príncipe tan quedó fascinado con Respuesta un u = 3 y r = Reemplazar 2 los nuevo juego de valores 1 ajedrez n 3 S conocidos 2 ( en la f ór mula de pidió a su n ) inventor = > Ingresar 500 la ecuación de S que eligiera en n n 2 que S 1 1 su la recompensa. El CPG hombre dijo que Recordemos: quería En la CPG, la X arroz “n”, el número f1(x) representa un grano de representa de tér minos, en el primer y cuadrado del tablero S n de ajedrez, granos Obser var las la sumas tabla de los para ver primeros n cuatro y así, en en cada suma de los 12 Esto es y que la suma de primeros tér minos traer aproximadamente 13, dado que S > 500 y 13 S < Los el comenzaron arroz y, para enorme sorpresa es príncipe, los 648,29. granos = accedió los del n al aproximadamente la 13 le primeros a 456,29; el sencillo meditarlo. sir vientes tér minos segundo, tercero, granos tan príncipe La de vez. pareció sin el el duplicando número tér minos dos rápidamente rebalsaron el tablero para todo 500 12 llenar el palacio. Cuando la suma de una serie geométrica incluye un exponente n ¿Cuántos podemos usar arroz debió príncipe emo Una el al darle de el hombre? progresión Halle granos logaritmos. valor geométrica de n para el tiene cual S primer = término 0,4 y razón 2. 26 214. n Respuesta n 0, 4 S (2 1 ) = = 26 214 n 2 1 n 0, 4 (2 1 ) = 26 214 = 65 535 n 2 – 1 n 2 n = = 65 536 log (65 536) Expresar esto en f or ma logarítmica 2 log n 65 536 la f ór mula del cambio de = log n Utilizar = 2 base y la CPG para hallar este valor 16 Capítulo 6 177 erón Para 1 cada 6J serie, determinar el menor valor de n tal que S > 400. n 25,6 2 38,4 + + 9 Una 57,6 + 14 – 42 0,02 + 126 – 378 + ... + 0,2 + 2 … + 27 serie Halle + … 32 + 3 2 + 8 … la geométrica razón y el tiene valor tercer de término 1,2 y octavo término 291,6. S 0 En 3 una serie geométrica, S = 20 y S 4 Halle la razón si r > = 546,5. 7 1. “A PREGUNTA TIPO 1 4 Halle la razón para la serie 1 + geométrica A partir de lo anterior, halle el mínimo 8 valor + anterior” ... 16 de n que para el cual S > 800. es una 304, la y suma En 6 serie una la geométrica, suma de los serie 11 de los la 6 de primeros primeros geométrica, suma los 3 primeros términos es previa términos 1330. este Halle es 10 veces la la suma suma de de los los 2 4 r . > 1, halle sr la aquí 2 + tres 1 240 1 Para + onrgn – series 0,5 60 + cada Halle Use 15 una la su series 75 – 3,75 de términos. y m 2 ¿Obser va 3 Ahora la ejercicios línea: 6: Hoja Finanzas nno érmno + 30 + 12 + ... series: r para calcular valores algún use ampliación en convergentes los valores de S , S 10 los de disponible ... + estas razón, CPG Escriba resolver geométricas: … + para apar tado. razón. ingón: He usar respuesta primeros primeros de Si advier te términos. Material términos lo nos debemos nuestra n En 5 de 3 + 12 par tir EXAMEN completos patrón? CPG para ¿Por que qué calcular obser va cree el que valor de , 20 la sucede S S 15 en para pantalla de su calculadora. esto? cada serie. 50 ¿Cree Para cada usted una que de el las resultado series de la de su calculadora investigación es correcto? deberíamos Explique por qué o por qué no. haber pro notado que los valores de , S S 0 debe a que cuando una serie y S 5 están muy próximos. Esto se 20 Supongamos geométrica tiene una razón r tal caminamos |r| < , la diferencia entre cada término decrece (se hace cercana a medida sumamos La suma valores de la se n aumenta. términos, acerca mayores. r En más que a un Estas el Esto valor valor series signica nal de constante la a geométricas que, suma medida reciben a medida cambia que n el que muy poco. toma nombre serie 2 + + 0,5 + 30 m. 0,25 + la mitad que del al … Cada segundos, de 178 acerca a Patrones, 4 a medida que progresiones y n toma series valores cada vez más grandes. pasillo pasillo. nal la distancia el nal ¿Cuánto nos del diez hasta llevará pasillo? alcanzaremos se un recorremos queda tiempo onrgn por a de cero) que que llegar ¿Lo alguna vez? Si intentemos hallar S en la CPG, obtendremos 50 50 2 (1 0, 5 ) 50 S = = 4( – 0,5 ) = 4 50 0, 5 ¿Es la dígito suma de quepan exactamente expresiones en la redondeado Series ¡No! decimales pantalla; a 4? por La calculadora largas ende, lo como único redondea el 3,99999999999 que vemos es el último para que valor 4. convergentes Esto n u 1 1 La suma de los términos de una serie geométrica es S r es únicamente válido para series n 1 r geométricas solo Cuando n toma valores cada vez más grandes, podemos decir cuando | r | a innito” o n → , a medida que n → ∞, r 1 1 n < 1. si ∞ u Si|r| < que n (Recordemos: “tiende y → 0, por lo tanto S 0 u | r | < 1, –1 < r entonces < 1.) 1 n 1 r Podemos escribir esto 1 r así: n ⎛ u 1 (1 r ) ⎞ u u 1 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 1 , = o S 1 n →∞ r ⎝ Esto = ∞ lim 1 r 1 r ⎠ signica que a medida que n toma valores cada vez más grandes Decimos u 1 1 (se acerca a innito), el valor de la serie se aproxima a . 1 “el límite de n u La ( 1 r ) serie a r 1 medida r u 1 al onrg valor . Escribimos esto como S , y la llamamos suma que n tiende ∞ 1 de innitos a innito u 1 r es igual a ”. 1 términos. r u 1 ➔ Para una serie geométrica con |r| < S , = ∞ 1 emo Para la r serie 18 + 6 + 2 + …, halle S , S 10 y S 15 ∞ Respuesta 1 u = 18 y r = 1 3 10 ⎛ ⎛ 1 ⎞ 18 ⎜ 1 ⎜ ⎜ ⎝ ⎟ 3 ⎟ ⎟ ⎠ ⎝ S ⎞ 1 ⎠ Reemplazar = u = 18 y r = 1 10 1 3 1 n 3 u (1 r ) 1 en las f ór mulas S = y n ≈ 26,999 542 75 1 15 ⎛ ⎛ 1 ⎞ 18 ⎜ 1 ⎜ ⎜ ⎝ ⎟ 3 ⎝ S u ⎞ 1 S ⎟ ⎟ r = ∞ 1 r ⎠ ⎠ = 15 1 1 3 ≈ 26,999 998 12 todos obser van 18 = S Escribir = en los la dígitos pantalla que de la se CPG 27 ∞ 1 ⎞ ⎛ ⎜ ⎝ 1 ⎟ 3 ⎠ Capítulo 6 179 emo La y suma la de suma Halle el los de 3 los primer primeros innitos término términos términos y la razón de es una serie geométrica es 148, 256. de la serie. Respuesta 3 u 1 S (1 r ) = Esta = 148 es la expresión para S 3 3 1 r u Multiplicar 1 S = ambos miembros de la = 256 ∞ 1 3 r igualdad por (1 – r ) 3 u 1 (1 r ) 3 = 256 1 (1 − r El miembro izquierdo de esta ) r igualdad es miembro izquierdo para ahora idéntico de la al expresión S 3 Igualar 3 256 (1 r ) los miembros derechos de = 148 estas expresiones Resolver 148 en r 37 3 1 − r = = 256 64 37 27 3 r = 1 − = 64 64 3 r = 4 u 3 1 Reemplazar = 256 3 ⎛ ⎜ en = f ór mula u ⎟ 4 la 4 ⎞ 1 ⎝ r 1 S ⎠ = = 256 ∞ 1 r u 1 = 256 ⎛ 1 ⎞ ⎜ ⎝ ⎟ 4 ⎠ 4u = 256 1 u = 64 1 Ejercitación 1 Explique 6K cómo sabe si una serie geométrica será una serie convergente. 2 Halle S , S 4 144 80 y S 7 + 48 para cada una de estas 500 series. ∞ + 16 + ... + 400 + 320 + ... 9 + 8 + 0,8 + ... 3 2 ¿Qué situaciones de 2 la 27 3 Una serie geométrica tiene S y = S ∞ = 13. Halle 3 4 Para una TIPO geométrica series con u 3 180 Patrones, progresiones y series podrían mediante 5 EXAMEN progresión real S 2 PREGUNTA vida modelizarse = 24 y u 6 = 3, halle S ∞ convergentes? Para 5 una progresión geométrica, u = 12 y S 2 PREGUNTA Una 6 serie innitos La 7 . y los geométrica de la 7 64. Halle u 1 EXAMEN términos suma 3798, de TIPO = ∞ los 5 suma es tiene 250. una Halle primeros de primeros los razón el 0,4 primer términos innitos de de la suma de los término. una términos y es serie geométrica 4374. Halle la es suma términos. aon ron rméo y goméro En muchas patrones situaciones geométricos, crecimiento Si una a depósitos, Cuando monto inicio en del monto tales deposita una razón ¿cuánto el la vida como cotidiana el vemos interés ejemplos compuesto y de el demográco. persona intereses de interés la se (Se en la del 4% tendrá cuenta año. total $000 la en anual cuenta capitaliza al nal de multiplica cuenta una y caja no de hace después anualmente cada la año suma después de ahorros extracciones de diez (una será el años al 04% ni año), del por sería paga años? vez depositada 0 que el monto ,04.) al El de 0 ≈ 000(,04) Podemos año $480,24. pensar como una en el monto progresión que habrá geométrica en la con u cuenta = 000 al y r nal = de cada ,04: u = $000 = $000(,04) = $040 = $040(,04) = $08,60 = $08,60(,04) u 2 u 3 u ≈ $24,86 4 y Ahora de así sucesivamente. consideremos una vez en el qué sucede cuando el interés se capitaliza más año. Sea: M i = = n t c el la = = = el el el Podemos monto tasa de de número número capital hallar dinero interés de de veces la cuenta porcentaje, al año que escrito se como capitaliza la decimal) inversión años inicial el en (un (monto monto de inicial dinero en de la dinero) cuenta usando la fórmula: nt i ⎛ M = c ⎜ ⎝ 1 + ⎞ ⎟ n ⎠ Capítulo 6 181 emo Una 4% persona TNA realiza la deposita con capitalización extracciones cuenta $1000 después ni de en una trimestral. depósitos diez cuenta que paga Suponiendo adicionales, un que ¿cuánto interés la TNA del persona dinero nominal no habrá signica 4% en TNA que años? el “tasa anual”. es 4% lo mismo por año. Respuesta 4(10) 0,04 ⎛ M = 1000 Reemplazar ⎞ los valores conocidos en 1 + ¿Qué ⎜ ⎟ 4 ⎝ otros tipos i ⎛ la f ór mula M = c 1 ⎞ matemáticas + ⎜ se ⎟ 40 = 1000(1,01) ≈ $1488,86 n ⎝ ⎠ en Esta tasa f ór mula de se por cada divide año de La cuatro capitaliza y años, 40 la anual del esta par tes, por es lo del tasa por una tanto, 1%. cuatro (trimestralmente) 10 aplicará emo en trimestral se porque nominal trimestre, interés interés funciona interés 4% el Crecimiento Si veces un el al período trimestral se veces. demográco población de un inicio población al población esperada pueblo de 1980 para el pequeño era de inicio crece 12 500 del un 2% por habitantes, año año. ¿cuál Si es la la 2020? Respuesta 40 12 500(1,02) La ≈ población 27 600,496 del pueblo aproximadamente En de preguntas años más Ejercitación 1 En una Al será de el la del comienzo número de población inicial 23, orden si u 2 Un vaso Cuando 40 del el año, 102% del hasta de año 2020, la la anterior. habrán años. pensar que n término. 6L progresión u 1980 debemos aritmética, u = 3u 6 Halle cada será pasado ejemplo de población Desde 27 600. como que = 4 50. 8 plástico se tiene apilan 5 12 cm vasos, la de alto. altura de la pila alcanza 5 cm. ¿Qué altura ¿Cuántos altura 182 Patrones, de alcanzarían vasos al de nt ⎠ habría menos progresiones y que 1 m? series 20 vasos apilar apilados? para alcanzar una es el número las nanzas? usan 3 Jorge deposita TNA. $2500 Suponiendo ¿cuánto tendrá en en que la una no cuenta realiza cuenta que paga interés extracciones después de 8 años ni si del 6% depósitos, ocurre lo siguiente? 4 El interés se capitaliza anualmente. El interés se capitaliza trimestralmente. El interés se capitaliza mensualmente. Una progresión aritmética se dene mediante u = 12n – 7 y una n Esta n progresión geométrica se dene = mediante v – pregunta 0,3(1,2) n v , en lugar de n Halle el menor número de términos para el cual v > n una progresión geométrica, el primer término es para 6 y la representar 1,5. En una progresión aritmética, el primer término es el término razón de es , n enésimo En u u n 5 usa 1 75 una progresión y geométrica. la diferencia los términos 6 7 es términos de 100. de la la ¿Después progresión el número de peces en el lago crezca el número de peces en el lago a población crece población hasta que de una a continúa la un lago ciudad una tasa contiene es del creciendo población términos superará la la suma suma de de los aritmética? comienzos población 2012, cuántos geométrica A La de de progresión un 5% comienzos de 275 000 3,1% a alcance 200 por esta los peces. por de año. ¿Cuál que será La Suponiendo ¿cuánto 500 000 espera 2015? habitantes. año. tasa, Se que tiempo la pasará habitantes? 2 8 Una serie está denida por la fórmula S = 3n – 2n. n Halle el valor de S , S 1 Halle los Escriba valores y S 2 de u 3 , u 1 una y u 2 expresión 3 para u n n 9 Una serie se dene por la fórmula S = + 2 2 – 4. n Halle el Halle los valor de S , S de u 1 valores y S 2 3 , u 1 Escriba una y u 2 expresión 3 para u n 10 En de La de una la remota especie A población 175 Moira anual, cuenta A que la invier te con de mes. también diez B paga Raúl es de a de en ni cuenta 1,25% decrece la paga invier te a población por una mes. tasa población que que el 3% $3000 anual, de en pero ninguna extracciones su La de la B? interés Suponiendo del y mayor que Raúl arañas. tasa será cuenta 3% de 50 000 especie anual. el una de la una depósitos tendrá especies ¿Cuándo en mensual. dos crece población $3000 realiza dinero después y especie capitalización que personas habitan 12 000 la cada capitalización más es de arañas especie 11 isla de en la una con las adicionales, Moira interés dos ¿cuánto suya años? Capítulo 6 183 . e rángo p y rroo El triángulo le debe de Pascal nomo Ahora veremos triángulo de un famoso Pascal. He patrón aquí las matemático las 1 1 1 Cualquier números número ubicados del del triángulo de Blaise Pascal. el números sumando sucede si del 4 35 triángulo 1 35 de 21 Pascal inmediatamente pares triángulo de números queremos ¡Tomaría se hallar 7 es encima muchísimo generan para los tiempo a (francés, 1623–1662). la de 1 suma de los ¿Podemos dos cuáles él. comenzando obtener números hacer un la de la la en lo alto siguiente. la 5? triángulo de ¿O la de los la la 8? y ¿Pero de predecir serán números Los nombre Pascal 1 6 21 7 3 4 7 a como 1 3 1 conocido qué la 27? esas dimensiones! He aquí los números en la cuar ta la del triángulo: , 4, 6, 4, . C Estos números también pueden hallarse usando omnon, o la n se escribe r comúnmente función C n en la como CPG. r ⎛ n ⎞ C 4 = C 0 4 = 4 C 4 = 6 C 2 4 = 4 C 3 4 = ⎜ 4 ⎝ ⎟ r , o incluso ⎛ n ⎞ n n ⎜ ⎟ algunas ⎠ , o veces , C representa el número de formas en que se pueden como C tomar r r r gr upos de r elementos, supongamos que una C, tomamos de un bolsa conjunto contiene 5 de n elementos. bolillas Por etiquetadas ejemplo, con A, B, 5 D, y E. Si dos bolillas de la bolsa, = hay 0 formas Debemos asegurarnos 2 de diferentes de elegirlas. Estas combinaciones son AB, AC, AD, saber función BC, BD, BE, CD, CE o cómo usar nCr de la CPG. DE. ⎛ 5 ⎞ Podemos hallar los valores de expresiones como ⎜ ⎝ ⎟ 2 sin usar una ⎠ calculadora. ➔ El número por vez se de combinaciones halla de n elementos tomados de a r mediante: ! es el signo for. expresión ⎛ n ⎞ ⎜ ⎝ 184 ⎟ r Patrones, La n! se n ! , = r ! ⎠ (n r donde n! = n × (n – ) × (n – 2) × … × denomina )! progresiones de y series la AE, n”. “factorial emo ⎛ 7 ⎞ Halle el valor de ⎜ ⎝ ⎟ 5 usando la fórmula y verique con la CPG. ⎠ Respuesta Reemplazar ⎛7 ⎞ ⎜ en ⎝ 5 n = 7 y r = 5 7! = ⎟ 5!(7 ⎠ la f ór mula Puede 5) ! que puntos 7 × 6 × 5 × 4 × 3 × 2 ×1 Simplicar los numerador y factores comunes del de en signos aparezcan lugar de = ( 5 × 4 × 3 × 2 × 1) ( 2 × 1) 7 × 6 = = ⎟ 5 Por ejemplo: 2 Recordemos 21 valor = multiplicación. 42 ⎛ 7 ⎞ ⎝ denominador = 2 ×1 ⎜ el que usando el se puede triángulo hallar de el 3 · 2 3 × · 2 1 × en lugar de 1. Pascal. 21 ⎠ En Usando la la está calculadora: calculadora TI en el menú de Combinations Nspire, nCr Probabi li ty, (probabilidad, combinaciones). Ejercitación Halle cada 6M valor usando la ⎛ 5 ⎞ fórmula y luego 2 ⎝ 3 ⎜ ⎠ ⎝ ⎟ 2 CPG. 7 5 ⎜ 6 3 ⎠ ⎛ 10 ⎞ ⎛ 6 ⎞ 9 su C 3 ⎟ C 4 con ⎛ 8 ⎞ 1 ⎜ verique 6 ⎟ ⎜ ⎟ 3 4 ingón: patrones Desarrolle las expresión Registre cada como el una un tiempo de siguientes (a + b) 4 (a + b) le lleva 2 (a + b) 5 (a + b) respuestas alguna Basándose realizar cada en (escriba cada desarrollo. 3 3 (a + b) 6 (a + b) 5 sus ¿Obser va expresiones 2 4 Obser ve polinomios polinomio). que 1 1 en y tome similitud estos 6 con patrones, nota el de los triángulo prediga cuál patrones de que obser ve. Pascal? podría ser el desarrollo 7 de (a + b) Capítulo 6 185 Desarrollo Veremos qué binomial sucede cuando desarrollamos una expresión como n (a + En , b) la donde n es investigación un de número la entero página 85, positivo. se desarrollaron estas expresiones: (a + b) = a 2 (a + b) (a + b) = a = a 3 + b) (a + b) = a = a El 2ab + 3a número + b 2 2 b + + 4a + 5a de + 2 b 2 b + 6a b + 0a 3 b 4 con 3 3ab 3 5 obser vamos 1 2 + 4 5 Si b 3 4 (a + 2 + 3 + 2 es b 2 b + 0a detenimiento términos 4 4ab 3 cada uno 4 b + 5 5ab + b desarrollo, más que el veremos valor algunos patrones: de n Por ejemplo, n 4, cuando n Las 2 potencias de a comienzan con a , y 0 decrecen en 1 unidad hasta llegar a a potencias de b comienzan con b potencias de a = 1) en el último término. tiene crecen en 1 unidad hasta llegar a b = 1), y las potencias ¡Los coecientes son todos 4 en números desarrollo términos. de el último (a término. + b) 2 2 6a 4 el 5 0 (b n b = 0 (a 0 Las 3 las del triángulo de 4 = a 3 + 4a 3 b + b + 4 4ab + b . Los Pascal! coecientes 1, 4, 6, 4, n Los coecientes de (a + son b) los números de la enésima la del 1 triángulo fórmula La 5 de de suma Pascal. Podemos combinaciones, de los o exponentes hallarlos la de usando función cada nCr término el en triángulo la o la la CPG. coincide son los del de la cuar ta triángulo de Pascal. con el 5 exponente del En binomio. (a + b) los coecientes 3 Por ejemplo, en el desarrollo de (a + 3 b) = a 2 + 3a 2 b + 3ab b exponentes de cada término suman 5, 10, , 10, los 1, 3 + 5, 1 son los de la 3. quinta la del triángulo 6 Podemos El usar desarrollo estos patrones tendrá Las potencias de Los coecientes a 7 para desarrollar la expresión (a + b) . de Pascal. términos. decrecerán, las potencias de b crecerán. Además serán los de la sexta la del triángulo de del (, 6, 5, 20, 5, 6, del teorema Pascal binomio, las ). combinaciones 6 Por consiguiente, (a + b) 6 = 5 a + 6a 4 b + 5a 2 3 b + 20a 3 b 2 + 5a 4 b 5 + 6ab b usan en otras Estos patrones y obser vaciones nos pueden ayudar a comprender general del binomio para desarrollar potencias de muchas áreas de el las teorema se 6 + matemáticas, binomios. por ejemplo, las probabilidades. ➔ El teorema del binomio establece que para cualquier potencia ¡Hasta podemos + de un binomio + b ⎜ ⎝ ⎟ 0 , ∈Z ⎛ n ⎞ n = ) n ⎛ n ⎞ n (a donde a ⎛ n ⎞ 0 b n −1 + ⎠ ⎜ ⎝ ⎟ 1 a ⎛ n ⎞ 1 b ⎠ n−2 + ⎜ ⎝ ⎟ 2 a ⎠ 2 b 0 + ... + ⎜ ⎝ ⎟ n a usar combinaciones para calcular probabilidad Podemos notación incluso de escribir el desarrollo sumatoria. n ⎛ ⎛ n ⎞ n ( a + b ) = ∑ r 186 Patrones, = 0 ⎜ ⎜ ⎝ ⎝ progresiones ⎟ r y n (a ) ⎠ series r r (b ) ⎞ ⎟ ⎠ del binomio de ⎠ ganar ➔ la n b usando la lotería! emo 5 Utilice el teorema del binomio para desarrollar (x + 3) . Escriba la respuesta en su forma más sencilla. Respuesta Reemplazar ⎛ 5 ⎞ 5 ( + 3) x ⎛ 5 ⎞ 5 = ⎝ 0 x ⎝ )(1) + (5)(x 4 + ⎜ + emo + ⎜ ⎠ ⎝ ⎟ 2 )(3) + (10)(x ⎛ 5 ⎞ 2 2 3 x + ⎠ ⎜ ⎝ 3 3 15x 3 3 x ⎟ 1 ⎛ 5 ⎞ 1 4 5 = + ⎠ 5 = (1)(x 4 3 x ⎟ ⎜ ⎛ 5 ⎞ 0 1 3 x ⎟ 3 + ⎝ 2 )(9) + (10)(x ⎟ ⎜ ⎠ 4 4 0 3 x + ⎜ ⎠ ⎝ el 3 x ⎟ 5 5 ⎠ + teorema Es 1 )(27) + (5)(x )(81) + (1)(1)(243) del estos + 405x + saber valores calculadora 270x en binomio impor tante hallar 2 90x valores ⎛ 5 ⎞ 3 o sin con ella. 243 3 Utilice el teorema del binomio para desarrollar (2x – 5y) . Escriba la respuesta en su forma más sencilla. Respuesta ⎛ 3 ⎞ 3 (2x 5 y = ) ⎜ ⎝ ⎟ 0 3 ⎛ 3 ⎞ 0 (2x ) 5 y ( + ) ⎠ ⎜ ⎝ ⎟ 1 2 5 y ( Una ⎛ 3 ⎞ 1 (2x ) + ) ⎜ ⎠ ⎝ ⎟ 2 1 (2x ) expresión 5 y ) 3 requiere (2x) ⎛ 3 ⎞ ⎜ ⎝ ⎟ 3 0 5 y ( debe ) ⎠ a (1)(8x 2 )(1) + (3)(4x 2 )(–5y) + (3)(2x)(25y 3 ) + (1)(1)(−125y la = 8x Ejercitación Utilice el 2 − 60x especial exponente aplicarse variable y 2 + 150xy 3 − tanto como al coeciente! ) 3 3 ¡el 3 (2x ) 3 = de ⎠ cuidado: + como 2 ( (2x) 125y 3 = 2 x 3 3 = 8x 6N teorema del binomio para desarrollar cada expresión. 3 2 ⎛ 5 (y 1 + 4 3) (2b 2 – (3a 3 + 2) + x 4 ⎞ 2 6 1) ⎜ ⎟ x ⎝ ⎠ 3 5 2 ⎛ 8 (x 5 + y) (3a 6 – 2b) 3c 7 8 d ⎝ veces, del no hará binomio. emo falta Quizás obtener solo el desarrollo necesitemos el ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ completo hallar un ⎞ de término la 4x + ⎟ 2 y ⎠ potencia en par ticular. 3 Halle 2 + ⎜ A ⎛ ⎞ 4 término en x 9 en el desarrollo de (4x – 1) 3 Respuesta Para obtener tér mino ⎛ 9 ⎞ ⎜ ⎝ ⎟ 6 3 ( 4 x ) al x , elevar cubo. ( segundo tér mino Entonces, del el binomio, 1, irá ⎠ elevado a ( 84 ) ( 64 x la sexta potencia. en ⎜ 3 5376x ⎝ tienen lugar ⎟ 3 ⎠ el Se podría ⎛ 9 ⎞ ⎛ 9 ⎞ ) (1) usar = primer 6 1) 3 = el mismo de ⎜ ⎝ ⎟ 6 , porque ⎠ valor. Capítulo 6 187 emo n En el desarrollo de (2x + 1) 3 , el coeciente del término en x es 80. Halle el Respuesta n ⎛ Se ⎝ ⎟ 3 3 (2x ) n 3 1 = 80 x valores 3 ⎟ ⎜ (8x ⎛ 3)! 3 lugar de , ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ya ⎟ 3 ⎠ iguales. n ⎞ n! 3 ) (1) Usar = 80 x la f ór mula ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ (3 )! ( n son ⎛ ⎞ n! ⎜ ⎝ ⎠ = ⎟ r r !( n r )! ⎠ ⎞ n! ⎜ ⎟ ⎜ ⎝ estos n n. ⎛ n ⎞ en ⎝ que de ⎞ usado 3 ⎠ ⎛ ⎝ haber ⎜ ⎛ n ⎞ ⎜ pudo valor Ya ( 8 ) = 80 que solo se debe hallar el coeciente, se puede ⎟ (3 )! ( n 3)! 3 ⎠ prescindir n × (n − 1) × ( n − 2) × ( n − 3) × ( n − − 3) × ⎣ n × (n − 1) × ( n − 2) × ( ( n − = 80 × 2 × 1) × ⎡ ( n ambos miembros por 8 ⎦ n − 3) × − 3) × ⎣ Dividir 4 ) × ...⎤ n − ( 4 ) × ... = (3 x 4 ) × ... (8) ( 3 × 2 × 1) × ⎡ ( n de (n n × − 10 Simplicar ⎦ (n los factores repetidos en el numerador y el 4 ) × ...⎤ − 1) × ( n denominador − 2) = 10 = 60 Se pueden resolver ecuaciones polinómicas como 6 estas n × (n − 1) × 3 n (n − 2) 3n + 2n – 60 = Halle el = 5 6O término PREGUNTAS CPG. 0 5 1 la 2 – n Ejercitación usando TIPO en x 7 del desarrollo de (x – desarrollo de (4y 4) EXAMEN 4 5 2 Halle el término en y del 3 Halle el término en a 4 Halle el término constante 2 – 1) 4 6 b del desarrollo de (2a – 3b) 9 en el desarrollo de (x – 2) El 6 5 En el desarrollo de (px + 1) es 3 , el coeciente de x es “término el término 160. numérico Halle el valor de p variables. 7 6 En el Halle desarrollo el valor PREGUNTA de TIPO de (3x + q) 5 , el coeciente de x es 81 648. q EXAMEN 8 1 7 Halle el término constante en el desarrollo de 4 x x 8 Halle el término constante en el desarrollo de TIPO x PREGUNTA x EXAMEN n 9 En el desarrollo de (x + 1) 3 , el coeciente del término 2 doble 188 del Patrones, coeciente progresiones y en x . series Halle el valor de n constante” en x es el que no tiene n 10 En el desarrollo de (x + 2) 3 , el coeciente del término en x es dos veces el 4 coeciente del término ero en x . Halle el valor de n rón ✗ PREGUNTAS 1 TIPO Considere la Escriba Halle EXAMEN progresión la aritmética 3, 7, 11, 15, ... diferencia. u Halle el valor de n tal que u 71 2 Los 3 son primeros 64, 16 y Escriba Halle = 99. n términos de una progresión geométrica innita 4. el valor de r Halle u 4 3 En una la suma de progresión los innitos aritmética, términos u = 25 y u 6 4 Halle la diferencia. Halle el primer Considere la término progresión Determine el valor de la esta = progresión. 49. 12 progresión. aritmética de de x 22, x, 38, Halle ... u 31 4 a 5 Evalúe la expresión 3 ∑( a 6 Considere 7 Halle Halle la la geométrica los TIPO + posibles x, valores 12, 9x, 200 + Halle geométrica: PREGUNTA 800 razón. todos resulta serie ) = 1 de x para 50 la suma los Halle 9 Un el piramidal. más que hay la la un en ¿Cuántas latas hay 25 primeros Halle la Halle la tiene la en de u 63 (2x sopas tres términos inferior el + en latas y 3) lata apiladas cada ¿cuántas exhibidor es el primer en la en tiene forma dos latas las tiene el exhibidor? total? término es 4 y la suma de los 1000. diferencia. la de rón aritmética, TIPO Considere desarrollo superior latas serie progresión ... exhibidor 35 PREGUNTA 2 del Si una términos. 5 x En esta innitos anterior. ero 1 en tiene La la los EXAMEN término almacén de cuales 3 8 ... + Calcule el valor del 17.° término. EXAMEN progresión aritmética Halle el valor 3; de 4,5; n tal 6; 7,5; que S ... = 840. n Capítulo 6 189 3 En una los 10 serie Halle el primer Halle la suma En una el términos PREGUNTAS 4 aritmética, primeros TIPO décimo es término de los 24 término es 25 y la suma de 160. y la diferencia. primeros términos. EXAMEN progresión Halle la razón. Halle el menor geométrica, valor de n el para primer término el u cual > es 3 y el sexto término es 96. 3000. n 5 En es una 50. progresión En Halle el una 6 En una es serie primeros Halle progresión menor geométrica el valor de mayor el primer geométrica, n para el el enésimo geométrica, el tercer términos TIPO es el cual que primer PREGUNTA aritmética, término primer el es término es y término enésimo término 28 de 45 la es término la y diferencia 1 y de la la progresión la suma de razón es 1,5. progresión aritmética. los 7 2735. término y la razón r, si r ∈Z EXAMEN 7 ⎛ 4 7 Halle el término en x del desarrollo x ⎞ de 3 ⎜ ⎝ ⎟ 2 ⎠ 7 8 8 En el desarrollo de (ax + 2) 5 , el término en x tiene coeciente . Halle 9 A el valor comienzos Si la de Si la a 2010, población población de del población del ResuMeN pron ● Una ● Cada crece país población país de En valor ● o Este positivo Podemos n = los un del de país 1,6% era de anual, 3,4 millones. estime la 2040. a esta 7 millones? capítulO nmér o u con elemento tasa, ¿en qué año la 6 es un una de patrón de números dispuestos en un regla. la progresión se denomina érmno aritmética, valor recibe el los términos nombre crecen o de frn decrecen o d. La en un valor diferencia Patrones, puede ser un negativo. + el término (n – enésimo de una progresión aritmética usando la )d Continúa 190 orden r mé calcular fórmula: u tasa excederá progresión constante. una creciendo acuerdo número una a de rogron progron ● población comienzos sigue rogrón par ticular a del y la progresiones y series en la página siguiente. progron ● En una o rzón Se gomér , rogrón término ● gomér anterior por un valor cada término constante. Este puede valor obtenerse constante multiplicando se al denomina r. puede hallar el enésimo término de una progresión geométrica usando la fórmula: n = u u n l – (r ) noón mor (∑) n ● ∑ i u signica la suma de los primeros n términos de una progresión. i = 1 Esto se lee “la suma de todos los términos u desde i = hasta i = n”. i sr ● Se la rmé puede hallar la suma de (u + u 1 S ) o n = sr ( 2u n términos de una serie aritmética usando + ( n − 1) d ) 1 2 2 la primeros n n = n Se n fórmula: S ● los gomér puede hallar la suma de los n primeros términos de una serie geométrica usando fórmula: n u 1 S n (r 1 u ) 1 = n r sr S o (1 r ) = , n 1 1 donde r ≠ . r onrgn y m nno érmno u 1 ● Para una serie geométrica con < 1, r S = ∞ 1 trángo ● El número de p y combinaciones r rroo de n elementos nomo tomados de a r por vez se halla mediante: ⎛ n ⎞ n! ⎜ = ⎟ , r ⎝ ● El r !(n ⎠ teorema donde n del donde binomio Se = n establece + b ⎛ n ⎞ × (n que ⎛ n ⎞ n = ) ⎜ ⎟ a – ) × (n – 2) para × cualquier puede incluso ⎛ n ⎞ 0 b n −1 + ⎜ 0 ● n! … × ) potencia de un binomio, ∈N, n (a r ⎟ a 1 escribir ⎛ n ⎞ 1 b n− 2 + ⎜ ⎟ a b 2 0 + ... + 2 el desarrollo ⎜ ⎟ a n b n binomial usando notación de sumatoria: n ⎛ ⎛ n ⎞ n (a + b ) = ∑⎜ r =0 ⎜ ⎝ ⎟ r n (a ) r r (b ) ⎞ ⎟ ⎠ Capítulo 6 191 t or del ¿d El conomno qén triángulo de f Pascal debe su nombre é Blas Pascal, quien hacia 654 no es la a él en su Tratado del primera vez que una idea se matemática rerió oo? al Esta francés de larga data se atribuye a triángulo una persona en par ticular . Ha ocurrido aritmético frecuentemente, de Sin embargo, las propiedades de renombre eran conocidas y por matemáticos en la y otras par tes del mundo de la época de y presentado al China, conoce en esta En a era de “Triángulo un lo largo a de los los años, Pascal de matemático conocido se Yang del mucho Hui”, siglo antes ■ ¿Cree se que han o siglo persa XI, Omar se el matemático Khayyám observa ■ ¿Qué ■ ¿Cómo muchas atribuido a ha por dado sus de estas ideas personas equivocadas? XIII, de y “ poeta Omar es el se en el se triángulo triángulo usa el rerió de al de patrón Pascal. Tar taglia? triángulo de Pascal? Triángulo de Pascal 1 1 1 1 1 1 1 1 3 4 5 2 3 6 10 1 4 10 1 5 1 [ 1 Teoría les invenciones. (c. 192 se matemáticos fecha. el que idea Pascal. triángulo como honor aunque el la público. descubrimientos En resultado siglos crédito antes matemático un India, A China un fueron matemática estudiadas cuando publicado este impor tante patrón ha del 6 15 20 Conocimiento: ¿de 15 quién 6 fue Blas Pascal 1 la idea después de todo? (1623–1662) Khayyám 1048–c. 1131) ron n matemático Pisa, presentó F ibonacci en en su la F ibonacci, progresión libro Liber mes pareja mes, publicado 1202. problema: cada que se ¿cuántas con una pareja vuelve sola produce fértil parejas pareja de a una partir conejos de conejos y nueva del habrá segundo en un año? F ibonacci El comenzamos cada Leonardo de abaci, este diagrama muestra cómo crece la no fue el único matemático que trabajó con este patrón. Número progresión. led de Si italiano plasmó nrz El él rot En Fon: de parejas er 1. mes: 1 pareja original de dos conejos 1 2.° mes: continúa son 1 pareja, ya que todavía no fér tiles 3. mes: 2 parejas: nueva 4.° mes: 3 parejas: original, mes, la número de la progresión pareja que en el en original y la 1 procrean pareja pareja pareja procrean cuar to la la procrean El la pareja c er 2 que tercer que 3 el mes parejas genera 5 de F ibonacci: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, … donde Los cada término números de frecuentemente la cor teza menudo, ■ ¿Es de en las suma de los progresión de Fibonacci la ser naturaleza. de simplemente ¿Podría la piñas números matemática ■ la es tan que o la un en las accidente una de que aparezca relación términos se número corolas progresión conocida haya El dos de las anteriores. ven de espirales ores son, en a Fibonacci. una en progresión la entre naturaleza? matemática y naturaleza? ■ ■ ¿Qué es ¿Cómo Pascal se y obser ve el la la sección áurea?¿Dónde relacionan el progresión las triángulo. sumas de triángulo de en la naturaleza? de Fibonacci? las aparece Pista: diagonales en { F ibonacci (c. 1170–c. 1250) Capítulo 6 193 Límites 7 ObjetivOs Idea 6.1 del informal derivadas capítulO: de límite y convergencia; notación de límite; ⎛ f (x derivadas, a par tir del concepto, como f ′( x ) = lim + ⎜ como y sus medida la de derivada la razón de como pendiente cambio entre de dos de ⎟ h ⎝ de denición h) − f ( x ) ⎞ h→0 Interpretación y la ⎠ recta tangente variables; a la tangentes, cur va y normales, ecuaciones. n Derivada 6.2 de x (n ∈ R); derivada de la suma y del producto por un escalar de x estas de funciones; funciones; derivada regla del de y e producto ln x; y regla regla de del la cadena cociente; para la derivada composición segunda; usos 2 d de las dos formas de y y notación, f ″ (x). 2 dx Puntos 6.3 nula; los máximos grácos Problemas 6.6 Qué f, mínimos f ′ y de f ″; locales; los puntos grácos optimización cinemática relativos al de y de las inexión funciones, desplazamiento una saber + 4x 1 2x Desarrollar 2 9x velocidad v y = nuestras 15x y no entre la 2x (x + 2x + 1) 2 Desarrollar (2x − 3x 4x x − 5x Desarrolle − 9 − 9x 2 + 6 cada (x + 2x − 5 binomio: 3 ) habilidades 2 + 2 binomios ejemplo: la 3 − 4 Por nula relación Factorice: 2 + s, Comprobemos expresión 2 2x la omnzr ejemplo: 3 pendiente aplicaciones. 4 Por con incluida a necesitamos Factorizar 1 de de aceleración an y compor tamiento 4 2) (3x − 1) 3 (2x + 3y) 4 (2 x 1 1) 4 = 1( 2 x ) 0 ( −1) 3 + 4 (2 x ) 1 1 + 6( 2 x ) 2 ( −1) 1 + 4 (2 x ) 2 Use exponentes cada 1 expresión ( −1) 3 3 1( 2 x ) ( 3 − 32 x 4 6 4 1 7 2 + 24 x − 8x 7 5 x + 1 3 x Utilizar exponentes racionales para n reescribir expresiones en la forma 1 2 5 2 Por = ejemplo: 5 x 194 Límites y derivadas 2x ; x = x cx forma 3 x 1) 1 3 la 4 4 = 16 x en 6 1 x + para cx : 4 1 3 1 0 racionales n ( −1) 1 2 3 1 5 x reescribir Si pulsamos se aplaca a la cuerda medida de que una pasa guitarra el y tiempo. la dejamos Esto se vibrar, puede el sonido modelizar sen t mediante la función f (t ) , = donde t representa tiempo. A medida t sen t que t crece más y más, se acerca más a cero: este es el valor t límite de la función. sen t Escribimos esto como = lim t →∞ fundamental capítulo una El onda es problemas. para más la El resolver en rama junto cambia capítulo cálculo El concepto de límite es o análisis más acerca matemático. de la función En un seno, próximo cuyo gráco es sinusoidal. análisis que el aprenderemos geometría, la en 0. t con de el cálculo una proceso cantidad aprenderemos el matemáticas de diferencial problemas detalle las que a cálculo límite, usa variable. y El límites toma el álgebra contempla límites involucren evaluar que para cálculo integral cambios básicos dos hallar la luego la tipos razón usa reiterados. y y de a límites En este trataremos diferencial. Capítulo 7 195 . En lm esta sección convergencia de límite es y la y onrgn investigaremos utilizaremos base del un par con de un Número de y una Porción conceptos creación compañero. tijeras los notación de de límites límite. El y concepto cálculo. ingón: T rabaje la Necesitará copia de vuelta de papel de de esta que la una un progresión pedazo de papel rectangular , tabla. tiene al nal vuelta Fracción Decimal (3 cs) 1 2 3 4 5 6 Vuelta 1: cor te el rectángulo de papel en tres trozos de Al aproximadamente el mismo tamaño. Cada alumno toma cor tar tres trozo y se deja uno sobre la mesa. Anoten la porción original que ahora tienen, como fracción trozos y con Vuelta (con 2: tres cor te cifras el trozo igual tamaño. Cada rectángulo que uno original. quedó sobre la mesa en tres trozos añade uno de estos trozos a su medida que porción Anoten la fracción total del que ahora tienen, de la misma forma que más lo hicieron vueltas el mismo proceso cuatro veces A medida pueden cada Si 2 que decir uno la este porción Límites de más de la y más veces porción del esta actividad, rectángulo ¿qué original de que un proceso del indenidamente, rectángulo original se que ¿qué pueden decir que acerca el vueltas innito. tiene? repiten de repitan acerca esta podría más. decir 1 de antes. actividad, Repitan y rectángulo más original de aproximada. complete del iguales, hacerlo signicativas). A de en como manera decimal papel del basta rectángulo el un que de a dar la crezca desarrolle tienen? tiende ¿Puede ejemplo real número vida o como se este? progresiones La notación lim u = L n n→∞ Los datos que se obtuvieron en la investigación forman una progresión se donde u después es de la porción la vuelta del , u rectángulo la que original tiene que después de cada la uno vuelta tiene 2, y lee “el cuando innito así n límite tiende de u es a igual n 2 sucesivamente. A las a progresiones como estas se las llama onrgn porque L”. a Los medida que el número de término en la progresión crece, los antiguos usaron de la progresión se aproximan a un valor jo, conocido como L, de la progresión. Podemos escribir esto como: la idea de el límite m, griegos términos lim u = para calcular L. n áreas usando el n →∞ Las progresiones que no son convergentes son rgn método Este ¿Cuál es el límite de la progresión que se generó en la Límites y podría exhaución. ser un investigación? tema 196 de interesante derivadas investigar . para emo Determine Si una 0,3; 1 si cada progresión 0,33; 6 , indique el o divergente. límite 2, 1, 4, 8, de la 16, misma. … 781 , 125 convergente ... 156 , 25 es convergente, 0,3333; 31 , 5 progresión es , 625 ... −1, 1, −1, . . . 3125 Respuestas 1 Convergente; lim u El patrón indica que la = n Otras n →∞ 3 progresión se 0,333 3…, o aproxima notaciones indicar 0,3, la f or ma periódicos decimal Divergente Cada tér mino anterior, por en lo la que incluyen de 0 3 decimales que 1 es para a 3 progresión no se es acercan mayor a un que el límite. 1 Convergente; lim u Para = comparar fracciones con dif erentes n n →∞ 4 denominadores, gráca 0,2; (CPG) 0,24; usar para 0,248; una calculadora conver tirlas 0,2496; en 0,24992; de pantalla decimales: ... 1 Los valores se acercan a 0,25 o 4 Divergente Los tér minos valores Ejercitación Determine Si una 1 1, 5, 1 7, 10 3, 4, f es 3, 3, de L dé 4, el límite 3,49; 1 , 1000 4, convergente convergente, 1 = es 2 100 (x ) progresión … , Limites lim cada 1 , − 20 − , ... 4 en se de 121 27 la lo 3,499; 182 , 162 3,4999; 1093 , se no f acerca existe. (x) a un oscilan valor entre dos jo. 243 1458 … , ... 2187 … funciones signica suciente se un a 1640 , que a medida que el valor de x a c (desde cualquier lado), puede acerca valor a jo un L, valor jo decimos L. que Si el f (x) no límite usar la CPG para hallar el la límite función progresión misma. Se acerca la acercan divergente. 3,499; , 10 000 o x →c se no 7A progresión 3, 3 5 si y de una función. Grámn: grácamente los valores la se representa función de f(x) cuando Nmérmn: de valores de f(x) y se cuando y se se x se se acerca hace examinan x examinan una los acerca a a c tabla valores c Capítulo 7 197 emo Use una Halle el CPG límite para o examinar indique que cada no función grácamente y numéricamente. existe. 2 x 2 lim x x →2 ⎧1 1 lim x →1 lim x f (x ) ; donde f (x ) = para x ≥ 0 ⎨ x →0 1 ⎩ −1 para x < 0 y Respuestas 2 2 lim x Obtenga el gráco de f(x) = x usando 7 una x →2 CPG, y obser ve el valor de f(x) a 6 medida 2 f(x) que la x se acerca a 2 por la derecha y por = x 5 izquierda. 4 3 2 1 Grácamente, f(x) se acerca a 4 a medida 0 –4 que x se acerca a Numéricamente, cuando cualquiera dos de los –3 –2 x –1 1 2 3 4 2. x lados, se acerca f(x) se a 2 por acerca a 4. → 2 x 1,8 1,9 1,99 1,999 2,001 2,01 2,1 2,2 f 1(x) 3,24 3,61 3,960 3,996 4,004 4,040 4,41 4,84 → 4 2 Para construir congure Por lo la la tabla variable anterior usando independiente en una ak CPG, ingrese (preguntar). f1(x) = Ingrese x los . Luego valores de x. tanto, 2 lim x = 4 El gráco y la tabla se muestran en la misma pantalla. x →2 2 2 Para f (x) = x podemos sustituir y hallar que lim x 2 = 2 = 4 x →2 { 198 Límites y derivadas Continúa en la página siguiente. 2 x 1 lim x →1 f (x) se acerca a 2 a medida que x se acerca a 1: y 1 x 7 2 x 6 f(x) – 1 = x – 1 5 4 3 2 1 0 –3 x –1 2 x Dado que la división por cero no está denida, f ( x ) 1 no = x denida cuando x − 1 en discontinuidad = el 0 o x = gráco 1. En consecuencia, cuando x = 1. Tenga hay en está 1 una cuenta que 2 x f ( x ) 1 ( = x + 1)( x − 1) = = x 1 x x 1, + cuando x ≠ 1. 1 2 x Si bien f (x ) 1 no = x medida que x se está denida cuando x = 1, el límite existe, ya que a 1 acerca a 1 por ambos lados, → f (x) se acerca a 2. 1 x 0,8 0,9 0,99 0,999 1,001 1,01 1,1 1,2 f (x) 1,8 1,9 1,99 1,999 2,001 2,01 2,1 2,2 → 2 2 − 1 x Por lo Obser ve tanto, que lim x →1 2 x lim = x f x + 1)( x − 1) lim x →1 −1 x 1 lim x →1 ( = − 1 x 2 (x ) ( = lim 1 x + 1 ) = 1 + 1 = 2 x →1 f (x) donde no se acerca al mismo valor a medida que x y x →0 se ⎧1 f (x ) = para x ≥ acerca a 0 por la izquierda y por la derecha: 2 0 ⎨ ⎩ −1 para x < 0 1 0 –4 –3 –2 x –1 1 2 3 4 –2 → x lo tanto, Obser ve ← −0,2 −0,1 −0,01 −0,001 0,001 0,01 0,1 0,2 −1 −1 −1 −1 1 1 1 1 f (x) Por 0 que f(0) = 1, pero lim f (x ) no existe. x →0 lim f (x ) no existe. Esto es porque f(x) se acerca a 1 para valores de x a la derecha de x = 0. de x = 0 y f(x) x →0 se acerca a −1 para valores de x a la izquierda Capítulo 7 199 Ejercitación Use una CPG 7B para examinar cada función grácamente y Material numéricamente. Halle el límite o indique que 3 2 + 1) existe. − 4 x + Hoja x lim 2 de mirada x →0 x →3 de disponible ampliación en línea: 2 x lim ( x 1 no ejercicios 7: algebraica a Una los límites x 2 x − 3x 1 + 2 lim 3 x →4 x →2 x 2 + 3 ⎧x lim 5 lim 4 ( x ); f donde f (x ) = x 4 para x Una ≥ 1 ⎨ x →1 ⎩ a + 5 −x r una circunferencia < 1 para x cor ta 2 ( x ); f donde f (x ) = a la circunferencia ⎧x lim 6 n + 3 para x ≥ dos 2 ⎨ veces. x →2 ⎩ x para x < 2 Una a . l r ngn r una ngn circunferencia cor ta una vez la sola y a n r x circunferencia. En esta sección tangentes y trabajaremos normales. con rectas Deniremos la secantes, derivada de Una una a función y aprenderemos algunas reglas para hallar recta una de cier tas puede las cor tar derivadas tangente cur va a la funciones. cur va una ingón: rectas secantes y más de vez. tangentes 2 Aquí está el gráco de f (x) = x + y 1. 6 Copie 1 el gráco al papel y dibuje las rectas 5 AP, BP, CP, DP, EP y FP. A estas rectas se las llama 4 2 r n al gráco de f (x) = x + 1. 3 A 2 Copie y complete la F 2 tabla. B E P pno coorn R pnn P — — A AP B BP C CP x 0 –2 1 –1 Recuerde de D DP E EP una por los 2 que recta la pendiente que pasa puntos y y 2 (x , 1 y ) 1 y (x , 2 y ) x x 2 F 3 A ¿a 4 FP medida qué Dibuje que valor la los puntos pareciera recta en el en que punto la se P cur va se acercan aproximan que tiene la las más y más pendientes pendiente que de al punto las halló la 2 Esta 200 Límites recta y se llama derivadas r ngn al gráco de f (x) = x + 1 P, rectas en en P secantes? pregunta 1 es 2 3. 1 Las rectas tienen pendiente recta Sir de una tangente Isaac objeto pendiente a cur va la Newton en de un en cuando movimiento Pendiente en cur va constante, ese quiso cuya una punto el dado punto. hallar velocidad recta pero la otras es la Con cur vas pendiente este La de concepto velocidad iba no. variando la trabajó instantánea de un continuamente. secante y y f(x + = f(x) h) Q(x + h, f(x + h)) [ Sir Isaac Newton, 1642–1727 , inglés, es matemático uno de los f(x) P(x, f(x)) matemáticos que se a los atribuye el x 0 x x + desarrollo h del cálculo. h La pendiente de la recta secante PQ se escribe como: La f (x + h) − f (x ) f (x + h) − f (x ) f (x expresión + h) + h) − − f ( x) se = (x x conoce h h como on nrmn emo Escriba una expresión para la pendiente de una recta secante para 2 f (x) = x + 1. Simplique su expresión. Respuesta 2 f (x + h) − f ⎡( x (x ) + 2 2 + 1⎤ h) ⎣ − ⎦ ( x + 1 Reemplazar ) = por h x + h, la x para en x + 1 obtener una h expresión 2 ( 2 x + 2 xh + h para f (x + h) 2 + 1 ) − (x + 1 ) = 2 Desar rollar (x + h) h 2 2 xh + h Agrupar = los tér minos h semejantes h ( 2x + h ) Factorizar = h = Ejercitación Escriba cada una f (x) = 3x 2 f (x) = 2x 3 f (x) = x + + Simplicar h 7C expresión función. 1 2x para Simplique la su pendiente de una recta secante para expresión. 4 2 − 1 2 + 2x + 3 Capítulo 7 201 Pendiente de una recta tangente y la derivada y Suponga que el acerca punto punto Q se desliza hacia abajo por la cur va y y se Q(x al tangente a 0. en el Podemos P. La punto recta P. tomar el A secante medida límite PQ que se Q cuando h acercará se acerca tiende a 0 a a la recta P, de h la se f(x + + h, f(x + = h)) h) acerca pendiente f(x) de la recta secante, para obtener la pendiente de la recta f (x f (x + h) − f + h) f ( x) no h→0 es x 0 x x una constante. una función pendiente f La h h h ➔ + h lim h →0 − lim (x ) P(x, f(x)) tangente: función denida por el límite (x + h) − f que de f da en la x f ′(x) (x ) lim se h →0 Es se lee “derivada conoce h de f ”, de x”. o “f prima dy como la r de f. La derivada es denida por se lee dx f (x + h) − f (x ) dy f (x + h) − f (x ) “derivada f ′( x ) = lim emo = o h →0 h h →0 dx de y h respecto a x” Recordemos que la es pendiente variación en y variació n en x . 2 Halle la con lim derivada de f (x) = x + 1 y a par tir de lo anterior, halle la Esto Δy pendiente de la recta tangente cuando x = 3. expresa como Δx dy Δy = Respuesta lim Δx → 0 dx 2 ⎡( x + h) ⎣ f ′( x ) = − ⎦ ( lim (2x muestra en + h ) = 2x se Evaluar el el ejemplo 3 = 2x f ′(3) = 2(3) por La = reemplazando 0 derivada, 6 f ′(x) tanto, límite + 0 h ′( x ) la pendiente de = 2x, tangente cuando x = 3 es una la función recta como h f lo cociente + 1 h →0 Por el ) x lim h →0 = Simplicar 2 + 1⎤ es que da la 6. pendiente de la cur va 2 f(x) = x + cualquier Ejercitación Use la ahí, halle 1 f (x) = 2x 2 f (x) = 3x 3 f (x) = x la − de derivada pendiente 3; x = 2 2 + 2x; x = −3 2 202 Límites y − x para valor de x 7D denición de 1 + 2; derivadas x = de para la hallar recta la derivada tangente en el de f valor y a par tir de x dado. Δx se f(x) Algunas reglas de derivación n ingón: Use 1 la denición la de derivada derivada para de hallar f (x) las = x derivadas de Recuerde 2 f (x) = x 3 , f (x) = que 4 x y f (x) = x la denición de n Realice 2 una conjetura acerca de la derivada de f (x) = x derivada Exprese su conjetura en forma coloquial y como es: función. f ( x f ′( x ) + h) − f ( x ) = lim 5 3 Use su Use la fue Hemos para de predecir derivada la investigado regla Rg es solo válida valores para f (x) emo Use la vericar enteros cualquier de si f (x) su = x . predicción = positivos número de n, pero la real n. on n Si derivada para h correcta. siguiente ➔ conjetura denición h →0 x n− , entonces f ′(x) = nx , donde n ∈ R regla de la potencia para hallar la derivada de cada función: 1 12 f (x) = x f (x ) = f (x ) = x 3 x Respuestas Usar 12 f (x) = 12 f ′( x ) la regla de la potencia x 1 11 = 12 x = 12 x 1 3 f (x ) = = n Escribir x de la f or ma y = x , con n racional con n racional 3 x Usar la regla de la potencia 3 −3 −1 f ′( x ) = −3 x −4 = −3 x Simplicar = − 4 x 1 2 f (x ) = x = n x Escribir 1 = f or ma y = x , − 1 2 (x ) la 1 −1 1 f de 2 x = 2 x Usar la regla de la potencia 2 1 1 = Simplicar o 1 2 x 2 2x Ejercitación Halle la 7E derivada de cada función: 1 5 1 f (x) = 8 x 2 f (x) = x 3 f (x ) = 4 x 1 3 4 f (x ) = x 5 f (x ) = 5 6 f (x ) = 3 x x Capítulo 7 203 Usando las la regla derivadas función ➔ Rg f (x) derivada f(x) ➔ = c Rg y de cf derivada ➔ Rg Si Rg La la f suma (o Halle la cualquier f (x) (x), constante donde una por la c = ón proceso número u(x) ± ón de una o El n n = reglas hallar podemos la hallar derivada de una entonces f ′(x) = 0. de la función constante 0. onn número real, entonces y ′ = cf ′(x). onn multiplicada la gráco por una función es la constante función. rón entonces f ′(x) = u ′(x) que las es la suma derivadas de (o ± v ′(x). los diferencia) de dos o más términos es términos. de cada función: 5 2 4x + 2x − 3 f (x ) = 3 x + 8 3 f (x) de real, pendiente 4 x dos rón función de or or v (x), 0. tiene cualquier de o es que es constante derivada derivada = siguientes El cualquier món 3 es horizontal, diferencia) emo c món derivada donde (x) las rón recta de multiplicada y funciones. onn = potencia onn c, una Rg Si La es = la muchas llama Rg Si La se de de (x − 2) (x + 4) f (x ) 2 + 2x − 3 = x Respuestas 3 f (x ) = 4 x ′( x ) = 4 2 + 2x Hallar − 3 3 −1 f (3x derivada 2 −1 + 2 ) (2x la ) derivada del de tér mino cada tér mino. constante es Obser ve que la que la 0. 0 2 = 12 x + 4 x 1 5 5 f (x ) = 3 x + 8 = 3x n + 8 Escribir 1 = 3 ⋅ f or ma y = x , con n racional − 3 5 ′( x ) la 4 −1 1 f de 5 x + 0 = 5 Hallar x la derivada de cada tér mino. Obser ve 5 derivada 3 del tér mino constante es 0. 3 = Simplicar o 4 5 5 5 4 x 5x 2 f (x ) = (x − 2 )( x + 4) = x + 2x − 8 Primero desar rollar, para que la función sea una n 2 −1 f ′( x ) = 2x 1−1 + 2 ⋅ 1x suma − 0 = 2x o dif erencia de tér minos { 204 Límites y derivadas de la f or ma ax + 2 Continúa en la página siguiente. 3 2 4 x f (x ) + 2x 3 − 3 2 4x = 2x = 3 + x − x Reescribir, x para que la función sea una suma o x n dif erencia 2 ′( x ) tér minos de la f or ma ax 1 = 4 x + 2x = 4 ⋅ 2x = 8x − 3x 2 −1 f de 1−1 −1−1 + 2 ⋅ x − 3 ⋅ ( −1) ⋅ x 3 2 + 2 + 3x = 8x + 2 + 2 x 3 2 8x + 2x + 3 o 2 x Ejercitación Derive cada 7F función: 3 2 f 1 (x ) 3 = f 2 (x) = 5 f 3 (x ) = x − 2 8 x x 5 f 4 (x) 3 2 π x = f 5 (x) = (x − 3 4) f 6 (x ) = x − 4 x 3 4 f 7 (x ) = f 8 (x ) = 2 ( 3 10 f 13 f (x ) = x r x ) 11 f 14 f (x) = 3x (x) 12 f (x) = 12 2 − x 2 − 2x + 5 = 2x + 3x + 7 1 2 3 x + 2x Ecuaciones La f ) 4 + 2 = 4 x 4 x ( 3 (x ) 9 2 4 x de norm per pendicular + 1 a a la (x) rectas un punto recta = 2 2x (x − 3x) tangentes de una tangente cur va en Recta ese normal a 15 y es f (x) = (x + 3x)(x − 1) normales la recta punto. la cur va [ y = Las chispas que de crea una piedra pulir son ngn f(x) a la rueda. Recta emo Escriba tangente a la cur va una ecuación para cada recta. 2 La recta tangente La recta normal Las a a la la cur va cur va f (x) f (x ) = x + = 2 x 1 en el punto cuando x = (1, 2). 9. 27 rectas normal y tangente a la cur va f (x ) = x + 2 2x cuando x = 3. 3 La tangente a f (x) = x 2 − 3x − 13x + 15 que es paralela a la [ tangente en (4, Los rayos de una −21). rueda { Continúa en la página siguiente. de bicicleta norm a la son llanta. Capítulo 7 205 Respuestas Para 2 f (x) = x + hallar la pendiente de la recta 1 El tangente, f ′(x) = halle la derivada de f símbolo ∴ signica y 2x “por evalúe m = para x = lo tanto”. 1. ′(1) f tangente = 2(1) = 2 Use el punto − 2 = y m = 2 para La escribir ∴ y (1, 2) 2( x − 1) la ecuación de la f (x ) = 2 de una recta que per tenece a la tangente. punto n ecuación recta Escriba x de la f or ma y = x , con (x n ,y 1 con 1 pendiente 1 ) el m es racional. 2 2x = y y = m(x x 1 1 (Véase ). 1 la sección 3.11 1 2 f ′( x ) = x o en el capítulo 18.) x m = f Para ′(9 ) hallar la pendiente de la recta tangente tangente, halle la derivada de f y 1 = evalúe para x = 9. 9 Si una recta tiene 1 pendiente m, la pendiente de la = 3 m = Puesto −3 que la recta nor mal perpendicular es recta será normal –1 per pendicular a la tangente, . halle (Véase la m f (9 ) = 2 9 = 6 la pendiente del tomando recíproco de la el simétrico pendiente de un punto hallando ∴ y − 6 = −3( x Use − 9) el el punto escribir la en valor la de (9, 6) y ecuación recta f nor mal, para m de = x −3 la = 9. para tangente. 27 f (x ) = x + n Escriba 2 de la f or ma y = x , con n 2x racional. 27 2 = x + x 2 27 f ′( x ) Para = 1 − hallar la pendiente de la 3 x tangente, m = f evalúe ′(3) halle para x la = derivada de f y 3. tangente 27 = 1 − 3 3 Dado = que tangente (3) = pendiente es 0, la 0 27 f la recta es horizontal, nor mal debe ser entonces la ver tical. 3 + 2 2 (3 ) Halle un punto per teneciente a las 9 = rectas, hallando el valor de f para 2 x ∴ La recta normal es x = 3 = 3. y 9 la recta tangente es y = 2 { 206 Límites y derivadas Continúa en la página 3.11 capítulo 18.) la tangente. Halle sección siguiente. en el 3 = 2 f (x) x − 3x f ′( x ) = 3x f ′( 4 ) = 3( 4 ) − 13x + 15 2 − 6x − 13 2 Halle − 6( 4 ) − 13 la cuando pendiente x = de la recta tangente 4. = 11 2 3x − 6x − 13 − 6x − 24 = 11 Iguale la derivada a 11 para hallar la 2 3x = 0 coordenada x de los puntos con rectas 2 3( x 3( x x = − 2x − 8) − 4 )( x = + 2) 0 = tangentes paralelas. Tenga cuenta 0 4, −2 en que uno de los Recordemos valores, x = 4, es la coordenada x las punto de tangencia rectas coordenada tangencia x 3 f ( −2 ) = 2 ( −2 ) − 3( −2 ) = del la punto recta de la misma pendiente. paralela es −2. Evalúe − 13( −2 ) para x paralelas (4, −21). tienen La que del f en coordenada x y = −2 del para punto hallar de la tangencia. + 15 = Use 21 el para ∴ y − 21 = 11( x punto escribir (−2, la 21) y m ecuación = de 11 la recta + 2) tangente. Ejercitación Halle las 7G ecuaciones de la recta tangente y la recta normal al 2 gráco de f (x) grácamente 2 Halle la = la – x 4x en función ecuación de la y el punto (3, las rectas a recta –3). Represente mano. tangente a la cur va en el punto dado. 2 f (x) = f (x ) x + 2x + 1 en (–3, 4) f (x ) = f (x ) = 2 x + 4 en x = 1 2 x 8 + 6 4 en = (3, 5) x + en x 3 Halle la x = 1 x ecuación de la recta normal a la cur va en el 4 punto dado. 1 2 f (x) = 2x – x – 3 en (2, 3) f (x ) = en x = –1 2 x x 4 3 2 f (x) = (2x +1) en (2, 25) f (x ) = 2 x − en x = 1 2 x PREGUNTAS 4 Halle las TIPO EXAMEN ecuaciones de todas la rectas normales ver ticales al 3 gráco de f (x) = x – 3x. 2 5 La en pendiente x = –1 es 1. de la recta Halle el tangente valor de al gráco de f (x) = 2x + kx – 3 k. Capítulo 7 207 . Má Podemos rg usar una CPG rón para evaluar una derivada de una función en un 1 3 valor dado. Sabemos que la derivada f de (x ) = x − 3x 4 3 3 2 2 es f ′( x ) = x y − 3 en consecuencia, f ′( 4 ) = las clic − 3 = 9 4 4 Hacer (4 ) en para ver plantillas. Elegir la plantilla primera e variable y Dado recta de ingresar el que valor la secante la la de derivada función, x calculadora para la usa una aproximar el Para valor de siempre la derivada, será este valor hallar en un de x, valor función y obtener hallar presionando derivada especíco exacto. use contexto Podemos la no menu el su gráco de la para derivada el menú del mostrar sus coordenadas, edite : la de punto y luego coordenada x dy anyz Grh (analizar gráco) | 5: , y eligiendo dx el punto Se en pueden el gráco. obser var los grácos y las tablas de valores En para la función y su derivada. Para obtener el este ingresar de f y f ′, usamos la plantilla de la derivada escribir la Límites y habrá un valor de ingresando derivadas lugar x. para Puede f 1(x) función. reescribir 208 no ahorrar primera tiempo para caso gráco la ecuación. en lugar de x ingón: las derivadas de e y ln x x Use 1 una CPG Examine los para obtener grácos y la el gráco tabla de de f (x) valores = de x e y las la derivada funciones de para f(x) = e elaborar . una x conjetura 2 Use una acerca CPG Examine los de para la grácos conjetura acerca dr derivada obtener de y la la el de f(x) gráco tabla de derivada = de e f (x) valores de f (x) = = de ln x las y la derivada funciones de para f (x) = ln x. elaborar una ln x x ➔ x Si f (x) = e x , entonces f ′(x) = e x Recuerde y = ln x que son y = e e inversas. ln x e ➔ dr = x n x x 1 Si f (x) = ln x, entonces f ′( x ) ln e = x = x emo Halle la derivada de cada f (x) = La función: x 2 3e f (x) = x 3x + ln x f (x) = letra como ln e e función f (x) Usar x f (x) = la regla de la multiplicación al 3e x f ′ (x) = usa de la exponencial x Respuestas se base por x 3 · e = una constante y el dato de que la 3e x derivada de e = e , en honor matemático Leonhard suizo Euler x es e (1707–1783). 2 f (x) = x + Hallar ln x la derivada de cada tér mino 2 1 f ′ (x) = 2x + 2x + 1 Usar o x el dato de que la derivada de que las de x 1 ln x es x 3x f (x) = f ′(x) ln e = = Usar 3x Ejercitación la dato inversas 3 A Halle el para de cada (x) = 3 f (x) = 5 f (x) = 4 ln x 2 f (x) = e 4 f (x) = e 6 f (x) = 5e 2 ln x + 3x + x + derivada ln 4 x + x 2e la x + 4 3 x ln e simplicar buscar función: x f son 7H derivada 1 poder continuación, funciones ln x 1 x + 4 ln e Capítulo 7 209 Escriba una ecuación para cada recta en las preguntas 7 a 0. ¿Cómo las x La 7 recta tangente a la cur va f (x) = 4e – 7 en x = se usan funciones ln 3 exponenciales en la determinación de la 2 x 8 La recta normal a 9 La recta tangente 10 La recta normal la cur va f (x ) = ln ( e en ) el punto (–3, 9) concentración a la cur va f (x) = ln x en 2 Halle en las un el valor la exacto preguntas valor a de y 11 cur va la aproximado (x) = derivada y 12 f luego para use la controlar + el e – valor CPG su = e en de paciente? un el de droga una organismo ln x 2x en x 3 en dado para x = 2 de x hallar trabajo. x 11 Halle 12 Halle f ′(3) si f (x) = 2e − 5. 3 f ′(8) si f (x) = + x ingón: la ln x. derivada del producto de dos funciones 4 Para los pasos 1–4 sean u(x) = x 7 , v(x) = x y f(x) = u(x)·v(x). n 1 La función 2 Halle f puede escribirse como f(x) = x . Halle n f ′(x). La derivada es la de suma de la suma las de dos derivadas funciones de las dos funciones. 3 Halle u ′(x) y v ′(x). 4 Halle u ′(x) · v ′(x). SI f (x) ¿Se 5 ¿Es f ′(x) 6 Usando igual a pasos 2 y tres 3, derivadas rellene los halladas espacios en una proposición 4 f ′( x ) = x en blanco matemática verdadera. 7 ⋅ _______ + Complete la x para f(x) = = ( x ) = una regla de dos en la la del la regla pero la Límites y funciones? son se sencillas demostración requiere ____ ⋅ ____ Puede demostración, y ingenioso función f(x) = (3x + 1)(x – 1) del uso buscar hallar que se y de conrmar derivadas de un analizar un paso su conjetura del paso 7. la la ejemplo necesita para completar 210 v ′(x). entonces ____ ⋅ ____ + o a conjetura. u (x) · v (x) rechazar + producto. 2 Use = investigación regla demostraciones directas, paso 8 u′(x) similar _______ creativo. f ′ entonces f ′(x) producto como Muchas ⋅ _______ el conjetura conoce esta Si v(x) para y 7 + aplicar los La establecer u(x) u ′(x) · v ′(x)? esta las = podrá demostración. del para 4 Para funciones como f (x) = 7 x x 2 y f (x) = (3x + )(x − ) se puede Rg reescribir la derivada. Pero se función necesitaría y para una usar otras regla la regla de funciones como la la potencia tales como f desarrollada para (x) en la = tomar (3x + la derivada. derivada del Las producto siguientes o del reglas cociente se de usan conjetura dos para hallar La derivada de dos la por funciones. la factor segundo ➔ f (x) Rg = f el más del el segundo del por la primero. roo u(x) · v (x), entonces f ′(x) = u(x) · v ′(x) + on La derivada de dos del entonces f ′( x ) por la cociente factores denominador v ( x ) ⋅ u′( x ) − u ( x ) ⋅ v ′( x ) , ( x ) = v (x) · u′(x). on u( x ) Si es multiplicado Rg Si producto multiplicado derivada derivada Rg del factores para factor ➔ roo )(ln x) primer hallar la es el multiplicado derivada del = 2 v(x ) [v ( x )] numerador menos numerador multiplicado por la del derivada denominador , todo el el dividido por denominador al cuadrado. emo Halle la derivada de cada función: 4 f (x) = f (x) = (3x 5x + 1)(ln x) f (x) = f (x) = 3 (x + 3 x 2 + 3x + 6)(2x − 1) + 2 x x + 1 2e 3 Respuestas primer f (x ) = segundo factor factor (3 x (ln x ) + 1) f (x) es el = u(x) · v(x), primer donde factor y u(x) v(x) = = ln x 3x es + el 1 segundo factor. derivada del primer segundo factor ⎛ f ′( x ) = (3 x 1 + ⎝ del (ln x ) ⋅ (3) + 3 ln x primer = + 1 + 3x factor segundo f (x) = u(x) u(x) = x ln + 3x + 6) (2 x primer del 4 = factor v(x), donde − 1) 3 + 3x + 6 es el primer factor y segundo v(x) = 2x – 1 es el segundo factor. 3 (x + 3x + 6) ⋅ (2) derivada segundo del factor − 1) ⋅ ( 4 x 4 (2 x 4 u(x) = del v ′(x) producto + v(x) u ′(x) 2 + 9x ) 3 − 4 x Desar rollar + 12 ) + 3 + 18 x 4 = 10 x f ′(x) regla 3 + 6x (8 x la primero 3 + (2 x Aplicar = u ′(x) derivada factor ′( x ) v(x) x 4 f + 3 (x v ′(x) x 4 (x ) u(x) = o f ′(x) producto ⎠ x f del primero 3x 3 + regla ⎟ x 1 = derivada factor la ⎞ + 1) ⋅ ⎜ segundo Aplicar 3 + 20 x paréntesis 2 − 9x 2 − 9x los + 12 ) Simplicar { Continúa en la página siguiente. Capítulo 7 211 5x f (x) + 3 u( x ) = f(x) = , donde u(x) = 5x + 3 es el numerador y 2 x f ′(x) + 1 v(x ) = 2 v(x) derivada del numerador denominador = x + 1 es el denominador. derivada del numerador Aplicar denominador la regla del cociente 2 (x + 1) ⋅ (5) − (5 x 2 + 3) ⋅ v ( x ) ⋅ u′( x ) − u ( x ) ⋅ v ′( x ) (2 x ) f 2 (x ′(x) = 2 + 1) [v ( x )] denominador 2 al cuadrado 2 (5 x + 5) − (10 x + 6x ) = Desar rolle 2 el numerador de modo que pueda 2 (x + 1) agrupar los tér minos semejantes. No desar rolle el denominador. 2 −5 x − 6x + 5 = 2 (x + 1) x f (x) Simplicar 2 u( x ) + 2 f = (x) = , donde u(x) = x + 2 es el numerador x 2e v(x ) 3 x f v(x) ′(x) = Aplicar denominador numerador 2e – 3 es el denominador. derivada del derivada del denominador = numerador la regla del cociente x x (2e 3) ⋅ (1) − (x + 2) (2e ) v ( x ) ⋅ u′( x ) − u ( x ) ⋅ v ′( x ) x 2 (2e f 3) ′(x) = 2 [v ( x )] denominador x al cuadrado x ( 2e x − 3) − ( 2 xe + 4e ) Desar rolle el numerador de modo que pueda = 2 x ( 2e 3 agrupar ) los tér minos semejantes. denominador. x x −2 xe − 2e − 3 Simplicar = 2 x ( 2e 3 Ejercitación Halle la ) 7I derivada de cada función de las preguntas a 8. 2 x 3 1 f (x) = x 2 f (x) = (2x 4 f (x) = 6 f (x) = 2 + x 2 + x)(x + 1) 4 ln x x 3 f (x) = e ln x x x x 5 f (x) e 2 = x + 4 x e + 1 2 x 2 x 7 f (x) = e 3 (5x + 4x) f 8 (x) = 3 x PREGUNTAS TIPO + 1 EXAMEN x 9 La función Halle 10 212 (x) (x) = xe tiene una recta tangente horizontal en x k Escriba f f las x + 1 x 1 = Límites ecuaciones que y son derivadas de las paralelas rectas a la tangentes recta x + 2y al = gráco 10. de = k. No desar rolle el y Las los reglas del producto productos conveniente emo Halle la y todos y del los reescribir la cociente cocientes. función no son Muchas antes de necesarias veces para resulta todos más derivar. derivada. Primero reescriba la función, si resulta más conveniente. 3x 2 f (x ) = x (4 x − 2x ) f (x ) + 4 = 2 x 2 2 9 f (x ) 3x = f (x ) + 2x + 1 = 2 3 4 x x Respuestas 2 f (x ) = x (4 x − 2x ) 1 2 2 x = n (4 x 5 3 2 Utilizar la 4 ⋅ 2 x − 2 ⋅ x 2 2 , con n desar rollar 3x regla de la multiplicación por una y potencia constante la regla de la para 2 − 3x hallar (x ) x 1 = 10 x f = 2 3 y −1 3 2 = y f or ma 3 −1 5 ′( x ) racional la − 2x 5 f de 2 4 x = Escribir − 2x ) + la derivada y simplicar 4 = 2 x 2 2 (x f ′( x ) − 2 ) ⋅ (3 ) − (3 x + 4 ) ⋅ (2 x ) Utilizar la Escribir de regla del cociente = 2 2 ( x 2 2 ) 2 (3 x − 6) − (6 x + 8x ) = 2 2 ( x 2 ) 2 −3 x − 8x − 6 = 2 2 ( x 2 ) 4 9 n 3 f (x ) = = 3 9x la f or ma y = x , con n 4 x racional 4 − 4 −1 3 f ′( x ) = 9 ⋅ − x 3 7 12 3 = −12 x = − 7 3 x 2 3x f (x ) + 2x + 1 Reescribir, = separando tér minos y 2 x n luego escribir de la f or ma y = x , 2 3x = 2x + 1 2 x 3 + 2x −2 + x −2 ′( x ) = 0 − 2x −2 = −3 − 2x 2 − −2 x − 2 o 2 x racional 2 x −1 f n + 2 x = con 3 x 3 x Capítulo 7 213 Hemos estado usando la notación con primas, f ′(x), para denotar derivadas. d dy Podemos usar la notación de Leibniz, o ( x )], [ f y también dx dx dy podemos usar variables distintas de x e y. La se notación lee dx “la derivada de y con respecto a x”. d La notación [ f ( x )] se lee “la derivada de f con respecto a x”. dx emo [ d 2 Halle [ (ln x )(7 x 2) ] s (t ) Si = (4t ds 2 − 1) , Gottfried Leibniz Wilhelm (1646 –1716), halle un dx matemático alemán, dt debatió con Isaac Newton sobre dA 2 Si A πr = , quién halle fue dr el primero en r =3 desarrollar Respuestas el cáculo. Generalmente acepta que se Leibniz y d [ (ln x )(7 x Utilizar 2) ] la regla del producto para Newton desarrollaron dx hallar ⎛ (ln x )(7 ) = (7 x + 1 ⎝ ln x + 7x derivada de (ln x)(7x − el 2) con respecto a x ⎠ − 2 2 = 2 (4t − 1) Desar rollar 4 2 = 16t potencia − 8t y usar para la hallar regla la de la derivada de s + 1 con ds respecto a t 3 = 64 t − 16t dt 2 A 2 r Hallar a dA la derivada de πr con respecto r 2 r dr La dA bar ra indica que se evalúe a 2. la 2 (3) derivada dr para r = 3. r 3 6 Ejercitación Halle la 7J derivada reescriba la de función, cada si función resulta en más las preguntas conveniente. 3 2x 1 f (x ) 5x 2 = 2 f (x ) = 4 f (x ) = (x x x f (x ) = 2e 2e 2 (x ) 2 x 2 f (x ) = e x 4 3 ln 5 x 6 + f (x ) = x 5 4 x 214 Límites y derivadas e 2 − 5 )( x 3 3 simultánea- de manera independiente. x s (t ) y x ⎟ = cálculo − 2) ⎜ 7x la mente ⎞ + 5) Primero 2 x f 7 (x ) = 2 x + 1 8 f (x ) = 3x 9 f (x ) = ln x 2 x − 2x + 1 x 2 10 f (x ) = 11 f (x ) = x (x + 1) x 2 x − 2x + 1 3 12 f (x ) = 2 (x − 3 x )(2 x PREGUNTAS 13 Escriba TIPO la 14 (x ) = Escriba de la recta normal al recta tangente gráco de x xe la + 5) EXAMEN ecuación x f + 3x − e en x ecuación = de 1. la al gráco de 3 f (x ) = x ln x en x = 1. dc 2 15 Si c (n ) = −4, 5n + 3, 5n − 2, halle dn 4 dA 3 16 Si A = πr , halle 3 dr dv 2 17 Si v (t ) = 2t , + 1 − t halle dt t =2 PREGUNTA TIPO EXAMEN d t t 18 ⎡ (e )( t + 3) ⎤ ⎣ puede escribirse como e (t + k). Halle k ⎦ dt El . l rg n y r símbolo para indicar función orn se utiliza una compuesta. Si ror 3 u( x ) La regla de la potencia sola no dará la derivada correcta de = x y v ( x) = 2 − x, entonces 3 f (x ) sino = (2 − más x ) bien . Esto una es porque potencia de la función otra no función, es una v(x ) = potencia 2 − x . La de x, función 3 f es una función compuesta, (u v )( x ) o u ( v ( x )), donde u( x ) = x f ( x) = (u v )( x ) = u(v ( x )) = u (2 − x ) y 3 v(x ) = 2 − x = (2 − x ) Capítulo 7 215 ingón: cálculo de función la derivada de una compuesta 3 Sea 1 f (x) = (2 − x) 3 Desarrolle T ambién hallar la f (x) = (2 derivada − de x) . Derive cada término para f 3 puede hallar la derivada de f (x) = (2 − x) 3 mediante la aplicación multiplicando por otro de la regla de la potencia a (2 − x) y factor . 2 Si Compare lo siguiente con su respuesta al punto v(x) 2 halle el factor faltante: f ′(x) = 3(2 − x) Repita el proceso Desarrolle f y para halle f (x) la = (2x + = x y = 2x + 1, entonces ._____ 2 2 u(x) y f ( x) 1) derivada. = u(v ( x )) = u(2 x = (2x + 1) 2 Aplique factor la regla faltante: de la f ′(x) potencia = 2(2x + a (2x el proceso para f (x) = 1) 2 para hallar el + 1) 1)._____ 2 Repita 3 + (3x 2 + 1) 2 Desarrolle f y halle la Si derivada. 2 Aplique la regla de la potencia a + 1) = x y 2 2 (3x u(x) para v(x) hallar = 3x + 1, entonces 2 el factor faltante: f ′(x) = 2(3x + f ( x) 1)._____ = u(v ( x )) = u(3 x 2 Elabore 4 función una conjetura sobre cómo hallar la derivada de una = 4 Verique 5 Para de la ➔ hallar que la su conjetura derivada + 1) 2 compuesta. de es una válida función para f (x) = (x compuesta 2 + x (3 x 2 + 1) 3 ) usamos la regla cadena. Rg Si f (x) = Rg n u(v(x)), entonces f (x) = La u ′(v(x)) · v′(x). derivada función es ➔ La regla de la cadena también puede escribirse dy y = f (u), u = g (x) e y = f ( g (x)), dy emo derivada función du respecto (la función interior no Identique está dada u(x) y v(x), en la forma f (x) = luego halle la derivada de + 2) f (x ) = 4 x respecto x + 1 f (x ) = e Respuestas 3 f ( x ) = 4(5 x 6 + 2) 6 u u( x ) = 4 x es la función exterior. 3 v ( x ) = 5x v + 2 3 f ′( x ) = 24(5 x 5 ( 15 x respecto de la derivada función Aplicar Límites y la regla de la cadena de la interior respecto de x 3 (5 x 5 + 2) Simplicar { 216 interior. interior 2 = 360 x función ) la función exterior la 2 + 2) derivada de es derivadas derivada función de interior f. 2 6 4 (5 x la multiplicada u(v (x)). 2 3 = se función (x ) la interior la f a función por de exterior dx modica) Cada una ⋅ con dx de compuesta du = entonces la n como: la Si Continúa en la página siguiente. de x n 2 f (x ) = 4x Escribir +1 1 2 de la f or ma y = x , con n racional 2 = (4 x + 1) 1 2 u(x ) = x u es la función exterior. 2 v (x ) = 4x v +1 es la función interior. 1 1 f 2 ′( x ) = 2 (4 x + 1) (8 x ) Aplicar la regla de la cadena 2 derivada de la exterior de la derivada de la función función respecto función interior respecto de x interior 4 x 4 x = Simplicar o 1 2 2 4 x 2 (4 x + 1 + 1) 2 x f (x ) = e 2 ( x ) = e x u( x ) = e u es la función exterior. 2 v(x ) = v x es la función interior. 2 (x ′( x ) f = ) e derivada (2 x ) ⋅ derivada función exterior función respecto de la funci ón Aplicar de la la regla de la cadena de la interior respecto de x interior 2 x = 2 xe Simplicar Ejercitación Cada función Identique 7K está u(x) y dada v(x), 4 en la luego forma halle la f (x ) = u ( v ( x )) derivada de 5 1 f (x ) = (3 x 3 f (x ) = ln(3 x 5 f (x ) = e 7 f (x ) = 9 f (x ) = 5( x f. 2 + 2x ) 2 f (x ) = 4 f (x ) = 6 f (x ) = 8 f (x ) = 10 f (x ) = e 3 4 (2 x 5 + 3x + 1) 3 ) 2x + 3 4 x 3 (ln x ) 2 2 4 3 (9 x + 2) 2x + 3 3 3 Podemos hallar volviendo regla un de texto Isaac 4 a la 4 x + 3x ) la derivada escribir la de función algunas de funciones forma tal que con se mayor pueda ecacia aplicar la cadena. de cálculo Newton and que incluía Gottfried los métodos de cálculo de Leibniz. 3 a María también estudió cur vas de la forma y , = 2 x cuyos grácos son conocidos como las brujas 2 + de a Agnesi. 1 La función f ( x) = de ese en 2 x el ejemplo 13 es un ejemplo + 1 gráco. Capítulo 7 217 emo 1 Use la regla de la cadena para hallar la derivada f de (x ) = 2 x + 1 Respuesta 1 f (x ) n Escribir = de la f or ma y = x , con n 2 x + 1 racional 2 1 = (x + 1) = −1( x 2 f ′( x ) 2 + 1) ⋅ 2x Aplicar la regla de la cadena 2x = − 2 2 (x Para regla + 1) algunas del Simplicar funciones producto emo o se del debe combinar cociente, o puede la regla de resultar la 4 f (x ) con la repetirla. 2 (3 x 2 cadena necesario = x 1 − x f (x ) = x ⎛ 1) e f (x ) = ⎞ ln ⎜ ⎝ ⎟ 2 x + 1 ⎠ Respuestas 1 n 2 f (x ) = x 1 − 2 x = x (1 − x Escribir 2 de la f or ma y = x , con n ) racional 1 1 2 f ′( x ) = x (1 − { x 2 ) ( −2 x ) Aplicar la regla del producto y 2 primer factor 144 4 2444 3 usar derivada del la regla de la cadena para segundo factor usando regla de la cadena hallar la derivada del segundo 1 2 (1 + x 2 ) factor 1 { 1 4 24 3 derivada del segundo factor primer factor 1 2 x 2 + (1 = x 2 Simplicar ) 1 2 (1 2 x ) 1 1 2 2 (1 x 2 + (1 = x x 2 ) 2 Hallar ) 1 2 (1 − x el denominador común 1 2 2 (1 − ) 2 x 2 ) 2 −x + (1 − x ) = 1 2 (1 x 2 ) 2 1 − 2 2x 1 − = 2x Simplicar o 1 2 2 (1 x x 1 2 ) 4 2 (3 x f (x ) = e u( x ) = e v(x ) = 2(3 x 1) x Se y 4 muestran las funciones exterior. Téngase en interior cuenta que la − 1) 4 función 4 2(3 x f ′( x ) = 1) interior v(x) = 2(3x − 1) es 3 e 8(3 x 1 4 2 4 3 − 1) (3) 14 4 244 3 4 la composición de 2x y 3x − 1. derivada de la derivada de la función exterior función interior respecto de la respecto de funcion Aplicar la regla de la cadena a f y x interior volver a aplicarla cuando se halla 4 2(3 x 3 = 24(3 x 1) e 1) la derivada { 218 Límites y derivadas de la Continúa función en la interior página siguiente. x ⎛ f (x ) = ⎞ ln ⎜ ⎟ 2 + 1 x ⎝ ⎠ 2 1 f ′( x ) (x ⋅1 − + 1) ⋅ (2 x ) x ⋅ = Aplicar la regla la del de la cadena y usar 2 x 2 ( 2 x + 1 ) regla cociente para hallar la x + 1 derivada de la derivada de la con de la función interior interior función función exterior derivada respecto de x respecto la función interior 2 2 x + 1 2 x + 1 2x Simplicar = 2 2 x ( x + 1 ) 2 x 1 = 2 x (x + 1) Ejercitación Halle la 7L derivada de 2 1 f (x ) = 3 f (x ) = x cada función en las preguntas 4 (2 x 2 − 3) 2 f (x ) = 4 f (x ) = a 0. x x e 4 x 2 x + 3 2x 2 x 5 f (x ) = 7 f (x ) = + 1 2 x e 3 + e 6 f (x ) = 8 f (x ) = ln(1 − 2 x 2 2 ln(ln x ) x x e 1 9 f (x ) ) + e 4 = f 10 (x ) = 2 x x + 3 2 x − 3x PREGUNTAS − 2 TIPO EXAMEN 2 x 11 Para la Halle A a 12 Halle f f cur va f de cuando 2 x = e : ′(x). par tir la (x ) Halle lo x anterior, = halle f ′(2). la ecuación de recta tangente 2. coordenada x del (de los) punto(s) en el gráco de 3 f (x ) = Sean f x donde ln x la recta tangente es horizontal. 1 13 (x ) = , g(x ) = 1 − 2x y h( x ) = ( f g )( x ) 3 x Halle h(x) y muestre que la pendiente x f (x) g (x) f ′(x) g ′(x) 3 1 4 −3 2 4 2 −1 3 4 En en la x tabla = 3 y anterior, x = se muestran los de h(x) valores es siempre de f y g x 3. y positiva. sus derivadas 4. Halle la pendiente de ( Halle la pendiente de f g )( x ) cuando = 1 cuando x = 4. 2 [ g ( x )] Capítulo 7 219 dr orn ror dy La derivada f ′(x) o se denomina r La derivada de la segunda derivada d nos ⎢ respecto de x. A veces estamos derivada esto ⎡ dy ⎤ como y la Escribir rmr dx de es primera. interesados dx en ayuda a comprender ⎥ ⎣ dx ⎦ 2 d la pendiente de la primera derivada. A esto se lo de dónde proviene la y notación 2 dx denomina r gn de y respecto de x y 2 d puede escribirse como f ″(x) y o . La derivada tercera La 2 notación con “primas” no dx 3 d de y respecto de x puede escribirse como f ″′(x) y resulta o útil para derivadas tres. Para de orden . 3 dx La derivada segunda y la derivada tercera superior al esas derivadas son (n) escribimos ejemplos de r orn f (x). Por ejemplo, en lugar ror (4) de emo 4 Halle escribir las primeras tres derivadas de f (x ) = 2 x + 3x + x 3 d f Si ′( x ) = y 2 x 2 x + 4 , halle f ′′( x ) y Si = 4e , halle 3 dx x =1 2 d 2 s (t ) Si = −16t + 16t + 32 , s halle 2 dt Respuestas 4 f (x ) = 2 x + 3x + Las x f 3 f ′( x ) = 4 x + 6x tres ′ ( x ), primeras f ′′ ( x ) derivadas f y son: ′′ ( x ) + 1 2 f ′′( x ) f ′′′( x ) f ′( x ) = 12 x = + 6 24 x 2 = x Obser ve + 4 derivada, 1 2 = (x que se por da lo la primera tanto solo necesita 2 + 4) derivar una vez para obtener la 1 1 segunda 2 f ′′( x ) = (x derivada. 2 + 4) (2 x ) 2 x = 2 x + 4 2 x y = 4e dy 2 x 4e = 2 x ⋅ 2 = 8e Hallar las primeras tres derivadas dx usando la regla de la cadena 2 y d 2 x 8e = 2 x ⋅ 2 = 16e 2 dx 3 y d 2 x 16e = 2 x ⋅ 2 = 32e 3 dx 3 d y 2 (1) = 32e 2 = 32e Luego evaluar la derivada tercera 3 dx en x =1 x = 1 2 s (t ) = −16t + 16t = −32t + 16 dt 2 d s = −32 2 dt 220 + 32 Hallar la derivada ds Límites y derivadas primera de s y la respecto segunda de t f ″′′(x), anotamos f (x). Ejercitación 7M 3 2 1 Halle 2 Si 3 Si la segunda 5 f (x ) = 3x derivada de f (x ) = 4 x 4 + x + 2x + 1, f halle ′′′( x ) 2 d 3n C (n ) = , (3 + 2 n )e C halle 2 dn 3 dy 4 = Si 4 d , y halle 3 dx x dx 6 4 d d y y 3 Si 5 = ln( 4 x ), halle 6 4 dx dx 1 dR 2 R (t ) Si 6 = t ln( t ), halle 2 dt t = −1 PREGUNTAS ¿Qué 7 TIPO puede 3 y = EXAMEN armarse acerca de la enésima derivada + 3x + 2x + 4, n para ≥ 4? x Halle 8 de 2 x las primeras cuatro derivadas y de = e x + e y luego escriba n d una generalización para y hallar para esta función. n dx 1 Halle 9 las primeras cuatro derivadas de y y = d generalización para luego escriba una f = 3 x n y hallar para esta función. n dx 5 10 Halle . las pendientes Rzon or La derivada También otra n nos nos variable. da da En la de rectas mo pendiente Un del buzo buzo y razón de de a la función (x ) 2 x momno una variación sección recta de y tangente una estudiaremos y rzón mo nnán emo tangentes r la esta las a variable una función. respecto de la rzón mo m los momno or n r salta a la desde un supercie trampolín del agua en en el un segundo tiempo t t = está 0. La dada distancia por 2 s (t ) = −4, 9 t Halle la + 4, 9 t o siguientes [1, 2] Halle la + 10, m inter valos donde de [1,5; 1] o s se del mide buzo en para metros. cada uno de los tiempo. [1,1; 1] nnán del [1,01; 1] buzo { en el Continúa segundo en la t = página 1. siguiente. Capítulo 7 221 La Respuestas razón media La velocidad media de de s, de distancia de tiempo es la (metros) (segundos) de la recta −1 son s (2) la media, pendiente variación o es velocidad variación cambio m s secante: s (1) s(t + h) − s(t ) s(t + h) − s(t ) 1 = −9, 8 = ms (t 2 + h) − t 1 La Hallar s (1, 5 ) las pendientes de las −7, 35 ms ) s (t 2 = −5, 39 Usar una CPG la recta evaluar las pendiente s(t = 1 = 1, 01 Velocidad v (t) = −4, 949 ms 1 instantánea Hallar s ′(t) la tangente Obser ve s ′( t ) = −9, 8t s ′(1) = −9, 8 + 4, 9 pendiente a s en que t las = de la recta 1 pendientes de las + 4, 9 rectas secantes del apar tado a se 1 = −4, 9 ms acercan a tangente emo Durante la del pendiente apar tado de la recta b un mes, la temperatura del agua de un estanque se modeliza t 3 mediante mide en la días Halle = 20 + 9 te , donde t se mide en días y C se Celsius. razón del la C (t ) función grados Halle 15 la de cambio media cambio de de la temperatura en los primeros mes. razón de la temperatura en el día 15. Respuestas Razón de C (15) cambio media: Determinar C (0 ) la = ≈ 15 recta la pendiente secante en el de intervalo 0, 0606 °C/día [0, 15]. 0 Las variación unidades de para temperatura son variación Razón de cambio instantánea: t ⎛ 1 ⎞ − − 3 C ′( t ) = 9t ⎜ 3 e ⋅ − ⎟ + e ⋅ 9 3 ⎝ ⎠ t t − − 3 = −3te 3 + 9e −5 C ′(15) = − 3 ⋅ 15e −5 + 9e 5 En el = − 36e ≈ − 0, 243 °C/día día 15 la descendiendo grados 222 Límites y temperatura a Celsius razón por derivadas de día. Hallar la tangente t está 0,243 de pendiente a C °C/día. tiempo en t = de 15 la recta + h) − lim h→0 s (1) la tangente: pendientes. v (t ) s (1, 01) de para ms 1 la 1 es inter valo. o instantánea, t 2 1 s, cada velocidad s (1) de ) para t 1, 1 cambio 1 secantes 1 s (1, 1) de instantánea s (t = 1, 5 razón rectas s (1) h s(t ) = h s (t ) Ejercitación Use una CPG PREGUNTA 1 Se la para TIPO lanza tierra 7N una t evaluar los valores de las funciones. EXAMEN pelota segundos ver ticalmente después de hacia ser arriba. lanzada se Su altura modeliza en metros mediante la sobre función 2 h (t ) = −4, 9 t + 1 ,4 Halle la altura de la Halle la razón de cambio media cambio instantánea t = 2 t = 1 la razón segundo, valores La pelota cuando t de = 0 la segundos pelota y entre t cuando = 0 t = 2 segundos. segundos y segundos. Halle 2 + 19, 6t sobre cantidad de de t = el 2 segundos movimiento agua en un y t de = la tanque 3 de la altura segundos. de la pelota Explique qué cuando le dicen estos pelota. después de t minutos se modeliza 2 t ⎛ mediante la función V ( t ) = 4000 ⎞ , 1− ⎜ Responda Halle y t = 0 agua siguientes cantidad la t = razón la en el Muestre t 3 El = 0 de que t cambio = de de su la y preguntas, agua en V se mide en litros. el ⎠ aproximando tanque al cuando t entero = 0 más próximo. minutos minutos. 20 media minutos. cambio tanque minutos número de de y razón signicado 20 minutos Halle la cuando Halle las donde ⎟ 60 ⎝ cuando de la cantidad Explique instantánea t = 20 de el la minutos. de agua signicado cantidad Explique en de el su tanque entre respuesta. de el respuesta. cantidad t = 40 bacterias de agua en el tanque nunca aumenta entre minutos. en un experimento de ciencias en un día 0,25t t se modeliza Halle la razón bacterias Halle en 4 El en el la 10. (en de la función cambio inter valo de de Explique de = del los 100e número días 0 y 10 de del experimento. instantánea del número de bacterias instantánea del número de bacterias t. cambio dólares) P (t) media entre cambio tiempo razón día costo el razón cualquier Halle en la mediante el signicado producir n de su unidades respuesta. de un producto se 2 modeliza Halle los n = 105 Halle n de la de de n = = 0,05n C producción varían de n 100 razón n = de razón cuando C (n) media de cualquier la función cambio unidades la para Halle n razón niveles varían mediante la y cuando unidades cambio número de 100 niveles a = 101 5000. n cuando unidades a producción de C respecto de respecto de unidades n. instantánea unidades. de + de unidades. instantánea de cambio =100 los n +10n respecto Explique de C el signicado de su respuesta. Capítulo 7 223 Momno or n r Podemos Si un objeto se mueve sobre una recta, su ver tical respecto del origen modelizarse en cualquier mediante una tiempo t puede sobre zmno , fnón usar una recta horizontal o posición s(t). para una objeto se modelizar recta. Para encuentra el movimiento s(t) a la > 0, el derecha 2 La es función una s(t) = ejemplo oón de 4,9t función del n + −4,9t buzo + 0 del ejemplo desplazamiento. es la posición del 6 La cuando origen Para t = 0, a o la s(t) por a = lo 0 0 metros. tanto metros el El origen buzo por está encima está a nivel inicialmente del del en o por 0, el izquierda origen. s (0) < La encima objeto del origen posición La razón de cambio una v(t) desplazamiento es la la v (t ) = + h) − s = s ′( t ) objeto se Una t se desplaza segundos sobre después de una recta haber con dejado está dada Halle la velocidad Halle la posición Halle cuándo la par tícula está Halle cuándo la par tícula se Dibuje un se la s (t) par tícula de por diagrama 2t par tícula inicial mueve = y la mueve o Para a hacia se v(t) < mueve 0, el hacia izquierda o hacia abajo. Para v(t) objeto está en La o es v(0). = 0, el reposo. n hacia del velocidad punto jo. La de s 21t + 60t cualquier inicial de + 3, función para tiempo la t ≥ Esta 0. es el área Matemática t como par tícula. que reposo. mueve la desplazamiento de la 2 − para en un un 3 desplazamiento la el par tícula metros 0, h la emo del s(0). (t ) lim h →0 > derecha arriba. s (t o , fnón debajo es plataforma Para del o agua, agua. instantánea origen. encuentra inicial objeto ➔ del se hacia el la izquierda y cuándo conocida nmá, trata sobre movimiento de objetos. derecha. movimiento de la par tícula. Respuestas v (t ) = s ′( t ) v (t ) = 6t La velocidad La posición es la derivada del desplazamiento. 2 − 42t + 60, 3 s (0 ) = 2( 0 ) t ≥ 0 2 − 21( 0 ) + 60 ( 0 ) + 3 = 3 m t 2 v (0) = 6(0) 6t − 42t es el desplazamiento cuando 0. –1 − 42(0) + 60 = 60 m s 2 = inicial + 60 = La velocidad La par tícula inicial está en es la velocidad reposo cuando cuando la t = 0. velocidad 0 es 0. 2 6( t − 7t + 10 ) = 0 Iguale 6( t − 2 )( t − 5) t La a par tícula los 5 = 0 = 2, está la función velocidad Límites y 0 y resuelva en t. 5 en reposo a los 2 segundos y segundos. { 224 a derivadas Continúa en la página siguiente. signos de + v Dibuje + t 0 2 un Marque inter valo y par tícula (5, ∞) se porque se mueve segundos mueve a la v (t) s (2) = 2( 2 ) = derecha v (t) > para 0. para La (2,5) = 21( 2 ) t + 60 ( 2 ) + + 60 (5 ) 3 + = s (t) t se − 6t + Halle la Halle cuándo Dibuje mueve = 3 = Elija signo v(1) = 1 (2 , 5) t = 3 v(3) = (5, ∞) t = 6 v(6) de un valor de cada v(t). 6(1 − 2)(1 − 5) = (+)( − )( − ) = + 6(3 − 2)(3 − 5) = (+)(+)( − ) = − = 6(6 − 2)(6 − 5) = (+)(+)(+) = + Halle 55 m el = desplazamiento la par tícula o posición cambia de de la par tícula dirección. 28 m estas posiciones movimiento. y la Aunque posición el inicial movimiento para es en trazar realidad 2 sobre en centímetros posición un la inicial se sobre una recta, lo dibujamos por encima de la recta. una recta con función desplazamiento t del para la t ≥ 0 segundos. velocidad está en inicial de la par tícula. reposo. movimiento de la par tícula. EXAMEN lanza pies, y par tícula diagrama TIPO pelota pelota la 55 9t Una que 2 PREGUNTAS 2 velocidad. los 7O par tícula = reposo. el = el 28 3 la en segundos s Una para valores par tícula 5 t 1 en halle t cuando 21(5 ) 0 3 Ejercitación los (0,2) 2 − 0 está y (0 , 2) Use t signos 2 − 2 (5 ) de diagrama 0. 3 s (5) la porque 3 a izquierda < el 5 par tícula La diagrama en ver ticalmente segundos luego hacia de arriba. haber sido La altura lanzada, de está la dada 2 por s (t) = Halle Muestre + −16t la que sido lanzada Hay un 20 + 4 inicial la altura es de segundo para de la de 20 la t ≥ 0 segundos. pelota. pelota 2 segundos luego de haber pies. instante en que la altura de la pelota es de pies. Escriba la 40t altura una pelota es Resuelva ecuación de la 20 que debe satisfacer t cuando la altura de pies. ecuación algebraicamente. ds Halle Halle la Halle en Halle la dt 3 Una par tícula velocidad qué instante altura se inicial la máxima mueve de la pelota. velocidad de sobre la una de la pelota es 0. pelota. recta con una función t desplazamiento s (t ) , = donde s está en metros y t en segundos. t e 1 Muestre que v (t ) t = t e A par tir de lo anterior, halle el instante en que la par tícula está en reposo. Capítulo 7 225 ➔ La razón de cambio instantánea v (t a (t ) rón , = + h) − v de la velocidad = v ′( t ) = s ′′( t ) h Para a(t) > 0, la velocidad del objeto está aumentando. Para a(t) < 0, la velocidad del objeto está disminuyendo. Para a(t) = 0, la velocidad del objeto es emo Para la = constante. función 3 s(t) la fnón (t ) lim h →0 es desplazamiento del ejemplo 18, 2 2t − 21t + 60t + 3, con s en metros y t ≥ 0 segundos, 2 encontramos Halle y t = la 4 Halle t = 3 que v (t) = 6t rón − 42t m + de 60. la par tícula entre t = 1 segundos segundos. la rón segundos. nnán Explique el de signicado la par tícula de su en respuesta. Respuestas La aceleración media es 1 variación de velocidad (ms Las unidades para la aceleración son ) 2 variación v (4 ) de tiempo ms (segundos) v (1) Usar –2 = 4 −12 Aceleración a(t) = a (t ) una CPG m s 1 instantánea v′(t) = v ′( t ) = 12t − 42 2 a (3) Esto = −6 m s signica decrece por 3 6 cada que metros la velocidad por segundo en Obser ve segundo el negativa tiempo en segundos. marcha. es r el valor absoluto de la no una aceleración signica movimiento está La que está Signica que un objeto aminorando que la la velocidad decreciendo. velocidad. La velocidad nos Para dice cuán rápido se mueve un objeto y la dirección en la que más sobre mueve. La celeridad determinar si aminorando velocidad 226 Límites y y un la la nos objeto marcha, dice en cuán movimiento podemos aceleración. derivadas solo rápido está comparar se mueve. acelerando los signos Para o de el valor absoluto, sección la información se capítulo véase 2.7 18. en la el ingón: velocidad, y 1 Copie y complete es la variación de la velocidad. La de velocidad ambas las y celeridad tablas. Recuerde velocidad. la aceleración La que celeridad aceleración son la es positivas. aceleración el valor absoluto La velocidad es negativa. es positiva y la aceleración −2 Sea una aceleración Tiempo de 2 2 m s Velocidad Sea una aceleración Tiempo Celeridad de −2 m s Velocidad Celeridad −1 −1 (segundos) (m s 0 −1 ) (m s 10 1 (segundos) ) 0 10 La (m s 3 4 4 velocidad 10 8 y la aceleración son negativas. La velocidad es positiva. es negativa y la aceleración −2 Sea una aceleración Tiempo de Velocidad (segundos) (m s 0 −10 1 −12 2 −2 m s Sea Celeridad −1 una Tiempo ) (m s ) 3 el 10 velocidad y velocidad es La velocidad y La velocidad es estas Si la objeto la está Cuando la el −10 1 −8 y la aceleración negativa y la objeto y la objeto y acelerando velocidad la aceleración y la son o aminorando ambas (m s ) 10 marcha. positivas. aceleración son la es ambas Si negativa. aceleración es y la la la aceleración está el positiva. celeridad objeto tienen el mismo tienen está Si la está entonces signo, un objeto acelerando celeridad la de un dismimuyendo, el aminorando signo de aumentando, entonces objeto marcha. _____________. aceleración está la está negativas. armaciones: velocidad aminorando acelerando positiva la velocidad entonces Cuando el está la velocidad entonces está objeto La la 0 −1 ) 4 La Si (m s 3 Celeridad 2 Complete 2 m s Velocidad (segundos) 4 si de −1 3 Indique aceleración −1 2 2 ) 2 3 ambas −1 ) 10 1 12 2 (m s objeto la está marcha. opuesto, _____________. aceleración tienen el mismo tienen distinto signo, el marcha. aceleración signo, el objeto marcha. Capítulo 7 227 emo Para la función 3 s (t) = desplazamiento del ejemplo 18, 2 2t − 21t + 60t + 3, con s metros y t ≥ 0 segundos, encontramos 2 que v (t) = Halle 6t la Durante está 0 par tícula está 42t + celeridad par tícula − ≤ 60 de y a(t) la t ≤ 10 12t par tícula acelerando está = o 42. en t = 3 aminorando segundos, acelerando − la halle los marcha y segundos la marcha inter valos los y determine cuando en inter valos los en t que los = si la 3. la que la aminorando. Respuestas 2 v (3) = 6(3) − 42(3) + Para 60 −1 = par tícula −12 m s −1 celeridad = hallar |−12| = la 12 m s la en velocidad celeridad un y de instante tomar su la dado, valor hallar absoluto −2 a(3) La = 12(3) par tícula marcha que − en v (t) < Compare t 0 y = está = y los velocidad 42 3 −6 m s acelerando segundos a(t) < dado La t par tícula = 3, dado aceleración 0. signos la la de la Usar aceleración. el Alinear signos de v − 42 2 5 a ≤ t ≤ 0 3,5 par tícula el de la (2; y segundos a (t) La en > en el porque 228 el marcha Límites y inter valo la la 18 diagrama de a(t) 0 este un porque v (t) aminora v (t) > (0, 2) 0 inter val v (t) < 0 y > 0 la < (3,5; 5) y derivadas marcha segundos a (t) a (t) a(1) = t a(t)=0 ⇒ t = valor valor = 12(1) (3,5; 10) (5, 10) 0. inter valo porque y en par tícula el de 3,5 en el inter valo en cada inter valo: 1 − 42 = 4 = −30 (−) 3,5) segundos porque v (t) < 0 y y signos 10 acelera inter valo a (t) < 0, de y signo. 10 (0; 3,5) en mismo ––––––––––++++++++++++++ Tomar La velocidad en 10 0 t = un marcha el ejemplo cuándo Colocar 0 de la la +++++––––––––+++++++++++ t signos del debajo para Hallar 12t que tienen diagrama velocidad signos acelera 0, segundos > 0. a(4) = t 12(4) − 42 = 6 (+) Ejercitación Use 1 su CPG Una 7P para evaluar par tícula se los mueve valores sobre 4 desplazamiento Escriba las par tícula Halle la Halle 2 Una 2t en el – tiempo aceleración en Luego, = de qué 6t , 0 ≤ t ≤ 8 el la la mueve una función centímetros, la velocidad y para la t ≥ 0 segundos. aceleración de la tiempo t = 2 segundos y explique el a velocidad par tícula lo largo = y la aceleración acelera de una y son aminora recta con la una nulas. marcha. función 2 −t + 12t − 36t + 20, en metros, para segundos. Escriba s(t) en para 3 desplazamiento con respuesta. cuándo se recta funciones. t en instante halle par tícula su una las 2 expresiones signicado s(t) de una expresión para la velocidad y la aceleración de la par tícula. Halle la posición inicial, la velocidad y la aceleración de la par tícula. Halle 0 ≤ t cuándo ≤ 8 Halle se inter valos 3 Un mueve cuándo PREGUNTAS buzo par ticula segundos. par tícula la en Luego hacia halle la cuales la de los dirección, inter valos izquierda aceleración los TIPO salta la cambia es 0 y para par ticula hacia 0 ≤ t ≤ acelera en en la inter valo los que la derecha. 8. y el Luego aminora halle la los marcha. EXAMEN desde una plataforma en el tiempo t = 0 segundos. Vuelva La distancia del buzo sobre el nivel del agua en el tiempo t al caso del está buzo del ejemplo 16. 2 dada por s (t) Escriba buzo una en el + −4,9t 4,9t expresión tiempo el instante en el Halle el instante en que Muestre Una que par tícula la el se 10, la donde s está velocidad y en la metros. aceleración del t Halle halle + para anterior, 4 = que altura buzo la a buzo alcanza velocidad máxima está mueve el que se largo de la una agua. anula. alcanza aminorando lo el A el marcha recta par tir de lo buzo. con en t = una 0,3 segundos. función 1 2 desplazamiento s (t ) = t − ln( t + 1), t ≥ 0, donde s está en metros y 4 t en segundos. Escriba tiempo A en para la velocidad de la par tícula en el de lo anterior, halle en qué instante la par tícula está reposo. Escriba A expresión t par tir tiempo una una expresión para la aceleración de la par tícula en el t par tir de lo anterior, muestre que la velocidad nunca es decreciente. Capítulo 7 229 . l r y gráo Aunque su Una de las mayores utilidades de las derivadas es el plano nombre a de los grácos de las funciones. En esta cómo relacionar f ′ y f ′′ con el gráco de usó que función es aumenta rn disminuye x, en en rn también un un inter valo aumenta inter valo si a y. Una medida si a medida función que 1556–1650), únicamente números f positivos Una francés, sección este veremos debe Descar tes el (matemático análisis car tesiano René y el (matemático es le aumenta x, atribuye vez haber Enumeratio (Enumeración grado), y el x. y, Isaac Newton 1642–1727) por negativas. liniearum de Newton con A usado coordenadas libro y eje inglés, las usó ambos coordenadas primera En ter tii cur vas se de su ordinis tercer ejes, el positivas x y negativas. emo Escriba los inter valos en donde la función y es creciente o decreciente. y 5 4 3 y 5 3 4 2 3 1 2 2 1 1 x 1 2 –2 x 0 –5 –4 –3 –2 –1 1 2 3 4 5 x 0 –5 –4 –3 –2 1 –1 2 3 –3 –4 Respuestas Decreciente Creciente para para x x > < y 0 5 0 aumento en x 4 disminución en y aumento 3 2 aumento en 1 x 0 –5 Creciente para todo número –4 –3 –2 –1 real 1 2 3 4 5 y 5 4 3 aumento en 2 1 aumento en x 0 –5 Creciente para x < 0 y x > –4 –3 –2 –1 x 1 2 3 2 y Decreciente para 0 < x < 2 3 2 1 x 1 –2 –3 –4 230 Límites y derivadas 2 y x en ➔ Cuando una función es decreciente, las rectas tangentes y a la cur va tienen pendientes negativas. Cuando una 5 función tienen es creciente, pendiente las rectas positiva. Se tangentes deduce a la cur va 4 3 que: 2 Si f ′(x) > 0 para todo x en (a, b), entonces f es creciente 1 en (a, b). x 0 Si f ′(x) < 0 para decreciente emo Use la en todo x en (a, b), entonces derivada o –4 –3 –2 –1 de f para hallar los inter valos en = f 2 2x − 3x − los cuales f es Un 12x f (x) 2 = x = − 3x donde no es f ′(x) − 12 x un f ′(x) = un r o 0. punto de = 0 o donde f ′(x) no está denida. 2 6x es 2 2x = no punto f 3 ′( x ) 5 1 Respuestas f 4 3 Un (x ) 3 4 (x ) = x f 2 onro 2 x 1 (a, b). decreciente. 3 f (x) –5 es creciente f − 6x − 12 Hallar la derivada Hallar los de f 2 6x − 6x − 12 = 0 6( x puntos igualando 2 − x − 2) = 0 + 1) = 0 f resolviendo 6 (x − 2 )( x x = 2, de + f' f es –1 creciente f que f un es y x diagrama de signos 2 en ′(x) (−∞, −1) > y (2, ∞), usar decreciente notación de 0. inter valos f cero ′(x) Podemos dado críticos, + para x en a − 1 Dibujar signos ′(x) en (−1, 2), para describir los dado inter valos. que f ′(x) < 0. 2 x f (x ) 4 = 2 x 1 2 ′( x ) 2 − 1)( 2 x ) − ( x (x f − 4 )( 2 x ) = 2 Hallar la derivada Hallar los de f 2 (x 1) 6x = 2 2 (x f ′(x) = 0: 6x = 0 1) f ′(x) no 2 (x denida: puntos críticos, 2 − 1) = 0 igualando = 0 x, f ′ a 0, resolviendo en 2 x = 0 x − 1 x signos x de f' – = ±1 + –1 0 + 1 y hallando dónde f ′ no está denida Dibujar un para Observe f ′. denidas círculos signos { diagrama para vacíos para x que = en ±1. el en la y signos f ′ no están Utilizar diagrama recordar Continúa de f de esto. página siguiente. Capítulo 7 231 f es creciente dado f es que f en ′(x) > decreciente (1, ∞), dado (−∞, −1) No (−1, 0), f podemos creciente 0. en que y (0, 1) ′(x) < en y denida 0. en (0, ∞), decir (−∞, 0) dado en que x que = o f f es decreciente no está −1 ni en derivada de f x = 1. 3 f (x ) = ′( x ) = x 2 f Hallar la 3x Calcular los puntos críticos, 2 3x = 0 igualando x = de + f' x es y 0 y resolviendo en x f un diagrama de signos ′ 0 creciente en Aunque (−∞, 0) x (0, ∞). el 0 = 0, Ejercitación los f no está en x = denida podemos inter valo creciente Escriba a + para f ′ 0 Realizar signos f porque 0, por en x lo = en incluir la el 0 en pendiente tanto f(x) no es es 0. 7Q inter valos en los cuales f es creciente y 1 o decreciente. y 2 4 y 3 1 2 3 0 –2 2 x –1 –1 1 1 –2 –3 0 –4 –3 –2 x –1 1 2 3 x 4 –1 –1 –4 –2 –5 –3 –1 –6 –4 –2 En las preguntas inter valos en los 4 a 9, use cuales f es la derivada creciente o de f para hallar todos los decreciente. Use x 4 4 f (x) = 4 x 5 f (x) = una CPG − 2x 6 f (x ) = ver x el gráco función y f (x ) = 8 f (x) = x x e 9 f (x ) resultados. = 2 x x PREGUNTA TIPO 1 EXAMEN y 10 Se muestra el gráco de la derivada de f. 4 Escriba los inter valos en los cuales f y es = f'(x) 3 creciente o decreciente. 2 1 0 –3 –1 –1 –2 –4 232 Límites y derivadas la vericar x 3 de 3 3 1 7 para + 2 2 x x 4 sus Una función cuando Una la tiene un función función no pasa tiene un de máxmo creciente no mnmo ro a (o máximo local) decreciente. (o ro mínimo local) Obser ve cuando Los la función puntos xrmo pasa máximos y de ro de decreciente mínimos una a relativos se denominan función. no cambia en un La (o omroón el x = criterio) r rmr se localizar extremos relativos f ′(x) c, de signo crítico entonces (c f (c)) el no es usa ni para si de punto punto ➔ que creciente. máximo ni mínimo f. relativo. Si f está denida en un punto crítico c, entonces: máximo 1 Si f ′(x) pasa de positiva a negativa en x = c, f posee un relativo ni punto máximo relativo en (c, f máximo mínimo 2 Si f ′(x) pasa de negativa a ni (c)). positiva en x = c, f posee relativo un mínimo punto emo Use del la mínimo relativo en (c, f relativo (c)). comprobación ejemplo de la derivada primera para hallar los extremos relativos para las funciones 22. 2 x 3 f (x) = 2 2x − 3x − 12x f (x ) 4 3 = f (x) = x 2 x 1 Respuestas 3 f (x ) = 2 2x − 3x − 12 x 2 f ′( x ) signos = 6x = 6( x de − 6x − 12 − 2 )( x + 1) + f' + Usar x –1 Dado que f 2 ′(x) pasa de el diagrama ejemplo positiva a negativa = −1, hay un máximo relativo en x = −1. f ′(x) mínimo pasa de relativo negativa en x = 3 f ( −1) = 2( −1) a positiva en x = 2, hay (2) = = Por del los extremos relativos los cambios de signo de f ′ 2. Evaluar f en x = −1 y x = 2 para − 12( −1) los valores máximo y mínimo 7 3 f ′ un hallar = f Dado 2 − 3( −1) para 22 obser vando que signos en Localizar x de 2 2( 2 ) − 3( 2 ) − 12( 2 ) −20 lo tanto, punto el mínimo punto máximo relativo es relativo es (−1, 7) y el (2, −20). 2 x f (x ) 4 = 2 x 1 6x f ′( x ) = 2 2 (x signos de f' 1) – + x –1 0 + 1 No Dado que f ′(x) pasa de negativa a positiva en x 2 0 un mínimo relativo en x = 0. f (0 ) tanto, el punto mínimo relativo habría extremos relativos en x = −1 y hay = 1 incluso si el signo de f ′(x) hubiera 4 = = 0 lo 0, x 4 cambiado, 2 Por = es dado que f no está denida 1 (0, 4). en x = −1 { ni en x = Continúa 1. en la página siguiente. Capítulo 7 233 3 f (x ) = ′( x ) = x 2 f signos de 3x + f' + x 0 Observe f no posee derivada extremos no cambia relativos, de signo dado en x que = la 0. En las para hallar los a 8, use extremos la comprobación relativos de cada para Debe (x) = x = ′(x) 0. cambia la derivada primera función. 2 f 1 de 3 2x − 4x − 3 2 f (x) = x 4 f (x) = x 6 f (x) = x − 12x − 2x − 5 5 4 3 f 3 (x ) = x 3 f 5 (x) = x (x + 2 2 3) x e 2 x 1 f 7 (x ) = f 8 (x ) − 2x + 1 = 2 (x ➔ Si f ′′(x) f ′′(x) para + 1 todo x en (a, b), entonces f es ón h todo x en (a, b), entonces f es ón h (a, b). 0 para (a, b). puntos no de 0 < en o Los > en rr Si x + 1) del gráco nxón . inexión si f ′′(x) El donde Un = 0 cambia punto y en además gráco es el f la gráco ′′(x) cóncavo concavidad de cambia hacia abajo f es de se un llaman punto signo. (−∞, 0). para Las y pendientes 4 y = de las rectas tangentes que se f(x) muestran Esto 0 a la signica izquierda que f ′ es del eje y van decreciente, disminuyendo. por lo tanto la x derivada –2 f ′′ es negativa. –2 El gráco es cóncavo hacia arriba para (0, ∞). Las –4 pendientes a signica El punto en 234 x = que f ′ (0, 0) es es creciente, un punto 0. Límites y la derivadas de derecha por de lo las del tanto inexión, rectas eje la y tangentes van derivada dado que f que aumentando. f ′′ es se muestran Esto positiva. cambia de ′(x) en 7R preguntas f suciente f Ejercitación que concavidad = tener 0 no un además de signo es condición extremo ser en x relativo cier to = 0. que emo Para las función funciones es del cóncava ejemplo hacia 22, arriba y use la derivada cóncava hacia segunda abajo. para Halle hallar los los puntos inter valos de donde la inexión. 2 x 3 f (x) = 4 2 2x – 3 3x − 12x f (x ) = f (x) = x 2 x 1 Respuestas 3 f (x ) = 2x ′( x ) = 6x 2 − 3x − 12 x 2 f f ′′( x ) 12 x − 6x = 12 x − 6 = − 12 Hallar la Hallar dónde derivada segunda de f − 6 f ″(x) = 0 0 1 x = 2 signos de + f '' Realizar un diagrama de signos para f ″ 1 x 2 1 ⎛ f es cóncava hacia abajo en dado ⎛ f es cóncava hacia arriba 1 > Dado ″(x) < 0 ⎞ en dado ,∞ ⎝ ″(x) f ⎠ ⎜ f que ⎟ 2 ⎝ y ⎞ −∞, ⎜ que ⎟ 2 ⎠ 0. que f ″(x) cambia de signo en 1 x , = hay un punto de inexion allí. 2 3 ⎛ 1 ⎞ ⎜ ⎝ 2 1 ⎛ = f 2 ⎞ ⎛ 2 1 ⎞ ⎛ 3 ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ 2 1 ⎜ = ⎠ ⎝ 2 ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ 1 13 ⎞ 12 ⎟ Evaluar − f en 2 tanto, el punto de hallar la 2 coordenada lo para = 2 ⎠ ⎛ Por x ⎟ inexión 1 y del punto de inexión 13 ⎞ , es ⎜ ⎝ ⎟ 2 2 ⎠ 2 x f (x ) 4 = 2 x 1 6x f ′( x ) = 2 2 (x 1) 2 (x f ″(x) 2 − 1) 2 ( 6 ) − ( 6 x )[2 ( x 2 ′′( x ) −6 (3 x + 1) Hallar = 4 (x f 2 − 1)( 2 x )] = = 2 1) (x la derivada segunda de f 3 1) 0 f ″(x) no está denida: Para hacer un diagrama de signos para 2 −6 (3 x + 1) 2 = 2 (x 0 3 − ) = 0 f ″, se debe hallar dónde f ″(x) = 0 y 3 (x 1) 2 x − = 0 dónde f ″(x) no está denida. 2 −6 (3 x + 1) = 0 x = ± 1 2 = x − 3 Aunque No hay signos soluciones de f es f ″(x) que –1 cóncava f < 0, ″(x) x + x f y f > hacia es 0. f ″(x) cambia de signo en reales. '' se 1 abajo cóncava en = (−∞, −1) hacia y arriba (1, ∞), en dado (−1, 1), que dado x ±1, debe = ±1. cambia no a hay que En f (x) este hacia asíntota puntos no caso está la ambos de inexión. denida Esto para concavidad lados de una ver tical. { Continúa en la página siguiente. Capítulo 7 235 3 f (x ) = x ′( x ) = 3x ′′( x ) = 6x 6x = 0 x = 0 2 f f signos de f es la Hallar dónde Realizar 0 cóncava hacia abajo en (−∞, 0) dado que f ″(x) < f es cóncava hacia arriba en (0, ∞) dado que f ″(x) un > de f f ″(x) cambia inexión (0) Por = (0) ende, de signo en x = 0, existe un punto allí. = el Ejercitación En las 0 punto de inexión es (0, 0). 7S preguntas inter valos donde a la 6, use la función derivada es segunda cóncava hacia para arriba hallar y los cóncava hacia abajo. 2 4 1 f (x) = 2x 3 f (x) = x − 5 f (x) = 2xe 4x 3 − 3 2 f (x) = −x 4 f (x) = x 2 − 6x 3 + 4x 4 + 12x 1 x f 6 (x ) = 2 x PREGUNTAS TIPO + 1 EXAMEN 24 7 Sea f (x ) = 2 x + 12 48 x Use el dato de que f ′( x ) = para 2 (x mostrar que la 2 + 12 ) 2 144 ( x derivada segunda es f ′′( x ) 4) = 2 (x 8 Se Halle los extremos Halle los puntos muestra segunda de el f. gráco Escriba relativos de de los del inexión la 3 + 12 ) gráco del de f gráco de f derivada y inter valos 4 en los cuales f es cóncava hacia 3 arriba y cóncava hacia abajo. y = f ''(x) Dé 2 las coordenadas x de los puntos 1 de inexión. 0 –3 –1 –1 –2 –4 –5 236 Límites y = derivadas diagrama en 3 f ″(x) de f 0 de signos para x = 0 para hallar la 0. coordenada Como f segunda 0, Evaluar y derivada + '' x f Hallar x y del punto de inexión f ″ La derivada acerca de del primera gráco intersección emo Dibuje y de con la la derivada función. los ejes Podemos las asíntotas de una incluso para función usar las completar nos dan mucha coordenadas el de información los puntos gráco. aproximadamente ejemplos y segunda 22 a 24, y las el gráco de intersecciones cada con función. los ejes y Use las la información asíntotas como que encontró en los ayuda. 2 x 3 f (x) = 2x 4 2 − 3x 3 − 12x f (x ) = f (x) = x 2 x 1 Respuestas 3 f (x) = 2x 2 − creciente en: decreciente máximo 3x − 12x (−∞, −1) en: y (2, ∞) (−1, 2) relativo: mínimo relativo: cóncava hacia (−1, 7) (2, −20) 1 abajo: − ∞, 2 1 ⎛ cóncava hacia ⎞ , ∞ arriba: ⎜ Para ⎟ 2 ⎝ hallar función 1 ⎛ punto de 3 ⎜ ⎟ 2 ⎝ a 0 y intersecciones con el eje eje y, el eje x, igualar la resolver: 13 ⎞ , inexión: las ⎠ 2 2 2 x − 3 x − 12 x = 0 ⎠ 2 x (2 x raíces: (0, 0), intersección (−1,81; 0), con el eje − 3 x − 12) = 0 (3,31; 0) y: (0, 0) 3 x y = 0 o x ± 9 − 4(2)( − 12) = 2(2) máximo relativo x 0 o x ≈ 1,81; 3,31 x 0 –3 = –1 –5 punto de Para hallar la intersección Para hallar las con el evaluar f (0) inexión –10 –15 –20 mínimo creciente relativo decreciente cóncava hacia creciente cóncava abajo hacia arriba 2 x f (x ) 4 = 2 x creciente 1 en: decreciente máximo cóncava (−∞, −1) en: (0, 1) relativo: hacia y y (−1, 0) (1, ∞) (0, 4) abajo: (−∞, −1) y (1, ∞) función a 0 y intersecciones con x, igualar la resolver: 2 x 4 2 cóncava hacia arriba: (−1, 1) = 0 ⇒ x − 4 = 0 ⇒ x = ± 2 2 x puntos de inexión: intersecciones intersección con con el no el posee eje eje 1 y: x: (2, 0), (0, 4) (−2, 0) Para hallar la intersección { con el Continúa eje en y, la evaluar página f(0) siguiente. Capítulo 7 237 asíntotas ver ticales: x = Para ±1 hallar las denominador para ese asíntotas, (vericar mismo hallar que el dónde se anula numerador no es el 0 valor): 2 x asíntota horizontal: y = − 1 = 0 ⇒ Aprendimos 1 x = que ±1 la asíntota ax función de la f or ma y horizontal se = cx de una + b + deter mina d a usando los coecientes principales, y . Este = c método donde funciona el grado para del cualquier numerador función es igual racional al grado del denominador. 1 y = ⇒ y = 1 1 y 8 Se puede describir mínimo usar las notación asíntotas. de La límites para asíntota horizontal relativo 2 y 0 x = de 1 nos x, y muestra se que aproxima a para 1, y valores que grandes para valores –2 –3 –2 negativos pequeños de x, y se aproxima a 1. –4 Usando la notación de límite para decir esto, –6 podemos lim f ( x ) escribir : –8 Para hacia hacia hacia arriba abajo y abajo 3 f (x) = la asíntota x se en: crece rápida e aproxima a 1 a 1 x = por por de la (−∞, 0) y (0, indenidamente cóncava y, y a cóncava relativos: no hacia hacia de abajo: en medida la la que crece dirección y. Usando límites lim f (x) para = ∞ x se rápida arriba: inexión: De (0, ∞) manera lim (0, 0) x: (0, 0) intersección con el eje y: (0, 0) y 8 6 4 2 inexión 0 –2 x –1 1 2 3 4 –2 –4 –6 –8 creciente cóncava hacia cóncava abajo derivadas hacia arriba 5 f (x) esto = ∞ f (x) = x →1 similar , −∞ y para lim x → −1 x f (x) + x → −1 eje –3 lim + el de negativa expresar y (−∞, 0) con y medida posee intersección Límites a izquierda, derecha, y en x →1 238 1 ∞) escribimos: –4 1, la indenidamente positiva de extremos –5 = x creciente punto f (x) x → −∞ ver tical aproxima dirección e punto lim y creciente que 1 x →∞ decreciente cóncava = = = −1 ∞ escribimos Ejercitación En las preguntas derivada ejes primera características los 7T y las a y 6 la claves dibuje el derivada del gráco de segunda gráco. Halle la función. para las analizar (x) = 3x la las intersecciones con asíntotas. 2 f 1 Use 3 + x + 2 x 4 10x − 8 2 2 f (x) = x + 4 f (x) = (3 x − 5x − 5 4 f 3 (x ) = x x e f 5 (x ) − x) 2 e x = f 6 (x ) 1 = 2 2 Dado se el gráco puede el cualquiera gráco de de las las tres otras + 1 funciones f, dos f ′o f ″, funciones. Sabiendo dibuje de dibujar emo x que el gráco que aproximadamente Sabiendo dibuje que el gráco que aproximadamente se los se los muestra grácos muestra grácos es de f es de f el ′ gráco y el y f gráco f de f, de f y ″ ′, ″ 0 x –2 –3 5 6 Respuestas El y gráco un y = El = mínimo anula en 0 –3 –2 x –1 5 y gráco 6 x = de f que f f ′′(x) es f ′′(x) debe Dado y = relativo de decreciente en x = 2. Esto a creciente signica y tiene 2 es y pasa de siempre negativa cóncavo a que f ′(x) positiva. la ′′(x) es derivada ser una siempre hacia de f ′(x), positiva. ar riba. una constante Dado Esto función que lineal, positiva. f '(x) = y pasa f ''(x) signica y f f(x) se y de = f ''(x) que positiva a f ′(x) se anula negativa, el cuando gráco de x f = −1 tiene y pasa un de punto f '(x) máximo Dado relativo que negativa a f ′(x) en se x = −1. anula positiva, el cuando gráco de x f = 5 y tiene pasa un de punto x –6 y = f(x) –2 mínimo Dado x = relativo que 2, Como el f para x > ′(x) gráco es negativa f en de cóncava para 2, f x x tiene < ′′(x) f = 5. un mínimo ′′(x) hacia 2. es se anula abajo Como relativo f positiva es cuando para x < cóncava para cuando x > x 2, = f 2. ′′(x) hacia es ar riba 2. Capítulo 7 239 Ejercitación PREGUNTAS 7U TIPO EXAMEN y Se 1 da el gráco de y = f (x). y Dibuje aproximadamente los grácos de y = f ′(x) e y = f = f(x) ′′(x). 0 –3 Se 2 da el gráco de la derivada de f, y = f x –2 ′(x). y Dibuje aproximadamente los grácos de y = f (x) e y = f ′′(x). y = f '(x) x –3 3 Se presenta de f, el gráco de la derivada –1 segunda y y = y f = (x) f ′′(x). e y = f Dibuje aproximadamente los grácos de ′(x). 0 –2 –4 x –1 y . Má or xrmo y rom = f ''(x) omzón Hemos visto cómo usar la derivada segunda para determinar Véase la concavidad y los puntos de inexión del gráco de una en La derivada para hallar segunda extremos de una función relativos. A este puede también proceso se lo (o f ′(c) de c, 1 Si = 0 y la f ″(c) > de la derivada segunda hacia cerca de c, segunda derivada de f existe f es ende, f cóncava cerca posee de c. un cerca mínimo relativo. Si < entonces: f ″(c) > 0, 2 Si f ″(c) < 0, 3 Si f ″(c) = 0, entonces f tiene un mínimo relativo en x = f ″(c) entonces f tiene un máximo relativo en x = la comprobación de la derivada segunda se debe usar la comprobación Límites y los derivadas extremos de la relativos. derivada cerca es de c, cóncava abajo cerca de posee un falla ende, f primera máximo localizar f c Por para 0 c hacia 240 0 arriba entonces y capítulo criterio) r gn Por Si el denomina entonces Comprobación sección usarse Si omroón la 2.6 función. relativo. c. 17. emo Halle los puntos derivada extremos 3 f (x) relativos de cada función. Si es posible, use la comprobación de la segunda. = 2 x − 5 3x − 2 f (x) = 3x 3 − 5x Respuestas 3 f (x ) = 2 x − 3x − 2 2 f f ′( x ) ′′( x ) = 3x = − 6x 6x Hallar la segunda − 6 derivada de primera y la derivada donde la primera f 2 3x − 6x = Hallar 0 los valores de x derivada se anula 3x ( x − 2) x f ′′(0 ) f ′′(2 ) f (0 ) = 0 = 0, 2 −6 = = = 6 > −2 máximo < 0 0 ⇒ Evaluar → → máximo mínimo (0, −2) es la derivada relativo derivada segunda en cada cero de la primera f ″ < 0 implica f ″ > 0 implica un máximo un mínimo relativo y relativo un Evaluar para relativo dónde hallar los ocur ren valores los de relativo. extremos los de máximos la y función mínimos relativos f (2) = −6 mínimo (0, −6 ) ⇒ (x ) = 3 3x − 5x 4 f ′( x ) un relativo 5 f es 2 = 15 x Hallar la derivada Hallar los primera y la derivada segunda de f 2 − 15 x = 15 x (x + 1)( x − 1) 3 f ′′( x ) = 60 x − 30 x 4 valores de x donde la derivada primera 2 15 x − 15 x = 0 = 0 = 0, se anula 2 15 x (x + 1)( x − 1) x ± 1 Evaluar derivada f ″(0) = 0 ⇒ falla la comprobación de ″ = 0 f ″(1) = = segunda en cada cero de la primera implica que la comprobación de la segunda derivada f ″(−1) derivada la f derivada la − 30 30 > < 0 0 → → máximo mínimo segunda falla. relativo f ″ < 0 implica un máximo f ″ > 0 implica un mínimo relativo, y relativo { relativo. Continúa en la página siguiente. Capítulo 7 241 signos de f ' – x 0 –1 Dado 0 falla 1 que en x primera Dado que x no = ese 0, no hay existe mínimo ( −1) f (1) = = 2 −2 ⇒ ( −1 , 2) ⇒ (1 , Ejercitación Halle que de o signo en máximo f ′ = comprobación 0, para usar ver si la el de la derivada comprobación signo de f ′ de segunda la cambia derivada en x = 0 en relativo en punto. f Use cambio la los la − 2) es un máximo es un mínimo Evaluar hallar relativo la los función valores en los extremos máximos y relativos mínimos para relativos 7V puntos extremos comprobación sea relativo de relativos la de derivada cada función. segunda cada vez posible. 2 1 f (x) = 3x 3 f (x) = x 5 f (x) = (x 2 − 18x 4 − 48 2 f (x) = (x 4 f (x) = xe 3 − 2 − 1) x 4x Los 1 extremos 4 − 1) f 6 (x ) = 2 x relativos + 1 función máximo Hemos estado También función. de de la podemos Los función una hallando hallar extremos a función lo largo se los extremos los xrmo absolutos de todo producen relativos ya son su sea el locales oo valor dominio. en o y el extremos de funciones. go máximo Los alguno o de los de una mínimo absolutos extremos o bien en alguno de los extremos de la Límites y derivadas el una un inter valo al punto el valor mínimo cercano Los relativos ocurren extremos función. en crítico. extremos nunca una función función. 242 y de los relativos de son en de una emo D Identique mínimo Halle punto absoluto, ninguno cada el de un rotulado máximo o como un mínimo máximo relativo, o B o ellos. máximo y el mínimo absoluto para 2 f (x) = x − 2x en − ≤ x ≤ 2. A C Respuestas A no es un punto extremo de ningún tipo. Los puntos horizontal función tienen lo del tienen en A y valores tanto, gráco A por valores aquellos inf eriores no es ni encima de mayores que a están los máximo de la que por la recta el valor debajo función absoluto ni de del en la eje A. Por mínimo absoluto. A no puede extremo de ser la extremo relativo puesto que es un función. D B A C B es un máximo B relativo. no puede valores la C es un mínimo absoluto y un mínimo es un un máximo absoluto. ser la función es en en C su dominio. El valor función un de en máximo función que absoluto son ya mayores que que hay el valor de B. mínimo función relativo. D C de es la absoluto el menor función todo su dado valor en D es que de el el la valor de función mayor la en valor todo de la dominio. 2 f (x) f = ′( x ) 2x − 2 x x − 2x = 2x = 0 en −1 ≤ x ≤ 2 Hallar − 2 los puntos críticos donde f '(x) = 0 = 1 2 f ( −1) = ( −1) − 2( −1) = 3 Evaluar 2 f (1) = (1) críticos − 2 (1) = (2) = (2) el − 2( 2 ) del función en inter valo. los El extremos mayor y valor en es los el puntos máximo y −1 2 f la = menor es el mínimo. 0 2 El en es máximo −1 ≤ x ≤ absoluto 2 es 3 y de el f (x) = mínimo x − 2x absoluto −1. Capítulo 7 243 Ejercitación Identique 7W cada máximo o ninguna de punto mínimo las absoluto, dos en un las preguntas máximo o y mínimo 2 como relativo, un o cosas. C 1 rotulado 2 C A A B B D Halle el máximo inter valo y el mínimo absoluto de la función en el dado. 3 3 f (x) = (x − 4 f (x) = 8x 2) en 0 ≤ x ≤ 4 2 − x en −1 ≤ x ≤ 7 3 3 5 f (x ) = 2 x − x en −1 ≤ x ≤ 2 2 Muchos problemas máximos área o o minimizar rom ➔ Para 1 prácticos mínimos. los requieren ejemplo, costo. Tales que quizás hallemos valores querramos problemas se maximizar un denominan omzón problemas Asigne que un Por de variables deben a optimización: las cantidades determinarse. dadas Cuando sea y a las posible, cantidades dibuje un diagrama. 2 Escriba una fórmula (minimizada 3 Halle del va a Verique usando la el Límites y problema o deben el cuando derivadas Si un la ′ (x) = en 0 o un en va función la o derivada es dos variables. factibles o de a un la o ≤ x dado cerrado extremo función mínimo que a extremos, dentro 0). primera tal inter valo un ser omz de igual máximo los a derivada (sea dominio vericarse mínimo f de que sensatos anule sea el en donde se realmente segunda. que máximo función resulten comprobación derivada ocurrir del que optimizada que la recuerde 244 ser la maximizada), valores contexto que 4 los o de del de ≤ b, que pueden inter valo. emo El producto más el de triple dos del números segundo positivos sea es 48. Halle los dos números tales que la suma del primero mínima. Respuesta x = el y = el S = primer entero segundo positivo entero Asignar positivo Escribir va 48 xy = 48 ⇒ y a las cantidades que se van a deter minar + 3 y x variables a una ser función para la suma, la cantidad que minimizada = x S = ⎛ 48 ⎞ ⎜ ⎟ + 3 x 144 = x ⎝ x Usar + la otra inf or mación dada para reescribir x ⎠ la función para la suma usando solamente dos variables 144 S ′( x ) = 1 Hallar 2 la derivada de la función que va a ser x minimizada y luego deter minar los puntos críticos, 144 1 − = 0 donde 2 la derivada se anula x 2 x = 144 x Dado = ±12 que los números consideramos son únicamente positivos, x = 12. 288 S ′′( x ) Usar la comprobación de la derivada segunda para = 3 vericar x Obser ve 288 S ′′ (12 ) = > 0 → mínimo que que el valor se crítico podría usar 12 da un también mínimo la comprobación relativo 3 de 12 48 y = y = = números emo Una sus que el primera. segundo número 4 12 x Los derivada Hallar 48 ⇒ la son 12 y 4. parcela lados. El rectangular cuar to encierran el lado área para de tierras la máxima. de parcela Halle cultivo es el una área está pared encerrada de por piedra. un Halle vallado las de 180 m dimensiones en de tres la de parcela máxima. Respuesta Elaborar un cantidades a diagrama que se van y a asignar variables a las deter minar a l Escribir A = 2a la + l a = 180 ⇒ l = 180 – 2a ser Usar una función para el área, la cantidad que va maximizada la otra inf or mación dada para reescribir la 2 A = (180 A′( a ) – 2a)a = = 180 − 4 a 180 − 4 a = 0 180a – 2a función Hallar = la la el área derivada minimizada donde a para y de luego derivada usando se la solamente función deter minar que los dos va a variables ser puntos críticos, anula 45 { Continúa en la página siguiente. Capítulo 7 245 A′′( a ) = A′′( 45) Usar −4 = −4 < l = 180 – 2a l = 180 – 2(45) 0 → máximo la relativo = 90(45) Una que el valor de la crítico derivada 45 da un segunda para máximo ⇒ Hallar A comprobación vericar = parcela = la longitud y el área 90 4050 de 45 m por 90 m tendrá el área 2 máxima de 4050 m Ejercitación 1 La suma que de 7X dos maximicen números la suma positivos del es primero 20. Halle más la los raíz dos números cuadrada del segundo. 2 La suma número de producto 3 Un y sea corral se un se es rectangular Halle se y los par te utilizando muestra deberían positivo 200. el doble dos de un números segundo tales que su máximo. constr uye como número positivo usarse en la para 400 gura. que el en dos pies de ¿Qué área secciones alambrado, dimensiones resulte máxima? y x emo Halle total las de dimensiones 192 de centímetros una caja sin cuadrados tapa que con tenga base el cuadrada máximo y área volumen. Respuesta Dibujar un variables a diagrama las y asignar cantidades que van a h ser deter minadas Escribir x una función para el x volumen, la cantidad que va a ser maximizada 2 V = x h Dado 2 x + 4 xh que la caja supercie total cuadrado de es no la tiene suma tapa, del la área del = 192 2 la base, x , y el área de 2 192 h x = las cuatro caras laterales, 4xh. 4 x 2 ⎛ 192 x ⎞ 2 V (x ) = x 4 x ⎝ ⎠ 1 3 = 48 x Usar esto para de función reescribir la f ór mula ⎟ ⎜ − la dos empleando solamente variables x 4 { 246 Límites y derivadas Continúa en la página siguiente. x 3 Hallar 2 V ′( x ) = 48 − la derivada de la función que x va 4 a los 3 ser maximizada puntos críticos y luego donde la hallar derivada 2 48 − x = 0 se 4 anula 3 2 x = 48 4 2 = x x = El 64 ±8 valor crítico factible es x = 8. 3 V ′ ′( x ) = Usar x la comprobación de la derivada 2 segunda para vericar que el valor 3 V ′ ′(8) crítico = − (8) = −12 < 8 da un máximo 0 2 → máximo relativo 2 192 − h 2 x 192 = ⇒ h = 4 x Las por 4 Hallar la altura de la caja 4 (8) dimensiones área − 8 = máxima de son la 8 cm caja con por 8 cm 4 cm. emo 10 000 El costo de pedido y almacenaje de x unidades de un producto es C (x ) = x + . Un camión de x repar to del puede producto entregar se deben un máximo pedir para de 200 unidades minimizar el por pedido. Halle qué cantidad de unidades costo. Respuesta 10 000 C (x ) = x donde + x es el número de C es la función que va a ser minimizada. x unidades. Hallar la derivada de la función que va a ser 10 000 C ′( x ) = 1 − minimizada 2 para deter minar los valores críticos x donde la derivada se anula 10 000 1 − = 0 2 x 10 000 = 1 2 x 2 x = 10 000 x El valor pedido no más = ±100 crítico debe de absoluto 200, en factible incluir 1 ≤ al es x = menos necesitamos x ≤ 200. 100. una Dado que unidad hallar el el pero mínimo Dado que cer rado, inter valo mínimo la los función está extremos deben ser y denida los tenidos ceros en de en la cuenta un inter valo derivada para el en el valor absoluto. { Continúa en la página siguiente. Capítulo 7 247 10 000 C (1) = 1 + = 10 001 1 10 000 C (100 ) = 100 + = 200 ← costo mínimo 100 10 000 C ( 200 ) = 200 + = 250 200 El costo mínimo ocurre cuando hay 100 unidades. Ejercitación 7Y 3 1 Una caja Halle 2 las sin tapa con dimensiones Suponga que el 3 C(x) por día, Una tal = x – 3x se = la ✗ 4 Se medio 9x + mueve 12t que de 30. un volumen minimizan producir x Si se el lo el de área unidades máximo deberían sobre desde +36t distancia TIPO inscribe caja tiene 32 000 de de su un cm . supercie. ar tículo está dado una recta origen en que se producir puede para horizontal un tiempo t producir minimizar de son el 10 costo ar tículos diario? forma está dada 2 – t PREGUNTAS la ar tículos posición 3 Halle – ¿cuántos su s(t) cuadrada 2 par tícula que por de costo 3 por base un –10 en máxima 0 ≤ entre t la ≤ 7. par tícula y el origen. EXAMEN cilindro en un cono de 6 cm de radio y 10 10 cm de – a altura. Halle una expresión para r, el radio del cilindro, en función r 10 cm de a, la altura del cilindro. a Halle una función expresión de para el volumen, V, del cilindro, en a. 2 dV d Halle V 6 cm y 2 da A par tir volumen 5 Sea Los x el da de lo anterior, halle el radio y la altura del cilindro con máximo. número ingresos de por miles vender de x unidades unidades producidas están dados de cier to por r ( x ) ar tículo. 4 x y el 2 costo de La producir función x unidades ganancia p(x) es = c (x) r (x) = – 2x c (x). Escriba una expresión para p(x) en función 2 dp Halle A d p y 2 dx par tir para dx de lo anterior, maximizar ero la halle el número de ganancia. rón ✗ 1 Derive con 3 4x respecto a x. +3x – 2x + 6 x 3 4 3 2 4 x 2 248 (x Límites 3 – y 1)(2x x 4 x + 7 2 – x derivadas 4x + x) f e unidades que deberían producirse de x ln x 3 g 4 (x + 1) ln(2x h +3) 2 x x 2 4 x 2e 2x 2 x (3x k + 1)(e ) x e 6 3 ⎛ 2 m 3 2x 5 x n TIPO ⎞ ln o ⎜ ⎝ PREGUNTAS 1 2x e ⎟ x ⎠ EXAMEN 3 2 Sea f (x) = 2x – 6x. 3 Desarrolle Use (x + h) f la f fórmula ′( x ) = (x + h) − El Escriba Halle de gráco f el f (x) de f es es 6x (x ) para h →0 derivada f lim – mostrar que la h 6. decreciente en p < x < q. Halle los valores de p y q. ″ (x). inter valo en el cual f es cóncava hacia arriba. 2 x 3 Halle en el la ecuación punto de la normal a la f cur va (x ) = 1 4 xe (1, 4). 3 4 Halle en las las coordenadas cuales la recta del gráco tangente es de f (x) = paralela a 2x la 3x + recta y 1 = 5x – 2. y 5 Dado el gráco de y = f (x): 4 Escriba f (2), f ′ (2) y f ″ (2) y ordene los valores y de = f(x) 3 mayor a menor. Justique su 2 respuesta del 1 apar tado 0 3 6 La función de una cur va es y = x (x – x 1 4). 2 3 4 5 –1 2 dy Halle: d –2 y 2 dx Para esta Las dx cur va halle: intersecciones con el eje x Las coordenadas del punto mínimo relativo Las Use sus cur va, 7 Una coordenadas respuestas indicando par tícula se desplazamiento la función Halle cuándo Muestre ero 1 Use su Halle CPG el la la límite o puntos para a el lo origen par tícula velocidad las se está aproximadamente una dado recta que = gráco encontró horizontal por s (t) un 20t – tal 100 en que ln t, a la par tícula examinar indique cada que no función su t es siempre x →2 x 2 ≥ 1. creciente. y numéricamente. existe. 2 apar tado izquierda. gráca x 1 lim la rón 1 el de s mueve la inexión características de para de de dibujar largo velocidad para los claramente desde Halle que de mueve de lim x →3 x 2 2 16 lim x →4 x x 4 + 3 lim x →1 x 1 Capítulo 7 249 PREGUNTA 2 Un TIPO EXAMEN poste de 10 distancia de 30 de medidas clavada en y pies y la z un y tierra, Escriba una Escriba una A par tir de la longitud poste son desde y pies tal de 25 los topes como de se para y expresión para z anterior, los están en en separados suelo. la por atan una una cables única estaca gura. de función una Se hasta función en escriba al postes muestra expresión lo pies per pendiculares de x x expresión para L(x), z total de cable usado para ambos postes. 25 pies y 10 pies dL Halle dx x A par tir debiera de anterior, haberse minimizar ResuMeN lo la colocado cantidad del halle la distancia x desde de cable capítulO el poste a de la 10 que pies la 30 – x estaca para usado. 7 n l r ngn y f ● La función denida por r (x + h) − se dene como f ′( x ) = (x + h) − Rg ● Rg Si ● f (x) y f Má x = cf (x) c, = r de f. La (x ) dy o h f = (x + h) − f (x ) lim h →0 dx h entonces f ′(x) = nx , donde n ∈ R onn donde c es cualquier món (x), la n− , = Rg Si = Rg Si ● f (x) como on n Si f lim h →0 ● conoce h f se x (x ) lim h →0 derivada f donde ón u(x) ± rg c o es v (x), or número n real, entonces f ′(x) = 0. onn cualquier número real, entonces y ′ = cf ′(x). rón entonces f ′(x) = u ′(x) ± v ′(x). rón x ● dr e x Si ● f (x) = e x , entonces dr n Si ln x, f ′(x) = e x 1 f (x) = entonces f ′( x ) = x ● Rg Si ● f (x) Rg = roo u(x) · v (x), entonces f ′(x) f u(x) · v ′(x) + v(x) · u′(x). on v ( x ) ⋅ u′( x ) − u ( x ) ⋅ v ′( x ) u( x ) Si = , ( x ) = entonces f ′( x ) = 2 v(x ) [v ( x )] Continúa 250 Límites y derivadas en la página siguiente. l ● rg l Si ● rg f La (x) = regla n u(v(x)), de y r la entonces cadena f ′(x) también = y = f (u), u se puede escribir así: = g (x) e y = f (g(x)), dy ● La razón de cambio s (t v (t ) = mo ⋅ + h) − ● La razón a (t ) = ● = de cambio v (t + h) − v r la fnón instantánea de la velocidad es la fnón = una y función Cuando es decreciente, una positivas. gráo función Se es deduce las rectas creciente, tangentes las rectas a 0 para todo x en (a, b), entonces f es creciente Si f ′(x) < 0 para todo x en (a, b), entonces f es decreciente Si Si f f está ′(x) Si f ′(x) en de (c, f pasa relativo denida pasa relativo en un positiva rmr punto a a tienen la crítico se c, usa para en en localizar extremos negativa en x = c, entonces f tiene un punto máximo negativa positiva en x = c, entonces f tiene un punto mínimo a (c)). ′′(x) > 0 para todo x en (a, b), entonces f es ón h rr f ′′(x) < 0 para todo x en (a, b), entonces f es ón h o Un punto cambia Má de los gráco el gráco Escriba Halle una los Verique recuerde un en donde que derivada a las es un la punto que sea de la función que la concavidad de se inexión rom deben función de derivada o de dos sea la un que si llaman no nxón. f ′′(x) = 0 y además f ′′(x) omzón la va o las un a cantidades que deben diagrama. ser omz factibles función máximo los a (minimizada o variables. derivada pueden y dibuje sensatos de vericarse cerrado dadas posible, resulten realmente primera intervalo y cantidades Cuando valores problema la f cambia (a, b). (a, b). optimización: fórmula maximizada), de variables determinarse. de xrmo problemas Asigne donde en en signo. or Para en relativos entonces: f del tienen (a, b). Si puntos cur va (a, b). Si Los pendientes (c)). de (c, f r en cur va que: > omroón la tangentes ′(x) f. rón , s ′′( t ) f La o , (t ) Si de ● es r s ′( t ) = v ′( t ) pendientes ● desplazamiento n h negativas. ● or (t ) lim Cuando del dx h h →0 l s du momno instantánea lim h →0 y du = entonces dx Rzon ror u ′(v(x)) · v′(x). dy Si orn n o optimizada un segunda. extremos, ocurrir dentro mínimo Si el dado cuando f ′ (x) se del anule usando dominio que = 0 el o contexto la es (sea un igual a 0). comprobación tal máximo en del que a o el extremo ≤ x ≤ b, mínimo del de en intervalo. Capítulo 7 251 t or del l e conomno r rzonmno El rzonmno llegar a una elaborar . Copie de los no sobre círculos regiones que y no mmá no generalización. conjeturas n este las se toma Use en el cuenta casos razonamiento par ticulares inductivo para para problema. tablas. Dibuje superponen todas en el las cuerdas interior de posibles cada círculo. s hemo Ya los Anote los resultados en la dos tado comple prime ros tabla. los. círcu Si basa su conjetura patrón Número la de puntos sobre Número circunferencia de regiones para formadas 2 2 3 4 el sobre más número regiones n cumple = de formadas, encontrará se el evidente que no para 6. 4 5 ■ . Describa, número en de palabras, regiones cualquier patrón que obser ve para ¿Cuántas que el es . Elabore una conjetura superpuestas de la que sobre quedan circunferencia. el número de determinadas Escríbala en forma regiones al de Use su cuando de . la Dibuje un las conjetura Teoría del círculo la Conocimiento: del con cuerdas de predecir todas circunferencia todas 252 para dibujan n puntos seis que verdad el número cuerdas que ■ expresión de regiones conectan ¿Podemos si conectan en en su esos 4. obser var formadas seis matemáticas circunferencia. puntos para que puntos ■ realmente es ¿Signica Dibuje vericar su el siempre con el solo patrón? esto deberíamos puntos patrón verdadero? saber círculo. pregunta la las un sepamos verdadero conjetura se que tiene no conectar matemática. . repetirse para formadas. veces que usar razonamiento inductivo? no nunca razonamiento En la deductivo n sección 7.1 aíroe T El hemos conjeturado que la derivada de f (x) = n−1 x es f '(x) = nx . 5 que razonamiento deductivo En el la razonamiento especíco. axiomas Usamos En para = x denición de = probar la vamos y entonces (x + f '(x) desde el h) – f lo de = x . Podemos nuestra más el conjetura. general razonamiento emplear a lo más deductivo en teoremas. derivada = para f (x) validez y el teorema n−1 , f f '(x) cumplía basamos deniciones n f (x) se deductivo matemáticas básicos, la conjetura del binomio para mostrar que si led Conrmamos + nx para n ∊ Z (x) lim n Aplicar h→0 la denición de derivada a f(x) = x y luego usar el h n teorema n (x = + h→0 – para desarrollar (x + h) h n ( ) [ 0 n x + n n ( 0 h ) n−1 x 1 ( 1 h + ) 2 n−2 x ( 2 h +...+ n ) 1 x n –1 n−1 h + ( ) n 0 x n ] – h n x lim h→0 h n n [x = binomio x n = del n h) lim n nx ) ( n−1 + h + 2 n−2 x ( 2 h +...+ Simplicar ) n−1 n xh n –1 + h ] – donde sea posible n x lim h h→0 n n n−1 nx = h + ) ( 2 n−2 x ) ( 2 h +...+ Agrupar h términos semejantes h n n h [nx n−1 + ) ( 2 ( n−2 x h +...+ ) n−2 xh n –1 n−1 + h ] Factorizar lim h h→0 n n = n + lim h→0 = n−1 xh n –1 [nx lim ) ( n−1 + 2 ) ( n−2 x h +...+ n−2 xh n –1 n−1 + ] h Simplicar h→0 n n ( n−1 = nx + ) 2 ( n−2 (x )(0) +...+ ) n−2 (x )(0) n –1 n−1 + Evaluar (0) el límite n−1 f '(x) = nx ■ ¿Podemos ahora armar con cer teza que la conjetura será + válida El Una físico matemática clásica Un físico son astrónomo, matemático tren, un viajaban cuando y El estuvo Z de ? ¿Por qué, por vieron en medio astrónomo ovejas del dijo: galesas ovejas acuerdo: galesas negras!”. por ■ qué ¿Qué no? clase estaba de usando razonamiento el Mientras que matemático? aseveró: “¡En el matemático Gales una Gales hay oveja menos un campo campo. “¡Todas son ¡Algunas o un al negra no ∊ broma “¡No! en n para que contiene una oveja al menos las con al menos negras!”. un lado que es negro!”. Capítulo 7 253 Estadística 8 ObjetivOs Población; 5.1 del de y de los y valores datos; no an Qué para los Por un para el clase datos cálculos; Medidas de de de la discretos del uso de inter valo; central: media, grácos de en los valores límites; de caja centrales clase mediana, de Comprobemos saber de dibujar número alumnos histogramas diagramas modal. moda; cuar tiles frecuenciaacumulada. barras un 1 gráco niños en las de tabla barras familias Dibuje un de la siguiente tabla nuestras gráco de barras habilidades para la frecuencias: de Color 30 (tablas); amplitud; agrupados: posición continuos; frecuencias misma amplitud y omnzr gráco ejemplo: datos Dispersión:rango,rangointercuar til,varianza,desviacióntípica. necesitamos Dibujar de esperados; estadísticas. percentiles. aleatoria; distribuciones inter valos Frecuenciaacumulada; 5.3 1 muestra los con inter valos Medidas 5.2 de frecuencia bigotes; capítulO: muestra; presentación descriptiva f de favorito frecuencia Rojo 6 12 Azul 8 10 Rosa y Niños f 1 8 aicneucerF 2 12 3 5 4 3 5 2 8 10 Púrpura 9 Negro 4 6 4 2 0 x 1 2 3 Número 2 Hallar Por la media, ejemplo: moda y ) la la hallar moda ) mediana la y la de 2, 3, Media = ) 3, 5, 254 Moda = 3 Mediana = 5 Estadística descriptiva 2 la 6, 7, 9 Halle la media Halle la moda Halle la mediana 6, 5, 6, 35 = 7 6 niños 2 + 3 + 3 + 5 + 6 + 7 + 9 5 mediana media, de 4 = 4, 8, 7, 7, 9, 11, 8, 11, de de 11, 4, 5, de: 2, 4 5 13, 15 7 11, 14, 7, 6, 17 7, 8, 8, 8, 6. 9. siguiente Las estadísticas forman parte de la vida cotidiana. Los y promedios 10 (media, moda, mediana, etc.) y los grácos (de barras, de líneas, de 9 sectores, de la moda estadísticas se usan a sin los en medios darnos ha hecho alguna en conversaciones todas partes: de cuenta. armación de los negocios comunicación. Cada uno de estadística, los deportes, Utilizamos nosotros con a el aicneucerF y etc.) las probablemente pensamiento 8 7 o 6 cotidianas. Decir “Duermo en promedio unas 5 ocho horas por noche” o “Es más probable que pase el examen 1875 1900 1925 1950 1975 2000 2025 x Año si me preparo estadística Las de por antemano” es hacer ya una armación naturaleza. estadísticas tienen que ver La estadística Es un Diseñar ● Representar para experimentos y facilitar ● Sacar ● Realizar y analizar la a recolecciones de sobre el En este mayoría de acerca para los del pero datos presente este capítulo se o nos el futuro explican estas técnicas y si de en situaciones los y ayudará acento en a se de los analizar pueden cálculos sabemos datos. que se datos. con hacerlos en la la calculadora, manualmente, comprender comprender obtenidos, hacer e mejor . Se pone intrepretar contexto. los No se cómo permiten aplicarlas organizar capítulo resultados En ciencia herramientas datos información par tir estimaciones predicciones otras comprensión conclusiones la de con: utilizan ● es conjunto las tablas estadísticas en los reales. exámenes: de pantalla se deberá gráca usar la calculadora (CPG). Capítulo 8 255 ingón: ¿qué debemos nuestras Las calicaciones puntuaba con un obtenidas máximo por de 10 32 hacer con calicaciones? estudiantes puntos son las en una prueba que se siguientes: 0, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 8, 8, 8, 8, 9, 10. ¿Qué debería hacer ¿Cómo podría ¿Cómo debería ¿Debería ¿Cómo ¿Se . El usar se ejemplo, datos se la La pesos, se llama Los o ➔ do Los datos de a a surgen dibujar los de dos datos datos el mejor las numéricas de las hallar la en los variables, mnon , sola calicaciones? a calicaciones con letras? calicaciones? por que o datos determinan se los Los llama las cualitativos de su verá son: Con y muchas sus el estos más alturas capítulo obtiene, y se y 0. los n o datos ser Algunas surgen lapicera se en por n o describen que clase. ejemplo, que puede de la se información o variable, promedios do veces color una estudiantes grácos, constituyen preguntas es par tir contempla todos cualitativos y visualizar calicaciones categóricos. Algunas ¿Cuál las conclusión o categorías datos calicaciones? conver tir ná en datos? las alguna comparación clasica para nmnon altura cosas. estos datos nmnon pueden con los promedio? sacar aná ná profesor mostrar un deberían puede el organizar cuantitativos información contada o preguntas datos ¿Cuántas que medida. de las que cuantitativos lapiceras son: posee? [ preferida? ¿Cuánto tiempo tarda en Discretos llegar ¿Cuántos ¿Cómo viaja para ir a la escuela? a la zapatos ¿Cuál es la marca de su ¿Cuántos computador? computadores datos de la pr ueba que vimos Los anteriormente, ¿son se de ven? ha tenido? datos dividen Los pares escuela? cualitativos cuantitativos en dos categorías: o o ro y o cuantitativos? onno. ➔ Una variable cuantitativa discreta toma valores numéricos exactos. Aquí de trabajamos CD ➔ que Una con tenemos variable precisión medición or o el número cuantitativa depende , de la , de , ,..., hijos continua precisión por que hay puede del ejemplo, en ser la cantidad nuestra medida instr umento y familia. su de utilizado. [ Las variables continuas, tales como la longitud, el peso y el Continuos tiempo, ¿Cuál pueden tomar valores fraccionarios o Estadística descriptiva es la decimales. del 256 se tren? velocidad ¿Cuál es la diferencia entre una población y una muestra? Cuando pensamos en el término oón , generalmente pensamos Población en la gente de nuestra ciudad, región, estado o país. Muestra ➔ En estadística, miembros tomar ➔ Una de del término gr upo decisiones mr la el es población, que oón estamos basadas una en par te una incluye a estudiando todos con los el n de datos. de la selección población. de los Es un individuos subconjunto que la conforman. Para que una muestra or, sea se deben presentar dos características: 1 Cada 2 La individuo muestra que la tiene Clasique cada El La El tiempo El número número posibilidad esencialmente uno de longitud del que de ¿son de peces las de mismas ser elegido. características los siguientes capturado datos por un en discretos o continuos. pescador pez lleva atrapar amigos calicaciones capítulo, . misma A Las 2 la población. Ejercitación 1 tiene de datos que los el pez pescador exámenes discretos prnón un o se llevó presentadas con al él comienzo del continuos? o o A veces se columnas” Una frn es una manera fácil de denomina al gráco “gráco de de barras. visualizar y los datos mostrar rápidamente datos y discretos buscar en patrones. También podemos 8 un gráo rr aicneucerF emo 6 4 2 Un estudiante inter valos de contó un cuántos minuto, automóviles durante 30 pasaron minutos. Sus por su casa resultados en fueron: 0 x 20 23, 22, 22, 22, 24, 22, 21, 23, 22, 27, 26, 25, 28, 26, Muestre Dibuje estos un datos gráco en de 21, 23, 22, una barras 23, 20, tabla para 21, de 27, 21, 21, 22, 23, 25, 27, 26, 23, 21 22 23 24 Automóviles 25 por 26 27 28 minuto 20. frecuencias. estos datos. { Continúa en la página siguiente. Capítulo 8 257 Respuesta Contabilizar Número de Conteo de automóviles cada uno Frecuencia los datos en la la por cor recta minuto Escribir 20 || el total en la 2 columna 21 de frecuencia 5 22 7 || El 23 6 | 24 | 1 25 || 2 26 ||| 3 27 ||| 3 28 | 1 número veces Un en 21 los aparece 5 datos. diagrama de bar ras y es apropiado para los 8 datos discretos haber aicneucerF 6 espacios y puede entre las bar ras. 4 Usar la escala ver tical 2 para la frecuencia horizontal y para el x 0 20 21 22 23 24 Automóviles 25 26 por 27 28 número Cuando gr upos tenemos en de automóviles minuto por ➔ la muchos datos, podemos minuto organizarlos ¿Por en qué espacios una frn gr no hay en los datos continuos? Para los similar datos a un continuos, gráco de se puede barras, pero dibujar no un hogrm. tiene espacios Es entre las barras. emo Las edades de 200 miembros de un club de tenis En los se evaluarán 20, 22, 23, 24, 25, 25, 25, 26, 26, 26, 26, 28, 28, 29, 29, 29, 30, 30, 30, 30, 30, 30, 30, 32, 32, 33, 33, 33, 34, 34, 34, 34, 34, 34, 34, 34, 35, 35, los de 35, 35, 36, 36, 36, 36, 36, 37, 37, 37, 38, 38, 38, exámenes son: 39, 39, 39, 40, 40, histogramas frecuencias 41, 41, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 43, 43, 43, 43, 43, 43, 44, con 40, inter valos 41, solo de igual 44, amplitud. 44, 44, 44, 44, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 46, 46, 46, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 48, 48, 48, 48, 48, 49, 49, 49, 49, 49, 49, 49, 49, 50, 50, 50, 50, 50, 50, 51, 51, 54, 51, 52, 55, 52, 55, 52, 55, 52, 55, 52, 55, 53, 56, 53, 56, 53, 56, 53, 57, 60, 61, 58, 58, 59, 59, 59, 60, 60, 60, 60, 63, 64, 64, 64, 64, 65, 65, 68, 69. tabla de frecuencias agr upadas { Estadística descriptiva 53, 57, 63, una 53, 57, 58, Dibuje 258 46, 53, 57, 61, y el 53, 57, 61, 46, 46, 46, 48, 48, 48, 48, 51, 51, 53, 57, 62, 46, 54, 57, 62, Continúa en la de 51, 54, 57, 62, histograma 51, 54, 57, 63, los página 57, 63, datos. siguiente. Si tuviésemos para cada daría las una de una edad, tabla datos! la ¡nos de 50 Respuesta Edad 20 ≤ edad < Conteo Frecuencia |||| 4 25 25 ≤ edad < 30 30 ≤ edad < 35 35 ≤ edad < 40 Inter valos años). 12 || 25 de igual está 25 ≤ edad Se ubican < en la amplitud (5 clase 30. 20 18 ||| 40 ≤ edad < 45 26 | 45 ≤ edad < 50 42 || 50 ≤ edad < 55 31 | 55 ≤ edad < 60 24 |||| los extremos de escala el en números las eje bar ras en o los como x. Se No 60 ≤ edad < 65 ≤ edad < espacios entre CPG las para utilizar la dibujar 19 |||| 65 hay puede 70 histogramas. bar ras. |||| la 4 sección capítulo Véase 5.4 en el 17. aicneucerF 45 30 15 x 0 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Edad Ejercitación PREGUNTA 1 Se les EXAMEN a minutos indican T iempo a TIPO preguntó cuántos se B en la todos al día los estudiantes estudiaban del IB en matemáticas. una Los escuela resultados tabla. dedicado estudiar 0 ≤ t < 15 15 ≤ t < 30 30 ≤ t < 45 45 ≤ t < 60 60 ≤ t < 75 75 ≤ t < 90 matemáticas (min) Número de 21 32 35 41 27 11 estudiantes ¿Son Utilice datos la rotulado continuos CPG para para o discretos? dibujar representar un los histograma claramente datos. Capítulo 8 259 PREGUNTA 2 TIPO La siguiente los profesores EXAMEN tabla muestra la distribución de las edades de Número de matemáticas que trabajan en la de Edad Escuela Profesores Secundaria ¿Son Caring. datos ¿Cuántos discretos profesores Secundaria Utilice la rotulado El 3 20 ≤ x < 30 5 30 ≤ x < 40 4 40 ≤ x < 50 3 50 ≤ x < 60 2 60 ≤ x < 70 3 continuos? de matemáticas trabajan en la Escuela Caring? CPG para siguiente o para dibujar representar histograma un estos muestra histograma claramente datos. datos sobre pollos y congelados 60 en un supermercado. ¿Son 1 ≤ las w < 2, masas 2 Las ≤ de w los masas < 3, y pollos en así kg se agr upan de la siguiente sollop manera: sucesivamente. datos discretos o continuos? ed la tabla de frecuencias agr upadas para oremúN Elabore este histograma. 50 40 30 20 10 ¿Cuántos pollos congelados hay en el supermercado? 0 x 1 2 3 Masa El 4 histograma de la derecha muestra cuántos minutos 4 5 6 (kg) y les 5 toma a los estudiantes ¿Son datos Represente discretos los o datos a casa después de la escuela. aicneucerF regresar continuos? en una tabla de frecuencias ¿Cuál es el 3 2 1 agr upadas. 4 menor tiempo que un estudiante puede 0 x 5 tardar . Una un llegar M medida conjunto central La en son de de la a mo, central Las la tres m 15 20 nos indica medidas y 30 35 40 45 (min) nr dónde más yace comunes la de mitad de posición Otra palabra es “promedio”. la mn. moda Puede de ➔ La moda es un conjunto el valor que se presenta más frecuentemente de lista de más moda. Si en dato ocurre datos. más una haber una ningún En 25 T iempo oón posición datos. 10 casa? números, la moda es el número que aparece más de una vez en conjunto, entonces no la el a existe moda menudo. para ese números. 260 Estadística descriptiva conjunto de emo Halle la moda de: 9, 3, 9, 41, (15 aparece 17, 17, 44, 15, 15, 15, 27, 40, 13. Respuesta La moda es cualquier Cuando modal) se es la 3 veces: ocurre con más frecuencia que número). presenta el emo Halle 15 otro valor en (o una la tabla clase) de que frecuencias, tiene la la mayor moda (o la clase frecuencia. clase modal o la moda de estas tablas de frecuencias. Goles Frecuencia 0 4 1 7 5 2 3 10 ≤ t < 15 6 3 3 15 ≤ t < 20 7 4 1 20 ≤ t < 25 6 T iempo 0 ≤ ≤ t t Frecuencia < < 5 1 10 5 Respuestas La moda es 1 gol. Errores 1 La comunes: moda Error: 2 La la moda Error: común La 15 clase ≤ t < modal Halle la la moda 7. frecuencia es la es agrupadas 20. Ejercitación 1 A es es mayor es 7. 3. frecuencia más 3. de se una la tabla llama de clase frecuencias modal. C moda de los siguientes conjuntos de datos. Un 7, 13, 18, 24, 9, 3, es 8, 11, 24, −3, 9, 14, 9, 15, conjunto 18, 6, 9, mo 4, 18, 0, 20, −2, 18, 12, 22, 0, 24, 0, 1 2; 7; 4; 2; 1; 9; 3,5; Halle la moda de las 26, 0, 3 ; 2 2 3, datos 18, 26, modas. 24 5 ; 11 2 siguientes tiene 1 ; 4 si 10 dos 15, de 18 tablas de frecuencias. Goles Altura Frecuencia Frecuencia 0 4 140 1 7 150 ≤ h < 160 6 2 3 160 ≤ h < 170 5 3 3 170 ≤ h < 180 10 1 180 ≤ h < 190 8 4 ≤ h < 150 6 Capítulo 8 261 La media La aritmética m medida ➔ de La de posición media es números se suele central la suma en un de de los los media o romo y es la común. números conjunto Suma Media denominar más de dividida por el número datos. valores = Número de μ se pronuncia Σ (que hallar La media nos da un número que indica el centro del nos la datos. Generalmente no es un elemento del de es un valor matemáticas siempre dé las La griega representativo. del año puede calicaciones Por ser en ejemplo, conjunto 85,73%, números un por puntaje más de que minúscula μ es el símbolo la y N ‘nu’. promedio el profesor enteros. para la menudo hay confusión entre la media media de ‘sigma’ datos, A letra se conjunto es pero indica suma) pronuncia de ‘mu’, valores de la población y la media de población. la muestra. La media de la población x Media de la población μ se = indica con letras griegas, mientras N que donde Σx es la suma de los valores y N es el número en la Halle la muestral se usan x n. En nuestro media de la curso solo utilizamos población. media de: 89,73,84,91,87,77,94 2, 3, media población. la emo la de y valores para 3, 4, 6, 7 Se puede calcular la Respuestas media x 89 73 84 91 87 77 94 tu en CPG. una En la lista de opción N 7 On-vr 595 s 85 7 (estadística ∑ x μ = 2 + 3 + 3 + 4 + 6 + 7 = N variable), 25 = = 6 se puede calcular x . 6 frecuencias. 262 Estadística descriptiva la una media 4,16 La CPG calcula También la de media a par tir de una tabla de Σ x también y n. es emo Halle la media de cada conjunto de datos que se muestran a continuación. Nota (n) Edad Frecuencia Frecuencia (t) 0 11 10 ≤ t < 12 4 1 10 12 ≤ t < 14 8 2 19 14 ≤ t < 16 5 3 10 16 ≤ t < 18 3 Respuestas Nota (n) Frecuencia fn 0 11 0 1 10 10 Añadir una tercera columna; Esta fn signica f × es la aparece de El total de la fórmula columna de fn es en el fórmulas 19 de 10 de todas las notas. total de la columna f es ∑ el i μ 50 fn Media = 78 número de f f ∑ i n i = x i = 1 notas. 78 = IB. = ∑ ∑ del n 30 El T otal NM 38 suma 3 cuadernillo la Matemáticas 2 que n f i = 1 1,56 50 Cuando Edad f (t) Punto los datos se agrupan, calcular la media fm podemos medio(m) suponiendo 10 ≤ t <12 4 11 ≤ t < 14 8 13 distribuyen ≤ t < 16 5 los valores en f or ma pareja 15 del punto medio del ≤ t < 18 3 a pequeñas imprecisiones eso de en las 17 menudo = = Las 85. media como en = este 13,7 ejemplo, o con CPG. notas ¿Qué “adivinar”, calcular , 20 la emo pide media”. 274 f ∑ la signica sino Media se 274 No fm a 51 20 ∑ por preguntas exámenes “estimar T otal y 75 inter valo. 16 lleva 104 alrededor 14 todos método 44 se 12 que Este de las pr uebas puntuación de 90 para el de debe matemáticas sacar en la de Laura quinta son pr ueba 87, para 93, 89 obtener y una semestre? Respuesta µ x = Seleccionar la f ór mula de Sustituir inf or mación la media N 87 90 + 93 + 89 + 85 + x en la f ór mula 5 450 = 354 x = 96 Laura 96 la = en debe su + x Resolver obtener quinta una nota de en Responder x la pregunta pr ueba. Capítulo 8 263 Ejercitación 1 Halle la D velocidad media de 6 automóviles diferentes en −1 mismo camino si sus −1 71 km h velocidades −1 , 69 km h son: 66 km h −1 , el Ronald F isher −1 , 57 km h , (1890–1962) 58 km h y 54 km h en . el Reino Australia, 2 El precio $1,61; de $1,96 compra y $2,08 de por música pista. de diferentes ¿Cuál es el sitios precio es de $1,79; medio? Un ser vicio de de reparación llamadas por de día computadores durante un recibió período el de 5 6 9 7 4 2 4 7 8 3 4 9 8 2 3 5 9 7 8 9 7 5 6 7 7 4 6 2 4 ¿Son Elabore de la estadística”. datos una llamadas discretos tabla por de o estadísticas analizar días. y y La siguiente halle el número medio de las luz solar en Minutos 0 m (m) < 30 considerarse < 60 16 60 ≤ m < 90 20 120 36 m ≤ m ¿Son ¿Cuál < los Halle Las < el 150 la discretos clase número puntuaciones puntuación días del de minutos año, en el debe de La masa 84 80,3 81,2 kg. kg. media Un Newtown. o continuos? modal? En medio podrá de de Camila sacar en PREGUNTAs 7 La día cinco en las la cinco días, minutos son 95, quinta de 82, luz 76 pr ueba solar. y 88. para los exámenes, evaluarse el cálculo la media de ¿Qué alcanzar tanto un pr uebas? como 8 La 71 en 264 media golpes. las 8 de del se une nuevo en al un equipo equipo y la depor tivo media se debe manejar sus 220 km, deben eleva ¿Cuál a jugador. viajar una distancia vacaciones 300 km, en el a tiempo. 210 km, sexto media día En 275 km para y de los 250 km primeros 240 km. completar sus tiempo? las es EXAMEN viajan a jugadores jugador completar km vacaciones once masa López para ¿Cuántos la TIPO familia por de nuevo Halle de estadística? la últimas es rondas? Estadística descriptiva el 8 rondas número de total Tigger de en disparos golf que es de realizó fórmula mediante calculadora. 6 el de mediante promedio como inventor 16 datos es 100 número o sociales. podría 12 m ≤ el más la biología f ≤ 120 primeros 30 90 5 ≤ los muestra la ciencias padre, día. tabla agricultura, ¿Quién la 4 la prácticos astronomía, continuos? frecuencias “padre siguiente 30 en los el y menudo llama problemas 6 a lo para número y Unido se Usó 3 vivió −1 la PREGUNTAs Después 9 TIPO de baloncesto era de 29. Lucas 10 y La era de 27 ¿Cuántos 12 se la 13 puntos a un combinan después de puntuación puntos. equipos vendió ventas medio EXAMEN partidos, vendió Carlos sus 8 que media Después de 3 consiguió en los informáticos, precio al medio nal Lucas y de la a de de jugador partidos un más, últimos precio $320. semana. Carlos un Su la jefe sus les será media partidos? medio ¿Cuál combinen tres de de $310, dice el que precio ventas? mediana ➔ La mediana es un conjunto de número de mediana emo Halle 2, 13, la 7, el número datos números es la se en media del medio ordenan el de en conjunto las dos cuando forma de cifras números creciente. datos del los es par, Si de el la medio. mediana 5, 19, de: 23, 39, 23, 42, 23, 14, 12, 55, 23, 29. Respuesta 2, 5, 23, El 7, 29, 12, 13, 39, valor de conjunto 14, 42, la de 19, 23, 23, 23, Escribir este Hay los números en orden 55 mediana números para es 15 medio 23. números. será el 8 El número del °. Puede calcular mediana ➔ Si hay muchos números y es difícil hallar el elemento del error Esta n +1 medio, podemos usar la fórmula: Mediana = da la cuando donde los n es el elementos número están en de elementos orden su CPG. omún. fórmula no -ésimo 2 elemento, en la en el conjunto la mediana. posición de Da la y mediana dentro del conjunto ordenado creciente. de datos. Ejercitación 1 Halle la E El mediana: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 2, 3, 9, 3, 4, 6, 7, 2, 3, 0 4 2, 5, 5, 2, 7, 3, 8 psicólogo popularizó análisis formal matemático 8; 1; 12, 2; 4; 5; 9; 12; 0; 4; 1,5; 9, 1, 20, 7, 2, y de del la siglo XIX mediana Gustav en datos, aunque astrónomo francés el el Pierre- 8,4 Simon 4, alemán Fechner Laplace la había usado previamente. 5 Capítulo 8 265 2 Susana ha estado colección. Halle contando la el mediana número del de número pistas de en pistas los en CD los de CD su de Susana. 3 Número de pistas 7 8 9 10 11 12 13 Número de CD 3 2 2 1 3 5 3 Halle la moda, presentadas Resumen al de la media inicio las del y la mediana de las calicaciones capítulo. medidas de posición central vn dn ➔ ● Moda La moda puede utilizarse datos o más valores afectan el extremos valor de la no moda. el se No utiliza a elementos para pide No es una ● frecuente. ● puede Cuando ● media centro describe de Es la medida ampliamente un en áreas ● más utilizada como no hay datos, existe no Cuando Los de datos. ingeniería e hay moda, afectan Utiliza a el conjunto la es difícil de comparar . extremos valor de la media. negocios, el conjunto de de salarios €15 000, conjunto €20 000, de €22 000, €17 000, datos. €75 000, ● Es única: tiene solo ¿cómo una afecta el valor respuesta. extremo ● Es útil en la de ● Mediana La el mediana centro conjunto de de describe la un datos. conjuntos Los valores afectan de Es útil extremos tanto conjuntos ● como a la Es única: la comparación de datos. tiene solo una respuesta. ● Por tratarse medio, datos 266 Estadística descriptiva ● no deja a del al cada valor 50% lado. del de los de No es tan utilizada ● en €75 000 a media? datos. media. ● de comparación la Es ampliamente como menos cálculos de moda. los del de de informática. todos elementos el más o valores datos ● más valores en En conjunto haber repetidos interpretar el de respuesta. una La los conjunto necesariamente única: elemento Media todos del datos. ● cualitativos cuando elegir Los ● la media. utilizada en avanzados. ingón: ¿Qué pasará todos los Copie y la con las valores, complete o medidas medidas de siguiente posición posición multiplicamos la de cada tabla. central valor Debe si por usar la la central sumamos misma CPG la misma cantidad a cantidad? para calcular la media, la moda mediana. Valores 6, Conjunto de 7, 8, Sume del 4 a 10, Media 12, Moda cada 15, 16, 14, 20 valor conjunto. Multiplique del cada conjunto por valor original 2. Ahora copie moda y la y complete mediana las siguientes conjunto de oraciones datos para explicar lo Si sumamos a cada valor……………………………………… Si multiplicamos cada valor M medidas de por que sucede con la de un rón posición conjunto central (media, mediana, moda) exploran el de datos. Las medidas de dispersión varían los datos respecto de un valor describimos indican datos, cuánto central. menos debemos una posición ➔ El rngo es la diferencia entre el mayor valor y el puede es verse distribuyen Por – 0 = la medida afectada los ejemplo, capítulo, 0 la por datos para más dispersión los más valores sencilla extremos. de No central y al de una calcular indica dispersión. pero cómo se restantes. las baja de dar medida menor. de rango la 2…………………………………. Cuando centro media, original. Las 4 del . Media datos 14, El y calicaciones es 0 y la más presentadas alta es 0. al Por comienzo lo tanto, el del rango es 0. Cuartiles La mediana una mitad valores de con un los mayores original de secciones conjunto a datos valores la en contiene de menores mediana. cuatro una datos a la par te los datos mediana, Los r secciones cuar ta separa otra separan iguales. (25%) la de Cada los en el dos mitades: mitad con los conjunto una de estas datos. Capítulo 8 267 ➔ Primer cuar til El rmr primera Una es r el valor que marca la sección. cuar ta par te de los datos debajo del primer cuar til par tes por arriba. T ambién percentil símbolo 25 y a menudo y se tres se se lo lo halla por cuar tas llama denota el con el Q 1 Segundo Tercer cuar til El cuar til gno conjunto de percentil 50. El rr tercera datos la datos. r sección. se otra, hallan por percentil y el mediana T res valor del lo que llama par tes se denota del marca tercer T ambién lo se cuar tas debajo se la T ambién es arriba. 75 es r lo con de cuar til llama el la los y el símbolo Q 3 1 Q = 3 (n + )-ésimo valor y Q = 4 n Para es el tener podemos Mínimo Máximo Mediana Primer Tercer el cómo calcula la en el conjunto distribución rmn de no de los datos datos del conjunto, númro : cuar til) se un distribuyen se conjunto Primer cinco de los muestra de que cuál la mitad datos respecto de la mediana y el en opción On-vr variable). resumen Mediana de los Tercer 80 es la cinco números puntuaciones. cuar til cada mitad están valores una 70 dice la estos (estadística sabemos y valores de segundo 65 80 donde extremos. Mínimo nos de idea continuación No valor , cuar til CPG para )-ésimo cuar til s A (o muestra los La número analizar de + 4 una Esto (n 3 de por pero puntuaciones arriba de Máximo 90 puntuación, las cuar til 80. 100 mediana están Primer por cuar til = 80 debajo = 70 de y Se tercer cuar til = 90 indican que el 50% central de y puntuaciones están entre 70 y pueden cuar tiles 5.8 Estadística descriptiva la mediana en la CPG. 90. Véanse 268 hallar las en las el secciones capítulo 17. 5.7 y ➔ La diferencia rngo entre nrr el tercer (RIC) = y el Q − primer Q 3 A veces al RIC se le dice “la cuar til se llama el . mitad del medio”. Aquí el rango intercuar til es Se 20. puede CPG el para rango Véase en El ➔ Podemos representar grácamente el resumen de los en un diagrama de el la calcular intercuar til. la sección capítulo diagrama 5.9 17. de caja cinco y números utilizar bigotes a veces se go . y conoce como sencillamente “diagrama de Rango caja”. Bigote Rango Intercuartil Bigote El Min X Q m Q 1 Max diagrama debe ser X 3 dibujado a escala; (Mediana) por ejemplo, en papel cuadriculado. El primer mediana máximo y se y diagrama el tercer indica el de cuar til mediante mínimo caja están y están bigotes un en en los extremos segmento los ver tical extremos muestra los de datos de en los de la caja, la caja bigotes. la página la y El el siguiente 268. Se puede diagrama dibujar de caja un y x 60 70 80 90 100 110 bigotes en Véanse las 5.5 y 5.6 capítulo A los valores or ➔ no Un de datos extremos o distantes se los la CPG. secciones en el 17. llama ro or menos no ,5 ro RIC por es cualquier arriba de Q 3 o valor por que debajo se encuentra de al Q Capítulo 8 269 emo Halle el rango rango, la mediana, intercuar til de este el primer conjunto cuar til, de el tercer cuar til y el puntuaciones. Quizás 18, 27, 34, 52, 54, 59, 61, 68, 78, 82, 85, 87, 91, 93, desee algunos Muestre los datos en un diagrama de caja y de Verique si 18 es un valor no los de las esperado. estadísticas. Respuestas Rango = 100 – 18 = 82 Rango = valor – 18, 87, 27, 34, 52, 91, 93, 100 54, 59, 61, 68, 78, 82, 85, Escribir mayor valor los menor datos en orden Mediana ⎛ n +1 ⎞ = ⎛ 15 - ésimo ⎜ ⎝ + 1 ⎞ = - ésimo ⎟ 2 ⎜ ⎠ valor Hay 15 números ⎝ 8.° valor = el ⎠ conjunto = en ⎟ 2 68 ∴ n = de datos. 15. 1 Q = (n + 1)-ésimo valor 1 4 1 = (15 + 1) = 4.° valor = 52 4 3 Q = (n + 1)-ésimo valor 3 4 3 = (15 + 1) = 12.° valor = 87 4 RIC = Q – Q 3 = 87 – 52 = 35 1 Primer Tercer cuartil cuartil Mediana 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Los Q – 1,5(RIC) = 52 – 1,5(35) = 52 – 52,5 se 1 = ∴ 18 no es un –0,5 valor esperado. valores no encuentran 1,5 no Q RIC o por por esperados más debajo ar riba PREGUNTA 1 A lo de de de 3 F TIPO largo estación de de Q 1 Ejercitación EXAMEN 12 años, esquí, se cada mide 31 de la profundidad enero. Todos de los la nieve datos en están una en centímetros: 30, 75, Halle: ) y 270 el 125, ) el tercer 55, 60, rango, cuar til represente los 75, ) y la ) datos Estadística descriptiva 65, 65, media, el en 45, ) rango un 120, el 70, 110. primer intercuar til diagrama de usos bigotes. erróneos explorar 100 cuar til, del caja conjunto y bigotes. de datos, PREGUNTAs Las 2 TIPO siguientes 76 79 Halle: ) cuar til y Las las 10, 11, 12, Halle: ) cuar til los la ) y 14, el el Unir 5 las 22, 7 del 8 cada media, un la 25, ) 27, media, de ) caja de de 82 primer de en de y de hora a durante 79 cuar til, caja °C Ana ) 81 el Se tercer lo largo turístico de once el primer cuar til, conjunto y de ) el datos. 3 5 6 7 dibujar de caja y histogramas. en horas: tercer bigotes. caja para el ) hallar ) tercer cuar til el y rango, ) el rango 11 diagrama 4 e la Represente de caja con el histograma que le corresponde. x 2 para bigotes centro utilizar diagramas y bigotes. un puede CPG puntuaciones, 1 año: datos. 0 el 29. del cuar til, conjunto 82 cada 28, obtuvo conjunto diagrama diagrama 10 el del intercuar til primer 9 85 tomadas diagrama el ) 71 que temperaturas 21, ) siguiente intercuar til la en rango un media, 6 18, rango, en 75 intercuar til datos son puntuaciones Montana el ) datos Utilice 4 los de ) rango siguientes sierras las 74 rango, el ) represente 3 son 76 el EXAMEN 8 9 x 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 y 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 7 6 5 4 3 2 1 0 x 1–2 3–4 5–6 7–8 9–10 0 x 1–2 . ➔ Frn Para calcular la 3–4 5–6 7–8 0 9–10 x 1–2 3–4 5–6 de frecuencia acumulada se van sumando las Al los datos a medida que se diagrama diagrama útil a de un la hora de de conjunto frecuencia calcular grande la de acumulada mediana, datos u o los resulta cuar tiles agr upados o de acumulada avanza. a Un 9–10 m frecuencia frecuencias 7–8 y sumamente los percentiles continuos. menudo llama de se lo “gráco frecuencias acumuladas”. Capítulo 8 271 emo Se probaron 50 baterías para ver cuánto duraban. T iempo Los resultados (en horas) se muestran en la siguiente 0 Dibuje un diagrama de frecuencia halle la mediana y el rango f ≤ h < 5 3 10 5 acumulada 5 y (h) tabla. ≤ h < intercuar til. 10 ≤ h < 15 8 15 ≤ h < 20 10 20 ≤ h < 25 12 25 ≤ h < 30 7 30 ≤ h < 35 5 Respuesta T iempo 0 5 ≤ ≤ h h (h) < < f Frecuencia Agregar acumulada la 5 3 3 10 5 8 una avanza en ≤ h < 15 8 16 15 ≤ h < 20 10 26 20 ≤ h < 25 12 38 “frecuencia acumulada la f 10 columna frecuencia 3 5 3 las a la frecuencias a baterías menos 25 ≤ h < 30 7 5 = 8 8 45 ≤ h < 35 5 de que se de duraron 5 baterías menos 30 Calcular acumulada 3 + tabla. medida tabla. Frecuencia 3 acumulada” sumando horas, duraron 10 horas. 50 y 8 3 + 5 + 8 = 16 10 3 + 5 + 8 + 10 12 3 = 26 50 38 adalumuca 40 + 5 + 8 + 10 + 12 = baterías duraron 38 Q menos 3 de 25 horas. 37,5 7 3 + 5 + 8 + 10 + 12 + 7 = 45 30 M aicneucerF 5 3 + 5 + 8 + 10 + 12 + 7 + 5 = 50 20 Q 1 12,5 Situar 10 los superior 0 puntos de los que tienen inter valos de por primera tiempo y por coordenada segunda el límite coordenada la x 10 20 T iempo 30 40 frecuencia acumulada cor respondiente. Los dos primeros puntos son (h) (5, 3) y (10, 8). Para n = conjuntos 50 50 grandes de datos, la o Mediana = 19 Mediana: horas = 25. valor 2 mediana es el valor en n Trazar un línea horizontal desde el la posición 2 25 en el cur va, y eje de luego la frecuencia otra ver tical hasta hasta la el Los eje del la Leer valores de tiempo Q y Q 3 en el gráco, de la mediana y los misma 1 cuar tiles de una CPG manera pueden Q = 25, Q 3 = = (25 – 14) horas = 11 horas RIC = Q − 3 14 valores a 1 de un frecuencia Estadística descriptiva leídos Q par tir 272 de 1 los RIC diferir gráco de acumulada. Ejercitación 1 La cur va brazo de de G la 100 Estime ¿Cuál ¿Qué la es le frecuencia boxeadores, mediana el rango dice el de acumulada en muestra el alcance del centímetros. los alcances de estos boxeadores. intercuar til? rango intercuar til? y 100 adalumuca 75 aicneucerF 50 25 0 x 60 65 70 Alcance 2 La siguiente memoria Muestre tabla USB estos long en 75 (mm) 85 (cm) muestra una datos f 80 la tienda en un longitud de de dispositivos frecuencia long lm 40 de informática. diagrama ror de (l mm) acumulada. Frn m 6–10 0 10,5 l ≤ 10,5 0 11–15 2 15,5 l ≤ 15,5 2 Los a datos veces 4 20,5 l ≤ 20,5 6 21–25 8 25,5 l ≤ 25,5 14 como este Situar caso. puntos el tomando límite clase, 26–30 14 30,5 l ≤ 30,5 28 31–35 6 35,5 l ≤ 35,5 34 el 4 40,5 l ≤ 40,5 38 41–45 2 45,5 l ≤ 45,5 40 en los como coordenada superior de la generalmente punto entre 36–40 presentan agrupados primera 16–20 continuos se medio dos clases adyacentes. Capítulo 8 273 3 La siguiente acumulada 100 (min) Número 4 y menos 6 6 y menos 18 8 y menos 24 y menos 40 12 y menos 60 14 y menos 78 16 y menos 92 18 y menos 100 y su La Los una cm Utilice escala cada dibuje un gráco mediana datos en T iempo 2 TIPO clase de promedios El t < de frecuencia almorzar el estudiantes eje horizontal, frecuencia rango ≤ n < 30 2 30 ≤ n < 40 3 40 ≤ n < 50 5 50 ≤ n < 60 7 60 ≤ n < 70 6 70 ≤ n < 80 4 80 ≤ n < 90 2 100 1 Elabore Dibuje un una Utilice su eje sitúe los acumulada. 8 valores 8 ≤ t < de p 12 en y 12 forma de tabla, como q ≤ 36 t < 16 16 p ≤ t < q que de se Matemáticas muestran en la del IB tabla: Frecuencia el intercuar til presentados los estudiantes semestrales en EXAMEN 30 20 < en de 0 estimar: 24 Notas n cada minutos ser Halle ≤ cm diagrama puede Frecuencia PREGUNTA 2 de para continuación. ≤ para estudiantes 10 274 de 0 y 90 distribución tardan menos puntos Una la y ver tical 4 que 2 Utilizando a muestra tiempo estudiantes. T iempo tabla del tabla de diagrama gráco La El primer El rango frecuencia de para estimar: mediana y el tercer intercuar til Estadística descriptiva acumulada. frecuencia cuar til acumulada. tiene los 20 PREGUNTAs 5 Durante jabalina TIPO el y día sus Distancia EXAMEN de los resultados (m) 0 ≤ d Frecuencia Elabore Dibuje Si el una un 20% distancia tabla con que para muestran 20 20 ≤ frecuencia de d el rango Halle la mediana < lanzaron la nal, para continuación: 40 40 ≤ d < 60 60 15 ≤ d < 10 80 80 ≤ d < 100 2 acumulada. acumulada. de utilice la la el los estudiantes gráco para son estimar la nal. intercuar til. gráco música a frecuencia rendimiento calica Halle siguiente de mejor escuchan estudiantes 9 diagrama El < se 40 4 seleccionados 6 depor tes, de las distancias. muestra en la el tiempo que los estudiantes escuela. y 200 adalumuca 150 aicneucerF 100 50 0 5 10 15 20 T iempo 25 30 35 40 x 45 (minutos) Estime: La mediana de los tiempos que los estudiantes escuchan música El rango El tiempo estar El y caja un del mínimo tiempo y que dentro tiempo el intercuar til 10% para que dedicado máximo bigotes estudiante es de debe más a 45 escuchar música escuchar minutos. representar esta música para escucha música Dibuje es un 0 minutos diagrama de información. Capítulo 8 275 PREGUNTA TIPO y EXAMEN 220 El 7 siguiente diagrama de frecuencia acumulada 200 muestra las los mediana 220 de girasoles. las alturas de girasoles. 25% de menor tiendas de orería. tiendas? ¿Entre altura se envían ¿Cuántos qué alturas van 180 a a 160 140 120 aicneucerF El la de adalumuca Halle alturas esas 100 80 60 están? 40 El 10% de mayor decoración de altura hoteles. se destinan ¿Cuántos 20 a van a x 0 140 los hoteles? ¿Cuál es el girasol 150 160 Altura bajo que para La se enviará a los del inmediatamente. de los girasoles ¿Cuántos se le explorar venden altura del girasol más alto interese diferentes representaciones son? visuales La 190 (cm) Quizás medio 180 hoteles decoración? mitad 170 más es 195 cm de las y estadísticas. la altura Dibuje del un más bajo diagrama es de 136 caja cm. y bigotes para Material representar las alturas de los de disponible ejercicios posición . El vrnz rango pero y cada conjunto ➔ La de intercuar til ellas crear una cuadrados los datos. cuadrado Elevar al debajo Elevar al por de los la de de utilizando las los de dispersión solamente valores dispersión. diferencias diferencia la apropiadas, dos valores del entre del Es entre cada conjunto la media cada dato y datos aritmética dato la de y la media media tiene por de que la cada media término no se sea positivo, cancelan con con los lo cual valores misma. casos puntos hace arriba cuadrado muchos que medidas ventajas: cuadrado valores por En tres todos medida los al calcula combina rnz menos se son datos. de los 2 de ón de Elevar 1 rango una para lo el y les este que agrega peso están peso a adicional más lejos las diferencias resulta de la grandes. apropiado, media pueden dado ser más signicativos. 3 El uso de esta matemáticas 276 medida en facilita cálculos Estadística descriptiva ampliación girasoles. de alguna estadísticos manera las posteriores. operaciones en 8: línea: Hoja Medidas central y de de dispersión Dado que las diferencias se elevan al cuadrado, las unidades de Debe varianza no son las mismas que las unidades de los CPG la ➔ La ón es la raíz cuadrada de la varianza las mismas unidades que los una para calcular desviación típica y y tiene utilizar datos. la varianza de la datos. población. ➔ Las fórmulas para la desviación típica y la varianza son: n 2 2 σ x i 1 = Varianza de la población = n n 2 x i 1 σ = Desviación típica de la población = n emo Les preguntamos temporada 4, 5, 6, Calcule la típica 5, 3, a de 2, media treinta 8, y agricultores cosecha. 0, la 4, 6, Sus 7, 8, desviación cuántos respuestas 4, 5, 7, típica 9, de trabajadores estacionales contratan durante una fueron: 8, 6, estos 7, 5, 5, 4, 2, 1, 9, 3, 3, 4, 6, 4 datos. Respuesta Solución “a mano” El 2 Trabajadores Frecuencia (x) (f ) (fx) (x − μ) (x − μ) 2 programa indica de “Cálculo típica/varianza 1 0 −5 25 25 1 1 1 −4 16 16 tecnología”. cómo típica 2 2 4 −3 9 18 3 3 9 −2 4 12 4 6 24 −1 1 6 5 5 25 0 0 0 se A una 6 4 24 1 1 4 7 3 21 2 4 12 8 3 24 3 9 27 9 2 18 4 16 32 calcular la solo mediante “a IB la la se mano” variable muestra la desviación discreta. media Restar la media 3 Elevar al cuadrado del 4 Sumar estos 5 Dividir este de paso cada cada obser vación uno de los 2 cuadrados total por el número de 2 observaciones. Esto da la varianza Tomar 6 para 152 ∑ = del la raíz obtener cuadrada la σ positiva desviación típica σ media: 150 μ NM desviación 2 resultados Para la continuación calcularía para Calcular 1 150 de f (x − μ) 0 30 Matemáticas μ fx = = 5 n 30 Para calcular la desviación típica: 2 ∑ 152 σ = = 2, 25 σ f (x μ ) = n 30 { Continúa en la página siguiente. Capítulo 8 277 soón Ingrese no los datos “frecuencia”. a su en cpG listas Agregue llamadas una nueva “trabajadores” página de y calculadora documento. tab Presione s abre Deje Esto el estadístico) (estadísticas un cuadro número abre (número) otro en (frecuencia) de una |1: | 1: s On-vr variable). de de listas cuadro la en lista la diálogo. de en 1 y diálogo. desplegable lista enter presione Seleccione para desplegable la nmr lista X1 y para la lista frq de frecuencias. enter Presione información Puede (estadística) s enter Presione Esto 6: (cálculo on La n mostrada desplazarse hacia no entra arriba y en una hacia sola abajo pantalla. para verla toda. La desviación típica es el valor denotado con “σ x: σ x” n (desviación σ = 2,25 En este utilizar La (3 típica curso σx, valor sx y y da población). debe el nunca desviación media la cs) siempre valor de el típica una idea muestra de la cuánta forma de variación la hay con respecto a la y distribución. dt ● Una desviación típica muy cerca media. Una desviación de la baja muestra que los datos tienden a baja estar dt ● típica alta indica que los datos están alta dispersos x sobre un amplio Propiedades ● La de desviación dispersión inter valo la típica alrededor de valores. desviación solo de se la utiliza media típica para de un medir la conjunto variación de La desviación se utiliza La desviación típica nunca ● La desviación típica es es describir sensible a los valores no esperados. los negocios, no esperado puede aumentar la desviación típica y ● vez Para desvir tuar datos mayor ● Si todos los representación tienen dispersión, desviación 278 que la típica es Estadística descriptiva de la dispersión. aproximadamente mayor valores de un cero será la desviación conjunto porque la de cada misma a típica. datos valor media, son es iguales, igual a la el depor te a la la las Un ciencias, valor datos negativa. en solo ampliamente datos. para ● típica o la media. medicina. y Ejercitación Utilice 1 la Halle CPG la 7, 2 Halle 9, de 12, la 25, de 49 35, 65, 84, 27, sus f PREGUNTAs la desviación 30, 40, típica 19, el tamaño Halle del 50, de los 28, 30, 44 la calzado desviación 4 5 6 7 8 9 14 22 11 17 TIPO clase de Niños f La de los siguientes 60 siguientes 66 ballet. continuación una 5 típica de 73 típica estudiantes de los en tamaños de calzados. Tamaño A 20, muestra de desviación números. 32, clase la y 44, tabla y 37 27, La ejercicios. varianza números: una 4 estos la varianza conjuntos 3 para media, conjuntos H siguiente recordar los desviación Palabras 29 EXAMEN se muestra niños. el Halle número la media de y niños la 1 2 3 4 5 6 7 5 12 8 3 0 0 1 tabla muestra alumnos de el un número gr upo de que en las desviación palabras estudia que inglés. familias en típica. pueden Halle la típica. f Pafnuty 5–9 9 10–14 11 15–19 10 Lvóvich Chebyshev fue El un teorema muestra 20–24 20 25–29 10 de la 12 35–39 6 aplicar conjunto En 40–44 3 45–49 1 50–54 1 2 60–64 3 65–69 0 70–74 1 75–79 1 de Rusia hicieron y el siglo el a valor típica se cualquier datos. varios XIX. r uso. Chebyshev Francia estadísticos tema 55–59 de cómo desviación puede 30–34 (1821–1894) matemático se avances durante Este interesante es un para investigar . Capítulo 8 279 6 Se realizó casas una al azar. sobre Los Número de habitaciones Número de casas Indique Escriba la media Escriba la desviación por que usó una datos son del casas número se de habitaciones muestran en la 2 3 4 5 6 41 60 52 32 15 8 discretos número típica de del o en 208 tabla. 1 tienen desviación TIPO una teléfonos tiempo los cuántas PREGUNTAs Se si el resultados continuos. habitaciones número de por casa. habitaciones casa. Halle 7 encuesta elegidas celulares lo número más que la de dormitorios mayor media. EXAMEN muestra que típica un aleatoria para utilizan de 167 recopilar por día. personas datos Los sobre que la resultados poseen cantidad se de muestran en la tabla. T iempo utilizado día (t por 0 ≤ t < 15 15 ≤ t < 30 30 ≤ t < 45 45 ≤ t < 60 60 ≤ t < 75 75 ≤ t < 90 minutos) Número de 21 32 35 41 27 11 personas Utilice la la CPG desviación para típica calcular del valores tiempo aproximados utilizado por día de en la los media y teléfonos celulares. 8 El siguiente peces cuadro encontrados muestra en la red las de longitudes un pequeño en centímetros barco de los pesquero. 12 10 secep 8 ed 6 oremúN 4 2 0 20 40 60 80 Longitud Halle el Escriba número una Escriba 100 total de estimación una 120 (cm) peces de la estimación en la red. longitud de la media. desviación típica de las longitudes. Material de disponible ¿Cuántos peces (si los hubiera) tienen ejercicios tres 280 desviaciones Estadística descriptiva típicas má q la ampliación en línea: Hoja de longitud myor q media? posición 8: Medidas central y de dispersión ingón: el efecto de el conjunto sumar de o datos multiplicar en la desviación típica He aquí un Calcule Ahora 100, conjunto la sume 109, ¿Qué Calcule Explique Ahora la Calcule g ¿Qué ➔ se lo 8, con que 4, la todos la 0, o 2 6, la 9, 3, 5, 5, 1, 4, 6. números. 104, de la lista, para obtener 104, 102, 106. y de por qué todos 10, este los 10, 2, nuevo conjunto. sucede valores 8, esto. de la lista original, para 12. media? la típica. varianza? mo un m/r 0, números 101, típica por 18, con 2, estos media? obser va con 4, de los 105, desviación pasará efo Si a típica desviación sucede f números: 105, multiplique obtener ¿Qué 100 103, sucede de desviación ¿Por qué? nform valor n constante o k o a/de orgn: todos los En los se nos una lista, la la media desviación aritmética típica g aumenta no o disminuye en k se mn/n todos los reglas. números de la lista por pregunta constante k, tanto la media aritmética como típica ero se mn/n or del de revisión la sin desviación 3 un ejercicio valor (Véase mm. la Si pedir utilicemos estas pero puede números que de exámenes, CPG.) k. rón ✗ 1 Halle: 1, 2 7, 8, Una 2, moda, ) 3, clase hogares, 6, 5, 10, recopiló como se la mediana, ) la media y ) los datos muestra sobre en la el número siguiente de 3 4 5 6 7 8 9 10 f 3 9 10 2 3 1 1 0 1 Calcule la media Calcule la mediana. Escriba La es edad de media años reencuentran ¿Cuál es de: del número de mascotas en sus mascotas. moda. TIPO 17,5 rango tabla. 2 la el 3 Mascotas PREGUNTA 3 la ) EXAMEN de y en ahora un la de desviación una la gr upo reunión media y la amigos típica escolar al es terminar de 0,4 después desviación típica la años. de de 10 escuela Todos se años. sus edades? Capítulo 8 281 PREGUNTAs 4 Un TIPO agricultor resultados EXAMEN cultiva de la dos cosecha tipos se 40 45 50 Masa Halle: la ) muestran T ipo T ipo A 55 en diferentes a de maíz y los continuación. B 60 gramos mediana, el ) rango y el ) rango intercuar til para cada Se 5 La media de seis números es 71. Un número es tipo. nos puede calculemos otro es 92 y los otros cuatro son todos Halle el total de Halle el valor los seis bien uno de los cuatro números que Si a cada uno de los el seis números se le resta o 6 la Dibuje media un del gráco nuevo de media o utilizando bien la CPG. conjunto frecuencia de cálculo la de la varianza desviación solo se 9, pedirá halle la fórmula faltan. típica la números. Para de que iguales. o pedir 46, que utilicemos la CPG. números. acumulada para los datos de la tabla. Altura “Estime 150 ≤ h < 155 155 ≤ h < 160 160 ≤ h < 165 165 ≤ h < 170 170 ≤ h < a par tir de 175 (cm) su f 4 22 56 32 gráco” que debe líneas Estime la mediana a par tir de su Estime el rango intercuar til a par tir del A un dado número La se del lo uno siguiente Frecuencia 8 Calcule Halle: La el mediodía noviembre. 282 de 5 6 26 10 20 k 29 11 de La en Halle mediana nos las la muestra montañas mediana f < 27,5 6 27,5 ≤ t < 42,5 3 42,5 ≤ t < 57,5 5 57,5 ≤ t < 72,5 8 72,5 ≤ t < 87,5 6 102,5 2 Estadística descriptiva dado muestra cada número. k t < frecuencias 4 tabla del un y la rango temperatura de el El Omani RIC. en intercuar til al gráco, forma el las 3 ≤ t cara seis. 12,5 ≤ Cada 2 Temperatura 87,5 veces. muestra valor (°F) 100 en gráco. 1 siguiente al tabla Número arroja las horizontales ver ticales el 7 dibujar gráco. y signica 5 de como mostrar procedimiento utilizado. ero 1 Calcule 9, 11, la 12, 2 Juana mediana 13, PREGUNTA 13, el un f rón y el 19, 21, hogar año 27, 30, gatos. El 8 9 3 7 11 12 6 3 Halle la desviación media 35 de cachorros por de cachorros por camada. 410 jugadores típica. raquetas temporada Raquetas 33, fue: 7 de de: número 6 cantidad la 25, 5 la número intercuar til 4 Halle en 21, para El rango EXAMEN último Cachorros 3 17, TIPO tiene camada de tenis rotas por fueron: 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 11 43 90 172 13 64 10 4 rotas f Halle: PREGUNTA 4 El TIPO número cada La de noche se f Halle la La mediana La media EXAMEN horas Horas moda que muestra los en estudiantes la siguiente 1 2 3 4 5 6 2 5 4 3 4 2 1 la mediana, la matemáticas tabla: 0 media, estudian moda, la desviación típica y la varianza. Halle 5 El en el rango, siguiente una el primer histograma escuela cuar til muestra secundaria de y las el rango estaturas intercuar til. de los estudiantes Per ú. y 90 80 70 aicneucerF 60 50 40 30 20 10 0 140 150 160 Estatura Escriba Elabore la clase una estimación 170 190 x modal. tabla de 180 (cm) la de frecuencias estatura media agr upadas de los y calcule estudiantes una per uanos. Capítulo 8 283 PREGUNTA 6 Se TIPO evalúan cuántas Los EXAMEN los 150 palabras resultados Número en se de estudiantes francés dan Número la una pueden tabla de a recordar 15 11 11 16 21 32 17 33 p 18 q 19 38 137 20 13 150 Escriba el valor Halle la mediana Halle la media ResuMeN aná ● El ● Los del de p. estudiantes Halle número número de de o datos ro constituyen y la información se pueden cuantitativa discreta variable cuantitativa continua En de gr upo la en el un tales obtiene y se los clasica dos datos categorías: valores la ser de numéricos medida y medición longitud, el su exactos. precisión utilizado. peso y el tiempo, pueden término que oón estamos incluye a estudiando todos con los el tomar miembros n de tomar decisiones población, una selección tenemos o muchos frn datos de continuos barras de pero la población. de los Es un individuos subconjunto que la conforman. o datos, podemos organizarlos en gr upos en gr se puede no tiene dibujar un hogrm. espacios entre las Es similar Estadística descriptiva a barras. Continúa 284 en decimales. par te gráco se en puede como una los toma instr umento es Para que variable. datos. mr Cuando una ● o denido prnón ● del continuas, estadística, Una de precisión fraccionarios basadas ● la variables un sola onno variable de una dividir Una valores q n o cuantitativos y contempla Una ● de 8 ● Las valor palabras. ● ● el palabras. capítulO unidimensional o depende minuto. nmnon análisis Los un 99 del del en saber acumulado estudiantes para continuación. Número de escuela palabras ● en de en la página siguiente. M ● La mo ● La m números es el es en oón valor la suma un de se de presenta los conjunto Suma Media que nr números de los La se ordenan ● Si hay es gran dividida por el total en un conjunto de datos. de de los datos = es mn mediana frecuentemente datos. valores Número ● más el número de del valores medio en forma la media de creciente. los Si cantidad de números dos el cuando número valores y es del los de números valores de en un un conjunto conjunto de es datos par, la medio. difícil hallar el valor del medio, podemos usar n +1 la fórmula: Mediana = -ésimo valor, donde n es el número de valores 2 en el conjunto. vn ● Moda La moda puede Los el valores valor de extremos la dn no afectan ● moda. ● datos cuando pide a No es única: se elegir elemento una ● el más popular . ● puede Media media centro Es la medida utilizada el de conjunto un en ingeniería ● de datos. Utiliza a conjunto ● Es única: ● Es útil ● Mediana mediana describe centro de conjunto datos. el de en Es de en conjuntos Es ● Por única: la al no hay de valores repetidos en datos, existe no Cuando Los más hay moda, el conjunto la más es o valores afectan el de moda. de difícil de comparar . extremos valor de la media. elementos solo una del respuesta. a de datos. extremos la no la afectan solo del es tan ● Es ampliamente como menos cálculos una valor los No utilizada de datos. de ● media. comparación de 50% los comparación tiene tratarse deja negocios, haber datos. de como útil ● la ampliamente como ● informática. tiene valores tanto ● un de Los e más áreas todos conjuntos La conjunto respuesta. interpretar ● describe del los necesariamente Cuando una La todos datos. cualitativos o utiliza elementos utilizarse para No la media. utilizada en avanzados. respuesta. del datos medio, a cada lado. Continúa en la página siguiente Capítulo 8 285 M ● El rngo Primer es rón la diferencia cuar til El entre rmr sección, en se cuar tas mayor por par tes símbolo se el 25 y Una el menor. que marca conjunto del arriba. menudo el cuar ta debajo por a y valor divide secciones. halla percentil valor es r cuando cuatro datos el par te primer T ambién se lo la de primera datos de los cuar til se denota lo y tres llama el mediante el Q 1 Segundo cuar til El gno datos Tercer cuar til El y rr sección, cuatro se arriba. denota se r cuando por lo es se secciones. hallan es r también el el que llama el conjunto marca conjunto tercer símbolo del percentil cuar tas del lo el el valor T res se mediante mediana divide debajo También la llama la de par tes cuar til percentil tercera datos de y de 50. los la datos otra, 75 y en se por lo Q 3 3 1 Q = (n + )-ésimo valor y Q = (n número A la de valores diferencia valor, donde n es el El resumen un en entre el el conjunto primer y de el datos. tercer cuar til se la denomina rngo (RIC). nrr ● )-ésimo 4 4 ● + 3 de diagrama los de cinco y números se puede representar grácamente mediante go Rango Bigote Min X Rango Intercuartil Q Bigote m Q 1 Max X 3 (Mediana) ● Un valor arriba de no Q esperado o por es cualquier debajo de de calcular los datos vrnz ● La una las medida encuentra al menos ,5 la frecuencia medida que acumulada se por de diferencias la todos entre cada sumando las frecuencias los dispersión. van avanza. ón combina se valores Es dato y de un conjunto la media aritmética la media de los de de datos los para Estadística descriptiva crear cuadrados de datos. Continúa 286 RIC m a y rnz se Frn Para que Q 3 ● valor en la página siguiente. ● La ón unidades ● Las que fórmulas los es la raíz cuadrada de la varianza y tiene las mismas datos. para la varianza y la desviación típica son: n 2 x i 1 2 σ = Varianza de la población = n n 2 x i 1 σ = Desviación típica de la población = n efo Si la se le se o mo m/r media g Si aritmética no nform un valor la media o constante o k aumenta/disminuye a/de en k orgn: todos los unidades, números pero la de una lista, desviación típica mm . mn/n tanto n aritmética todos como los la números en desviación la lista por un valor constante k, típica mn/n or k Capítulo 8 287 t or del conomno Hho n ya estadística que Averigüemos estadísticas ■ ¿Qué ¿Es ■ ¿Cuál ■ Las fácil es la ■ y medidas libro nos de las en exponer los “El de la y se Nghng han utilizó moder na registrado las esto. x ? entre de una muestra posición y central diferentes todas ¿Qué ■ ¿Está cree de dónde una población? (media, propiedades de Huff de Ares los de G. los Conocimiento: Wells con hechos y las fórmulas algún matemáticas? estadísticas 2011) ha intentado desaprensivos, “hombres la diferentes verdades con Mares, será como signica acuerdo de mentir y inventadas válidas? estadísticos estadístico eciente que proponer acerca Cómo de ¿fueron provienen? igualmente esto trucos pensamiento central, matemáticas español ciudadanía del relativamente avances ¿expresan ¿De “autodefensa” ■ Teoría μ posición H. 288 rróno Gon ? medidas dice Darrel (edición una condujo Frn descubier tas? ¿Qué para qué moda), alter nativas, El rama datos? ¿Podrían ■ a una Forn diferencia distintas Las o y es principales confundir mediana los sus cómo inventó ■ ■ ono La ■ y honestos”. día tan capacidad de necesario leer y para escribir”. (866–946) lo que expresó H. G. W ells? él? conceptos erróneos en estadística en de las los matemáticas, últimos 400 años. ¿Qé ■ n Critique estos fá mnr on ? grácos: 4,8% 3,3% Nos está “Hay yendo 3,1% tanto ahora que década de en tres clases 3,1% de mejor la mentiras: mentiras, 1990. las las mentiras malditas y década de 1970 década de 1980 década de 1990 las actual estadísticas”. El autor 40 estadounidense ¡Qué me enor Mark 30 incr el to emen este ero núm Twain atribuye en de dicho al primer 20 ministro s! rana del británico siglo XIX, 10 Benjamín Disraeli. 0 Mayo Haga una sobre su ■ encuesta materia Utilice Septiembre a sus Estos amigos favorita. Microsoft Excel estilos (o grácos para dibuje de mostrar grácos a nos engañan: Mostrar Intente cambiar la de los utilizar, situación datos. mano). escala del eje una pequeña el ■ pueden y “tr ucos” cómo para diferentes la algunos se ■ producir son que o Esto cambio cantidad demasiado demasiado grande enmascara que se o de exagera está y registrando. o el valor en el que comienza el ■ eje y. Utilizar Esto ■ Muestre grácos en Vea qué pasa con una materia tener cero votos, en espera ver de No mostrar Dibujar de la realidad, ■ ¿Cómo tanto ■ se para ¿Cómo lector escala la escala. lineal. Mantener al lector. pueden pero ser pueden puede hacer aclarar podemos muy también buen como decidir útiles y para si para mal uso de las histograma con tridimensionales. que diferencia la entre Hace los datos mayor. proporcionar distorsionar un barras luzca estadísticas una sectores. ■ Las lineal. al un desinformado gráco no que ■ pueda escala confundir 3D. que ■ una puede una nuestras inuyente inter pretación percepciones. estadísticas, de manera que sir van confundir? aceptamos las pr uebas estadísticas que se nos presentan? Capítulo 8 289 Integración 9 ObjetivOs 6.4 La del integral capítulO: indenida como indenida x de primitiva 1 n (n ∈ (antiderivada) de una función; integral x ), y e comparación o ; funciones compuestas de las anteriores x con 6.5 la función Integración por Integración con integrales áreas cálculo entre Problemas aceleración an Qué 1 una b tanto de de áreas a; sustitución para forma bajo volúmenes cinemática distancia total analítica al expresión el la f (g(x))g′(x) dx término como (entre revolución relativos la determinar cur vas de en constante; haciendo cur va alrededor desplazamiento y el del s, la uso de eje x); la cálculo eje x. velocidad v y la recorrida serie saber dada en Comprobemos notación de 1 Escriba como nuestras una suma como una suma de de habilidades términos. 6 5 sumatoria de omnzr necesitamos Escribir + restricción cur vas; de ax una denidas tecnología; 6.6 lineal términos 2 4 (2i ∑ ) (2i + 1) (3k 2) k =2 i =1 = [2(2) + 1] + [2(3) + 1] + [2( 4 ) + 1] i =2 5 3 2 = 5 + 7 + 9 ∑ [(i ) g(x )] [ f (x i )( Δx j i =1 )] j j =1 4 Ejemplo: f ∑ (x ) = f (x j ) + f (x 1 ) + f (x 2 ) + f (x 3 ) 4 2 Halle el área. j =1 2 Usar fórmulas geométricas para hallar el área 5 mm 4 mm Por ejemplo: área del trapecio 7 cm 9 mm 1 A = (b + b 1 8 cm )h 2 2 3 10 cm Halle el volumen. 1 8 cm = (10 + 8)( 6 ) 4 m 2 2 = 54 cm 6 cm 14 pies 10 cm 3 Usar fórmulas geométricas Por ejemplo: para hallar volumen el de volumen la esfera 2 m 4 π r = 3 290 Integración 32π 4 3 V 3 π (2) = 3 3 = m 3 6 pies Sabemos que movimiento Ahora tomando encontrar la consideraremos función la podemos derivada el desplazamiento función la de proceso de un velocidad la función inverso. objeto de en ¿Se un objeto en desplazamiento. puede hallar movimiento si se la conoce velocidad? Supongamos Necesitamos que la función hallar una velocidad función s(t) está tal dada que s ′(t) por v (t) = 2t +. = 2t Si + . Derivación operamos 2 t “en sentido inverso”, vemos que una posible función + t d s (t) es n = t + t, ya 1 2 (t que + Integración 2 2 es 2t desplazamiento + t ) = 2t + 1. ¿Por qué decimos que s (t) = t + . + t dt posible función desplazamiento? 2 Se El dice que proceso capítulo la de se movimiento una puede sobre = operamos que sobre utilizar una “en la t + t es una antiderivada recta, anr Supongamos Si hallar s (t) aprenderemos integración . función y derivada sentido el se proceso para de y de integración problemas v (t) y = En cómo que 2t este la involucran volumen. ngr una inverso”, de llama ngrón. resolver área nr nn función f vemos está que f dada puede por ser la 2x +3. función d 2 2 f (x) = x + 3x, dado (x que + 3x ) = 2x + 3. 2 x + 3x + + 3x – + 3x 1 dx 2 Pero hay otras funciones que tienen la misma derivada, tales como x (x) = x 3x + o f (x) = x x 2 2 + + 3x – 6, dado que 2x + 3 2 d 2 f 6 (x + 3x + 1) = 2x + 3 y dx d 2 (x + 3x − 6) = 2x + 3 dx Capítulo 9 291 2 A las se funciones las llama f (x) = 2 x + 3x, de nr f (x) 2x + = x 2 + 3x + y + 3x + C, f (x) = x + 3x – 6 3. Una función F es una 2 Cualquier función de la forma f (x) = x donde C es una nr constante arbitraria, es una antiderivada de 2x + de f si 3. F ′ (x) = f (x). n ingón: Copie y complete f (x) antiderivada la tabla Antiderivada siguiente. de de La x primera entrada ya ha sido completada. f 1 2 x x + C 2 2 x 3 x 4 x n Escriba una expresión o regla general para las antiderivadas de x 1 2 –3 Muestre ¿Hay si su valores regla de n da las para los antiderivadas cuales la correctas regla no es para x y x válida? 1 n +1 n Las antiderivadas de x vienen dadas por x Así + donde C es una constante arbitraria y n ≠ como proceso –. hallar una llama rón, proceso emo el derivada de hallar antiderivada se ngrón Halle la antiderivada de cada función. 1 4 10 x 3 x 5 x Respuestas 1 1 1 10 +1 x n +1 11 +C = 10 + 1 x +C Aplicar la x regla n 11 donde n = + C , + 1 10 n 1 5 = Escribir de la f orma y = x , con n x 5 x racional 1 1 −5 +1 x −4 +C = x 1 n +1 +C Aplicar −5 + 1 la x regla + C , 4 n 1 donde = n = + 1 –5 +C 4 Simplicar 4 x 3 n 4 3 x Escribir 4 = ⎛ 1 ⎞ 4 y = x , con 1 4 +C = ⎟ x ⎜ 3 ⎜ f or ma n racional 7 +1 ⎞ x ⎜ la x 3 1 ⎛ de Recuerde: n +1 +C Aplicar ⎟ la regla x + C , 7 + 1 ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ 1 n ⎟ + 1 2 x ⎝ 4 4 ⎠ donde 7 n = 3 4 x 3 x = x +C 1 7 Simplicar Integración x 1 4 292 3 4 = de C , n + 1 4 4 x = x , etc. se el una llama Ejercitación Halle la 9A antiderivada de cada función. 1 7 4 x 1 –2 x 2 2 x 3 x 4 2 1 1 1 5 3 x 5 x 6 7 8 12 4 x x 1 7 3 x 9 1 3 x 10 11 12 5 3 x A la antiderivación y nn se la también denota se con la un 2 x conoce símbolo como ngrón integral dx. Por Si ejemplo, F ′(x) = f (x), escribimos 1 3 x 4 dx = x + C signica que la integral indenida (o f (x) dx antiderivada) = F (x) + C 4 A 1 3 de la expresión 4 es x x + C. 4 f (x) dx Estas reglas nos ayudarán a hallar integrales se ngr ➔ Rg la llama indenidas. nn. on f (x) dx se lee 1 n n+ x dx = x + C, n ≠ n + 1 ➔ Rg “antiderivada de respecto o ➔ = Rg kx + C f ➔ (x) dx Rg f con “integral con món = k f respecto a x”. vr or n onn f (x) dx kf x” onn de k dx a = F (x) + C (x) dx ón o ingrno rón conn ( f (x) ± g (x)) dx = f (x) dx ± g (x) dx ngrón emo Halle la integral indenida. 6 x 5 dx 4 (3u 4 dt 3x (x dx 3 2 + 6u + 2) du + x ) dx Respuestas 1 6 x 6+1 dx = x + C Aplicar la regla de la potencia con Aplicar la regla de la constante. n = 6 6 + 1 1 7 = x + C 7 4 dt = 4t + C variable de integración { es El dt nos dice que la t. Continúa en la página siguiente. Capítulo 9 293 5 5 3x dx = 3 x ⎛ Aplicar la regla de la multiplicación por una constante dx ⎞ 1 5 +1 = 3 x ⎜ ⎝ Aplicar +C la regla de la potencia con n=5 ⎟ 1 5 +1 ⎠ 1 6 = x + 3C 3C 1 equivale a alguna constante arbitraria C. 1 2 Generalmente, en la respuesta nal escribimos esta 1 6 = x + constante C arbitraria C. 2 4 2 (3u + 6u + 2) du 4 = 3u 3 u la regla de la adición Aplicar la regla de la multiplicación regla de la potencia 2 du + du + 6u 4 = Aplicar du + 2 du du + 2 du 2 6 u por una constante ⎛ ⎛ ⎞ 1 ⎞ 1 2 +1 4 +1 = 3 u ⎜ ⎟ + 6 4 + 1 u ⎜ ⎝ ⎟ 2 + 1 + 2u + C Aplicar la y la regla de la ⎠ constante con variable de integración u 3 5 = 3 u + 2u + 2u + C En realidad, obtenemos una constante de integración 5 por cada tér mino, pero C + C 1 alguna constante + C 2 arbitraria equivale a 3 C. 1 3 (x 1 x ) dx + = n 3 (x + ) dx x Escribir de la f or ma y = x , con n racional 1 1 +1 1 1+1 x = 3 + x + C Aplicar la regla de la potencia a cada tér mino 1 1 + 1 + 1 3 4 1 3 2 = x 2 Ejercitación 3 + x +C 4 9B 1 Podemos vericar si la 3 1 x dx dt 2 2 t respuesta derivando es la correcta, integral 4 5 x 3 dx 4 2 du obtenida si 4 y coincide obser vando con el 2 5 (3x + 2x + 1) dx dx 6 3 integrando dado. x 4 2 7 (t 9 (5x 3 t + ) dt 8 ( 2 x + 1) dx 0 4 dt 3 + 12x + 6x – 2) dx 10 4 3 11 Sea f (x) = x + . 2 x Halle: f ′(x) f (x) dx g (x) dx 5 12 Sea g(x) Halle: 294 Integración = 30 x . g ′(x) dt = 1 × dt = t dt Al comienzo de en movimiento esta está sección dada vimos por v (t) que = 2t si + la , velocidad entonces de un objeto el 2 desplazamiento constante de la arbitraria par tícula C. Ahora es + ) dt = de gnr posición en + t t + C, escribir para esto alguna como 2 t + (2t Supongamos = podemos 2 (2t s(t) t + + C, donde t + t + C se llama la oón ) dt. que también el instante + t t = se nos es 6. dice que, para Entonces esta par tícula, podemos hallar la C 2 s (t) = t + C 2 + s () = 6 = 2 C = 4 + + C C 2 Por lo tanto, s (t) = + t t + 4. El dato de que la posición en el 2 instante t oón = es 6 se de rr emo llama una (2t + rrón, ) dt, dada y esta t + t + 4 es una restricción. 2 f Si La ′(x) = 3x + 2x y f (2) = –3, halle f A (x). veces se cur va y = f (x) pasa por el punto (32,30). La pendiente de está dada por f ′(x) restricción presenta onón = como la 1 cur va la n, . 5 es 3 decir , una condición x Halle La la tasa fórmula de de la crecimiento cuando cur va. de una población de peces está dada t es ejemplo, por si cero. nos Por dicen dP = t , 150 para 0 ≤ t ≤ 5 años. La población inicial era de 200 que el desplazamiento dt inicial peces. Halle el número de peces en t = 4 es 4, esto años. signica que el desplazamiento es 4 Respuestas cuando t = 0. 2 f ′(x) = f (x) = f (x) = 3x + 2x 2 (3x + 3 2x) dx Aplicar la regla de la potencia para 2 x + x + C 2 3 f (3x 2 (2) = 2 + −3 = 8 C = −15 + 2 4 + + + C Usar el hallar 3 ∴ f (x) = x 2x) dx C dato de que f (2) = –3 para C 2 + x – 15 1 f ′(x) = 5 3 x 1 n f (x) = dx 5 Escribir de la f or ma y = x , con 3 x n racional, y aplicar la regla la solución de la 3 potencia 5 = para hallar dx x 1 general 2 5 (x) = dx 5 5 f de x + 3 x C 2 { Continúa en la página siguiente. Capítulo 9 295 2 5 5 f (32) (32 ) = + C Usar el dato de que el punto (32,30) 2 pertenece a la curva para hallar C 30 = 10 + C = 20 (x) = C 2 5 5 ∴ f + x 20 2 dP = t 150 dt n P(t) = 150 Escribir t dt de racional, y la f or ma hallar la y = x , con solución n general 1 2 = t 150 dt de 150 Que la t dt 3 2 P(t) 100t = + C 3 2 P(0) 100 ( 0 ) = 200 = 0 C = 200 + + C C 200 población peces Usar esto inicial signica para que hallar era P(0) de = 200. C 3 2 P(t) 100t = + 200 3 2 P(4) 100 ( 4 ) = = Hay + 200 Hallar P cuando t = 4 1000 1000 peces cuando t = 4 años. Ejercitación PREGUNTAS 9C TIPO EXAMEN 5 1 La El derivada gráco Halle de de una f la función pasa por expresión el f está punto para f dada por f ′(x) = 4x + 8x. (0,8). (x) dy 4 4 2 Se sabe que = x x + y que y = 0 cuando x = dx Halle y en función de x. –1 3 La velocidad, v m s , de un objeto en movimiento en el 2 tiempo t, Cuando 12 4 está t = metros. La razón dada 3, el Halle a la por v (t) = 3t deplazamiento una que el expresión volumen – s 2t. del para de objeto s una en es de función esfera está de t aumentando, dV 3 en cm – s 2 , está dada por 2π (4t = + 4t + dt 3 El volumen Halle 296 el inicial volumen Integración era de la de π cm esfera cuando t = 3. ), para 0 ≤ t ≤ 2. PREGUNTA TIPO EXAMEN –1 La 5 t velocidad, segundos v m s está , dada de un por objeto v (t) = 20 en – movimiento en el tiempo 5t –2 Halle El la desplazamiento Halle . La una Má regla aceleración de objeto, inicial expresión or la del para s s es en de para la m s 5 metros. función ngr potencia en de t. nn integración nos dice que ¿Por qué decimos que 1 n n+ x dx = x + C, n ≠ –. La regla no funciona cuando 1 no n + 1 está denida? 0 n = – ya que llevaría a la división por 0. Entonces, ¿a qué equivale 0 1 ¿Es lo – la integral x mismo que 0 dx? ¿Por ? 0 qué o por qué no? 1 d – Hemos visto (ln x) que = = x para x > 0, por lo que x dx 1 ➔ dx = ln x + C, x > 0 x d x (e También x ) = e , por lo tanto dx x ➔ x e dx emo Halle la = e + C integral indenida. t 4 e dx dt x 2 Respuestas ⌠ 4 ⌡ 1 ⌠ dx ⎮ = 4 ⌡ x Aplicar dx ⎮ la regla de la multiplicación x por una constante 1 = 4ln x + C, x > 0 Usar el dato de que dx = ln x + C, x x > 0 t e Reglas 1 de integración t dt = e 2 dt Aplicar la regla de la multiplicación 1 2 por una dx constante = ln x + C, x > 0 x 1 x t = e + Usar C el dato de que e x dx = e + C x e 2 x dx = e + C 2 3x 2 Para algunas integrales, tales como (x + 2x + 1 2 + ) dx dx, x 2t– y ln (e ) dt, desarrollando antes de tal los integrar. vez tengamos paréntesis, El que reescribir separando, próximo ejemplo los nos el integrando, términos muestra o ya sea simplicando, cómo. Capítulo 9 297 emo Halle la integral indenida. 2 3x 2 + 2x + 1 2 (x + 2t–1 1) dx dx ln(e ) dt x Respuestas 2 2 (x + 4 1) dx = (x 2 + 2x Desar rollar + 1) dx y luego integrar cada tér mino 1 2 5 = 3 x + x 5 + x + C 3 2 3x + 2x + 1 dx x 2 ⎛ 3x = 2x + x ⎝ x 1 3x ⎮ ⎜ Separar dx ⎟ x ⌠ ⎛ = ⎞ 1 + ⎜ dx Simplicar ⎟ ⌡ ⎝ tér minos ⎞ + 2 + x los ⎠ y luego integrar cada ⎠ tér mino 3 2 = x + 2x + ln x + C, x > 0 2 2t–1 ln(e ) dt = (2t – 1) dt Simplicar 2 = Ejercitación Halle la t – t + usando el dato de que x C e y ln x son funciones inversas 9D integral indenida. 2 x dx 1 2 3e 4 e dx x 1 ln x dt 3 dx 4t 3 2x 2 + 6x + 5 2 (2x 5 + 3) dx dx 6 x 2 3 u ln e 7 du 8 (x 1) dx 2 x e – x + 1 dx 9 + x + 1 dx 10 2 x Podemos cada Ahora consideraremos integrales indenidas de funciones que con la función lineal ax + regla, miembro la igualdad mostrando ⎛ (ax + b) n +1 dx = ( ax ⎜ a ⎝ + + b) e se C obtiene el integrando. ⎟ n +1 ⎠ Debemos 1 ax + b ➔ y que ⎞ 1 n ➔ derecho b de 1 derivando son el composiciones vericar tener en ax + b dx e = + C cuenta que ln(ax + b) a está 1 ⌠ ➔ ⌡ 1 dx ⎮ denido cuando b ln( ax = + b) + C , x > − b ax + b a a ax + b > 0 o x > – a 298 Integración emo Reglas Halle la integral de integración indenida. n (ax 3 4 (3x + + b) dx = 1 2x+5 1) dx e dx dx dx 4 4 x 2 (6 x + 3) 1 ⎛ ⎞ 1 n+1 (ax ⎜ a + b) n + 1 ⎝ ⎟ + C ⎠ Respuestas 1 ax + b e 1 1 ⎛ ax + b dx = ⎞ n+1 (3x + 1) (ax + b) Hallar dx + ⎜ a e + C a 4 C ⎟ n + 1 ⎝ ⎠ 1 1 ⎛ 1 5 = (3 x ⎝ dx + + 1) ⎜ 3 ⎞ para C = a 3, b = 1 y = n 5 = 4 ⎟ ax + b ⎠ 1 ln(ax 1 Vericar, 5 = (3 x la integral + b) + C obtenida a + + 1) derivando C b 15 d 1 ⎡ 1 ⎤ 5 ⎢ dx ⎣ x > – 4 = (3x + 1) (5(3x + 1) (3)) a ⎥ 15 15 ⎦ 4 = 1 2 x +5 e = + 1) 1 2 x +5 dx (3x ax + b e Hallar + C e + C para a = 2 y b = 5 a 2 Vericar, d ⎡ 1 derivando 2x + 5 dx ⎣ dx 4 x = 2x +5 = 2x + 5 [e (2)] = e ⎥ 2 2 ⎦ 4 x 2 Aplicar dx 3 3 ln( 4 x ⎣ − 2) una 1 ⎤ ⎢ regla de la multiplicación + C , x constante 1 Hallar > ln(ax + b) para a = 4 y b = –2 ⎥ 4 la 2 por ⎡ 1 a 2 ⎦ Vericar, 3 = obtenida 1 3 = integral 1 ⎤ e ⎢ la derivando la integral obtenida 1 ln ( 4 x − 2) + C , x > 4 d 2 ⎡ 3 ⎤ ln(4x dx ⎣ 3 2) ⎢ 1 = ⎥ 4 ⎦ (4) 4 4x 2 3 = 4x 2 1 –4 4 (6 x dx = (6x + 3) dx n Escribir de la f or ma y = x , con n + 3) racional 1 ⎛ 1 3 = (6 x 6 ⎝ ⎞ + 3) ⎜ 1 + C n+1 1 para − + a ⎞ (ax + b) Hallar + ⎜ ⎠ a = 1 ⎛ ⎟ 3 = ⎝ C ⎟ n + 1 6, b = ⎠ 3 y n = –4 C 3 18( 6 x + 3) Vericar, derivando ⎡ d 3 18(6x + ⎣ d 3) obtenida ⎥ ⎦ 1 3 = integral ⎤ 1 ⎢ dx la (6x + 3) dx 18 1 1 4 = − ( −3(6x + 3) (6)) = 4 18 (6x + 3) Capítulo 9 299 Ejercitación Halle la 9E integral indenida en las preguntas a 0. 1 x 2 (2x 1 + 3 5) dx (–3x 2 1 + 5) 3 2 dx 3 e 6 4e dx 3 2x+1 dx 4 5x dx 5 + 4 7 dx 2x 1 ⎛ 2 7 6(4x 7 – 3) dx ( 8 7x + 2 ) dx ⎜ 9 4 4 x e ⎞ + ⎟ 3x ⎝ dx 5 ⎠ 2 10 3 3( 4 x dx 5) PREGUNTAS TIPO EXAMEN 3 11 Sabiendo f La 12 que f (x) ′(x) = f velocidad v (4x de + 5) , halle: (x) dx una par tícula en el tiempo t está dada por –3t v (t) es s El s. en = e + Sabiendo función método Usamos forma el f la s = 4 metros de la cuando par tícula t 0 el tiempo t segundos, exprese ón El para siguiente evaluar ejemplo integrales muestra de cómo la hacerlo. indenida. 3 4 + 5x) (6x + 5) dx 2 x 3x 3 12 x 2 4 x = en t g ′(x) dx. integral (3x desplazamiento sustitución méoo 2 El que de de (g (x)) emo Halle 6t. (2x – 3) dx 2 3x +1 xe dx dx 4 3x 3 x Respuestas 2 (3x 4 + 5x) (6x + 5) dx Esta f integral (g(x)) es f or ma 2 4 4 u la g′(x) dx, du = de dx = u du donde g(x) = 3x + 5x y g′(x) dx = 6x + 5. du 2 Sea u = 3x + 5x; entonces 1 = 6x + 5. Reemplazar la página dx 5 = u + Simplicar C e integrar 5 1 2 2 = (3x Reemplazar 5 + 5x) + u por 3x + 5x C 5 { 300 Integración Continúa en siguiente. Vericar, d derivando ⎡ 1 la 2 + 5x ) ⎢ dx obtenida ⎤ 5 (3 x integral ⎥ 5 ⎣ ⎦ 1 2 = 4 (5(3x + 5x) (6x + 5)) 5 2 = 3 x 4 (3x + 5x) (6x + 5) 2 (2x 3x – 3) dx Esta f integral (g(x)) es de la f or ma g′(x) dx, 2 donde g(x) = x – 3x y g′(x) = 2x – 3. 1 du du 2 3 = u dx Sea u = x – 3x; entonces = dx 2x – 3. Reemplazar dx 1 3 = u du Simplicar e integrar 4 3 3 = u + C 4 4 3 2 = (x 2 3 − 3x ) Reemplazar + C u por x – 3x 4 Vericar, derivando la integral obtenida 4 ⎡ d 2 dx 1 ⎤ 3 3 ⎛ ⎞ 4 2 3 (x ⎢ 3 x ) ⎥ = 4 4 ⎣ (x ⎜ ⎦ 3 − 3 x ) (2 x − 3) ⎟ 3 ⎝ ⎠ 1 2 = ⌠ ⎛ 1 2 4 x +1 x e dx = 4 x 8x 3x) (2x – 3) = x 3 x (2x – 3) e +1 8x. Reescribir 2 dx Si g(x) = 4x + 1, entonces g ′(x) = el ⎟ 8 ⌡ ⎝ ⎠ integrando 1 2 3 3 – 2 ⎞ × ⎮ ⎜ (x de manera que quede de la 2 4 x = +1 e (8x ) dx 8 f or ma 1 f (g(x))g ′(x) dx du u e = dx 8 dx du 2 Sea u = 4x + 1; entonces = 1 8x. Reemplazar dx u e = du 8 Simplicar e integrar 1 u = e + C 8 1 2 4 x = +1 e 2 Reemplazar + C u por 4x + 1 8 3 2 12 x 3x Esta dx 4 integral es de la f or ma 3 3x x 3 du 2 12 x f (g(x))g′(x) dx, donde 3x dx 4 = dx dx 3 3x 4 g(x) = 3x x 3 – x 3 y g'(x) = 12x 2 – 3x u 1 = du du 4 Sea u u = 3 3x − x ; 3 entonces = 12x 2 −3x . dx = lnu = ln(3x + C, u > 0 Reemplazar 4 3 – x ) 4 + C, 3x 3 – x > 0 Simplicar e integrar 4 Reemplazar u por 3x 3 – x Capítulo 9 301 Con la práctica forma es la f (g(x))g ′(x) dx función otro factor respecto podremos a que del por llegar a hallar integrales comparación. corresponde integrando y a u, Esto vericar luego si integrar es, la indenidas podremos derivada la decidir de mentalmente f de u es cuál el con u Ejercitación 9F 2 3x 2 + 2 2 (2x 1 + 5) (4x) dx dx 2 3 x + 2x 4 2 (6x 3 + 3 3x 5) + 5x dx 4x 4 x e dx x 2x e + 3 dx 5 2 dx 6 2 (x + 3x + 1) 2 x 2x 2 x 7 3 + 1 4 (2x + 5) dx dx 8 4 2 x + x 2 4 3 (8x 9 4 – 4 x)(x 2 – x 3x 3 ) dx dx 10 3 x PREGUNTAS TIPO 4 x EXAMEN 8x Sea 11 f ′(x) = . Sabiendo que f ′(0) = 4, halle f (x). 2 4 x + 1 3 x 2 La 12 pendiente pasa . por Ár de una (1, cur va el punto 5e). ngr está Halle dada una por f ′(x) expresión = 3x para f e . La cur va (x). n Las Esta sección trata sobre la integral b que se escribe integrales familia f (x) dx, y su indenidas son una denida, relación con el en una de funciones constante. que Las dieren integrales a denidas área bajo la son números reales. En cur va. la próxima acerca de denidas evaluar sección la e área y la integral una denida relación entre indenidas calculadora ingón: aprenderemos integral de y integrales cómo denida pantalla sin gráca una (CPG). y 5 2 1 Considere el área delimitada por la función f (x) = x + 1, x = 2 0, f(x)= x + 1 4 x = 2 y el eje x que está sombreada en el gráco. 3 Anote el ancho de cada uno de los cuatro 2 rectángulos que se muestran en el R gráco. 4 R 3 Calcule la altura de cada uno de los cuatro rectángulos. R R 2 1 Halle la suma de las áreas de los cuatro rectángulos, –0,5 para hallar un límite inferior del área de la región Integración 0,5 1 1,5 2 x sombreada. { 302 0 Continúa en la página siguiente. Anote el ancho de los cuatro rectángulos que se y muestran en el gráco. 5 2 f(x)= Calcule Halle la la altura suma de de cada las uno áreas de de los los cuatro cuatro rectángulos. x + 1 4 rectángulos, 3 R 4 para hallar un límite superior del área de la región. 2 R 3 Use una CPG para hallar la ngr n R 2 R 2 1 2 + 1) d x . (x Compare el resultado con sus respuestas x –0,5 0 0,5 1 1,5 2 0 en los ¿Qué apar tados piensa y que podría representar la integral La CPG usa un método de aproximación denida? determinar de las por valores CPG para valores integrales denidas, los los no lo de son que la siempre exactos. No pudimos solamente Ahora 2 usar una pudimos fórmula usar consideraremos Halle el f(x) 2x área de geométrica fórmulas algunas la región para hallar geométricas regiones cuyas sombreada bajo para el áreas la área de obtener se la una pueden región en la pregunta aproximación hallar del 1; área. geométricamente. recta y = + 2 entre x = –1 y x = 2, utilizando una fórmula 6 geométrica. Luego, escriba una integral denida que piense 4 que pueda una CPG representar el área. Evalúe la integral en x y compare las y 3 Nos referimos al área entre una = 2 2 respuestas. función f y el eje x como = 2x + 2 el 0 –3 ár a ≤ x bajo 4 o ≤ la b, escriba cur va Verique los r . que f una fórmula denida y la f(x) es integral desde su siguientes Si x = a de la hallando geométrica, evaluándola y en luego una f (x) = – = 1 = que no-negativa da el + 3 x 3 1 4 5 área –4 b pregunta área 3 es válida mediante escribiendo desde –1 –2 una el para uso de integral En matemáticas es un gráco en coordenadas, las cur vas una un por lo incluyen r plano de tanto a las rectas. y x –2 para GDC. x = 1 x = 4 4 2 x x el 1 función denida hasta respuesta casos, una hasta x = 4 2 1 y x + 1 3 2 x –1 0 2 2 f (x) = 16 x desde x = y –4 5 hasta x = 4 2 y = √16 – x 3 2 1 x –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 Capítulo 9 303 En la investigación hallamos una aproximación para el área Aproximaciones para el área bajo 2 bajo la cur va f (x) = x + desde x = 0 hasta x = 2 2 sumando f(x) las áreas de cuatro rectángulos. Usando la notación de sumatoria = x + diferentes 1 desde x números = 0 de hasta x = 2, para rectángulos. 4 ∑ podemos expresar esto como # f (x )Δ x , donde f i i =1 altura de cada rectángulo y Suma superior i representa Δ x Suma inferior Rectángulos (x ) representa la i el ancho de 4 3,75 5,75 10 4,28 5,08 50 4,5872 4,7472 100 4,6268 4,7068 4,658 67 4,674 67 cada i rectángulo. Para obtener mejores aproximaciones del área podemos usar 500 más rectángulos. Usando un número innito de rectángulos, Área exacta = n 2 14 lim f ∑ (x )Δ x i n →∞ conduce al área 2 exacta. (x + 1) dx = ≈ 4,66667 i 3 i =1 0 Si una función f está denida en a ≤ x ≤ b y existe Observamos el n lim la f ∑ (x )Δx , i decimos que f es en ngr a ≤ x ≤ suma que inferior tanto la parecen suma superior acercarse a b. i n →∞ i =1 Llamamos a este límite la ngr n y la denotamos con El símbolo es una S b b n estirada lim ∑ f (x )Δ x i = f (x) dx o y dx. El número a es el m y también se nfror i n →∞ integración y el usa a a i =1 de número b es el m ror de para de ➔ Cuando f es una función no-negativa indicar una integración. suma. la La notación integral denida y fue introducida por el b y en a ≤ x ≤ b, f (x) dx da el = matemático f(x) alemán área Gottfried a Wilhelm b bajo la cur va desde x = a hasta x = Leibniz b ∫ hacia el nal f(x)dx a del a 0 XVII. b x b siglo f(x) dx se lee “la a integral emo Escriba De ser f (x) una integral posible, denida verique la que dé respuesta el área de usando una región sombreada fórmula y geométrica evalúela para con el a b respecto usando hallar a una de a x”. CPG. área. y y la de 3 2 f(x) = 2 1 + x 2 1 f(x) = 2 – |x| 1 x –3 –2 –1 0 1 2 –2 –1 0 1 2 x 3 Respuestas La función cor ta al eje x en 2 –2 (2 –|x|) dx = y 2, y f or ma un triángulo. 4 Por lo tanto, los límites –2 1 Área = de (4 × 2) = integración son –2 y 2. 4 2 La f ór mula del área de un 1 triángulo es A = (b × h ) 2 { 304 Integración Continúa en la página como 4,66667. siguiente. 1 La 2 dx ≈ región está delimitada 3,14 por 2 2 1 + la x función f (x) = , 1 x y x = los –1 las –1 y 1. 1. x El f ór mula Ejercitación y una evalúela usando = de Por lo tanto, integración área no puede mediante son ser una geométrica. 9G integral usando una eje x ver ticales límites y + rectas deter minada Escriba el 2 –1 denida su fórmula CPG. que De dé ser geométrica el área posible, para de la región verique hallar el la sombreada respuesta área. y 4 y 1 f(x) x + = 3 1 2 3 3 f(x) = x – 4x 2 1 1 –3 –1 0 1 2 3 4 5 x 0 –1 1 3 4 –1 x –2 6 –2 –3 y y 4 4 f(x) = 3 2 f(x) 3 = √9 – x 2 2 1 1 x –2 –1 0 1 2 3 4 0 5 –4 –3 –2 x –1 1 2 3 4 y y 1 4 3 f(x x + 2 3 3 2 1 f(x) = x 1 1 x 0 –1 1 2 3 –1 x –1 0 1 2 3 4 5 6 7 b Cuando f es una función no-negativa en a ≤ x ≤ b, f (x)dx da el y y = 2x + 2 a área bajo la Considere cur va lo que desde ocurre x = a hasta cuando f x no = es b 6 4 no-negativa. – 2 (2x + 2) dx –3 –4 El área del triángulo sombreado es 4, pero –3 –2 –1 0 x 1 2 3 –2 – –4 (2x + 2) dx = –4, ya que f (x) < 0 cuando –3 < x < –. –3 Capítulo 9 305 2 y (2x + 2) dx 6 – 2 4 (2x + 2) dx = 9 es el área del triángulo sombreado, dado que 2 – y f es una función no-negativa en – ≤ x ≤ = 2x + 2 2. –4 –3 –2 –1 x 0 1 2 3 –2 2 (2x + –4 2) dx –3 2 (2x + 2) dx = 5 porque es igual a y y = 2x + 2 –3 6 – 2 (2x + 2) dx + (2x –3 + 2) dx = – 4 + 9 = 5. Esto es 4 el – 2 simétrico del área de la región A rotulada A 2 más el área de la región rotulada A 2 –4 –3 –2 –1 0 x 1 2 3 –2 A 1 Esto ilustra una de las propiedades de las integrales denidas. –4 b ➔ c f (x) dx = a (x) dx + a emo El b f f (x) dx c gráco de f consiste en una línea de segmentos como se y muestra en la gura. (8, 4) 4 8 3 Evalúe f (x) dx usando fórmulas geométricas. (2, 2) (3, 2) 2 0 1 0 x 1 2 –1 –2 –3 –4 (6, –4) Respuesta 8 f (x) dx = A – A 1 + 2 A Hallar el área del trapecio A 3 menos el área 1 0 triángulo A más el área del triángulo 2 1 = 1 ( 4 + 1)( 2 ) − 2 = 5 = 1 (3)( 4 ) + 2 – 6 + 2 y (1)( 4 ) 2 (8, 4) 4 3 (2, 2) (3, 2) 2 1 A A 1 3 0 x 1 2 –1 A 2 –2 –3 –4 (6, –4) 306 Integración A 3 1 del ➔ agn ro b kf ngr n b (x) dx = k f a (x) dx a b b (f (x) ± g (x)) dx = a b f (x) dx ± a g (x) dx a a f (x) dx = 0 f (x) dx = – a b a No a f hace falta los b números acompañan b (x) dx = f a (x) dx + f a emo Sabiendo que g(x) dx = 6, (x) dx = 4, estas estas las 2 f (x) dx = 12, g(x) dx 2 evalúe a solo propiedades. 5 (x) dx 0 4 integrales, c 2 f que b c f saber (x) dx = –3 y 0 integrales denidas sin usar la CPG. 0 2 2 2 (3f (x) – g (x)) dx g (x) dx 0 + 2 5 f (x) dx 5 4 −1 1 f (x) dx g (x) dx f (x + 3) dx 2 2 0 −3 Respuestas 2 (3f (x) –g(x)) dx 0 2 = 2 3f (x) dx – g(x) dx 0 Aplicar propiedad 2 Aplicar propiedad 1 0 2 2 = 3 f (x) dx – g(x) dx 0 0 = 3(4) = 15 – (–3) y evaluar 2 2 g(x) dx Reemplazar + f 2 (x ) dx Aplicar 5 propiedad 3 al primer 5 = 0 – f tér mino (x) dx 0 – = –12 propiedad 4 al segundo tér mino 2 = y Reemplazar 12 y evaluar 5 f (x) dx 0 5 2 = f (x) dx = 4 16 + f (x) dx Aplicar propiedad 5 2 0 = + 12 Reemplazar { y evaluar Continúa en la página siguiente. Capítulo 9 307 4 2 Aplicar g(x) dx + propiedad 5 g(x) dx 2 0 4 = g(x) dx 0 4 Por lo tanto g(x) dx 2 4 = 2 g(x) dx – g(x) dx 0 = 6 = 9 Reordenar los tér minos 0 – (–3) Reemplazar + Aplicar y evaluar –1 1 f (x 3) dx propiedad 1 2 3 –1 El gráco de trasladar de f (x + 3) es el resultado 1 = f (x + 3) dx el gráco de f (x) a la 2 3 izquierda 3 unidades. Los límites 2 1 de = f integración, x = 0 y x = 2, se (x) dx 2 trasladan 0 1 = tanto, = = –3 y de x = estas –1. Por lo integrales son iguales. 2 Ejercitación El x valores (4) 2 ✗ a los gráco de f 9H consiste en líneas de segmentos como se muestra. y (6, 4) Evalúe las fórmulas integrales denidas en las preguntas y 2 usando geométricas. 3 2 8 f 1 (8, 4) 4 (x) dx 1 4 0 x 1 8 2 –1 f 2 (x) dx –2 0 (3, –2) 6 6 0 –3 Sabiendo que f (x) dx = –3, f (x) dx = 8, g (x) dx = 4, y 0 g (x) dx = 8, evalúe las integrales denidas en las 6 6 6 1 ⎛ 2 3 f (x ) + ⎞ g(x ) ⎜ dx ⎟ 2 ⎝ g (x) dx 4 ⎠ 0 0 0 g (x) dx 5 f 6 (x) dx 0 0 0 f 7 (x) dx f 8 (x – 4 ) dx 5 6 4 0 ( g(x) 9 + 3) dx 3g(x 10 – 6 308 Integración + 2) dx preguntas 3 a 0. PREGUNTAS TIPO EXAMEN 2 Sabiendo 11 que 5 h(x) dx = –2 y h(x) dx 0 = 6, deduzca el valor de: 2 5 5 h(x) dx (h(x) + 2) dx 2 0 4 Sea 12 f una función tal que f (x) dx = 16. 0 4 1 Deduzca el valor de f (x) dx. 4 0 b Si f (x ( f – 3) dx = 16, escriba el valor de a y el de b a 4 Si (x) + k) dx = 28, escriba el valor de k. 0 9.4 T eorema fundamental del cálculo y = f(x) Δy El cociente , la pendiente de una recta Recta secante, secante Δx nos da recta una aproximación tangente. El para producto la pendiente (∆y)(∆x), el área de Recta una de tangente ∆y un ∆y Pendiente rectángulo, la cur va. nos da una Trabajando aproximación para independientemente, el área Isaac de la recta tangente ≈ bajo ∆x Newton x 0 ∆x y Gottfried como la la Leibniz multiplicación derivación Este hecho ➔ llegaron y se la la en la conclusión división integración establece t orm y a el fnmn son denida que, así operaciones también siguiente de lo inversas, son. teorema. áo b Si f es una una función primitiva continua (antiderivada) en de el f intevalo a en a ≤ x ≤ ≤ b, x ≤ b y F La es notación [F ( x )] a signica entonces F(b) – F(a). b b f ( x ) dx = [ F ( x )] = F (b ) − F ( a ). a a 2 2 Considere la integral denida (x + ) dx que evaluó 0 usando la CPG en la Cuando aplicamos fundamental investigación de la del el teorema cálculo, aunque F última puede ser cualquier miembro de la 2 sección. entre x Esto = 0 y dio x = el área bajo la cur va f (x) = x + familia de de f, es decir , las funciones elegimos usar la primitivas “más simple”, 2. aquella cuya constante de 2 2 Hallamos que (x + ) dx ≈ 4,67. integración es C = 0. Podemos hacer 0 esto porque, para cualquier C, b f ( x ) dx = [F ( x) + C ] a = [F(b) = F(b) + – C] – [F(a) + C] F(a) Capítulo 9 309 Usando el teorema fundamental del cálculo, obtenemos: 2 2 ⎡1 2 (x + 1) dx ⎤ 3 = x + x ⎢ ⎣ 0 ⎥ 3 1 ⎦ 0 (2 + x es la primitiva 3 ) + 2 ⎜ − (0 ⎟ simple ) + 0 2 3 x ⎟ + 1. Evaluamos 3 x + x en en x = 0, luego hallamos la 3 Evalúe 4,67 estas integrales denidas 1 sin usar 3 la CPG. 3 1 (u – 1) du 2 dt 4x (x – 1) dx t –2 2 1 Respuestas 1 1 ⎡ 1 (u – 1) du Hallar ⎤ 2 u = la primitiva más simple de u – 1 u ⎢ ⎥ 2 ⎣ ⎦ –2 -2 1 2 Evaluar 1 ⎛ ⎞ 2 (1 = ) − 1 ⎜ 2 ⎝ 1 ⎛ 1 2 − ( −2 ) ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ⎞ − ⎜ ⎟ 2 u – u en u = 1 y 2 ( −2 ) ⎟ u 2 = –2, y luego hallar la dif erencia ⎠ ⎞ 1 = ⎝ ⎛ 9 – (2 + 2) = – ⎠ 2 3 a 1 Recordemos 3 dt que ln a – ln b = ln = [ln t ] 2 b t 2 3 = ln 3 – ln 2 = ln 2 3 3 2 4x 3 (x – 1) dx = 4 (x 2 – x Reescribir ) dx 1 1 3 ⎡ 1 = 1 4 3 x 4 ⎥ 4 ⎣ ⎡⎛ = 4 ⎢ ⎣ 3 ⎝ 4 ⎢ 3 ⎞ 4 ⎟ ⎛ − Ejercitación 9I las ) ⎟ ⎛ − ⎠ 1 1 − ⎜ ⎝ Evalúe ⎞ 3 (3 ) −9 ⎜ ⎝ 1 1 4 (3 4 ⎠ ⎣ ✗ ⎦ 1 ⎜ ⎡ ⎛ 81 = ⎤ x ⎢ 4 integrales ⎝ ⎠ ⎞⎤ 1 4 (1 3 ) 1 ( − 4 ) 3 ⎟ ⎠ ⎥ ⎦ 136 ⎞⎤ ⎟ 3 1 ⎜ = ⎥ 3 ⎦ denidas en las preguntas 2 2x 1 dx (u 2 0 – 2) 8 1 2 3 2 ⎛ ⎞ ⎞ 3 3 dx 1 ⎜ ⎝ 2 x 310 du – ⎛ Integración 4 ⎜ ⎟ ⎠ = 2 y diferencia. = emo x 3 14 ≈ de 1 ⎜ 3 más 3 1 3 = 3 x 1 0 ⎝ x 3 x ⎟ ⎠ dx a 8. el integrando para poder integrar 2 3 e 1 x 4e 5 dx La dx 6 fuerza entre cargas x 0 eléctricas e la 2 (t + 3)(t + 1) dt x y + 3 de carga la distancia las TIPO EXAMEN que integrales para 2 Sabiendo ¿Cómo calcular realizado f (x) dx se usan x 4 0 PREGUNTAS entre dx 8 ellas. 9 de 9 7 depende cantidad = 8 de en denidas el la trabajo separación cargas? 0 2 Escriba el valor de 3f (x) dx. 0 2 2 Halle el valor de (f (x) + x ) dx. 0 k 1 10 Sabiendo que dx = ln 6, halle el valor de k x 2 Ahora con la veremos función emo Evalúe la las integrales lineal ax + b, denidas o el que método de implican composiciones sustitución. integral denida sin usar la CPG. 1 5 1 ⎛ ⎜ ⎞ 2 x e 3 dx + (2x –3) dx ⎟ 2 x ⎝ –1 ⎠ 1 1 3 2 3x + 16 dx (2x 3 + 1) (4x) dx 0 0 Respuestas 5 1 ⎛ 1 ⎞ 2 x ax + b + e ⎜ x ⎝ Recordemos dx ⎟ 2 que e ax+b dx = e + C. a ⎠ 1 5 2x = –2 (e + x ) dx 1 5 ⎡ 1 = 1 ⎤ 2 x e ⎢ ⎣ ⎥ x 2 1 ⎦ 1 1 1 2(5) = − − e ⎟ 2 ⎟ 2 1 1 4 10 e 2 − ⎜ 5 1 = 1 2 (1) e ⎜ 2 − e + 2 5 10 5e 2 − 5e + 8 o 10 { Continúa en la página siguiente. Capítulo 9 311 1 n Recordemos 3 (2x – 3) que (ax + b) dx = dx = dx –1 1 ⎡ 1 ⎛ ⎞⎤ 1 4 (2 x = 2 ⎣ 1 ⎛ ⎟⎥ 4 ⎝ 4 a 1 ⎞ ⎛ 1 ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ( 2(1) − 3) 8 1 625 8 8 = = 4 ⎝ ⎞ + C. ⎟ n + 1 ⎠ ⎞ ( 2( −1) − 3) ⎜ ⎝ n+1 ( ax + b ) ⎜ ⎠⎦ ⎛ 1 = 1 3) ⎜ ⎢ ⎟ 8 ⎠ –78 3 3x + 16 0 n dx Recordemos 3 que (ax + b) 1 2 = (3x + 16) dx 1 ⎛ 1 n+1 ( ax + b ) ⎜ 0 a ⎝ ⎞ + ⎟ n + 1 C ⎠ 3 3 ⎡ 1 ⎛ 2 ⎢ ⎜ ⎞⎤ 2 = (3 x 3 ⎢ ⎣ + 16 ) ⎟⎥ 3 ⎠⎥ ⎦ ⎝ 2 ⎛ = ⎜ 9 0 3 3 (3(3) + 16) 2 2 – (3(0) + 16) ⎞ ⎟ ⎠ ⎝ 3 3 3 ⎛ 2 ⎞ ⎜ = 25 – ⎟ 16 3 2 122 2 2 Recordemos que 25 25 ) = 125 y = 3 ⎝ 9 ⎠ 9 2 3 16 16 ) = 64. + 1 1 2 3 (2x + 1) (4x) dx 0 x = 1 du du 3 = 2 u dx Sean = 2x y Hay 3 ⎡ 1 4 3 u du = 4x. Reemplazar dx u = 3 = u dx x = 0 ⎢ ⎣ u = 1 poder ⎥ 4 que cambiar los límites de integración para ⎤ u = ⎦ luego evaluar la integral en función de u. 1 2 Cuando 1 = x = 0, u = 2(0 ) + 1 = 1, y cuando x = 1, 2 4 [(3) u 4 – (1) ] = = 2(1 ) + 1 = 3. 20 4 Ejercicio ✗ Evalúe las 9J integrales denidas de las preguntas a 8. ¿Cuáles son algunas 4 1 x dt t + e aplicaciones dx 3 centro 3 (–2x + ) x dx de masa (centroide)? 2 del + 2 – (e –x + e ) dx ¿Cómo pueden – – usarse 2 2 las integrales 2 6x + 4 dx (x 3 + x) (2x + ) dx denidas para hallar 0 el 4 8t 6 2 x dt 4x e 2 2t − 3t 3 312 Integración − 2 0 centroide área + 3 dx cur va? de un PREGUNTAS TIPO EXAMEN y 2 El 9 diagrama muestra Escriba una par te integral del que gráco de f represente el (x) = –2x área de (x la – 2) región sombreada. Halle el área de la región sombreada. x 0 y 1 10 El diagrama muestra par te del gráco de y = x El área Halle de el la región valor sombreada exacto de es de ln 4 1 unidades. k. 0 9.5 En Área esta área Las sección entre dos sumas aproximar honor al tales de dos el concepto de área bajo la áreas áreas se demostró de rectángulos llaman sumas alemán Considere la de Georg existencia que de se usan de Riemann, para en Riemann. los límites el área Georg área entre las Riemann (1826–1866) entre dos dos curvas cur vas y 2 x al sumas. ingón: = cur va cur vas. { f(x) x k curvas ampliaremos matemático Reimann de entre 2 + 3x 22 y 20 g(x) = x – 2 desde x = –1,5 hasta x = 3,5. 18 16 14 12 10 2 f(x) = x + 8 3x g(x) 6 = x – 2 4 2 x –1 2 –4 –6 Continúa en la página siguiente. Capítulo 9 313 Copie 1 uno y complete de los cinco la tabla con rectángulos Inter valo las dimensiones mostrados Ancho en el y el área de cada gráco. Altura T enga Área en cuenta que, independientemente –1,5 ≤ x < –0,5 –0,5 ≤ x < 0,5 1 f(–1) – g(–1) = –2 – (–3) = 1 1(1) = 1 de que f y positivas, o cero, del 0,5 ≤ x < la x < la ≤ x < Halle 2 de 3,5 un los está cur va por g(x), superior , la cur va inferior . valor aproximado área del entre las cur vas, sumando las áreas rectángulos. Escriba 3 dada 2,5 menos 2,5 negativas altura rectángulo f(x), ≤ sean 1,5 siempre 1,5 g la integral denida que considere que puede ser usada para hallar 2 el área hasta exacta x Evalúe ➔ = la la Si son y y las dos cur vas f(x) = x + 3x y g(x) = x – 2, desde x = –1,5 3,5. integral Compare y entre en la respuesta CPG. con continuas el en valor a ≤ x aproximado ≤ b e y 2 ≥ que y obtuvo para todo en x la pregunta 2. en 2 y a ≤ x ≤ b, entonces el área entre y e y desde x = a hasta x = b 2 b está dada por (y – y ) dx 2 y a – 1 y 2 y 1 Altura de cada rectángulo = “cur va = y – superior” – “cur va inferior” dx y 2 0 Ancho Área de de cada cada rectángulo rectángulo = = – ( y La suma de las áreas de un x dx y ) dx 2 número innito de rectángulos desde y 2 b x = a hasta x = b y el área exacta entre dos cur vas = (y – y ) dx 2 a emo 2 Represente Escriba una Resuelva Dibuje grácamente expresión este la que problema dé sin aproximadamente región el el usar delimitada área la gráco de la por región las y cur vas luego y = halle x el – 2 e y = –x. área. CPG. de la región delimitada por las cur vas x 2 f (x) = 2e Escriba Halle el 2 y una g(x) = x – expresión área usando 4x. que la dé el área de la región. CPG. { 314 Integración Continúa en la página siguiente. Respuestas Hallar 2 x – 2 = la intersección, las x + x (x + 2)(x – 2 = ecuaciones = –2, – y resolviendo en x. 0 Reemplazar x igualando –x 2 1) = los valores de x en 0 cualquiera de las ecuaciones obtener coordenadas. para 1 Puntos de intersección: (–2, 2) y las (1, –1) 2 y El gráco de y = x – 2 es el gráco de 2 4 y = x trasladado 2 unidades hacia 2 y = x – 2 3 abajo. 2 recta El gráco que cor ta de al y eje = y –x en es una (0,0) y tiene (–2, 2) pendiente 1 (–2, 0 –3 2) y –1. (1, Los grácos se cor tan en –1). x –2 1 2 –1 3 (1, –1) y = –x –3 1 1 2 Área = ((–x) – 2 (x – 2)) dx = (–x – x + 2) dx y = –x y = x es mayor o igual que 2 –2 –2 – 2 en –2 ≤ x ≤ 1, por lo tanto 1 1 ⎡ − = 1 3 ⎤ 2 x − x 2 1 ⎛ ⎦ de cada rectángulo está 1 3 (1) − ⎞ 2 − 3 ⎝ (1) ⎛ + 2(1) 2 1 1 3 2 ⎝ ⎞ ⎛ 8 ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ + 2 − ⎜ 2 2 ⎜ = altura ⎥ 3 ⎣ = la + 2x ⎢ 1 ⎛ − ⎜ ⎠ ⎝ − 2 − 4 ⎟ ( −2 ) 2 Usar para – (x – 2). + 2( −2 ) ⎠ 9 = ⎠ 2 y (–x) ⎞ 2 − por ⎟ 3 ⎞ 3 ( −2 ) − ⎟ 1 3 representada la CPG aproximadamente 4 hallar 3 las dibujar los grácos coordenadas x de y los para puntos de x intersección. 2 f(x) = Escribir al menos 4 cifras 2e signicativas, dado que estos valores se 1 usarán 0 –2 para calcular el área. x –1 1 2 –1 –2 2 g(x) –3 = x – 4x –4 x 2 2e 2 x –0,5843; ≈ = x – 4x 4,064 4,064 x x 2 2 Área = ((2e ) – (x – 4x)) dx ≈ 4,7 f(x) = 2e 2 es mayor o igual que 2 –0,5843 g(x) por está = lo x – 4x tanto la en –0,5843 altura representada de ≤ x cada ≤ 4,064, rectángulo por x ( 2 2e ) 2 – (x – 4x). Capítulo 9 315 Ejercitación En las por 9K preguntas las cur vas región. Halle a 4, dadas. el área represente Escriba usando 2 y = expresión la que región dé el delimitada área de la CPG. 1 1 1 una la grácamente – 2 x + 2 e y = x – 2 2 2 2 2 f (x) 3 y 4 g(x) = x y g(x) = x 3 = 2x – 4, y = x entre x = –2 y x = 2 2 = x + PREGUNTA ✗ 1 y h(x) TIPO = 3 + 2x – x EXAMEN 4 5 Considere la Halle los Halle A Utilice función puntos f (x) de = 2 x – x . intersección con el eje x ′(x). partir de mínimo f y lo anterior, halle las coordenadas de los puntos máximo. sus respuestas aproximadamente el de los apar tados gráco y para dibujar f de 2 Dibuje aproximadamente mismos Escriba halle En las región dé el y 7 una = lnx f (x) = x 8 f (x) = e 9 y expresión área la e de 6 delimitada de gráco de g(x) = 1 – x en los ejes. preguntas área 6 el el a la 9 dibuje por las región. y = x – – 3x y h (x) que dé el área de la región entre f y g y región. aproximadamente cur vas Halle el dadas. área Escriba usando la un gráco una de expresión la que CPG. 2 2 + 1 y g (x) = x x 10 3 2 – x – = x x 1 e y = – 1 x + 6 2 TIPO Considere = + 2 PREGUNTA + 2 = x –x Dibuje EXAMEN las funciones f (x) aproximadamente el y g (x) gráco = 2 x de f y g en los mismos ejes. Escriba Halle La recta una esta x = expresión para el área de la región entre f y g área. k divide el área de la región del apar tado a la mitad. Escriba del 316 expresión apar tado Halle Integración una el valor de k para la mitad del área de la región Ahora nos centraremos en los casos en que y e y en a ≤ x ≤ b, pero y no es mayor o igual que y a ≤ x ≤ b. En intersección en los este y emo Escriba (x) = debemos cuál hallar cur va determinados por todos para es los la los todo puntos x en superior puntos de y de cuál la inferior intersección. una expresión 2 f continuas 2 caso determinar inter valos son 2 10x + que dé el 3 x – área de la región Use entre 2 3x y g(x) = x – 2x. Halle el las área. la puntos Respuesta y 2 10x x + = x –2, 3 – 0, 2 3x = x – Hallar los entre y puntos de intersección CPG para coordenadas de la de los intersección determinar es hallar cuál superior y cur va cuál 2x f g la inferior en los 2 2 g(x) = x – 2x es mayor o igual que intervalos determinados 0 2 2 2 ((x f(x) = 10x + x 3 – 2x) – (10x + x – 3x 3 – 3x en –2 ≤ x ≤ 0, por los puntos de )) dx por 2 lo tanto “altura de en este cada inter valo la intersección. rectángulo” 2 2 + ((10x + 3 x – 3x 2 ) – (x – 2x)) dx está representada por 2 (x 0 2 – 2x) – (10x + 2 = 24 f(x) = 10x + 3 x – 3x ). 3 x – 3x es mayor o 2 igual 0 ≤ que x ≤ g(x) 2, inter valo por la rectángulo” Ejercitación En la las lo –2x tanto está de – 3x en este cada representada 3 x en por 2 ) – (x – 2x). 9L preguntas región + x “altura 2 (10x = a delimitada 4, escriba por las una dos expresión cur vas y para hallar posteriormente el área halle de el área. 3 = x 2 1 y – 2x 2 f (x) = (x 3 f (x) = xe 4 g(x) 2 e y = 2x – 3x 3 – 1) y g(x) = x – – x 1 2 x 3 y g(x) 4 = – x = x 2 + 10x 4 – 9 y h(x) = x 2 – 9x y PREGUNTA TIPO EXAMEN 1 6 2 5 Las cur vas que se muestran en la gura son grácos de f (x) = x 4 , 4 2 g(x) = – x y h (x) = 2x – Q 4. 2 Halle las Muestre coordenadas del punto Q 0 que la recta que pasa por los puntos P y Q x 2 es –2 3 4 5 P 1 2 tangente a f (x) = x en el punto Q –4 4 Halle de A de las cuatro par tir la coordenadas cifras de lo región del punto P con una aproximación signicativas. anterior, escriba sombreada y una expresión posteriormente para halle el el área área. Capítulo 9 317 . vomn roón Los sólidos usados Un óo se roón genera mediante la rotación gura plana alrededor de un Imaginemos un que rectángulo el per pendicular rectángulo se rota revolución son manufacturación muchos ar tículos, como roón pistones Consideremos de la de de una en 360° al y cigüeñales. eje x. alrededor del eje x y y 0 0 [ x Pistones x El sólido cuerpo que se forma se denomina o. El disco es un cilíndrico. y dx 2 V πr = h cilindro 2 y 0 πy = dx x [ ingón: volumen de Cigüeñales revolución y Considere el triángulo formado por la recta 4 f (x) = 0,5x y el eje x, entre x = 0 y x = f(x) 6 = 0,5x 3 Copie y complete la tabla con las dimensiones 2 y los volúmenes cuando los de los discos rectángulos que generados se muestran 1 en la x –2 gura se rotan 360° alrededor del eje 1 3 2 4 5 6 7 8 9 –1 x. –2 la en la tabla ya ha sido completada. –3 Inter valo Radio Altura Volumen y 0 ≤ x < 1 1 ≤ x < 2 3 2 ≤ x < 3 2 3 ≤ x < 4 1 4 ≤ x < 5 5 ≤ x < 6 Altura 4 = dx Radio = y x 4 8 2 f(6) = 3 6 – 5 = 1 π (3 )(1) ≈ –1 28,27 –2 2 Halle la la suma pregunta volumen de 1. ¿Es exacto triángulo los volúmenes esta del alrededor suma sólido del eje de los mayor generado o seis discos menor por la que –3 de el rotación y del 3 x? 2 1 Escriba una integral denida que crea pueda usarse para hallar 0 el volumen exacto del sólido de revolución generado cuando el x 3 4 5 8 –1 triángulo rota alrededor del eje x. Evalúe la integral en una CPG –2 y compárela con el valor aproximado que obtuvo en la pregunta 2. –3 Cuando el fórmula geométrica denida 318 Integración triángulo que obtuvo rota para en alrededor hallar la el del eje x, volumen pregunta 3. el del sólido cono y que se genera compárelo con es el un cono. valor de Use la una integral y ➔ Si y y = = f del f (x) (x) eje y x, es el continua eje x, en entre entonces el x a ≤ = a x y volumen ≤ x b = del y la b, región se rota sólido delimitada 360° por dx y alrededor generado está = f(x) y dado 0 x por b b 2 V π ( = f 2 (x)) dx π y o dx. a a y Radio del disco (altura del Altura del disco (ancho “rectángulo del “rectángulo 2 Volumen del La de disco π r = representativo”) = y representativo”) = d x 2 h= π y dx 0 suma los volúmenes de un número innito de discos desde x = a a x b b 2 hasta x = b y el volumen exacto del sólido π y = dx. a emo Use una integral denida para hallar el volumen del sólido generado cuando la región delimitada 2 por f (x) 9 = fórmula x y el eje x se rota 360° alrededor del eje x. Verique su respuesta usando una geométrica. Respuesta Resulta y 4 un El útil dibujar “rectángulo radio del aproximadamente un gráco y representativo”. disco es la altura del rectángulo dx 2 2 2 y = √9 – representativo, x 9 x . 1 La altura del disco es el ancho del rectángulo x –4 –3 –2 0 –1 1 2 3 4 5 representativo, b Los límites de dx. integración son las raíces, –3 y 3. 2 V π y = dx a 3 2 π = ( 9 2 ) x Usar dx la CPG para evaluar la integral −3 ≈ 113 Para vericar: 4 4 3 V πr = 3 π(3 = 3 Cuando ) la alrededor = se rota y del eje x, 36 π se ≈ región 3 genera una 2 esf era. 113 4 3 Volumen de la esf era πr = 3 x 0 –4 1 4 –2 Ejercitación Use una cuando del 1 eje f (x) 9M integral la x. = región denida delimitada Verique 4 y el para eje sus x hallar por las respuestas entre x = 0 y el volumen cur vas usando x = dadas del se fórmulas sólido rota generado 360° alrededor geométricas. 5 Capítulo 9 319 f 2 (x) = 6 – 2x y el eje x entre x = 0 y x = 3 A Ibn al-Haytham matemático que (965–1040), vivió un principalmente 2 f 3 (x) = 4 y x el eje x en Egipto, se le la integral de una atribuye el volumen el función cálculo para de hallar 2 f 4 (x) f 5 = (x) 16 = x emo Use una y y x el eje el x eje x entre entre x = 2 x y = x 0 = y x = 4 de un cuerpo generado de una parábola de simetría. paraboloide, mediante la el rotación 4 alrededor de su eje integral denida para hallar el volumen del sólido generado cuando la región bajo la 2 cur va y = x entre x = 0 y x = 2 se rota alrededor del eje x. Dé su respuesta en función de π. Respuesta y b 5 2 V πy = dx 4 a 2 3 2 π(x = 2 ) 2 dx y 2 = x 0 1 2 4 πx = dx dx –4 –3 –2 0 –1 1 x 2 3 4 0 2 ⎡ 1 = Resulta ⎢ ⎣ ⎥ 5 ⎦ el dibujar “rectángulo aproximadamente un gráco y π 1 5 (2 (0 del disco ) es la altura del rectángulo 2 ⎟ 5 radio ⎞ 5 ) ⎜ ⎝ representativo”. 0 El ⎛ 1 = útil ⎤ 5 x π 5 representativo, x . ⎠ La altura del disco es el ancho del rectángulo 32π representativo, dx. = 5 Los Ejercitación ✗ En las por las del a sólido cur vas de integración son 0 y 2. 9N preguntas volumen límites 4 use una generado dadas integral por alrededor la del denida rotación de para la hallar región el delimitada eje x 3 1 f 2 y 3 f (x) = x y el eje x entre x = 1 y x = 2 2 = x + 1 y el eje x entre x = 0 y x = 1 2 (x) = 3x – x y eje x el eje x 1 4 y = y el entre x = 1 y x = 4 x y PREGUNTA TIPO EXAMEN ⎛ 1 ⎞ x ⎜ ⎝ 5 El diagrama muestra par te del gráco de y = ⎟ 4 ⎠ . e La región 1 ⎛ 1 x ⎜ ⎝ sombreada, entre hasta 4, x = Escriba sólido 320 ln Este se una gráco rota 360° integral de y = denida que es igual a k π. Halle = x ) e ⎠ y e alrededor y ⎟ del el eje x, desde represente el x = 0 eje x el generado. volumen Integración el 4 (4 ⎞ valor de k. volumen del 0 ln 4 x PREGUNTA TIPO EXAMEN y La 6 región sombreada en = el el diagrama está delimitada por 1 y = , x 1, x = a y eje x. La región sombreada se x rota 360° alrededor del eje x. 1 y = √x Escriba del El . una sólido integral denida que represente el volumen el valor generado. volumen del sólido ingr generado n 3π. es on Halle de a 0 1 momno Material en n y oro a de el de las cambio aplicaciones en una ampliación Hoja de de función las a integrales medida que denidas es transcurre la el de volúmenes de la tiempo. función desplazamiento de una que se mueve a lo largo 3 para de una recta horizontal si = s(t), par tícula entonces que Más revolución desplazamiento que 9: sólidos hallar Recordemos Supongamos disponible ejercicios rom sobre Otra de línea: x está dada velocidad = por v(t) = s′(t) y aceleración 2 s(t) = – t 4t + t ≥ 0, donde t se mide en segundos y s en = metros. El desplazamiento inicial de la a(t) = v ′(t) = s″(t). par tícula, 2 s(0) = – 0 4(0) + 3 = 3, nos dice que en el segundo 0, la par tícula La 2 está 3 metros a la derecha del origen. s(2) = 2 – 4(2) + 3 = – función nos desplazamiento dice que en el segundo 2, está metro a la izquierda del de origen. una par tícula nos da la 2 distancia v(t) Consideremos dt. Dado 0 que la primitiva de la velocidad es y la dirección el 2 respecto del origen 2 desplazamiento, tenemos v(t) dt = = [ s ( t )] s(2) – s(0) = –4. 0 de la par tícula, en 0 cualquier t = instante t. 2 t = 0 s(t) Obser vemos –1 0 1 2 3 4 5 6 7 v(t) 4 = 2t – t = velocidad nos 2 4, y v(t) = 0 metros cuando Esto que 8 0 y 4 metros da el cambio segundos. a la Nos en dice izquierda el desplazamiento que de en el donde segundo estaba en entre 2, el la los instantes par tícula segundo negativa está t = 2, dirección La pasa a por par tícula 0. 2. de positiva lo tanto cambia cuando en la de t = 2. t ➔ v(t) dt = s(t ) – s(t 2 ) es el cambio en el desplazamiento entre t y t 2 t 5 Ahora consideremos v(t) dt = s(5 ) – s(0 ) = 8 – 3 = 5. Esto nos dice 0 que a los donde 5 segundos, estaba en el la par tícula segundo t t = está 5 metros a la derecha de 0. = 5 0 s(t) –1 0 1 2 3 4 5 5 6 7 8 metros Capítulo 9 321 Obser vemos distancia recorrida los a 9 que total es la metros el cambio recorrida suma de recorridos en entre los 4 el 0 desplazamiento y 5 segundos. metros hacia la recorridos derecha, o de La 3 5 metros distancia hacia la metros, no es la total izquierda como se más muestra continuación. 9 metros t t = = 5 0 s(t) –1 0 1 4 2 3 4 5 6 7 8 y metros 6 Consideraremos v (t) = 2t Sea A – esto en términos del área bajo la cur va de v(t ) =2t – 4 5 4 4. 3 el área del triángulo debajo del eje x y sea A el área A del 2 2 2 5 1 triángulo por encima del eje x. v (t)dt es A más el simétrico de A 2 0 x 0 1 2 3 4 5 6 –1 5 1 v (t) dt = –A + A = – A 1 (2)(4) + 1 (3)(6) = –4 + 9 = –2 5. 2 2 2 –3 0 –4 Esto nos da Para hallar el desplazamiento desde el segundo 0 hasta el segundo 5. |v(t)| la distancia total recorrida desde el segundo 0 al signica absoluto necesitamos la suma de las áreas A y A . Podemos el valor 5 o el módulo hallarla 2 5 de evaluando v(t). |v (t)|dt 0 y 5 1 |v (t)|dt = A + A = 1 (2)(4) 6 + (3)(6) = 4 + 9 = v(t ) =|2t – 4| 3 2 2 2 0 4 Esto nos da un total de 3 metros recorridos desde el segundo 0 al 5. 3 A 2 2 A 1 ➔ Si v una es la función recta, la velocidad n de o una par tícula recorrida desde que t se mueve hasta t 1 en está 0 x 2 1 2 3 4 5 6 t dada por: distancia = |v (t)| dt. t emo La función desplazamiento de una par tícula que se mueve a lo largo de una recta está dada por 2 s (t) = 8 + 2t – t para Halle la Halle cuándo t velocidad la ≥ 0, de donde la t se par tícula par tícula se está mide en el en segundos instante moviendo a y s en metros. t. la derecha y cuando se está moviendo a la izquierda. Dibuje un Escriba distancia luego diagrama integrales use total el de movimiento denidas recorrida diagrama en de para el para hallar inter valo movimiento la los 0 ≤ para par tícula. cambios t ≤ 4. de Use vericar desplazamiento una los CPG para Integración la evaluar par tícula las y la integrales y resultados. { 322 de Continúa en la página siguiente. Respuestas v(t) = 2 2t – 2 – = 2t v(t) = s′(t) 0 Hallar t = Se mueve a la derecha Se mueve a la izquierda s(0) cuándo la velocidad es igual a cero 1 s = 8 y s(1) = en 0 < t < cuando 1. t > La 1. a 9 par tícula la izquierda v(t ) t t = = se mueve cuando a la v(t) derecha < cuando v(t) > 0 y 0. + 1 0 t 0 = 1 s(t) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Hallar Cambio en el el desplazamiento en t = 0 y t = 1 t desplazamiento Cambio 4 en el desplazamiento = v(t)dt t = (2 – 2t)dt = – 8 m 0 4 Distancia total t = |2 – 2t|dt Distancia total = |v(t)|dt t 0 = 10 m 9 metros Mostrar t t t = = s(t) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 metros = 8 par tícula está 0 estaba el 8 en el diagrama. metros a la A los izquierda 4 de segundos la donde 9 en segundo 0. 1 metro La 9 par tícula metros 10 emo s(4) 1 0 a metros la se desplazó izquierda, desde el 1 o metro sea, segundo 0 a una al la derecha distancia y total de 4. –1 La función velocidad v, en m s , de una par tícula que (8, 4) 4 se mueve el lo largo cambio distancia total de de una recta se desplazamiento recorrida en el muestra de inter valo la 0 en la gura. par tícula ≤ t ≤ 16. y la )odnuges Halle a 3 2 1 rop t (segundos) 0 sortem( 2 4 –1 –2 v (14, –2) (15, –2) –3 –4 { Continúa en la página siguiente. Capítulo 9 323 Respuesta 4 Sean A , A y el y A 2 las áreas de los dos triángulos )odnuges 1 3 trapecio. Cambio en el desplazamiento rop 16 sortem( = v(t)dt 0 – A + A 1 – A 2 3 1 1 = )t(v = – (4)(4) (8)(4) – (4 2 + 1)(2) = 3 m total |v (t)|dt rop 0 A + A 1 + A 2 3 1 (4)(4) + un 29 de inter valo de Halle Dibuje Escriba 4 A A 3 1 –2 –3 (4 + 4 3 2 1 A A 1 A 2 3 t (segundos) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 1)(2) 2 la preguntas tiempo, de diagrama integrales inter valo de a 3 donde velocidad un desplazamiento la 2 –1 9O las Use t (segundos) 0 m una el + 2 Ejercitación Cada 1 (8)(4) 2 )t(v 1 = = sortem( = 2 –4 16 = A 1 2 )odnuges Distancia 2 1 + 2 3 la de t da se la par tícula para evaluar movimiento para vericar para par tícula tiempo CPG mide función en en movimiento denidas, de una y segundos el y s en y metros. tiempo t. para hallar la desplazamiento la el par tícula. cambio distancia total de recorrida en dado. las integrales los y luego use un diagrama de resultados. 2 1 s(t) = 2 s(t) = t – 6t + 8; 0 ≤ t ≤ 4 1 3 2 t – 3t + 8t; 0 ≤ t ≤ 6 3 3 3 s(t) 4 La = (t – 2) ; 0 ≤ t ≤ 4 –1 función velocidad v, en m s , de una par tícula que se (5, 6) 6 mueve total a el lo largo cambio recorrida ≤ t ≤ 12 0 ≤ t ≤ 5 línea se muestra cada uno de los de la en la gura. par tícula siguientes y la distancia inter valos. sortem( 2 en una desplazamiento rop de de )odnuges Halle 5 4 3 2 1 t (segundos) 0 v 2 4 –1 0 ≤ t ≤ 12 –2 (9, –2) 324 Integración (11, –2) PREGUNTAS TIPO EXAMEN –1 La 5 velocidad, v, en m s , de una par tícula que se mueve a lo 2 largo de tiempo una en Halle El línea recta dada por v (t) = t – 9, donde t es el segundos. la aceleración desplazamiento una está expresión de la inicial para s, el par tícula de la en t = partícula 1. es desplazamiento, de en 12 metros. función Halle de t (4, 4) Halle la distancia recorrida entre los 2 y los 8 segundos. )odnuges –1 La 6 a Halle Escriba se la largo de una aceleración el mueve inter valo a la en m s , línea cuando de de se t = tiempo una par tícula muestra en el que gráco. 3. en el cual la )t(v lo v, sortem( mueve velocidad, rop ✗ se función 4 par tícula 3 2 1 t (segundos) 0 4 –1 –2 –3 derecha. –4 Halle la distancia total integrales denidas se Las recorrida pueden en usar 0 en ≤ t ≤ otras 16. situaciones, apar te La de la del movimiento lineal, por ejemplo, para hallar el integral razón acumulado de cualquier razón de cambio de una efecto de cambio es el variable. cambio total hasta : desde t 1 t 2 emo t 2 F′ (t)dt Se comienza La razón a un la cultivo que de cambia bacterias el con número de una población bacterias en el inicial de período 100. de = F(t ) – F(t 2 ). 1 t un 0,273t mes r se puede mide Halle la ser en modelizada bacterias población por de mediante la función r (t) = e , donde día. bacterias 20 días después de iniciado el cultivo. Respuesta 0,273t r(t) la = es derivada R(t), en e el que la de da el tiempo razón una de número t. cambio. función, Por lo de Es digamos bacterias tanto T enga en cuenta que 20 las r(t)dt = R(20) – R(0) muestran 0 es unidades el cambio en el número que el de resultado bacterias Dado 100 entre que la el día 0 población bacterias, la y el día inicial población 20. era de la un número integral es de de después bacterias. de 20 días es 20 0,273 t e { 20 dt { bacterias ( por 0,273t 100 + e dt o alrededor de 957 día ≈ ( días ) 857 { bacterias ) 0 0 Se podría obtener el mismo bacterias. resultado método página { usando más el largo siguiente (véase la siguiente). Continúa en la página siguiente. Capítulo 9 325 0,273t R(t) = e Hallar dt R′(t) la = función r(t). R(t), tal que Recuerde que 1 0,273t = e dt + 1 C ax + b e 0, 273 ax + b dx = e + C. a 1000 0,273t = e + C 273 1000 0,273(0) 100 = e + C Usar 273 R(0) 1000 C = 100 la = condición 100 para inicial hallar C – Obser ve 273 cuánto más 26300 conveniente resulta = 273 obtener 1000 R(t) = el mismo 26300 resultado 0,273t e usando + 20 273 273 0,273t 100 0,273(20) = e + ≈ Ejercitación pueda ser evaluar 1 La una expresión de , ≈ para que contenga contestar estas una integral preguntas. denida Use una que CPG para consumo 2000 a de petróleo enero , 200 en (en un determinado billones de país barriles desde por año) t se 2 modeliza mediante número de Halle consumo El el número para un años de = partido t por puertas = 1,5 juego A la hora. horas. a medianoche razón = que 20 = 8,4e el período , donde t es el 2000. petróleo se No ≤ t en entran modeliza ≤ hay las t en que hay la = a un de estadio mediante 1,5. La función espectadores 0 horas. El espectadores se 36,5 entrada hasta las puede 4 (– s(t) 0 ¿Cuántos medianoche una , C ′(t) la 0 por años. hora función en juego hay r (t) el se mide estadio cuando comienza en el en a estadio la se hora cuando el comienza? acumulados la de fútbol para abren las enero total de personas t 3 desde función 3 – 1375t la espectadores 2 r (t) 3 0,01t + 0,13t 8 centímetros para de cúbicos automóviles la mañana modelizar la de de una nieve mediante nieve la se casa. Desde acumula a función 2 – 0,38t – 0,3t + 0,9) , 5te donde t se mide en horas y s 3 en cm por acumulado 4 El agua La hora. a las ¿Cuántos 8 comienza velocidad a la de a la salir que centímetros cúbicos de nieve puede modelizar se de uye, un tanque medida en que contiene galones por 4000 mediante la función r (t) = galones. minuto, –33 t ⎝ 326 Integración agua hay en el tanque después de 20 ⎞ . 1 ⎜ ¿Cuánta han mañana? ⎛ se e 0 expresión. tasa enero R(20) 9P usada la Hallar 957 273 273 Escriba + 26300 1000 R(20) minutos? ⎟ 60 ⎠ 957. dt ero rón ✗ 1 Halle la integral indenida. 3 3 (4x – 8x + 6) dx 3 4 x dx dx 4 x 4 5x 3x 4x dx 2 e dx 3 f x (3x 2x e 4 (x + 1) dx 2 6x ln x 1 2 dx g 2x dx h + 1)(6x) dx x + 3 x 2e 2 2 x dx k 3 2x 5 dx dx x e 2 Halle + 3 la integral denida. 6 2 2 e 4 4 2 (3x – 6) dx dt dx t 4 x 0 2 1 2 3 x + 3 6x e 3 dx (3x – 1) dx dx f 0 0 – PREGUNTAS TIPO 2x + 1 EXAMEN 2 3 El diagrama muestra par te del gráco de f (x) = x – 1. Las 2 y y regiones A y B están = x – 1 sombreadas. 3 Escriba Calcule Escriba una expresión para el área de la región B 2 el área de la región B 1 B una expresión para el total del área de las regiones 0 sombreadas La región B A y se B. (No rota hace falta alrededor del que eje evalúe x. la Escriba una x A 1 –2 expresión.) 2 expresión –2 para el evalúe 4 Una volumen la cur va, función del sólido generado. (No hace falta que expresión.) cuya derivada ecuación es f ' (x) es = y 3x = – f (x), 2. pasa Halle la por el punto fórmula de (2,6). la Su cur va. 5 5 Sabiendo que f 5 (x) dx = 20, deduzca el valor de: una recta de 5 1 f (x) dx; [f (x) + 2] dx 4 6 Una par tícula se mueve a lo largo de manera que su 2t velocidad Cuando Halle t una en = el 0, tiempo el t segundos desplazamiento expresión para s en está de la función dada por v (t) par tícula, s, de = es 4e de + 2. 8 m. t k 1 7 Sabiendo que dx 2x = ln 5, halle el valor de k 1 Capítulo 9 327 ero PREGUNTAS 1 Halle el TIPO rón EXAMEN volumen del sólido generado cuando la región delimitada del x 2 por 2 f Una (x) = 4 – y x par tícula se el eje x mueve se a rota lo 360° largo de –1 velocidad v alrededor una recta eje horizontal con 2 dada m s por v (t) = 2t – 11t +12 donde t ≥ 0. 2 Escriba una función La a y de Halle la 2 hasta para la aceleración, a m s , en t. par tícula valor de expresión se el mueve valor distancia los 5 a de la izquierda en a < t < b. Halle el b total recorrida por la par tícula desde los segundos. 3 3 Halle la ecuación de la recta tangente a f (x) = x – 2 en en un segundo x = –1. 3 La recta Halle Dibuje Escriba de f tangente las y el gráco una la cor ta coordenadas de f y expresión recta ResuMeN prm y f (x) = este la y el x – punto. tangente. área luego delimitada halle capítulO 2 punto. recta para tangente, del a de ngr el por los grácos área. 9 nn 1 n ● Rg x on: n +1 dx = x + C , n ≠ −1 n + 1 k ● Rg onn: ● Rg món ● Rg ón Má or o dx = or kx n + kf onn: rón: ngr C ( f (x) ± (x) dx g(x)) dx = = f k f (x) dx (x) dx ± g (x) dx nn 1 dx ● = ln x + C , x > 0 x x ● e x dx = e + C 1 ⎛ n ● ( ax + b) dx 1 n +1 = ( ax a ⎝ ⎞ + b) ⎜ + C ⎟ n + 1 ⎠ 1 ax + b ● e ax + b dx = e + C a 1 ● 1 dx ax + b = b ln( ax a + b) + C , x > − a Continúa 328 Integración en la página siguiente. Área e integrales denidas b y ● Cuando f es una función no-negativa en a ≤ x ≤ b, f (x)dx y a da el área bajo la cur va desde x a = hasta x = = f(x) b. b ∫ f(x)dx a ● agn ro b ngr fn b a 0 kf (x) dx = k f a x b (x) dx a b b (f (x) ± g (x)) dx b = f a (x)dx ± g (x) dx a a a f (x) dx = 0 f (x) dx = – a b a f a b c f (x) dx f F es es (x) dx + f a t orm f b = a Si (x) dx b fnmn una una (x) dx c función continua primitiva de f en a en ≤ el x áo inter valo a ≤ b, ≤ x ≤ b y entonces b b f ( x ) dx = [F ∫ ( x )] = F (b ) − F (a ) a a Ár ● Si nr y e y a ≤ o son r continuas en a ≤ x ≤ b e y 2 x ≤ ≥ y b, entonces el área entre y e y para todo x en 2 desde x = a hasta x = b 2 b está dada por (y – y ) dx 2 a vomn ● roón y Si y = f (x) es continua en a ≤ x ≤ b y la región delimitada dx por y = f (x) y el eje x entre x = a y x = b se rota 360° y alrededor del eje x, entonces el volumen del = f(x) sólido y b b 2 generado está dado π ( f por (x)) 2 a ingr n y 0 dx x a n oro πy o on momno rom t ● v(t)dt = s(t ) – s(t 2 ) es el cambio en el desplazamiento desde t hasta t 2 t ● Si de v es la una función recta, la velocidad distancia para total una partícula recorrida que desde t se mueve hasta t a está lo largo dada por: 2 t distancia = |v(t)|dt t Capítulo 9 329 t or del conomno conor e méoo Los antiguos este fuera círculo y las a griegos radio inscriptos Sean uno, Para los áreas de los conceptos hallar antiguos circunscriptos m xhón usaron formalizado. de nro con un un de valor griegos mucho aproximado construyeron número polígonos cálculo creciente regulares con n de antes del de área que de un polígonos lados. lados inscriptos en n un círculo de radio uno y sean A las áreas de los polígonos n circunscriptos. Los antiguos griegos hallaron que tanto lim A como n n→∞ lim a eran iguales π a n n→∞ ■ ¿Que ■ ¿Podemos Nwon conclusión . pudieron pensar en otras deducir a partir aplicaciones de de los desarrollo del de en la cálculo siglos fue realmente de matemáticos del bien de trabajo no se todo el mundo. son y siglo Gottfried reconocidos XVII a resolver por el Leibniz desarrollo de las más famosas de las es la del de ellos descubrir el fue el cálculo primero y si en hubo en y Leibniz desarrollaron el cálculo independientemente El cálculo moder no del otro. inventar ¿Cuáles son personas las posibles buscan el asunto consecuencias crédito por su XIX debido a como los esfuerzos Louis Supongamos que Newton y (alemán), Karl (alemán), y Weierstrass sus cuando ¿Nacieron la los trabajos de trabajo? matemáticos de la Leibniz de resolver cier tos cálculos independientemente sustentaría ISA AC otros. necesidad desarrollaron de Cauchy de estos ■ el o ■ las en sobre plagio. ■ surgió la discusión algún Newton cálculo. matemáticos quién acepta que (alemán) controversias matemáticas se generalmente siglo historia hoy Newton uno Una la por Los Isaac Wilhelm llegó por completo, (inglés) real? la controversia matemáticos vida lnz nunca culminación hechos? límites Si El estos idea uno que el de otro. cálculo problemas de o curiosidad la vida real ¿Esto por pura fue VS intelectual? descubier to o de que fue inventado? LE IB NI Z 330 Teoría del Conocimiento: conocer nuestros límites El cuerno de Gabriel 1 f (x) , = x = 1 y x = a, a > 1 se rota alrededor del eje x. x Si El a → ∞, el sólido volumen del se conoce el cuerno de Gabriel. como sólido y generado por revolución 3 alrededor del eje x está 2 a dado π∫ por y²dx. Puede 1 mostrarse 1 que el área de x 1 la supercie del 2 3 4 a sólido -1 está dada por a -2 2π∫ 1 + (y ′)²dx 1 -3 ■ Use una hallar, CPG con volumen una y el del de la a y de para tabla. volumen acerca aproximación área anteriormente copia para los A del la de cuatro supercie valores dados continuación área de la del lugares sólido de a. elabore supercie, a decimales, el descripto Escríbalos una en conjetura medida que a una acerca se innito. 1 a Volumen a = π∫ 1 ( dx Área de la supercie = 2π∫ 1 1 1 a ² ) x [ 1 x + 4 ] dx x 10 100 1000 10 000 100 000 1 000 000 a ■ → ∞ Volumen Según los necesitará ■ ¿Cuánta → resultados para de llenar pintura se Área el su tabla, cuer no necesitará de ¿cuánta de para la supercie pintura → se Gabriel? cubrir su supercie? Paradojas Un resultado Gabriel es un que desafía ejemplo de a la lógica paradoja. se llama Investigue paradoja. algunos El cuerno otros de ejemplos de paradojas. Capítulo 9 331 Análisis 10 ObjetivOs del Correlación 5.4 capítulO: lineal de momento-producto óptimo; variables de interpretación Ecuación 5.4 de la bidimensional recta bidimensionales; Pearson, r; diagramas matemática de regresión y de de y de coeciente dispersión, de correlación rectas de ajuste contexto. sobre x; uso de la ecuación para realizar predicciones. an Qué 1 omnzr necesitamos Calcular potencias saber positivas Comprobemos sencillas 1 ejemplo: Evaluar 5 3 2 3 7 4 3 habilidades Evalúe: 4 Por nuestras 3 = 3 × 3 × 3 × 3 = 8 3 3 ⎛ Por ejemplo: 2 ⎞ Evaluar ⎜ ⎝ 7 ⎟ 5 1 ⎞ ⎛ ⎠ ⎜ ⎟ 2 ⎝ ⎠ 3 3 ⎛ 2 ⎞ ⎜ ⎝ 2 × 2 × 2 5 × 5 × 5 = = ⎟ 5 2 4 3 5 ⎠ 3 ⎛ 8 ⎜ ⎞ ⎟ 4 ⎝ ⎠ = 3 f 125 2 Escribir números en forma exponencial 2 0,001 Indique el valor n Por ejemplo: 2 2 Hallar n, si 2 = 8 ecuaciones: n × × 2 = 2 = 16 = 243 = 343 = 625 8 n 3 3 2 = n 8 7 n n = 5 3 n (–4) = –64 n f ⎛ 1 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ 332 Análisis bidimensional 2 ⎠ 1 = 8 de n en las siguientes En 956, un establecer, solar y el con del lo tanto, país de que la que gr upo datos. 8 una que se estaba tasas fue de y la altas que antes fue ocupamos estudia se con es entre el del n de los los del la estados ubicados de tasas el de al una de con la sur. Las x y unidades adultos y los contienen por las El pares peso de estaturas de de de como de par te estudiar todos tomar de la los hombres los y son pares los (x, y) pesos de ozono. tarea piel. Allí de basadas la de vr() Población muestreo hombres compuestos Hombres adultos Estatura Unidimensional Hombres adultos Peso Unidimensional Hombres adultos Estatura, Bidimensional peso los muestra. mnon variables y , población. adultos. los los norte miembros decisiones luz no de cuidadosa cáncer en latitud al análisis nmnon . mnon nuestra análisis de y muestreo datos todos individuos ➔ el Y capa la entre la situados en a piel Unidad estatura primero exposición cáncer agujero de fue relacionada resultado dene una queremos Lancaster, tasa solar: comparación oón que relación que luz Lancaster Una mr Supongamos de más Oliver fuertemente bastante datos nos una Observó cantidad esto de capítulo dijimos en con recolección el piel. Australia descubrimiento En un de registraban olvidemos El en australiano, fundamentos, cáncer caucásicos por estadístico (x, y) en se un ocupa de conjunto la de relación entre los datos. Capítulo 10 333 En este datos y capítulo usando usando buscaremos grácos, una escala para ingón: La torre pronto Las del comenzó décimas 1975 la de a que torre de la inclinarse se dan milímetros, torre describir la campanario medidas asociaciones representando estaba a la hacia un a Pisa la par tir 2,9642 de muestran de los metros conjuntos por medio de de una ecuación relación. de fue costado: continuación medidas de inclinada de dos relación fuerza catedral inclinada entre una Pisa construida ahí la 2,9 su en y nombre. inclinación metros. respecto 1178 de Así, la en en ver tical. Año 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 Inclinación 642 644 656 667 673 688 696 698 713 717 725 742 757 ¿Parecería Si es ¿Hay así, pruebas ¿Existe . la inclinación rápido de alguna ¿Puede Una que ¿cuán que está la fórmula predecir la de inclinación que presentar con en el la el tiempo? inclinación cambia permita inclinación dgrm forma aumenta aumentando de la torre signicativamente calcular un valor con con aproximado el de el transcurso transcurso la Los rón datos bidimensionales es mediante un (también rón llamados nubes se usan para investigar posibles relaciones de entre forma grado o variables relacionadas con un mismo de relación el hecho puntos de que propósito en qué ➔ de que emplean representan muy una relación los dos horizontales Sin afecta variables a la a y los grácos ver ticales embargo, diagrama de para tienen dispersión de líneas, en situar el nombre Para dibujar debemos un situar gráco en un de poder una muestra El establecer hacer sobre variable, basándonos en sabemos la de lo que otra. de orrón dispersión, gráco de predicciones Para ➔ entre correlaciones es un otra. recibe el “suceso”. similares datos. Un variable entre son ejes a especíco. medida La dispersión medir variables. objetivo diagramas de asociación dos dos Los es orrón rón grm puntos) tiempo? futuro? una ➔ del tiempo? inclinación? La grm del la los el ejemplo torre Pisa, de inclinada pensamos de que y valores (x, mediante y) de la tabla pequeños de la datos círculos. inclinación con El el tiempo patrón determinado por los aumenta tiempo. es la El variable círculos nnn . puede dar nos alguna indicación inclinación dependiente acerca de la r estar en r 334 el depende correlación. del La La Variable debe nnn eje horizontal nn Análisis bidimensional en y la el eje tanto, 0 ver tical. tiempo, Variable independiente x de la por cantidad inclinación variable lo es la nn ➔ Una tendencia muestra una general ascendente correlación en el patrón de los círculos o y El valor de la variable dependiente crece a medida que crece 7 6 el valor de la variable independiente. 5 4 3 2 1 0 ➔ Una tendencia muestra La variable una general descendente correlación dependiente en el patrón de los x 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 círculos ng decrece a medida que crece la y variable 7 independiente. 6 5 4 3 2 1 0 ➔ Un conjunto tendencia de círculos podría indicar dispersos una que no correlación presentan cercana x ninguna a ro y 7 6 5 4 3 Los diagramas una correlación. de correlación de dispersión Los nos siguientes permiten son evaluar ejemplos de la fuerza distintos 0 y 10 10 9 9 9 8 8 8 7 7 7 6 6 6 5 5 5 4 4 4 3 3 3 2 2 2 1 1 0 x 3 Correlación crece a 4 5 6 7 positiva medida que 8 9 10 fuer te: crece y x y 10 2 2 1 grados positiva: y 1 de 1 0 x 1 2 3 Correlación 4 5 6 7 positiva 8 9 10 moderada 0 x 1 2 3 Correlación 4 5 6 7 positiva 8 9 10 débil x Capítulo 10 335 Los siguientes son ejemplos de distintos grados de correlación negativa: y y y 10 10 10 9 9 9 8 8 8 7 7 7 6 6 6 5 5 5 4 4 4 3 3 3 2 2 2 1 1 1 0 2 3 4 Correlación a 0 x 1 medida No 5 7 8 negativa que todas 6 crece las 9 x 10 fuer te: 1 y decrece 2 3 4 Correlación 5 6 7 negativa 8 9 0 10 x 1 2 3 Correlación moderada 4 5 6 7 8 negativa 9 10 débil x correlaciones son lineales. y 10 9 8 Los puntos en este gráco responden a una 7 6 forma aproximadamente lineal. 5 4 3 2 1 0 x 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 y 10 9 8 7 Los puntos en este gráco se representarían 6 5 mediante una cur va. 4 Existe una correlación no n 3 entre 2 las variables. 1 0 x Causalidad ➔ Que exista correlación necesariamente He a aquí la ejemplo: escuela una del un signica la primaria correlación calzado, y el que talla el positiva mayor entre dos uno de conjuntos sea zapato vocabulario fuer te. En vocabulario causado de de otras del los los de datos por el otro. estudiantes estudiantes palabras, estudiante. a no que van presentan mayor Ahora, número es fácil La oposición entre “causalidad” ver que la talla de zapato y el vocabulario no tienen “correlación” nada que ver la una con el otro, pero sí existe una fuer te las variables. La razón es que existe el punto edad. Los estudiantes de grados superiores tendrán tallas para de exploración. zapato 336 más grandes Análisis bidimensional y a menudo, mayor de un for onfón : par tida la puede correlación ser entre y absolutamente vocabulario. una emo Represente estos datos en un diagrama x 1 2 3 4 4 6 6 6 7 8 y 1 3 3 5 6 7 5 6 8 9 ¿Se Describa trata de el una tipo relación y la lineal fuerza de o la no de dispersión. lineal? relación. Respuestas y 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 x 2 Esta es 4 una 6 8 relación n Comparar con Existe una o Describa correlación de presentada dispersión en cada uno de los siguientes dispersión. x y 0 x y 0 de anteriores 10A y 0 diagrama fr la diagramas el ejemplos correlación Ejercitación 1 los x y 0 x y 0 x Capítulo 10 337 2 Para los siguientes conjuntos de datos: ¿Se trata de una correlación ¿Se trata de una relación lineal ¿Se trata de una relación fuer te, positiva, o no de moderada, y 4 3 3 2 2 1 1 0 0 x 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 y 10 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 y 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0 x 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10 f y 10 9 9 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 x 1 2 3 4 complete variables correlación variable 5 6 7 estas 8 9 correlación independiente negativa, Análisis bidimensional y entonces la a y entonces variable dependiente medida variable independiente la x oraciones. positiva, independiente, 0 10 independiente, variables x y 10 0 338 5 6 5 las 4 7 6 Si 3 8 7 2 9 8 las x 1 10 9 la y 5 4 Si nula? 6 5 y o 7 6 débil 8 7 Copie o 9 8 3 negativa, 10 9 correlación lineal? 10 una que medida dependiente que una crece dependiente dependiente a muestran ………………… muestran crece la una variable ………………… no hay asociación? Esta 4 tabla muestra Año Lluvia Muestre Describa En Esta 5 y en Tennessee, en cm, desde 2000 a 2008. 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 51 39 44 31 33 30 28 21 datos en un diagrama de dispersión. correlación. general, tabla caída 42 estos la lluvia 2000 caída la ¿qué muestra ha un ocurrido gr upo de con la caída amigos con de sus lluvia desde el calicaciones año en 2000? matemáticas ciencias. Amigo T omás Daniel Luisa Pablo Diego Juana Lucas José Matemáticas 85 75 66 80 70 95 90 60 Ciencias 75 65 40 72 55 88 80 40 1 Dibuje un 2 Describa diagrama la de correlación ingón: la dispersión en para términos torre de representar fuerza, inclinada de estos dirección datos. y forma. Pisa (continuación) Elabore un diagrama de dispersión para los exror datos de la investigación de la torre en de Pisa presentada al comienzo de este Describa ¿Qué la un con la inclinación a medida . los salvar los l es que concreto, tendencia mantendrá sobre que datos mayor (o tenemos. menor) En este signica en la suponer inclinación que se años? Investigue por valor que la los un correlación. ocurre pasan punto los caso estimar capítulo. que signica inclinada a últimos la torre peligros r avances inclinada de la en de los constante. esfuerzos Pisa. Comente extrapolación. ómo y ➔ Una r dispersión variables y para ómo hallar mostrar su la se dibuja dirección tendencia. en sobre la Esta un diagrama asociación recta de entre ajuste de dos óptimo (x, y) puede ➔ Para recta luego usarse dibujar que una de ella de ella. Se puede de referencia y se calcula media de recta permita encima el de el un de a media coordenadas óptimo número y de a la de ojo, de puntos mejor per tenezca la predicciones. ajuste número lograr hallando las hacer equilibrar con que para que trazado recta. las los se dibuja puntos hay que por situando Este es por 0 x debajo un punto el no mo coordenadas x puntos. una hay y la El punto escribe ( medio x y se ) Capítulo 10 339 emo ¿Existe una comidas relación entre los gramos de grasa t o Hamburguesa Hamburguesa con Cuar to de libra Cuar to de libra Hamburguesa Sandwich Pollo F ilet de queso con queso gigante tostado pollo frito de pescado Pollo a la parrilla Pollo a la parrilla Halle la Halle la Elabore Sitúe una el total de calorías de las rápidas? com Alitas y el de media del un de medio ajuste gramos número diagrama punto recta los de en de de de calorías 260 13 320 21 420 30 530 31 560 31 550 34 590 25 500 28 560 20 440 5 300 grasa. calorías. dispersión su Total (g) 9 liviano media gr para diagrama de estos datos. dispersión y úselo para dibujar óptimo. Respuestas 247 Media de los gramos de grasa = De 11 de Total gramos de aquí grasa = = Número de 22, 45 (x, comidas y ) = & & (22, 45; & 457, 27) 5030 Media del número de calorías = Media del número de calorías 11 Total = 457, 27 del número de Número de y calorías = A comidas la “recta de ajuste óptimo” también Calorías se El punto (0,0) no la llama r necesariamente 600 per tenece a la recta de rgrón. El ajuste 500 cientíco óptimo. Punto medio ( x, El punto medio sí y estadístico per tenece y ) británico 400 a la recta y además debe Francis (1822–1911) aproximadamente 300 el mismo puntos a cada lado de la regresión misma. 200 siglo 100 0 10 20 Gramos 340 Análisis bidimensional 30 de 40 grasa acuñó el número término de Galton quedar XIX. en el Ejercitación La 1 de siguiente una hoja tabla de árbol de la relación mango, entre medidos la en longitud y el ancho milímetros. 35 50 78 80 95 105 118 125 136 145 Ancho 25 30 38 50 36 42 52 48 58 62 Halle Elabore La el tabla punto un Estatura de Elabore ajuste tabla La un Horas Aumento las años de medio. estaturas de recta y los pesos de diez edad. Juan Laura Diego Ana Iván Luca 182 173 162 178 190 161 180 172 167 185 73 68 60 66 75 50 80 60 56 72 estatura el la punto una Abel media que de pase muestra aumento por el El el peso las y punto número en calicación dispersión estudio en el dibuje Sara siguiente de muestra diagrama y por y Ema óptimo matemáticas dispersión Luis (kg) Halle: de pase dieciséis (cm) La que siguiente Nombre Peso medio. diagrama óptimo estudiantes 3 muestra Longitud ajuste 2 10B de medio dibuje una recta de medio. horas calicaciones dedicadas de los a estudiar estudiantes. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 –1 1 3 7 9 9 8 10 14 ¿Cuáles Halle el Elabore punto un riesgos medio. diagrama de dispersión y dibuje una recta Un de óptimo que pase por el punto de tema para ajuste son los extrapolar? interesante explorar extrapolación Describa ¿Qué la en la los correlación. modelos puede es medio. decir acerca del número de horas dedicadas nancieros o a climáticos. estudiar La ecuación por Los el datos recta ➔ La la primarios de raramente ecuación r aumento de se en ajuste ajustan deberemos diagrama ajuste el recta aproximadas. cuyo y las calicaciones? óptimo que pasa medio Generalmente, predicciones la de punto datos exacta. de matemáticas de a una recta conformar nos Normalmente, dispersión con tendremos parece de manera hacer un ajustarse a conjunto una recta, óptimo. de la recta rgrón , se de ajuste puede óptimo, utilizar para también hacer llamada predicciones. Capítulo 10 341 emo A de continuación una se asignatura muestran escolar, Estudiante Trabajo de Examen Ana no clase nal asistió Halle la Halle la Elabore al las notas calicados de 10 un en máximo el de trabajo 100 de clase y en el examen nal puntos. Liz Juan Uma Félix Juana Axel Raúl Luca Ana Luis 95 66 88 75 90 82 50 45 80 84 95 59 85 77 92 70 40 50 Aus 80 examen nal. No incluya media de las notas del trabajo media de las notas del examen un estudiantes sobre diagrama de dispersión y sus de notas en el cálculo del punto medio. clase. nal. dibuje una recta de ajuste óptimo que pase por el punto medio. Halle la Utilice ecuación la de ecuación la de recta la de recta regresión. de regresión para estimar la nota de Ana en el examen nal. Respuestas Total Media de notas del trabajo de clase de notas del trabajo de clase = Número de estudiantes 675 Media de notas del trabajo de clase = = 75 9 Total de notas del examen Media de notas del examen final final = Número de estudiantes 648 Media de notas del examen final = = 72 9 100 lan 80 nemaxe Punto medio 60 led 40 atoN 20 0 20 40 Nota del 60 trabajo 80 de 100 clase y Usando el punto medio y las notas de Uma, tenemos y 2 Usar m donde x (x , y 1 ) = (75, 72); (x 1 , y 2 ) = (88, 85) m , y 1 = 1 ) es el punto medio 1 y (x , y 2 88 La y – ) es cualquier 2 75 ecuación 72 1 2 72 = x 2 (x 85 1 = = 1(x de – la recta punto de y = la recta. Usar es: − y m(x 1 75) − x ) para 1 la ecuación de la recta. y = y = x – 80 3 – 3 = 77 La nota del trabajo de La nota estimada del examen nal de Ana es 77. clase de Ana era 80. El uso dentro de la del recta rango Generalmente 342 Análisis bidimensional de de es regresión un más para conjunto conable de predecir datos que la se un valor llama que está nroón. extrapolación. Sea x = 80. Ejercitación PREGUNTAS 1 Una 10C TIPO enfermedad cientíca afecta seguimiento Temperatura Porcentaje Dibuje punto Halle Use de 2 Los llamada especializada inver nadero un EXAMEN del (x de un a la tizón en está agricultura enfermedad. porcentaje de afectadas diagrama de desea Con hojas (y) en riesgo saber ese n, en a qué diseña afectadas a las plantas medida un la distintas 74 76 78 80 12,3 9,5 7,7 6,1 4,3 2,3 con una recta de tomate. temperatura para ecuación ecuación estudios de de de la para recta de estimar mercado ventas (miles Ventas de para las regresión que pase por el el regresión. porcentaje a estrenar Halle el precio medio Halle la media del Dibuje que pase a el en de de punto de estrenar el las número diagrama por inversiones £) de casas un en casas de hojas afectadas a una temperatura año de bienes raíces diferentes revelaron precios las durante siguientes el año la ecuación de 180 200 220 240 260 280 126 103 82 75 82 40 20 casas. de ventas. dispersión con una recta de regresión medio. la recta de regresión. su ecuación para estimar el número vendido de de en línea: ejercicios el análisis y ejercitación sobre la recta de coordenada intersección hizo un estudio para investigar la relación entre la edad en un niño, x, y el tiempo en que puede correr un kilómetro, t. eje datos de niños de edades entre 7 y 18 años. La la recta de regresión resultó ser y x x. = 20 Inter prete el valor de y el punto de intersección con el eje y es con la altura la = recta 0, y cuando habrá casos la 2 pendiente la ecuación 1 de de Se de recolectaron y años el de Más regresión La Se 10: bidimensional £230 000. ejemplos emo ampliación en casas sobre valuadas de disponible Hoja Use pasado. 160 Material Halle Más hacer medio. la su Precio del 75 °F . cifras Una temperaturas. 72 dispersión de experimento 70 °F) hojas poniendo y en los no tenga que este Deberemos Respuesta valor sentido. cautelosos ser a la hora 1 En el contexto de la pregunta, podemos La pendiente es − . Esto de interpretar el 2 decir que que, en cumple, promedio, el niño por tarda cada 30 año segundos signica de 1 en que x, por hay cada una aumento disminución signicado de intersección. esta A veces, 1 (medio minuto) menos en el correr de en valor x = 0 es y. 2 un kilómetro. punto es de no esta intersección pertinente años Para puesto puede pregunta, con que correr un el un eje y niño imposible el no de kilómetro. 0 El punto de intersección con el eje una y es (0,20), lo que signica que peligrosa, cuando x es 0, y es 20. rango o representa extrapolación de fuera los del datos. Capítulo 10 343 emo Una bióloga hectárea, la x, ecuación pendiente quiere y el de y el estudiar número la recta punto de de de la relación pájaros entre por regresión y intersección el número hectárea, obtiene con el y eje y. = y 8 e de Con + árboles este 5,4x. n, por calcula Indique la Vemos interprételos. estas Respuesta La siguen pendiente podremos punto que de no es tienen cada punto En 1 de caso Una de días de horas x, y Un de a la al 7 Un a + es por cada pájaros (0,8), por lo árbol más que que por agregamos, hectárea. signica que, recta El en en áreas el que un mismo eje de que que sociales que = una la 0,5 persona persona son y el per tinentes. sobre el deportes, x, a sus está tareas dada relación conoce la entre fuma está que pendiente el número escolares, y. por y entre culpable la y número el de = 40 – 0,3x número un persona, y. de delito, Se encontró 6x relación de dedica declarada que datos practica la si la porqué. relación sido + el recogió investigar ha la la indique inter prételos indique criminales y e estudiante quiere es y, estudiante persona de situaciones, el por enferma ecuación número día, x, en el de es gr upo de a y de las su = quiere negocio –5 + y de el paquetes número año, y. la recta El de de doctor regresión es cada de calicaciones recta en de Análisis bidimensional investigar año, x. el La número ecuación de de clientes, y, la recta de 100x profesores calicación la patines matemáticas de ciencias, y, regresión y los y = la y de exámenes ciencias que calicación –10 + 0,8x y que hectárea. 2,4x comparar 344 5,4 pájaros ciencias investiga llegaron dieron con conclusión regresión Un de ecuación la 8 y siguientes policía una año eje per tinentes, el vendedor que La ser cigarrillos = las año médico llega 5 de número la hay conclusión de el que de en quisieron habían todas un patrón: nn 10D que que el días y por jefe que 4 no de Un con árboles, profesora veces 3 una signica promedio intersección Llegó 2 Esto un intersección Ejercitación Para 5,4. esperar que interpretaciones tomado. matemáticas, x, es por el de la la aumento cada aumenta unidad x . El Rgrón término rgrón de otros contextos. examinar ambas padre tener la están alto dirección describir a hay para la al media. de trazarla y , la los óptimo presentará El clases lo la La tanto, el recta es que de de de primera hijos. un que ,0. Un bajo, ahora para supuesto, retrocede usa diferente vez Por padre hijos se la un medio que solo e menor él; los entre elaborar punto porque por bastante tiende a en para cur vas. fuerte regresión) la de modo padres “regresión” inclinación positiva hallar de bajos un utilizó de estatura ajustes la se de pendiente más término de inexactitudes por pero él. que estaturas Podemos datos, (recta las ro estadística método de torre. en hijos que correlación ilustrar ajuste tener problema una inclinación un entre altos muchas Volvamos que más a mnmo usa relacionadas, tiende hijos se Es relación pasa torre el Pisa. diagrama y dibujar por contamos óptimo de número el de un está Sabemos años y la dispersión una punto con ajuste de recta medio. punto de La recta para dibujada “a ojo”. y Existe recta: otro los recurso para mejorar el trazado de la ro Punto obser vado (x y ) i Residuo = y – i Punto de i y p predicción (x y p 0 ➔ Se llama gráco El residuo del El del al es la a la distancia ecuación positivo si el de ver tical entre un x punto y el regresión. punto está por y encima gráco. residuo El ro de ) p es negativo si el punto está por Residuo positivo Residuo negativo Residuo cero debajo gráco. residuo es 0 solo cuando el punto per tenece gráco. 0 La La ecuación recta de de la regresión recta de de mínimos regresión cuadrados de y usa la sobre fórmula x x que ya y (3, 5) 5 conocemos, y – = y m(x – x ), pero incor pora el método de los r mínimos cuadrados para hallar un valor adecuado para 4 la (1, 3) pendiente, m. 3 p 2 ➔ La recta de minimiza regresión la suma de de mínimos los cuadrados cuadrados de los es aquella q que 1 residuos. (2, 1) 2 Remitiéndonos aproxime a al cero diagrama, tanto como el objetivo sea es hacer que p 2 + q 2 + r se x 0 1 2 3 4 5 posible. Capítulo 10 345 La fórmula La que fórmula de resulta para regresión es hallar un la tanto complicada: pendiente (m) de la La primera aplicación de regresión que se del concepto conoce es el recta método de los mínimos que publicado cuadrados es: fue por Legendre S xy ➔ m , = en donde 1805, y por Gauss cuatro años 2 (S ) x más tarde. aplicaron (∑ S = ∑ xy x )(∑ y Legendre el método y Gauss al problema de ) y xy − determinar, a par tir de obser vaciones n astronómicas, las órbitas de los 2 2 (S (∑ 2 ) = x ∑ x x ) cuerpos alrededor del Sol. − n ∑ emo es “S” la y letra se la usa instrucción Use la fórmula ecuación (3,5) del de la de la recta diagrama regresión de de de regresión la página mínimos que pasa cuadrados por los para puntos hallar (1,3), sumar la (2,1) y la los como para datos. signica todos 345. griega ∑ xy suma valores de xy Respuesta (∑ S = ∑ xy x )(∑ y ) 2 x xy y xy Los x tér minos n 6 = 20 × 1 3 3 1 2 1 2 4 3 5 15 9 6 9 20 14 en la f ór mula 9 – 3 = 2 2 (S ) (∑ 2 2 = x x La suma de ) cada columna x ∑ n 2 6 = 14 – 3 = La 2 ecuación regresión de la recta de es: S xy y – = y 2 (S x (x x ) La recta de regresión ) de y se puede sobre x, que 2 y – 3 = (x – 2) El punto medio ( x , y ) es usar para (2, 3). 2 estimar y Ahora de la = x + que recta 1 valor hemos de visto cómo regresión, de funciona ahora en la fórmula adelante para la de pantalla gráca (en adelante, podremos CPG) para usar y espera ecuación 346 que de en la Análisis bidimensional los recta exámenes de se regresión. use la CPG para las secciones 5.16 capítulo Se el la hallarla. 5.15 ➔ sabiendo x ecuación Véanse calculadora y, de hallar la 17. en el emo La tabla muestra aeropuer to Use su de la distancia Changi, calculadora aproximadamente con la recta Escriba la de en kilómetros Singapur, para un ajuste ecuación a doce y las Distancia Use la vuelo ecuación de 178 370 138 612 94 1216 278 409 158 1502 258 946 198 998 188 189 98 787 179 210 138 737 98 dibujar diagrama de dispersión óptimo. de para 576 destinos. la recta de ajuste óptimo. Tarifa estimar el costo de un 1000 km. Respuestas y = 0,117x + 83,3 Generalmente, resultados costo = = (0,117 × 1000) + Costo 83,3 = Dólares $200,30 a se tres $(0,117 y deberá cifras × aproximar distancia centavos, los signicativas. con dos + 83,3) cifras decimales Ejercitación Para realizar 10E esta ejercitación se requiere el uso de la CPG. No 1 Se y administra se mide la medicación medicación por concentración a inter valos de en goteo a sangre una un de hora. par tir no doctores de que existirá una relación lineal entre las x (horas) Concentración Muestre la recta Escriba Halle de la 3,5 los de la y 0 1 2 3 4 5 6 2,4 4,3 5,0 6,9 9,1 11,4 13,5 datos ajuste en un diagrama de predecir después de ecuación, si lineal. idea la El 8 la horas puesto relación proceso a que continuará de tratar variables. de T iempo esta sabemos siendo creen buena concentración paciente dicha Los sería dispersión predecir fuera del un valor rango de que datos está se llama xroón con óptimo. ecuación de concentración la en recta de sangre regresión. de la medicación después horas. Capítulo 10 347 2 La tabla siguiente malayos (MYR) Antigüedad Costo recta el de Escriba Estime de MYR) precio ajuste la el los (años) (miles Muestre muestra durante del valor del primeros automóvil siete años de Jai en después miles de 0 1 2 3 4 5 6 7 30 25 21 19 18 15 12 10 automóvil en un diagrama de de ringgits comprarlo. dispersión con la óptimo. ecuación de la recta de regresión. 1 el costo del automóvil de Jai luego de 4 años. 2 Suponga la ecuación de 3 La Jai no cuida será transcurridos tabla de que un siguiente gimnasio semana y Horas para su automóvil. estimar el costo Explique del por automóvil qué después años. muestra el bien el número número de horas de personas de ejercicio que que se hicieron hicieron socios durante la pasada. de de Luis Ana Lía Pía Juan José Raúl Iván Liz Ema 7 8 9 1 5 12 2 10 4 6 5 3 5 10 5 3 8 2 8 7 socios ejercicio Muestre útil 50 Persona Meses muy los datos en un diagrama de dispersión con la recta de ajuste óptimo. Halle Si la ecuación Nino ha ejercicio ¿Podría Nadia 4 Los El la (cm) diagrama la estatura, de y estatura de Vuelva a ver Halle Dibuje por el Halle Use y el la su tres estimar como preocupados con el 60 86 90 91 94 95 = y 7,95 a los usa 50 la mostró la + datos recta 0,3833 años recta comente de la estime si de del porque una cuántas de El de horas de de baja sus positiva de porqué. su edad. estaturas. entre cuadrados quiere la edad resultó predecir intervención hacerlo. hizo el para fuerte mínimos alguna para ejercicio Explique parece médico prescribe este Sara registro regresión EDAD . no horas gimnasio? asociación regresión sobre torre cuántas siguiente 57 dispersión meses, socia 51 Analice la (hormonas predicción procedimiento. inclinada de Pisa. medio. de dispersión con una recta de regresión medio. ecuación ecuación Análisis bidimensional para cuenta diagrama punto hace 48 punto un regresión. 36 luego los de pasada. años están niña Sara crecimiento), médico dos nalmente, ESTATURA del 348 de de (meses) desde ecuación después pediatra ser 5 la recta semana Sara Un de usar la de Estatura la hizo la socio padres Edad y sido de de la para recta de estimar la regresión. inclinación en 1990. que pase . Hasta ver si cómo este hay momento una caracterizado correlación. débil, Ahora y o x orrón un (correlación) o hemos fuer te. sobre usado positiva También de nos hemos relación como moderada regresión mmo y abocaremos entre negativa, dicho Luego usamos a diagrama que dos y recta clasicar la si no la con fuerza de hemos puede ecuación nes La para hay correlación hallamos la dispersión variables. cero, la de de la ser recta de predictivos. una correlación Karl numéricamente. Se utilizan varias escalas para tal n; Pearson nosotros (1857–1936) estudiaremos un coeciente de correlación desarrollado primer Karl depar tamento estadística e on orrón momno-roo (denotado con r) es una medida de la correlación entre X e ampliamente Y, que da un valor entre usado en las ciencias + como y – una inclusive. medida de la dependencia n entre dos de en 1911. la la relación entre variables. dos es variables lineal, este no entonces coeciente y y y de correlación no representa adecuadamente fuerza entre x 0 Correlación positiva perfecta r x 0 lineal No = hay correlación r = Correlación 1 algunos conjuntos negativa de datos más y sus valores de las la lineal perfecta r = −1 valor de r, el de r : correlación Pearson, = relación variables. coeciente r la x 0 0 El aquí de Es Si fuerza en College dos Londres, variables de pron University He el Pearson. universitario ➔ fundó por de de indica la 0,7 r = 0,3 fuerza entre de dos la relación conjuntos de datos. Capítulo 10 349 Para la correlación negativa, los valores de r también r r ➔ La fórmula = = son negativos: –0,3 –0,7 para hallar el coeciente de correlación es: S xy r = S S x y donde 2 (∑ S = xy ∑ x y )(∑ (∑ ) 2 , xy − S = ∑ x x x ) Deberíamos esta n n fórmula sección 2 (∑ 2 S = ∑ y y y ) − n ➔ Una forma Valor 0 < 0,25 0,5 ≤ < |r| 0,75 emo Susana r de ≤ ≤ < |r| Muy el de r es: débil Moderada 0,75 Fuer te 1 8 de cucharadas en el número coeciente de determinar de de la fer tilizante orquídeas correlación Cucharadas fer tilizante x para que de de fuerza de la correlación plantas crecen Pearson en que la para número de 1 2 B 2 3 C 3 8 D 4 7 Análisis bidimensional y inter pretar en el Use número incremento la la el fórmula del relación. el orquídeas A entre utiliza planta. Incremento { 350 valor Débil 0,5 ≤ inter pretar Correlación 0,25 |r| quiere Planta de |r| < rápida reconocer y − Continúa y en la página siguiente. de anterior . la Respuesta En 2 (∑ S = ∑ xy xy x )(∑ y Planta x y xy A 1 2 2 el examen se 2 x y espera que se utilice ) − 1 4 la CPG para calcular r. n 10 × 20 60 − = B 2 3 6 4 9 C 3 8 24 9 64 Aquí hemos = 10 la 4 fórmula tabla D 4 7 28 16 49 10 20 60 30 126 2 = ∑ x x (∑ 2 S mostrado x y para una ayudar comprender ) Total obtiene − el cómo valor . a se Véase n la sección 5.16 en el 2 capítulo 10 30 − = 17. 5 = 4 2 S = ∑ y y (∑ 2 y ) − La n regresión correlación 2 y la nos 20 = 126 − = 26 permiten comparar 4 dos S datos 10 xy r = = S ≈ para 5 y que a mayor ser de aumento en el número El valor de r de Si de dos están basándonos existe Programa tanto, correlación variables una que una un una del fuer te. los valores correlación Diploma con una un correlacionadas, en encargado estudiantes vida de del de positiva IB y podemos la otra. fuer te los admisiones alta elegirá entre logros que probabilidad bien la fórmula estudiantes parece evaluar el valor de r producto con altas complicada a Por del lo seleccionar rendimiento calicaciones primera resulta bastante sencillo. de valores en la en el IB. vista, hacer la A par tir de métodos estadísticos para serían analizar tabla el y el sabemos calicaciones universitarios. buen los ejemplo, las procura de predecir Por útiles Si y interno país. ¿Qué universidad, relación expectativa 0,877 bruto indica la de de orquídeas. la fer tilizante, entre mayor ejemplo, interesante número explorar cucharadas Por positiva podría de si alguna 26 correlación signica ver haber conexión. Una de 0, 877 puede S x conjuntos rendimiento de un ahora, negocio? usaremos la calculadora para hallar el valor de r Capítulo 10 351 Ejercitación 1 Nueve 10F estudiantes español. La describa la tabla hicieron muestra correlación un los entre examen de resultados. los dos francés Halle conjuntos el y uno valor de de de r y resultados. Materia A B C D E F G H I Francés 56 56 65 65 50 25 87 44 35 Español 87 91 85 91 75 28 92 66 58 T ambién decir 2 Una psicóloga social piensa que hay una correlación entre y la educación. Encontró que la gente con tiene más años de educación. Los más resultados de años se muestran a Años 3 (miles de $) A B C D E F G H I J 125 100 40 35 41 29 35 24 50 60 19 20 16 16 18 12 14 12 16 17 La tabla educación Halle ¿Qué puede ¿Qué le ¿Un de el valor r decir indica automóvil siguiente de el la acerca signo tarda muestra ingresos. continuación: Persona Ingresos de tiene su mayores encuesta gente mayores educación ingresos podría la los con ingresos se que más de del en la fuerza valor frenar antigüedad (en de a de la correlación? r ? medida años) de que un envejece? auto y la distancia −1 de frenado (en Antigüedad Distancia metros), a partir (meses) de de una velocidad de 40 km h 9 15 24 30 38 46 53 60 64 76 28,4 29,3 37,6 36,2 36,5 35,3 36,2 44,1 44,8 47,2 frenado (metros) Halle ¿Qué el valor ocurre automóvil 4 A Describa Catalina decide con y si se Promedio distancia por de se la de frenado a medida que el le correlación. ha concentre esto encuestar obtenidos la fuerza siempre saber r envejece? la computador quiere de a tendrá 10 dicho en sus algún amigos. que deje de estudios. efecto Aquí se en chatear Catalina sus en su primero calicaciones muestran los y resultados Catalina: de 3,1 2,4 2,0 3,8 2,2 3,4 2,9 3,2 3,7 3,5 14 16 20 7 25 9 15 13 4 14 calicaciones T iempo chat de (horas/ Una calicación A semana) equivale una Halle el valor de Describa Sobre la a 2 Catalina base si puntos, puntos, de la encuesta, ¿aumentarían las calicaciones 1 punto de puntos. 352 3 puntos, una una D correlación. a la a 4 r C B a disminuyera Análisis bidimensional el tiempo de chateo? y una F a 0 5 A Mauro siempre computador encuestar a y se 10 dijeron dedicara a compañeros calicaciones. Promedio le Los que estudiar, para resultados de dejara ver se de por el jugar lo que efecto muestran a con en su decidió el promedio de continuación: 2,7 3,8 1,5 3,6 2,2 3,8 2,0 1,9 2,5 3,0 10 24 25 17 5 26 14 30 22 7 calicaciones T iempo de juego (horas/semana) Halle Describa Sobre de el valor la la r correlación. base Mauro de si de la encuesta, disminuyera el ¿aumentarían tiempo de las calicaciones juego? Material de disponible 6 Halle e inter prete datos de el valor del coeciente de correlación r para los Hoja de sobre la torre ero inclinada de el ampliación en línea: ejercicios análisis 10: Más bidimensional Pisa. rón ✗ 1 Las frases , correlación , , entre y dos representan Correlación lineal positiva alta Correlación lineal positiva baja Correlación nula Correlación lineal negativa baja Correlación lineal negativa alta que frase se representa muestran en de la variables: ¿Qué descripciones mejor cada la uno relación de los entre las siguientes dos variables diagramas de dispersión? y y 10 10 8 8 6 6 4 4 2 2 0 0 x 2 4 6 8 10 x 2 4 6 8 10 2 4 6 8 10 y y 10 10 8 8 6 6 4 4 2 2 0 x 2 4 6 8 10 0 x Capítulo 10 353 PREGUNTAS TIPO y EXAMEN 60 2 La un siguiente automóvil después de Cantidad y haber el cantidad número llenado recorrida de la el de de kilómetros el en el tanque recorridos tanque. (km) 0 220 276 500 680 850 combustible 55 en combustible tanque 43 30 24 10 40 elbitsubmoC Distancia da )sortil( de tabla 20 6 (litros) 0 Copie el diagrama de dispersión y sitúe los puntos x 200 restantes. 400 Distancia La la distancia cantidad Este punto Dibuje Un Esta 100 tabla la las de en el el 42 km, y , tanque, es y la de media 28 de litros. diagrama. la recta 350 km. de Use combustible edades de de diez regresión la recta que de queda policías y que ajuste en el pasa el por el óptimo punto medio. para tanque. tiempo que tardan en correr 22 23 24 25 32 35 39 45 45 50 10,9 11,1 10,8 12,0 11,2 12,1 12,6 13 12,7 13,6 Sitúe los Halle Dibuje ¿Cuánto la datos edad la PREGUNTAS Flexiones 6 tiempo óptimo que tarde medio. que un el número 1 2 3 4 5 6 7 8 5 3 2 2 los dispersión. pasa por policía el de punto 30 años medio. en correr 100 metros? de exiones que puede realizar David por minutos. puntos en un diagrama de dispersión, junto con la recta de óptimo. Halle la ecuación Halle el valor ocurre estaturas Estatura Escriba Use la y (m) (kg) de ajuste muestra es el de rón ¿Qué Peso y prevé Las diagrama EXAMEN tabla Minutos ajuste de durante un media recta TIPO Muestre en tiempo siguiente minuto, 354 recorrió cantidad ero 2 en es metros. situado muestra T iempo La combustible automóvil Edad 1 de está x , recorrida, aproximadamente estimar 3 media 600 (km) de los e p la el r de m. Análisis bidimensional número de y la de recta úselo pesos de exiones de para una a medida que transcurre el tiempo? regresión. describir muestra la de relación. 11 alumnos son: 1,36 1,47 1,54 1,56 1,59 1,63 1,66 1,67 1,69 1,74 1,81 52 50 67 62 69 74 59 87 77 73 67 ecuación recta 1,6 con de la regresión recta para de regresión estimar el de p peso de sobre una e. persona cuya estatura PREGUNTAS 3 Una TIPO psicóloga intelectual) y sus del CI de niño la Escriba Halle Use esta Ocho y el de la su relación madre. entre Mide el el recta un CI CI 8 niños 98 103 108 111 123 94 96 89 102 98 94 116 117 de de de de correlación regresión regresión de y para entre x sobre e y x estimar el CI de la al apar tado , explique cuán exacta 1. tuvieron predecir Los el una pr ueba resultado resultados se de muestran de la a matemáticas. pr ueba 2 a continuación 32 68 55 80 45 77 Prueba 2 31 38 16 34 27 41 22 37 Sitúe Describa Copie los la y Halle Si fue Semana la un de a par tir la recta se de que su de de la porcentajes): este durante con ........ calicaciones en la pr ueba altas 2”. óptimo. calicación midió (como los diagrama. estudiantes ajuste para de saber dispersión. calicaciones una predecir planta de “Los tener obtuvo podemos una a diagrama oración tienden x y estos 1 cm 2 cm de 40 puntos estudiante las en primeras la 8 en la pr ueba pr ueba semanas 0 1 2 3 4 5 6 7 8 23,5 25 26,5 27 28,5 31,5 34,5 36 37,5 pares el eje Escriba el valor Sitúe punto el Escriba el Comente Halle la f Dibuje g Usando de valores represente en considera 1, 2? a par tir comprada: (cm) Sitúe 1 estudiante de en correlación ecuación nota altura que la complete la otro ¿qué resultados pr ueba Atura hijo Queremos partir 72 que cuyo estimación. 54 en madre 100. 1 de 94 Prueba de (coeciente 91 respuesta podríamos La CI 87 coeciente recta su y estudiantes pr ueba 5 el la la Usando si niño x madre tiene 4 un investigar madres: CI es de EXAMEN quiere del punto medio en coeciente acerca recta la en semana un en diagrama el eje de dispersión, horizontal y 1 cm haciendo represente ver tical. ecuación la 1 de de de medio. el diagrama de este la dispersión. para Rotúlelo L. estos registros. resultado. recta regresión ecuación, de correlación, r, estime de en la regresión su de y diagrama altura de una sobre de x dispersión. planta después de 1 4 semanas. 2 h Alicia de usa la 62,8 cm ecuación luego de para 30 armar semanas. que una Comente planta acerca tendrá de esta una altura armación. Capítulo 10 355 PREGUNTAS 6 Unos 10 TIPO EXAMEN investigadores adolescentes. Evaluaron “agradabilidad”, para los demás. cooperativa obtenidas Los era por que Se la últimos cada peleas. Los seis La medición registra estos medida cuán La en la el suma la cuán de un gr upo personalidad agradable terca, registra estas crearon como de de alegre, tabla reportaron tales compor tamiento variable adolescente jóvenes tabla una también meses, de es el una preguntó persona. investigadores conducta. estudiaron las llamada resulta amable, medias de una mandona de las persona y puntuaciones características. una forma varios de medir problemas engaño, el obtenida de lenguaje por cada los problemas conducta vulgar, el en los hurto adolescente en de y las la problemas. Factor de Problemas Par ticipante agradabilidad conducta 4,3 5 Guillermo 3,0 22 Oscar 3,4 10 Juan 3,3 12 Gerardo 2,9 23 Laura 4,0 21 Pilar 4,7 2 Nancy 2,4 35 Nora 2,9 12 Elizabeth 4,7 4 Elabore ¿Qué un Halle Describa Copie el y la g Michelle a la y el costo nueve una días tener pero de de la muestre el factor la de recta de regresión. agradabilidad? correlación. oración de la ausente tuvo para una los fábrica “Los muestran para de las total la agradables conducta”. preguntas de de 4,5 referidas en a los Estime el número de produce, x, dólares, y. siguiente Los abrigos resultados que obtenidos 26 44 65 43 50 31 68 46 57 400 582 784 625 699 448 870 537 724 Escriba la recta ecuación de de regresión la recta como de un su en tabla: y Use la de agradabilidad. x problemas conducta. registra en de más regresión. puntuación ropa en adolescentes problemas recta problemas de producción se y aumenta _________ ecuación puntuación dispersión que correlación. estuvo conducta de medida complete Escriba día, a coeciente f Cada diagrama ocurre tendieron 7 de Jorge regresión modelo de y para sobre x. responder a las siguientes preguntas. Inter prete Estime La signicado costo fábrica abrigos 356 el el de vende que las cajas a La producción debería Análisis bidimensional de: de 70 $19,99 producir en pendiente La intersección el eje el menor con y abrigos. cada un día una. para Halle obtener una número ganancia. de ResuMeN ● El análisis un del bidimensional conjunto de dgrm ● Los ● La ● Para con La un pequeños alguna entre dibujar entre dos dos gráco círculos. en el variables variables de las relaciones El acerca eje recibe patrón de la llamados que el dispersión, entre pares de variables ( x,y) en se nubes vinculan nombre situamos determinado de puntos) con un se usan mismo para investigar “suceso”. de orrón los por valores los (x,y) círculos de la tabla puede de datos dar nos correlación. debe nnn nn de (también rón indicación r ocupa rón relaciones relación se 10 datos. grm posibles capítulO estar ubicada en el eje horizontal y la r ver tical. y etneidneped elbairaV 0 ● Variable Una independiente tendencia correlación ● Una ● Un ● Que que l ● general dispersos correlación cercana a dirección en por la óptimo ómo luego se en la recta va ascendiendo la recta va descendiendo ■ Las próximos a la fuer tes, recta correlaciones agr upados dos de de el patrón no de círculos los presentan conjuntos de un variables para hacer a izquierda sean muestra una círculos muestra una ninguna tendencia puede indicar de datos no necesariamente signica positivas y diagrama mostrar su dispersión tendencia. para Esta hallar recta la de predicciones. derecha, a o de hay derecha, una hay negativas, correlación o . una correlación ng presentan los puntos muy óptimo. sean la sobre izquierda de ajuste débiles, cerca dos usarse Si correlaciones que dibuja entre Si están los otro. ■ Las de ómo asociación puede entre el ■ ■ patrón ro correlación causado r ajuste una sea r el ng círculos exista en descendente de uno Una ascendente o conjunto una general tendencia correlación x positivas recta de o ajuste negativas, óptimo o presentan sobre puntos que no ella. Continúa en la página siguiente. Capítulo 10 357 ● Para dibujar equilibrar puntos un que punto calcula y de el una hay de por de de la ajuste puntos debajo referencia hallando los recta número de que media óptimo que ella. hay Se las ojo, a la se dibuja encima puede per tenezca de a por lograr recta. coordenadas x de un la recta con mejor Este y una ella es que el permita número trazado situando el no mo media de las de y se coordenadas puntos. y (x, y) 0 ● x La ecuación puede usarse Rgrón ● ● ● de la para Se llama de regresión. ro La recta los cuadrados de La fórmula recta realizar para ajuste a la los también llamada r rgrón , ro distancia de óptimo, predicciones. mnmo regresión de de ver tical mínimos entre un cuadrados es punto y aquella el gráco que de la minimiza ecuación la suma de residuos. hallar la pendiente (m) de la recta de regresión es S xy m , = donde 2 (S ) x 2 (∑ S = xy ∑ x )(∑ y ) 2 y xy − (S ) x (∑ 2 = ∑ x En de los exámenes se ) − n n ● x espera que se utilice la CPG para hallar la ecuación la recta regresión. Continúa 358 de Análisis bidimensional en la página siguiente. cómo ● El es mmo on una entre medida + medida y − de la de orrón orrón la inclusive. fuerza momno-roo correlación Es entre dos ampliamente usado de la dependencia n hallar el coeciente en entre (denotado pron variables X las e Y, que da ciencias dos un como por r) valor una variables. S xy ● La fórmula para de correlación de Pearson es: r = S S x y donde 2 (∑ S = xy ∑ x )(∑ y ) (∑ 2 xy − , S = x ∑ x Una manera Valor 0 < 0,25 0,5 de |r| ≤ < |r| < 0,75 |r| ≤ < |r| 0,5 0,75 ≤ y inter pretar S = y el valor ∑ y y ) − n de r es: Correlación 0,25 ≤ de (∑ 2 n rápida r 2 ) − n ● x 1 Muy débil Débil Moderada Fuer te Capítulo 10 359 t or del conomno ¿corrón La orrón muestra Por medida La ejemplo, Si al ejemplo, hallamos nacer ocurre Por ■ a y una un la hora qué que ir a fuer te rendimiento a ? medida crece cuando de correlación alto en o la dos 24 una valor variable de variables cama entre los el el afecta peso años, una, tienen el de varía crece un número un el con efecto de relación valor de la mutuo horas de a otra. otra. directo. sueño. bebé ¿deberíamos eFectO sugerir que nazcan con alcanzan las un embarazadas peso alto rendimientos deben porque más los procurar bebés que más sus bebés pesados altos? eFectO Algunas veces relacionados, sucesos pero y no fuer temente conectados signica Por causa por que ejemplo, Es íntimamente fácil correlacionados causalidad. suceso su están siempre. alguna un si efecto gato ha también Pero causado permanece suponer al la que dos están correlación no causa otro. fuera toda la noche y Que luego se enferma, y esto ocurre eFectO muy a menudo, es exista correlación que la enfermedad de su gato y el permanecer fuera toda estén estrechamente conectados. Pero estar fuera entre la dos noche una probable variables no es toda necesariamente la noche puede probable que la no ser causa la causa sea un de la vir us o enfermedad. una La n ació stig inve re ocur do cuan qué plo, ejem enta aum La dos o com 360 le las una a tura pera tem que y un do líqui del hace preguntas: por do cuan ¿Qué relación entre dos . variables? ión elac corr la no ■ er va Obs ce ofre los s dato s ltado resu icos díst esta ba. pr ue Teoría correlación estas Conocimiento: correlación o causalidad? ¿Qué o las de causalidad. existe iza anal . bles varia sos suce ble; varia prueba qué ■ de suce n ació stig inve bia cam de la bia cam ga inda más bacteria. La tal rimen expe Es las conecta separa? ¿Cuál ● El es causa acoso escolar y cuál daña la es correlación? salud ● mental. Mirar demasiada televisión ● El estrés ocasionado depor tivos peligroso por impor tantes para el ver La temperatura puede el ● número con mayor Los cirujanos se cabo ● La de TV ese eleva adultos ● Los la voz profunda ro que advierten contra datos, sin tienen varianza, actúe violencia en la vida real. hábiles con desempeñan los video- mejor en las en simuladas. que gozan los hablan de que sueco mejor hablan salud que neer landés. tienen hijos. de datos ar terial Los los de la gente al obesos. cuartetos los helado ● presión Los a de día. hombres más lo ambulantes en la de cirugías vendedores que ser corazón. y a eventos juegos ● violencia conduce Anscombe antes la pero son anom un aplicación gr upo de representarlos propiedades etc.) cuatro métodos sencillas representaciones conjuntos estadísticos grácamente. estadísticas tienen de Los datos individuales conjuntos idénticas grácas de ncis Fra de be com Ans (media, totalmente (191 distintas. 8-20 01) ico díst esta ■ Halle de y la y media el valor Conjunto ■ de x, r la media para cada 1 de y, la varianza conjunto Conjunto de de x, la nico b ritá varianza datos. 2 Conjunto 3 Conjunto 4 x y x y x y x y 4 4,26 4 3,1 4 5,39 8 6,58 5 5,68 5 4,74 5 5,73 8 5,76 6 7,24 6 6,13 6 6,08 8 7,71 7 4,82 7 7,26 7 6,42 8 8,84 8 6,95 8 8,14 8 6,77 8 8,47 9 8,81 9 8,77 9 7,11 8 7,04 10 8,04 10 9,14 10 7,46 8 5,25 11 8,33 11 9,26 11 7,81 8 5,56 12 10,84 12 9,13 12 8,15 8 7,91 13 7,58 13 8,74 13 12,74 8 6,89 14 9,96 14 8,1 14 8,84 19 12,5 Escriba grácos ■ de Usando el cómo y la gráco un las cree rectas CPG, de sistema de dibuje cada de que serán regresión. de puntos Dibuje la recta de regresión de cada gráco. aproximadamente conjunto ejes ■ los ■ Explique lo que obser va. en separado. Capítulo 10 361 Trigonometría 11 ObjetivOs El 3.1 círculo: del CAPÍtUlO: medida de ángulos en radianes; longitud del arco; área del sector circular . Denición 3.2 cos θ de y sen θ a par tir del círculo de radio unidad; denición sen θ como ; valores exactos de las razones trigonométricas de 0, θ cos , 6 tanθ de , 4 y , 3 sus 2 múltiplos. 2 3.3 La relación 3.6 Resolución fundamental de 2 θ cos triángulos; el + sen teorema θ = del 1 coseno; el teorema del seno, incluido el 1 caso ambiguo; área del triángulo ab sen C; aplicaciones. 2 An Qué 1 comnzar necesitamos Utilizar saber propiedades incluido el de Comprobemos triángulos, 1 Halle el valor de nuestras x en cada habilidades diagrama. teorema a 96° de Pitágoras x° Por ejemplo: (2x)° x° 41° Hallar (x x° – 38° el valor de x en cada 49° diagrama a x° + 96° x° = 80° x = + 38° – = 96° – 180° 38° c 46° (4x)° x° ABC por lo es isósceles, tanto ∠A = (x ∠C + 20)° B 56° ∠A + x° 2x° ∠B + = + 53° 80° ∠C = 80° x° = 80° 53° = 27° x = 63,5° + – 53° f x x° 2,4 A C 24 5,6 c Utilizando 2 x 2 = 6 19 Pitágoras, 2 + 9 x 6 2 x = 6 2 + 9 = 117 x ≈ 10, 8 9 362 Trigonometría 20)° Algunas de un medir veces árbol o necesitamos una montaña directamente. Los dimensiones usando Por para un ejemplo, agrimensor cañón, tal distancia que el está punto exacta parado, de la hallar un y la ancho distancia un punto o dos una de el de y el la (tales cañón) las que de al Luego entre trigonometría, podemos un lado ubicados formado altura estas de otro rocosa. no la triangulación. laderas referencia conocidos, como calcular método entre ángulo Usando un pueden formación puntos también referencia. el agrimensores árbol entre o dimensiones trigonometría necesita como conocer del estos esta cañón, del mide la lado en puntos el y información es Algunos usan la matemáticos expresión “medida suciente para calcular la distancia al otro lado, sin siquiera ángulo” que cr uzar al otro lado del de un tener en lugar cañón. de “amplitud de un ángulo”. . Al trgonomría principio amplitudes de de este los capítulo ángulos triángulos rectángulos, triángulos y las y y examinaremos las longitudes después aplicaciones ránguo las de pasaremos cotidianas de la relaciones los a rcánguo lados tratar de las entre las los áreas trigonometría. Algunas dicen de en personas “triángulo lugar de recto” “triángulo rectángulo”. Capítulo 11 363 Comencemos por obser var el triángulo rectángulo, con vér tices en Los los puntos A, B y C. Los ángulos que se forman en los vér tices ángulos describirse ˆ B Â, ˆ C, y pueden son de respectivamente. varias Este A El lado AB, el lado opuesto al ángulo maneras. triángulo llamarse se denomina hponua del ABC; el triángulo ángulo c podría recto, en A podría rectángulo. b ˆ llamarse ˆ A; B A C; ˆ C A B; Los C a ∠BAC; ángulos este triángulo, opuesto lado a Â, el rotulado nombrar también B pueden En ∠CAB. los Razones vemos lado c el rotulado (lado lados que AB ) en es b (lado el relación lado lado con rotulado a AC ) es el opuesto sus (lado lado ˆ C. a ángulos BC ) es opuesto Es el a lado ˆ B, y letras el rotularse griegas con como θ (theta). conveniente opuestos. trigonométricas Obser vemos los dos triángulos rectángulos siguientes: D A 59° 59° 31° 31° B C ABC y DEF DEF es más E tienen grande correspondientes son ambos que F ángulos ABC. de Dos congr uentes amplitudes triángulos (iguales) se 59°, cuyos 3° y 90°. En algunos de texto, y sus lados correspondientes son ABC y más un triángulo rectángulo DEF: nombre AC BC DF , = AB y BC EF , = AB DE de reciben = del cao AC triángulo. los sean, los El triángulos los lados lados hecho razones guardarán de que razones triángulos En ● y lados nos no, varían impor tar misma serán de ayuda a proporción. las denir y cuán grandes En proporcionales triángulos cono según triángulo hponua largo la sin las tres otras entre semejantes o pequeños lado palabras, más triángulo es largo rectángulo. sí. determinen razones angn amplitudes de los ángulos de los se (a opone rectángulo: menudo al ángulo se abrevia h o H) es el lado más recto. (hipotenusa) h o ● El lado que opuo ● El (a 364 lado el del rectángulos. cualquier La los constantes trigonométricas: Estas semejantes, correspondientes La DF hponua En el EF y DE dos cor tos proporcionales. de Para los denominan ránguo lados man libros ángulos (a se opone menudo cercano menudo Trigonometría se al al se ángulo abrevia ángulo abrevia a o θ se A). rotulado θ o u se llama lado O). llama lado i a ayacn (adyacente) (opuesto) ➔ Para cualquier triángulo opuesto θ seno rectángulo con Una ángulo θ : un nemotécnica O = regla una hipotenusa palabra o frase H inventada adyacente θ coseno es = = A hipotenusa que nos H O = ayuda a recordar una H lista o una fórmula. i opuesto tangente θ = O Podemos = A adyacente estas A la Obser vemos el siguiente recordar triángulo rectángulo, con  fórmulas regla con nemotécnica destacado. SOH-CAH-TOA. BC sen A A a = = AB c Los nombres estas AC c cos b A razones b = trigonométricas = AB c BC a abrevian C a tan B A razones lados y ángulos en trigonométricas para calcular la astrónomo medida triángulos que rectángulos. nació en la India aproximadamente Relaciones entre seno, coseno y el triángulo el ABC : d. Sol, las a senθ en tangente 476 En y b Ar yabhata, de cos tan. El utilizar sen, se = = AC Podemos de C., los creía que planetas estrellas y giraban = alrededor de la c Tierra b cos θ en órbitas = A diferentes. c a a inventar Comenzó cálculos i senθ Por lo tanto , a c = = b cosθ c trigonométricos para b b calcular la distancia c de los planetas a la a C Pero tan θ a B Tierra. = b senθ En = tan θ consecuencia, cosθ sen θ ➔ tan = cos θ Aunque los matemáticos empo estudiado durante Para el siguiente triángulo, halle la longitud triángulos miles de del años, lado han el término a. 34° "trigonometría" utilizado 6 vez en por 1595 fue primera por Bar tholomaeus Pitiscus (alemán, a 1561–1613). { Continúa en la página siguiente. Capítulo 11 365 Debemos asegurarnos Respuesta opuesto tan 34° a adyacente a = 6 Usar = = a de = 6 la razón estar moo lado de 34° que en tangente 6 El trabajando se opone al grao ángulo tan 34° tan 34° ≈ es el adyacente 4,05 Podemos opuesto 34° hallar utilizando gráca lado a la mide el y el lado 6. valor Para de calculadora tan de 34° cambiar grados, pantalla y (CPG). al modo presionar seleccionar sng & (conguraciones estado) | 2: y sng (conguraciones) Para ingresar tan, presionar μ seleccionar | 1: y Gnra luego 5: sau (general). tan tab Utilizar para la desplazarse “Angle” Si conocemos las medidas de los lados de un triángulo rectángulo tecla (ángulo) hallar la amplitud de los ángulos, necesitaremos las funciones trigonométricas inversas sen – , cos Presionar – y tan y luego seleccionar Currn empo Halle la dgr utilizar (grado). – y y seleccionar queremos a 4: (actual). amplitud de ˆ B en este triángulo. 9 cm 5 cm B Respuesta opuesto sen B 5 = = hipotenusa El lado opuesto hipotenusa razón ˆ B –1 = ⎛ Para los Debemos 366 33,7° la –1 A sen Utilizar la se le llama –1 “arco seno”, sen “arco coseno” –1 , presionar μ y a tan , “arco –1 tendremos y asegurar nos Trigonometría 9 cm. ⎠ ángulos GRADOS. y ⎟ 9 ejercicio (calcular 5 cm seno ingresar luego este mide –1 ≈ ⎜ En mide 5 ⎞ sen ⎝ ˆ B 9 las de que ror medidas que la seleccionar de los triángulos lados calculadora que esté tangente”. sen rectángulos no se siempre conocen). en modo a cos y , Ejercitación Para cada 11A pregunta, utilice el diagrama y la información dada para b A hallar todos medidas los están lados en y ángulos centímetros. que Dé no sus se conocen. respuestas Todas con C las una a aproximación a 1 = 12, c = de tres cifras signicativas 20 b 2 = 37, donde  = sea necesario. c 40° B 3 c = 5 a 7 Si ˆ B = 4,5; = 11,  = = 2x, 55° 35° 4 b = 48, c 6 a = 8,5; = b 60 = 9,7 x 2 a b = 5x – 1 y c = x + 1 (x ∈ ℤ), halle el ∈ es de x, y los ángulos Triángulos Obser ve el y 1 triángulo A Para signica número que x entero. especiales rectángulo resolver longitud de Utilizando 2 2 + un ˆ B rectángulos siguiente C  ℤ valor el AB el isósceles. triángulo, y los teorema de 2 = c necesitamos ángulos  y hallar la ˆ B Pitágoras: 2 , entonces c = 2, y c = AB = 2 1 c Utilizando la razón BC tan A 1 = = = AC B tangente: 1 –  Este  Los siguientes triángulo son los = = es ˆ B, valores tan un de = 45° triángulo ˆ B y () = las isósceles, por lo tanto, 45°. razones trigonométricas del anterior. 1 2 1 45° ➔ sen 45° = = 2 2 2 1 cos 45° = 1 = √2 2 2 45° 1 tan 45° = = 1 Ahora que es Para BC, veamos la mitad resolver  y 2 + a siguiente de este un triángulo triángulo triángulo, rectángulo, C 1 A equilátero. necesitamos hallar ˆ B Utilizando 2 el el teorema 2 = 2 de Pitágoras se obtiene: a 2 2 , entonces a = 3, y a = BC = 3 B Capítulo 11 367 Utilizando la razón AC cos A = = AB ⎛ –  = 1 ⎞ = ⎝ = 80° Los de 2 cos ⎜ ˆ B 60° ⎟ 2 – ⎠ 90° siguientes este coseno: 1 – 60° son triángulo = los con 30° valores ángulos para de todas 30°, 60° las y razones trigonométricas 90°. 1 1 ➔ sen 30° = sen 60° 60° = 2 2 cos 30° 1 = cos 60° = 2 √3 2 2 3 1 tan 30° = tan 60° = 30° 3 = 3 empo 3 = 1 Cuando Halle el valor xaco de x en el siguiente se pide una triángulo respuesta debe xaca, dejarse la raíz 60° cuadrada 5 cm en la no o el radical respuesta cambiarlo a y un x decimal redondeado. Respuesta x tan 60° = 3 = 5 x 3 cm = 5 Ejercitación 1 Utilice Dé las el 11B diagrama respuestas En para en resolver forma cada exacta. triángulo Las están en b A centímetros. contexto, “resolver” rectángulo. longitudes este C signica hallar todos lados y los ángulos desconocidos. a a = 12, c = 24 b = 9,  = 45° a c c c b = 4,5; ˆ B = 60° El = 6, c = 4 diagrama siempre B a = , c = 10 escala. P 2 Halle los valores exactos de x, y y z z 8 x 30° Q 368 Trigonometría no 3 8 R y S estará a ABC 3 tiene  = ˆ C 60°, = 90°, BC = x + 2, Comience y 2 AB = x – un 4. del a Halle el valor Halle la longitud El 4 triángulo exacto ABC de exacta ˆ B tiene = dibujo por realizar aproximado triángulo. x del lado ˆ C 45°, AC = 90°, AC = 4x – 1 y 65° y 2 BC = x + 2. z a Halle el valor exacto Halle la longitud de exacta x del lado AB x En 5 el diagrama, aproximación halle de una el valor cifra de w, x, decimal. y y Las z, con 45° una longitudes están en w centímetros. 4 9 . Apcacon ránguo En la sección rectángulos veremos problemas Comencemos ➔ El hallamos utilizando en aplicar seno, esas situaciones con ánguo a rgonomría rcánguo anterior, cómo algo longitudes coseno razones y y ángulos tangente. En en esta trigonométricas triángulos sección, para resolver cotidianas. de terminología. es acón el ángulo “por encima” de la recta debajo” de la recta horizontal. El ánguo prón es el ángulo “por horizontal. C Ángulo de elevación Ángulo de depresión A B Horizontal D empo Un obser vador ángulo altura de del se encuentra elevación edicio, de la a 100 m par te medida al de la superior metro más base del de un edicio edicio. es 65°. El ¿Cuál es la próximo? { Continúa en la página siguiente. Capítulo 11 369 Respuesta T Comenzar Sea la O la tier ra, par te por dibujar posición B la del base un diagrama obser vador del edicio en y T la superior. Marcar el ángulo de elevación de 65° 65° B 100 O Estamos calculando la altura del BT tan 65° = , por lo edicio, tanto, la longitud BT. 100 BT El = 100 tan edicio más ≈ 214,45... 214 m, al metro próximo. También ➔ 65° mide es Los y necesario cuatro Oeste La se el carna son utilizando Nor te puntos (N), Sur cardinales (S), Este y rumbos (orientaciones). (E) del se rumo, realiza en que el se expresa sentido de siempre las agujas utilizando del reloj, Nor te. utilizan N40°e, que al desde Este problemas (O). cifras, desde Cuando puno medición tres resolver los puno carna signica el 40° Nor te. O20°s, Sur que desde para indicar signica el 20° una dirección, al NO, Oeste. N que se verán signica expresiones 45° entre como: Nor te y Oeste. N N N 40°E NO 40° 45° 45° 20° O20°S S Cuando O35°, en del se utiliza que sentido reloj, S el signica de las desde el rumo 35° agujas Nor te. para indicar 110°, que sentido reloj, una S dirección, signica de las desde el 110° agujas en del Nor te. se verán 270°, de expresiones que las Nor te. mismo N signica agujas Un del rumbo que como: 270° reloj, de “hacia 270° el 035° 110° 270° 270° 110° S 370 Trigonometría S S sentido es Oeste”. N N en desde el lo empo Dos El El el barcos barco A barco B zar pan navega navega al mismo 30 km 65 en km, tiempo. dirección siguiendo Nor te un antes r umbo de de soltar 050°, el antes ancla. de soltar ancla. Halle más la distancia entre los barcos cuando están quietos, al kilómetro próximo. Respuesta Dibujar B D las A naves detiene 30 un diagrama representa el zar paron. en A y donde muelle el desde El barco barco B se el el A punto que se detiene 65 en B. 50° Necesitamos D la distancia están C B No hallar entre la los longitud barcos AB, cuando quietos. hay triángulos diagrama; por señalarlos. La lo rectángulos tanto, habrá en el que El ángulo DBE utilizando la se halla propiedad 50° A triángulo 30 hipotenusa rectángulo es la de cada trayectoria de ángulos entre alternos paralelas. 65 de 50° 40° uno de ángulo D los que barcos. Añadir conozcamos, cualquier utilizando E propiedades de los ángulos BE sen 40° = Hallar BE Hallar DE 65 Por lo tanto, BE = 65 sen 40° ≈ 41,781... DE cos 40° = 65 Entonces DE BC = DE AC = BE C = 65 cos 40° = 49,7928... = – Almacenar estos valores en la CPG 49,7928... 30 = 11,7811... 49,7929 Añadir B la nueva inf or mación al diagrama 11,7812 50° A 30 65 50° 40° D E Utilizamos 2 AB 2 = (49,7928...) Entonces La de AB distancia = los aproximadamente km más (11,7811...) 51,1677... entre próximo. los valores 2 + barcos 51 km, Utilizar en es al el teorema ABC. de Utilizar almacenados Pitágoras los valores exactos pasos y en los intermedios redondeamos únicamente respuesta la nal. Capítulo 11 371 Ejercitación 1 Un y triángulo AB = CB B 11C isósceles = 15 cm, ABC tal a Halle la altura del Halle la amplitud tiene como se lado AC = 10 cm muestra. triángulo. de BÂC ˆ AB C y A 2 ABE cabe ABCD, tal Halle a Halle Dé las exactamente como las la se longitudes amplitud respuestas dentro muestra. BC de una cuadrado 28 cm y DE segmentos AE ˆ AE D, de con los del = ˆ EB A D = y C 10 8 E C 8 cm. BE ˆ AE B y aproximación 28 de tres cifras signicativas. A 3 Un obser vador parado en la cima de un acantilado B ver tical, Si 20 m sobre el nivel del mar, obser va un barco en el agua, con el diagrama proporciona ángulo de la de base depresión del de 9°. ¿A qué distancia se encuentra el barco acantilado? pregunta, primero 4 Un rectángulo Halle 5 Ana en los la de Desde de encuentra los 7 Un barco gira y 8 Los largo hacia N35°O . del elevación del otro es TIPO sale navega rumbo un formados ventana edicios PREGUNTA debe el de por 25 mm las Nor te, Halle la de edicio de lado 70 m, y un ancho diagonales luego gira distancia y y el del de mismos. 8 mm. rectángulo. camina r umbo otros 3 km desde su la A, par te de la a superior calle, ¿cuál 2 m es la es del del de nivel edicio 40°. altura del del Si la suelo, B, que se distancia edicio el entre B? del puerto con navegar X e Y el y navega rumbo barco están en 35 km 05°. para con ¿Qué regresar lados rumbo 047°. distancia y con directamente opuestos de la Después calle, al a qué puerto? 95 m de Es el uno del otro. Desde un punto en el techo una X, el ángulo de depresión de la base del buena del idea edicio edicio Y es 55° vericar ángulo ¿Qué de altura elevación tienen los de la dos parte superior del edicio Y es de 35°. edicios? para de Juan camina hacia el Nor te por un camino recto y ve una que un campo a su derecha, sobre un r umbo de 08°. caminar otros 240 m, se da cuenta de que la torre está r umbo de 066°. Si sigue caminando hacia el ángulo Nor te, más ¿qué cerca pasará Trigonometría de la torre? menor largo opuesto tan mayor . 372 más opuesto y el es sobre el un lado el Después lado de el es torre al en nales, asegurarse cor to 9 las y respuestas el uno EXAMEN 5 km edicios distancia deberemos par tida. una ángulo tiene 2 km dirección se la EXAMEN ángulos camina punto 6 TIPO con dibujar nosotros PREGUNTA no un al ángulo 10 Desde una posición al nivel del suelo, Helena se da cuenta de A que el ángulo de elevación de la par te superior de un edico menos que pregunta de 40°. Cuando se acerca 20 metros más al edicio, el ángulo indique es de 55°. Halle la altura del edicio. suponer es 11 Un una automóvil carretera puente Diez de El AD la 24 cm, tiempo DH bajo = con tarde, muestra a una pasajero carretera, directamente = Un más ¿Cuánto diagrama viajando recta. segundos 7°. pase 12 sobre está el velocidad que un viaja ángulo ángulo de transcurrirá el un en de él elevación antes de que del el que el suelo horizontal. sobre obser va elevación debemos un de 5°. puente es automóvil puente? prisma 9 cm, constante lo de contrario, elevación la es y HG rectangular ABCDEFGH. = 18 cm. F Halle estos a HÂD AB E c HÂG AG D G ángulos. ˆ 18 ˆ E H 9 A . Uzacón n El ángulo vér tice en o coornaa rgonomría θ el en un sistema origen, como de se coordenadas muestra en car tesianas el diagrama. tiene Un En algunos de texto, se mide en sentido antihorario a par tir del libros su al lado del ángulo ángulo positivo D 24 que se ubica eje x. sobre el eje x positivo y se le llama nca. A veces se dice “antihorario” de “sentido contrario a otro las le llama del reloj”. este, vér tice aparecen tres ángulos positivos α, β y y ángulo en con el su origen y δ. su y Un x O como Aquí ao i rmna. agujas lado en se lugar Al ao el y lado eje dice x inicial sobre positivo que está pocón se en la ánar a b d O x O x O x Las primeras letras griego β, del son gama γ cuatro alfabeto alfa y α, delta Capítulo beta δ 11 373 2 Este diagrama muestra un círculo cuya ecuación 2 es x + y = . B El centro unidad. del Se le círculo llama está en círcuo el origen rao y su radio mide una . una y i A En el diagrama, el ángulo θ es positivo. Ahora x 0 echemos un vistazo a los ángulos agudos en el B primer del cuaran círculo de radio unidad. 1 OA y OB son radios del círculo de radio unidad, A i entonces OA = OB = . 0 Luego, utilicemos formar un el triángulo ángulo agudo rectángulo θ 1 x para BOC y Utilizando las razones trigonométricas en ∆BOC, x cos θ = , por lo tanto x cos θ, = 1 B(cos i, sen i) y y sen θ , = por lo tanto y sen θ = 1 1 y En consecuencia, el punto B tiene (cos θ, coordenadas sen θ). i A 0 empo Halle esos las x C x coordenadas valores con una exactas del punto aproximación de D, tres luego y dé cifras D signicativas. 1 59° A 0 x 1 Respuesta Las coordenadas (cos 59°, sen 59°). Con cifras de tres D son empo En el exactas del signicativas, (0,515; punto las D son AÔD es Utilizar coordenadas un la ángulo CPG positivo. para hallar los valores de cos 59° y sen 59° 0,857). diagrama, halle las coordenadas exactas del punto P y P 1 30° 0 A x 1 Respuesta ⎛ 3 1 ⎞ En Las coordenadas exactas de P son , ⎜ ⎟ ⎜ AÔP está en el la página pueden ⎠ Por lo coordenadas del son (cos 30°, los exactos de punto seno P encontrar tanto, valores las Trigonometría se 2 cuadrante. 374 368 primer ⎟ 2 ⎝ sen 30°). 30º y coseno 30º. Ejercitación 1 Utilice el y 11D diagrama para hallar las coordenadas del punto P para P cada valor guras de θ. Dé sus respuestas con una aproximación de tres 1 signicativas. (1, 0) θ a = 20° i A 2 θ = 17° c θ = 60° θ = 74° θ = 90° Utilice el 0 diagrama de la pregunta para hallar el valor de θ El para las coordenadas del punto P dadas. Dé sus x respuestas diagrama estará grado más a siempre escala. próximo. a P (0,408; P (0,155; c P (0,707; 0,913) Estas coordenadas han 0,922) sido redondeadas P (0,970; a 3 0,707) cifras no al signicativas. 0,242) y 3 Utilice dado el de diagrama θ. Dé sus para hallar respuestas el área con una de AOP para aproximación el de valor tres cifras P signicativas. El a θ = 70° θ = 38° c θ = 24° segmento punteado 1 es la altura del (1, 0) triángulo. i A 0 θ = x 30° y Ahora obser vemos ángulos ángulo son obtusos obtuso Cuando se los en el trabaja ángulos (miden entre segundo con en el segundo 90° y cuadrante ángulos cuadrante. 80°). de obtusos a un A la derecha círculo veces es Estos de útil vemos radio un unidad. B i considerar 1 A cómo se relacionan con los ángulos del primer cuadrante 0 (ángulos agudos). ingacón: El siguiente punto x 1 C, en diagrama un ángulo ángulos muestra positivo al θ obtusos punto desde B, en un ángulo positivo de 30° desde OA, y al OA. y Halle el valor ¿Cuáles C son de las θ coordenadas del punto B? B Utilice la simetría del círculo de radio unidad i para D 30° 30° 0 escribir las coordenadas del punto C A x { Continúa en la página siguiente. Capítulo 11 375 Ahora obser ve los triángulos formados por los lados OB y OC y el eje x y (–x y) C B (x y) 150° D A 30° E 0 EOC 60° del y es F congruente 90°, punto y B cuya son con x FOB. hipotenusa (x, y), las Ambos mide 1. son triángulos T ambién coordenadas del podemos punto C son 3 Las coordenadas de B son (cos 30°, sen 30°) lo tanto, las coordenadas del punto C 3 coordenadas (–cos 30°, sen 30°) diagramas 40° y 140° 25° y 155° 68° y 112° Rotule radio las para mostrar coordenadas unidad. ¿Qué de los que si que las miden coordenadas y). 1 (cos 2 150°, sen 150°), que coinciden par tir de la con las 1 los 2 siguientes puntos donde pares los de lados ángulos no en el círculo horizontales de cor tan radio al unidad. círculo de obser va? Los A 30°, o 2 Dibuje son ver (−x, ángulos o 2 Por con investigación, conocemos una impor tante ángulos propiedad suplementarios de los ángulos suplementarios. suman ➔ Para y los cos α ángulos = suplementarios α y β, sen α = 180°. sen β, –cos β Veremos ilustran estas ➔ Para cualquier θ, ángulo sen θ = sen (80°– θ), = – cos (80°– propiedades estudiemos θ). los grácos funciones Esta propiedad nos ser virá más capítulo 1 Utilice B y con C el los para valores hallar dados aproximación en θ = 30° θ = 57° c θ = 45° de de tres las θ. coordenadas Dé cifras sus de los puntos respuestas signicativas. B 180°– i 1 i D 376 θ = 13° θ = 85° Trigonometría el y 1 y 13. C a las seno 11E diagrama para una de de adelante. coseno Ejercitación se y cuando cos θ cómo grácamente 0 A x 2 Utilice cada a la el diagrama una de décima las de de la pregunta posiciones grado más del 1 para punto C hallar dadas. el Dé valor sus de θ para respuestas próxima. Estas a C (–0,332; coordenadas 0,943) han C (–0,955; 0,297) c C (–0,903; 0,429) a sido tres redondeadas cifras signicativas. 3 C (–0,769; Halle el seno 0,639) de signicativas), cada e ángulo indique el agudo ángulo (aproximado obtuso que a 4 tiene cifras el mismo seno. 4 a 15° 36° c 81° 64° Halle un valor agudo a sen A = 0,871 sen A = 0,436 c sen A = 0,504 sen A = 0,5 Obser vemos ahora la y uno recta obtuso con para  ecuación y = mx : y y = Cualquier mx recta con ecuación Este y = mx tiene pendiente m y pasa es un especial el de la y x unidad veamos en el qué punto ocurre B, en cuando el la origen. ecuación Ahora caso por primer la recta cor ta al círculo de recta, = mx + estándar y = ax + b de o c. radio cuadrante. y y = mx B x Capítulo 11 377 En el primer Se forma de la cuadrante, un triángulo la recta forma rectángulo del un que ángulo θ el con el segmento OB eje y x (par te y recta Esto y ilustra = mx) es algunas la = mx hipotenusa. propiedades impor tantes que B(cos i, sen i) concier nen Primero, al triángulo aplicando 2 el 2 (sen θ) teorema de y a la recta y Pitágoras, = mx 1 obtenemos 2 (cos θ) + rectángulo = 2 . La forma habitual de escribir (sen θ) i sen i 2 y (cos θ) 2 es 2 θ sen y cos θ, lo que resulta en x cos i 2 2 θ + cos sen Supongamos θ = . que queremos hallar la pendiente de la recta y = mx. y (x Esta recta pasa por los puntos O y (0, pendiente de una recta y B (sen θ, 1 x 2 1 (x , y 1 entonces hallar ) 2 = x Podemos , y 2 cos θ). y 2 La 0) la pendiente, m, utilizando ) 1 las 0 coordenadas m de sen θ 0 cos θ 0 = los puntos O y x B : sen θ = = tan θ La propiedad 1 es también como ➔ Estas tres propiedades 2 sen 1 son válidas para cualquier cos θ la conocida relación ángulo θ : fundamental 2 θ número cos θ o la = 1 identidad pitagórica. sen θ tan θ 2 = cos θ Para 3 cualquier recta y = mx que forma un ángulo de θ con i el eje empo Halle con la el x, el valor m (la pendiente de la recta) es tan θ pendiente eje de de la recta que forma un ángulo positivo de 130° x La propiedad número Respuesta y 2 a menudo para y = mx Pendiente = tan θ Este se puede 130° (1, 0) 0 La pendiente tan 130° 378 ≈ x de –1,19 Trigonometría la recta es valor CPG. hallar usando la realizar es útil cálculos. empo Halle la pendiente muestra en el de la recta que se y diagrama. y = mx 60° 0 x Respuesta y Hallar y = mx “posición ángulo f or mado ángulo 60° obtuso 120° la es estándar” por esta recta. equivalente positivo de del al El ángulo 120° 60° Esta 0 pendiente f or ma un ángulo de 120°, x en La recta de la recta 120 ° sen posición estándar. es 3 sen 60 ° 2 tan 120° = = cos 120 ° = cos 60 ° 1 2 3 = Ejercitación 1 Halle sus la = –1,73 11F pendiente respuestas con de la una recta y = mx en aproximación a cada de tres diagrama, cifras dando signicativas. y y 117,5° 56,3° x 0 x y y = = mx mx c y y 135° 42,3° 0 x y = mx x y = mx Capítulo 11 379 2 Halle la ecuación Halle el valor a de θ de la al recta grado que más pasa por el y origen y el punto P. próximo. y P(0,471; 0,882) P(0,674; 0,738) i i x x y y = = mx mx c y y P(–0,336; = mx 0,942) i i x 0 x 0 y = P mx y y f P(1,59; 3,76) i P(–0,8; 0,6) x 0 i Material de disponible ampliación en línea: x y = Hoja mx y . La e orma trigonometría puede usarse de restas ejercicios de 11: Sumas ángulos no para resolver triángulos que no son rectángulos. Obser vemos el per pendicular ABC. a La a u (altura), h, del triángulo es A AD, BC c b h En el triángulo rectángulo ABC, h sen B = B c Esto En da el h = c sen B triángulo rectángulo ACD, h sen C = b Esto da h = Igualamos c sen B 380 b senC los = valores b sen C. Trigonometría de h para obtener D C sen B Reordenando esta ecuación, sen C obtenemos = b La es razón entre el seno de cada ángulo y la c longitud del lado opuesto constante. Ahora dibujemos la altitud sen hallemos las desde B A razones ➔ e que se obtienen orma lado otra = c son AC, y desde C a AB, y sen B = a razones al sen C vez. Como antes, las b constantes. Se no proporciona esta Para cualquier ABC, donde a es la longitud del lado el a Â, b es la longitud del lado ˆ a B , opuesto y c es la fórmula longitud cuadernillo opuesto sen A ˆ C, a en sen B sen C = más (la al teorema de un del ángulo un lado los lados o la el utiliza exámenes. = A seno y se c = sen los que sen B para lado sen C resolver opuesto, amplitud de un triángulos y una si medida ángulo). los dando el c menos longitud empo Halle b utilizar conocemos b o = a Podemos a de del fórmulas lado en opuesto ángulos sus y respuestas con que una se desconocen aproximación de en tres este Hay triángulo, cifras signicativas. que recordar congurar la CPG en A moo Para grao cambiar a modo 9,4 cm 98° c grados, presionar y seleccionar 5: B 12 cm sng & sau C (conguraciones estado) Respuesta Utilizando el teorema del seno Se necesita hallar los ángulos ˆ B y ˆ C, sen B y la medida 2: y sng (conguraciones) 1: sen 98 ° | Gnra | (general). c. = Utilizar 12 la tecla tab para 9, 4 desplazarse a “Angle” 9, 4 sen 98 ° Entonces sen B (ángulo) = y seleccionar 12 dgr ˆ B = (grado). 50, 9° (3 cs ) Presionar ˆ C = ˆ C = 31,1305533... ˆ C = 31,1° 180 – sen 98 °  (3 – ˆ B, entonces La suma triángulo de es los ángulos en cualquier 4: y Currn luego (actual). 180°. cs) sen 31,13055... Utilizar el teorema del seno una vez = c 12 más para hallar c 12 sen 31, 13055 … c No = se deben redondear los sen 98 ° pasos c = 6,26 cm (3 cs) intermedios, valores nales de sino ˆ B, ˆ C y solo los c Capítulo 11 381 En el ejemplo siguiente 0, el triángulo con todas sus dimensiones rotuladas se vería de la manera: A Siempre nales hay para que revisar asegurarse las de respuestas que el lado 9,4 98° 6,26 más menor 50,9° 12 empo este dos se opone amplitud y al el ángulo lado de más largo se 31,1° B Halle cor to los C opone al ángulo de mayor amplitud. ángulos triángulo, cifras y lados que aproximando se sus desconocen respuestas A en 40,5 cm a decimales. 39° C c 77° a B Respuesta Necesitamos  = 180° – 77° – 39° = a sen 77 ° sen 64 ° a a Entonces sen 77 ° a = ángulo Â, y las longitudes y c. = Utilizar 40, 5 el 40, 5 sen 64 ° , = hallar 64° el teorema del seno para hallar a y c sen 77 ° 37,36 cm (2 cd) sen 39 ° = 40, 5 c 40, 5 sen 39 ° c Revisar: el lado más cor to (26,16) es el opuesto al = sen 77 ° Entonces empo Un de barco 032°. ¿Qué c ángulo = 26,16 cm (2 menor opuesto cd) al (39°). ángulo El lado mayor más largo (40,5) es el (77°). está Más navegando tarde, distancia el hacia capitán navegó el el Nor te. obser va barco entre El que estas capitán el faro dos obser va está sobre un faro un r umbo a 10 km, de sobre un r umbo 132°. obser vaciones? Respuesta N Dibujar A y 132° es B, la la un diagrama posición posición donde donde para el lo modelizar capitán vio por vio la por situación primera segunda vez. L vez es el f aro, la B posición Lo que desde del faro. tenemos el punto que A al hallar punto es d, la distancia que el barco navega B. L d 10 32° A Ángulo ABL = 180° – 132° = 48° { 382 Trigonometría Continúa en la página siguiente. ˆ L = 180 –  ˆ B – = 100° Ptolomeo sen 100 ° (90–168 d. C.), sen 48 ° = en d su obra de 13 10 volúmenes, Almagesto, 10 d sen 100 ° = escribió d = El del seno para ángulos 90°. T ambién de 0° a 13,251.... barco navega entre los puntos A y teorema Resuelva similar al B teorema Ejercitación incluyó aproximadamente un 13,3 km 1 valores 48 ° sen del seno. 11G cada triángulo aproximación de tres ABC. cifras Dé sus respuestas con una “Resolver” signicativas. triángulo un signica A hallar todos los lados c y ángulos que se b desconocen. B a C a b = 24 cm, c a = 4,5 cm, c = 5,8 cm, PREGUNTA 2 Un la 3 Julia el árbol 4 está Alan de y el ángulo tiene el 27°, 68,2°, un la de de  ˆ B = = 55° ˆ c = 2,5 cm,  = 40°, C = 72° b = 60, ˆ B = ˆ C 15°, X = 125° 43° en en y en de la S75°E. de 35 punta ángulo de m. del los Utilice y hacia ¿A del es de teorema del S40°E y la es de el Y nota que está el camino? de una posición de 20 desde distancia en 68,2° Z Sur mástil mástil elevación el qué Desde ángulos el XZ dirección posición opuestos distancia el en 2 km segunda lados 20 cm; lados XY campo camina su de muestra. los dirección de base se de un Luego elevación Kevin, una como longitud están una tiene tal árbol está por 83° EXAMEN primera Kevin posición = parada. su separados 3,6 cm, isósceles ahora ˆ B = 47°, = hallar obser va árbol =  miden para donde b TIPO triángulo base seno  36°. 50°. bandera, de Alan, Desde ¿Qué la altura mástil? Capítulo 11 383 Los triángulos se usan a menudo en Un triángulo no podemos es rígido: la cambiar arquitectura. la izqura: La Torre Hearst en la ciudad forma. Las trasversales Nueva Y ork a base drcha: ingacón: T rate hay de en dibujar realidad un construir diagonales ABC, triángulos en que triángulos. triángulos triángulo dos rectangular , esquinas, forman rigidez Para pueden las dan estructura. una estructura varas la isósceles. for talecer se los de a triángulos y está montantes construida barras de con ambiguos  = posibles 32°, que a = 3 cm cumplen B y con c = 5 cm. esta Encontrará que descripción: B 5 3 5 3 32° 32° A b C A Las medidas Halle la dadas no amplitud b describen del ángulo C un C único en triángulo. cada triángulo (llámelos C y C 1 ¿Cuál es la Utilizando Esto se se dan un estos conoce dos empo En relación ángulos como lados y entre el un estos para cao ángulo C, dos halle amguo , del ). 2 ángulos? el y a triángulo ángulo veces que no B y la puede está longitud suceder , AC en comprendido entre triángulo triángulo, ABC, dando aproximación de  todos una = los cifra 40°, a casos = 14 cm y posibles. c = Dé 20 cm. las Resuelva respuestas este con una decimal. Respuesta sen 40 ° sen C = Utilizar 14 la CPG en 20 modo grados 20 sen 40 ° sen C Redondear = a un decimal 14 Los ángulos ˆ C = 66,7° 1 suplementarios ˆ C = 180° – 66,7°, entonces 2 ˆ C = 113,3° el 2 seno de tienen igual valor. ˆ B = 180° – 40° – 66,7° = Los 73,3° dos valores posibles 1 ˆ para B = 180° – 40° – 113,3° = C dan dos valores 26,7° 2 posibles { 384 Trigonometría Continúa en para la B. página cada triángulo. cuando siguiente. estos dos lados. B 1 sen 40 ° Y sen 73, 3 ° nalmente, hallar dos = 14 valores b para b, con una 1 o 14 b aproximación sen 73, 3 de un 73,3° = 20 1 o decimal sen 140 b = 14 20,9 cm 1 o sen 40 sen 26, 7 66,7° 40° = 14 b 2 20,9 A C 1 o 14 b sen 26, 7 = 2 o B sen 40 b = 2 9,8 cm 2 26,7° El caso ambiguo no se produce siempre que se resuelve un triángulo. 20 14 ➔ Puede haber un caso ambiguo cuando utilizamos el teorema 113,3° del seno 40° si: A C 9,8 ● Nos dan dos lados y un ángulo agudo no comprendido 2 entre [ Esto es lo que vemos ellos. si ● El lado opuesto al ángulo agudo dado es el menor de dibujamos los los triángulos. dos lados Ejercitación 1 Use la dados. 11H información dada para hallar los lados y ángulos que se Algunos desconocen en el triángulo ABC. Dé todas las soluciones se con respuestas aproximadas a una cifra decimal. Todas = están a  c ˆ C 30°, a  = 70°, a g  = 45°, a = en 4, y estos relacionan con no el las caso longitudes de posibles, ambiguo. centímetros. c = 7 ˆ B =  = 42°, a = 33, y c f  = 70°, a = 25, y b 50°, b = 17, y c = 21 A = 20°, b = 6,8; y c = 2,5 = 25, y b = 28 = 22, y b = 14 = 25 10 m ˆ B = h 56°, b = 45, y c = = 26 6 m 50 E B 10 2 Obser ve el diagrama a la derecha: C a Halle BE, Halle las CE y DE 17 m y c amplitudes de los ángulos EÂB, ˆ BCE, ˆ BCD, ˆ BDC, ˆ AB D ˆ CB D Explique cómo este diagrama se relaciona con el caso ambiguo D del teorema PREGUNTA 3 Un TIPO barco faro a está una a Dibuje ¿Qué del seno. EXAMEN navegando distancia un de 20 km, diagrama distancia hacia para el Oeste sobre un mostrar la cuando r umbo el de capitán ve un 230°. situación. debe navegar el barco antes debe navegar el barco más de que el faro esté a 6 km? c ¿Qué en , distancia antes 6 km del ¿Sobre que el faro esté nuevamente allá a del una punto hallado distancia de barco? qué segunda de r umbo vez que está los situado separa el una faro respecto distancia de del barco la 6 km? Capítulo 11 385 . Los e orma siguientes triángulos no cono pueden resolverse con el teorema A al del seno: X D 6,56 8,9 3,63 80° 13,2 8,28 E Z F a Y Consideremos lado el triángulo ABC, con altura h desde A BC c b h En el triángulo 2 2 b En ACD, = el 2 h + (a – triángulo 2 2 h + = de Pitágoras 2 h + a da B 2 – 2ax + x D a – x C x ABD, 2 x = lo teorema 2 x) c 2 Por el tanto, h Reemplazamos h 2 = c 2 – x 2 2 2 b = 2 c – x + a 2 = en la primera 2 + ecuación para obtener 2 a – 2ax + x 2 c – 2ax x En el triángulo ABD, cos B , = entonces x = c cos B c Reemplazando 2 b Esta 2 = a el valor de x, obtenemos 2 + c – ecuación 2ac es cosB una forma del orma cono Quizás ➔ e orma 2bc Para la ABC, longitud donde del lado a es la longitud opuesto a ˆ B , del lado opuesto a Â, b a cos como y c es la longitud del A 2bc cos punto b = a 2 b c 386 c + c a Trigonometría – 2bc cos A, o bien del – 2ac cos B, o bien en coseno teorema gura 2 2 = El 2 + 2 2 donde signica ˆ C: 2 = A, lado multiplicar . 2 a visto escrito es el opuesto hayamos cono 2 + b – 2ab cos C el cuadernillo fórmulas. de empo Halle a y los ángulos que se desconocen del triángulo. A 8,9 cm 80° 13,2 cm C a B Respuesta 2 a 2 = 13,2 2 + 8,9 – 2 a = a = 2(13,2)(8,9) cos 80° Utilizar 13, 2 el teorema del el teorema del coseno 2 + 8, 9 − 2 (13, 2 ) ( 8, 9 ) cos 80° 14,6 cm sen 80 ° sen B = Utilizar a 8, 9 seno 8, 9 sen 80 ° sen B = 14, 6 ˆ Por lo ˆ C 180° = tanto, Cuando es útil ➔ – B 80° = – 36,9° 36,9° = 63,1° usamos el teorema del reordenar la fórmula de t orma 2 b cos A coseno esta para hallar ángulos, a veces manera: cono 2 + c 2 − a = B 2bc c 2 a cos B 2 + c a 2 − b = 2 ac A 2 a cos C 2 + b b C 2 − c = 2 ab empo Halle los ángulos A, B y C A 6,56 mm 3,63 mm B 8,28 mm C { Continúa en la página siguiente. Capítulo 11 387 Respuesta 2 ( 3, cos A 2 63 ) + 2 ( 6, 56 ) ( 8, 28 ) Utilizar = ( 3, 2 63 el teorema del ) ( 6, 56 ) coseno 2 2 2 2 ( 3, 63 ) ( 6, 56 ) + − ( 8, 28 ) b 2 2 + c a –1  = cos cos 2  = 105° ( 3, 63 2 B 2bc ) ( 6, 56 ) 2 + 2 ( 8, 28 ) − ( 6, 56 ) = Teorema 2 2 ( 3, del coseno ( 3, 63 ) ( 8, 28 ) (aquí, ˆ B = (3 cs) ( 3, 63 ) cos A 2 63 ) + ( 8, 28 se podría usar 2 ) − también ( 6, 56 ) el teorema del –1 = cos seno) 2 Por lo ˆ C = = 180° – 25,1° resolver al ) ( 8, ) 28 49,9° 49,9° ejemplo 5 en rápidamente la sección utilizando .2. el Este problema teorema del se puede coseno. barcos dirección zar pan Nor te siguiendo próximo, – 63 cs) más empo = 105° (3 Volvamos Dos ˆ B tanto, ( 3, un la al antes r umbo mismo de de distancia tiempo. soltar 050° entre el ancla. antes los El de barcos barco El A navega barco soltar el cuando B 30 km navega ancla. están en 65 km Halle, al km más quietos. El Respuesta teorema Pitágoras de es un caso B Dibujar el diagrama especial del del coseno. teorema Analice A qué sucede expresión 65 con la cuando se 30 50° usa el teorema coseno P de 2 AB 2 = 30 2 +65 – 2(30)(65) × cos50° Utilizar 2 a 2 AB = = La 2 + 65 2 ( 30 ) ( 65 ) cos50° 51,17 distancia 51 km 388 30 (al entre km Trigonometría más los barcos próximo). es de el teorema 2 = b del coseno 2 + c – 2bc cos 50 ° 90°. con un del ángulo Ejercitación 11I 1 Utilice en la cada una información triángulo. cifra Dé decimal. dada sus Todas para hallar respuestas las todos con longitudes los una ángulos y lados aproximación están en La trigonometría de triángulos de muchas  a 2 c a ˆ C Un un = = 64°, 3,6; = r umbo deberá de al Las Las Halle C El las barco barco B barcos y c b = 2,4 = el Se 86 TIPO B A está toma el un a las ˆ B = 31°, f a 45, de = 20, = y b = a b = = luego 03°. Se detiene tomando un camino al 33, y 10, c y 50, camina descanso, c y 5 km = c = = en la aplicaciones vida cotidiana. 14 58 siguiendo camina de 41 otros nuevo directo. antes de ¿Cuánto campamento? paralelogramo de el las de y la del A son y C un ángulo 6 cm y agudo de 9 cm. paralelogramo. ciudad dirección ciudades B A, en N27°E es de dirección de la 20 km. N36°O . ciudad Halle la A, y La la distancia C. puerto de lados de en forman diagonales los 5 km mismo ahora un regresar encuentra deja deja a EXAMEN de entre campamento r umbo para ciudades es 72 campamento, se distancia entre un = y longitudes ciudad c deja longitudes las ciudad 5 75, 058°. diagonales 62°. y 4,9; = caminar PREGUNTAS La = a 43, siguiendo regresar 4 b 70°, = excursionista 8 km 3 b tiene metros. y navega puerto 36 km. y 28 km navega ¿Con qué en dirección 49 km. rumbo La Este. distancia navegaba el El entre barco los B? E 6 La pirámide Sus otras ABCDE caras son tiene una triángulos base cuadrada de lado 15 cm. isósceles congrun, cuyos lados 24 iguales Halle a miden estos 24 cm. B ángulos. ˆ A BD C ˆ E DC c EÂC A 15 . D Ára Obser ve al Podemos un triángulo hallar el ránguo ABC área con del base b triángulo y altura h utilizando B la fórmula: c a h 1 área bh = 2 A D C h En ADB, sen A , = entonces h = c b sen A c 1 Reemplazando el valor de h en la fórmula, se obtiene área = bc sen A 2 Obser vemos altura del que para usar esta fórmula no hace falta conocer la triángulo. Capítulo 11 389 ➔ El área de cualquier triángulo 1 área o área = 2 empo a Halle viene dada por la fórmula: 1 1 bc sen A = ABC o ac sen B área ab sen C = 2 2 el área del triángulo ABC C 7,8 cm 82,7° 8,4 cm A B E 2 El área de este triángulo es de 50 cm . 8,2 cm Halle el θ ángulo i D 13,7 cm Respuestas 1 1 a Área = ( 8, 4 ) ( 7, 8 ) Área sen 82, 7° = ab sen C 2 2 2 = 32,5 cm (3 cs) 1 (8, 2) (13,7 ) senθ = 50 A 2 b 50 sen θ = 8,2 cm 1 (8, 2 ) (13, 7 ) En el primer de la era siglo c 2 cristiana, i C 100 = = (8, 2 ) Hero 0 ,8901... (o Herón) de (13, 7 ) 13,7 cm Alejandría desarrolló 1 θ = sen a 0, 8901 un B método diferente = 62,9 ° (3 cs ) para un Ejercitación 11J hallar triángulo, solo la Halle el área a de cada triángulo. Todas las longitudes en 10 9,4 están centímetros. c 56,5° 13,4 115° 25,1 9 6,8 8 32° f 7,88 86° 46 8,74 30 41 58° 10,98 390 Trigonometría 46° área de utilizando medida lados. 1 el de sus 2 El 2 triángulo Halle el mostrado valor tiene un área de 100 m . θ de 15 m i 18 m El 3 triángulo mostrado tiene un área 2 de . 324 cm x Halle el valor de x 57,4° 33,9 cm PREGUNTAS TIPO EXAMEN El 4 Halle a el ángulo mayor de este término de triángulo. instrucción “a par tir 10,2 cm A partir de lo anterior, halle el área de lo anterior” indica 17,2 cm del triángulo. que se debe respuesta 16,4 cm a para El triángulo mostrado tiene un área de 2x + al la apar tado responder apar tado 5 utilizar al 3 2 30 cm . Halle el valor de x 30° 4x + 5 2 El 6 área Dos lados Halle . Los de dos un triángulo del triángulo longitudes Raan, ángulos se es de miden posibles arco pueden 20 mm medir en 8 mm para y . y el mm. tercer lado. cor raan en crcuar lugar de grados. Los ¿Por qué Una vuelta medida u zamo un raan? completa tanto tiene que 360°, arbitraria. Los pero el número radianes, en 360 cambio, resulta en una esta sección, longitud Un radián central que del es relacionados veremos arco el y el tiene la longitud cómo área tamaño uno del por del con del arco radio del medidas radianes sector ángulo un los las propias están están del círculo. relacionados había el 360° una directamente babilonios año 360 y para creían días utilizaron representar revolución. En con la circular Dos radianes ángulo arco es central que mide el tamaño subtendido el doble del del por un radio del círculo. círculo. Un central subtendido 2r arco r r r ángulo B B i es vér tice un es por un ángulo el cuyo centro del i A A O r O círculo y cuyos pasan por extremos θ = 1 radián θ = 2 lados r los del puntos arco. radianes Capítulo 11 391 Una de vuelta igual completa longitud alrededor que la del círculo circunferencia del circunferencia Por 2π lo tanto, el ángulo que subtiende = la es subtendida por un arco círculo. 2π r circunferencia del círculo es radianes. Longitud del arco = circunferencia = 2π r r i = 2r radianes Cualquier ángulo tanto, podemos como una central calcular fracción de de la Longitud del una arco = donde r central es el radio medido en y es del una arco fracción del de ángulo 2 π; por lo subtendido circunferencia. círculo longitud ➔ un 2 θ 2 r = rθ, es el ángulo O radianes. r i r 2 De El manera área del de área similar, un del la sector fórmula circular para con un el área de un círculo central θ ángulo es será área una = πr fracción círculo. 2 ➔ Área del sector circular = 2 donde r es el radio de un 2 r , 2 círculo r y θ es el ángulo central, en radianes. empo a Halle la ángulo longitud central del de arco 2,6 que subtiende radianes (obser ve un el i diagrama) Halle el en área un del círculo sector con un radio de = 2,6 radianes 7 cm. 7 cm circular. Respuestas a Longitud del arco = 7(2,6) = 18,2 cm Longitud del arco = rθ 2 2 2, 6 (7 θ r ) Área Área del sector circular del sector circular = = 2 2 2 = 392 Trigonometría 63,7 cm . La abreviatura de “radianes” es ra. En el ejemplo anterior, en lugar Otra de “2,6 radianes” podemos escribir “2,6 rad”. Si nos manera escribir con un ángulo suponer que expresado se trata de sin un unidades ángulo de (p. 2,6 ej., “sen 2,6”), Un radianes. en c radianes es donde c la 2,6 , denota circular . círculo central ángulos podremos medida empo de encontramos tiene un subtendido radio por de un 2,5 mm. arco de Halle 9 mm de la amplitud del ángulo longitud. Respuesta 9 = 2,5θ Longitud del arco rθ = 9 θ = 2, 5 = 3, 6 rad empo En este círculo, el arco AB = 7,86 cm y el área del sector Algunos circular 2 AOB = 23,58 cm . Halle el ángulo central θ y el radio cultivos siembran r A en circulares. otras se patrones ¿Qué aplicaciones conocemos de los i B círculos, r O los en los sectores la vida arcos y circulares cotidiana? Respuesta 2 2 θ r r 2 23,58 = , entonces 47,16 = θr Área del sector circular = 2 2 7, 86 7,86 = rθ, Longitud = entonces del arco rθ = r 7, 86 2 47,16 = (r ) = 7,86r, entonces Reemplazar la expresión de θ de la r ecuación 47,16 r anterior = 7, 86 = 6 cm 7, 86 7, 86 θ = , entonces θ = 1,31 rad Utilizar el resultado θ = r 6 Ejercitación 1 Halle ,7 2 la longitud radianes, Halle 3,25 la 11K en un longitud radianes, del en arco que círculo del un arco de que círculo subtiende 5,6 cm de subtiende de 24 cm de un ángulo central de radio. un ángulo central de diámetro. Capítulo 11 393 3 Un arco Halle 4 Un el arco círculo sector 5 de Un AB de círculo 6 En el centro de TIPO Si O y P un tiene ángulo radio un un central 50 cm. Halle de el central θ. ángulo radio de 2,4 2,5 mm. radianes, área y el en un perímetro del y un ángulo radio 3 cm. central Halle el de 5, área radianes, y el en perímetro un del WPX. EXAMEN con la subtiende círculo AOB centro círculo θ. el subtiende circular central 2,5 mm si subtiende WX PREGUNTA θ, de circular arco sector longitud valor centro longitud P, el del arco arco QR QR subtiende es 27,2 cm un y el ángulo área del 2 sector 7 El círculo radio es circular de halle de O el tiene 6 cm. 8 cm. PQR Si área La las del es un 217,6 cm radio de distancia , 4 cm, entre circunferencias sombreado θ halle y los se oscuro el y el círculo centros cor tan en el radio de P del tiene los en A y círculo. A un círculos en O B, b P a diagrama. B Grados Hemos y radianes visto que una rotación completa en un círculo resulta en un Se ángulo central de 2π, y que una rotación completa es igual a da que Podemos utilizar estos resultados para convertir radianes a por sentado 360°. cualquier expresado múltiplo 360° = 2π, = 1 entonces 80° = ángulo grados. como π de está π. medido en radianes, 180° y radián por lo tanto, no se π necesita escribir “rad”. π 1° radianes = 180 ➔ Para conver tir grados a radianes, multiplicar por 180 180 ➔ Para conver tir radianes a grados, multiplicar por empo Los a Convier ta estos ángulos a radianes: 30°, 45°, de Dé respuestas valores los ángulos exactas. 2π π medidos Convier ta estos ángulos a grados: rad, 5 Dé respuestas radianes se escriben como exactas. { Trigonometría en rad. 9 múltiplos 394 exactos 60°. Continúa en la página siguiente. de π Respuestas π ⎛ 30° a = ⎜ 180 π ⎛ = 180 π ⎛ 180 60π ⎞ = 180 2π 180 180 π 180 = Dé los estos valores Convier ta Dé 20° π 9 Convier ta a por π = empo Multiplicar 72° π 5 9 3 180 = π π = ⎠ = 5 4 ⎟ ⎝ 2π π = ⎠ 60 ⎜ 180 ⎟ ⎝ = por 6 45π ⎞ ⎜ 60° π Multiplicar 180 ⎠ 45 = π = ⎟ ⎝ 45° 30π ⎞ 30 = los ángulos con estos valores una radianes: 43°, aproximación ángulos con a una a grados: 1 de rad; aproximación 70°, 136°. tres cifras 2,3 de signicativas. rad. una cifra decimal. Respuestas π ⎛ 43° a = = ⎜ 180 π ⎛ = rad (3 cs) 70π ⎞ = = ⎝ 0,750 180 ⎠ 70 ⎜ 1,22 rad (3 cs) ⎟ 180 180 ⎠ π ⎛ 136° = ⎟ ⎝ 70° 43π ⎞ 43 136π ⎞ = 136 = ⎜ ⎝ = 2,37 rad (3 cs) ⎟ 180 180 ⎠ 180 1 rad = 1 = 57,3° (1 cd) π 180 2,3 rad = = 2, 3 131,8° (1 cd) π Ejercitación 1 Convier ta Dé a 2 estos valores 75° sus ángulos a radianes. exactos. Convier ta Dé 11L estos 240° c ángulos respuestas con a 80° 330° radianes. una aproximación de tres cifras signicativas. a 3 56° Convier ta Dé estos valores ángulos a 324° 230° grados. 3 5 6 c exactos. 5 a 107° c 3 5 2 4 Capítulo 11 395 Convier ta 4 Dé 1,5 a En sus la estos ángulos respuestas rad ., a grados. una 0,36 sección con aproximación rad vimos 2,38 c algunos de tres rad cifras signicativas. 3,59 ángulos “especiales” rad en Para triángulos rectángulos: múltiplos, se 30°, 45°, 60° y 90°. Estos ángulos, y cambiar raan, utilizan con frecuencia en trigonometría y expresarse en radianes. Es útil recordar estos tener que hacer cada vez la conversión. Las ángulos, tablas presionar seleccionar & sau muestran (conguraciones algunos ángulos especiales en grados y sus equivalentes en múltiplos de π | 2: sng (conguraciones) 1: Ánguo y radianes, estado) como 5: para sng no moo también y pueden a sus Gnra | (general). n 30° 45° 60° 90° 120° 135° 150° 180° 210° 225° Utilizar la tab tecla grao para Ánguo n 2π π 5π 3π 7 5 desplazarse “Angle” (ángulo) a y π raan 6 3 4 3 2 6 4 6 4 seleccionar Raan (radián). Los ángulos que son múltiplos de 30°, 45°, 60° y 90° generalmente Presionar se escriben como valores exactos, en radianes, utilizando π 4: Cuando resolvemos problemas trigonométricos deberemos Currn a si los ángulos están dados en grados o volver al radianes. documento. Para hallar medidos en empo El los valores radianes, de se seno, debe coseno utilizar y la tangente CPG en de ángulos modo RADIANES. diagrama muestra el círculo de C centro O y radio 5 cm. 5 cm Halle con el área una de la región aproximación sombreada, de tres O cifras 1,46 rad signicativas. D Respuesta 2 (1, Área del sector OCD 46 ) (5 ) = Área de la región sombreada = área 2 del sector OCD – área 2 = 18,25 cm 1 Área de OCD Área ( 5) ( 5) sen (1, 46 ) 2 ≈ 12,42335... Área sombreada 1 = 18,25 ( 5) ( 5) – 2 2 = 396 ab 2 1 = = 5,83 cm (3 Trigonometría cs) sen (1, 46 ) sen C de luego (actual) prestar para atención y seleccionar OCD Ejercitación 1 Halle el 11M valor exacto de Halle el valor de cos 3 El TIPO = 1,3 A 4 El razones 3 trigonométricas, con una signicativas. 1,25 c tan 2,3 cos 0,84 EXAMEN muestra el círculo, centro A, radio 4,5 cm y radianes. C 1,3 cifras sen sen 6 siguientes tres diagrama BÂC de 0,47 PREGUNTAS las trigonométricas. tan c 3 aproximación a razones cos 4 2 siguientes 2 sen a las a Halle el área de ABC Halle la longitud c Halle el BC rad 4,5 área de la región sombreada. B diagrama muestra el círculo, centro O, con A un 11 m 3 m radio de 3 m, AB = y AÔB = 0,94 radianes. 0,94 Halle el área B sombreada. O 5 El diagrama de 6 cm, QR muestra = el ,2 cm P círculo, y PÔQ centro O, = ,25 con un radio radianes. a Halle el área de POQ Halle el área de QOR c Halle θ Halle la 6 cm Q 1,25 i (PÔR). M O 11,2 cm longitud del arco PMR R ercco rón ✗ 1 En el Halle 2 En a el triángulo la ABC, longitud triángulo Halle ˆ X ZY de  = ˆ B = 45°. La longitud de AC es 7 cm. AB XYZ, XY = 8 cm, Halle XZ = 16 cm y ˆ XY Z = 90°. YZ Capítulo 11 397 PREGUNTAS 3 Una La recta recta Halle el TIPO pasa forma valor EXAMEN por un el origen ángulo (0, 0) y θ agudo por con el el punto eje (5, 2). x. tan θ de Z 4 El diagrama XY = 10 cm muestra ˆ X y = un triángulo XYZ, con XZ = 4 cm, 4 cm 30° 30°. X Halle el área del triángulo 10 cm Y XYZ B A 5 El diagrama AÔC = 2,5 muestra un círculo, centro O y radio de 10 cm. 2,5 radianes. a Halle la longitud Halle el área del arco ABC C 10 cm O ercco 1 Un la obser vador par te ¿Qué más altura del sector circular sombreado. rón parado alta del tiene el a 100 m edicio de con la un base de ángulo un de edicio obser va elevación de 36°. edicio? y 2 El diagrama unidad muestra (radio 1 par te unidad) de con un círculo centro de radio O C D Ángulo a AOB B. El punto el PREGUNTAS C tiene ángulo Ángulo c 32°. Escriba las coordenadas B de Halle = COD TIPO = coordenadas (0,294; 0,956). E AOC 54°. Halle las coordenadas de D A x 0 1 1 EXAMEN ˆ 3 El diagrama muestra un triángulo XYZ, con X = 42,4°; 13,2 cm ˆ Z = 82,9° y XY = 13,2 cm. X 42,4° a Halle ˆ Y Halle XZ 82,9° Z 4 El diagrama muestra un triángulo PQR, con ˆ Q = 118°, P 9,5 m PQ = 9,5 m y QR = 11,5 m. Q a Halle PR Halle ˆ P 118° 11,5 m R 398 Trigonometría 2 5 El diagrama muestra a Halle ˆ ACB, Halle AB el triángulo ABC, sabiendo que es un que ángulo tiene un área de B 10 cm obtuso. 5,83 cm A 6 Dos barcos zar pan del puer to P al mismo C 4 N tiempo. A El barco A navega 24 km, siguiendo un r umbo de 050° 24 km antes de soltar el ancla. 50° El barco B navega 38 km, siguiendo un r umbo de 70° P antes de Halle la soltar el 170° ancla. distancia entre los dos barcos cuando están quietos. 38 km B 7 El diagrama muestra un cuadrilátero ABCD, con AB = B 7 cm, 9 cm BC = 9 cm, CD = 8 cm y AD = 15 cm. Ángulo ACD = 82°, 7 cm C y° ángulo CAD = x° y ángulo ABC = y°. A a Halle el valor de x Halle AC c Halle el valor de y Halle el 82° x° 8 cm área del triángulo ABC 15 cm D 8 El diagrama muestra de 12 cm. Ángulo a Halle BC Halle DB c Halle la longitud Halle el perímetro un DAC = círculo 0,93 con centro A radianes y y un ángulo radio BCA = 1,75 B radianes. D E del arco DEC 1,75 de la región BDEC 0,93 12 cm A C Capítulo 11 399 ResUMeN del CAPÍtUlO trgonomría Para cualquier triángulo seno θ con O = = hipotenusa rcánguo ángulo θ : un adyacente ; coseno θ A = ; = H hipotenusa opuesto tangente θ ránguo rectángulo opuesto ● 11 H O = = adyacente A H O sen θ ● tan θ = i cos θ A ● Las razones trigonométricas de los “ángulos especiales” son: Amp u 30° sno Cono tangn 2 √3 ánguo 1 3 1 3 60° = ° 2 2 3 3 1 1 2 1 1 2 = ° = 1 = 1 2 2 1 1 2 2 45° 3 45° 3 1 3 = ° 2 2 Apcacon ránguo 1 a rgonomría rcánguo Ángulo de elevación Horizontal ● El ánguo es acón el ángulo “por encima” de la Ángulo recta ● El ánguo recta ● Los y ● se prón cuatro puno es el ángulo “por debajo” de la carna son Nor te (N), Sur (S), Este (E) (O). medición realiza en del el Uzacón n rumo, sentido que de o las se expresa agujas siempre del reloj, utilizando desde el tres cifras, Nor te. coornaa rgonomría ● Para los ● Para cualquier ● Estas ángulos tres sen N suplementarios θ°, ángulo propiedades 2 1 depresión horizontal. Oeste La de horizontal. sen θ son α = y β, sen α sen (80°– válidas para = θ), sen β, y cualquier cos α y cos θ = = –cos β –cos (80°– 40° θ). ángulo θ: 2 θ + cos θ = O40° = N40°E sen θ 2 tan θ 3 Para = cos θ y cualquier recta y = mx que forma un ángulo θ con = mx el i eje x, el valor de m (la pendiente de la recta) es tan θ x Continúa 400 Trigonometría en la página siguiente. e ● orma Para cualquier B no ABC, donde a es la longitud del c lado opuesto opuesto a ˆ B, opuesto a ˆ C, a y Â, c b es es la la longitud longitud del del a lado lado A sen A sen B b Puede ■ Se haber dan sen dos caso lados el = A ambiguo y c = c un b o = a ● a sen C = sen B cuando ángulo C b agudo sen C se utiliza no el teorema del seno si: comprendido B entre ellos. B 5 3 ■ El lado menor opuesto de los al dos ángulo lados agudo dado es el 5 32° A dados. 3 32° b C A e ● orma El teorema 2 del 2 = b = a a 2 2 + c + c a b 2 cos A coseno establece que: B – 2bc cos A, – 2ac cos B, – 2ab cos C o o bien c a bien 2 + 2 b ● cono 2 2 = c C 2 2 b b + c A C b 2 − a = 2bc 2 a cos B 2 2 + c − b = 2ac 2 a cos C 2 + b 2 − c = 2ab Ára ● El área un de ránguo cualquier triángulo viene 1 área bc sen A = o bien, área Raan, ● un sector Longitud por la fórmula: 1 ac sen B = 2 Para dada 1 o bien, área 2 arco circular del arco y del ángulo sector crcuar central θ circular ab sen C 2 cor con = radianes en un círculo de radio r: = rθ 2 ● Área ● Para del sector circular r = 2 conver tir grados a radianes, multiplicar por 180 180 ● Para conver tir radianes a grados, multiplicar por Capítulo 11 401 t oría del Conocmno Una Se suele Sin considerar embargo, este se medir a ma las matemáticas lenguaje adopta un “lenguaje realmente universal”. muchas formas. Además Los ángulos pueden en diferentes unidades: decimal o radianes. ¿Por qué necesitamos más de una del sistema grados unidad (base 10) que de utilizamos, existen medida? otros A decir que, en verdad, no diferentes las necesitamos par tes del pero mundo y lo que épocas, sucede se han Por desarrollado distintas formas de medir los sistemas numéricos. es ángulos. ejemplo, impor tante binario, La idea de antiguos un un círculo babilonios sistema de estar Tierra alrededor tabla relacionada del Plimpton Babilonia, quienes, numeración puede La completo Sol 322 alrededor data del hace 360° el de de 800 hecho cerca la a. Los atribuye de años, (base de de época C. se miles sexagesimal con es de que 360 de 60). la la a la escritura descubrieron Los números organizan y que en muestran utilizaban años se los de de Pitágoras. ■ ¿Qué de la un 000 época triplete pitagórico? ■ ¿Por qué llama 402 Teoría del la tabla Plimpton Conocimiento: se 322? unidades de medidas están el base utilizaron ■ órbita de ¿Dónde se usa comúnmente También sistema la ■ antigua escritos en y base 60. el binario? ¿Qué medimos han modernos es los días. eruditos dígitos números los ya es los columnas más antes todos a tripletes pitagóricos: babilonios cuneiforme es cuya base traducido uno 60? en 2. El radián para parece medir término década con “radián” de 870. ¿Cómo un se y ya se Hoy el que medidas no como trigonometría ■ las unidad puesto matemáticos comúnmente ■ una ángulos, relacionada algunos ser mucho está empleó en día unidad el de apropiada estrechamente propias habían más del círculo. utilizado esta ampliamente radián se medida Si bien medida, hasta el la utiliza en la geometría, la análisis. relacionan los radianes con las medidas de círculo? ¿Quién mide ángulos en graan? [ La medición de ángulos no es la única área en la que El término utilizado común Un utilizar vistazo a diferentes las unidades unidades de medida. monetarias, de por Thomson distancia y de escritos que el “lenguaje universal de las masa matemáticas” tan universal como podemos llegar a en sus de la a década no de es fue James académicos principios mostrará raán es 1870, en Belfast. pensar . ZONA D EE SP Esta señal de tránsito le avisa a un conductor de IT M LI máxima 30 ■ es ¿Cuál 30, pero velocidad no especica es realmente las unidades. 30 mayor? ¿Preferiríamos ser millonarios en Estados Unidos, Reino en el Unido o 6000 en kg 7 toneladas (EE. UU.) 11 000 libras China? ■ ¿Cuál elefante es ■ el más ¿Es pesado? posible que verdaderamente ■ ¿Qué sido para de tipo de enviada quizás vida exista un información a lenguaje “universal”? la matemática profundidad comunicarnos del con ha espacio, otras formas inteligente? Capítulo 11 403 Vectores 12 ObjetivOs Los 4.1 de el vectores un ángulo el vector unitarios; escalar entre Ecuación desplazamientos representación nulo, Producto 4.3 capítulO: como vector ; vector vectores 4.2 del la de –v; base dos en en el columna; multiplicación i, j, k; y suma por vectores vectores; plano de vectores y un en el espacio; diferencia escalar ; de componentes dos módulo vectores; de un vector ; posición. perpendiculares; vectores paralelos; vectores. vectorial de una recta en dos y tres dimensiones; ángulo entre dos rectas. Rectas 4.4 coincidentes determinación an Qué 1 de paralelas; posición punto relativa de de dos coordenadas saber ejemplo: lado 2 en tres OABCDEFG unidades. per tenece Escribir al las entre dos rectas; rectas. Comprobemos dimensiones 1 Por intersección omnzr necesitamos Usar la y eje A y y es un per tenece D al per tenece coordenadas de A, cubo eje al B y de x, prisma mide C eje El 3 C al OABCDEFG unidades, unidades. z. nuestras eje y A y OC 4 per tenece D al eje F es tal habilidades que unidades al eje OA y OD 2 x, z Dé las coordenadas de G A tiene B tiene coordenadas coordenadas G (2, 0, 0). C (2, 2, 0). D D F A B E F H, F 4 C el punto medio 2 F tiene coordenadas (2, 2, 2). GF B O E O E 3 B A A 2 Usar Por el teorema ejemplo: hipotenusa, de Pitágoras Hallar x, de un la 2 longitud triángulo de Halle la longitud de la cuyos x 3 otros lados 2 x x 404 2 = = 7 4 cm, 7 cm 2 + 65 Vectores miden 4 = = 65 8,06 cm 6 la hipotenusa, x de 3 Usar Por PQ el teorema ejemplo: = 6 cm, Calcular 2 PR la PQ 3 triángulo 11 cm longitud + QR de y PQR, ˆ Q= 95°. En el triángulo BC = 15 cm Calcule PR más la y el ABC, AB ángulo longitud de = 9 cm, ABC AC al = 110°. centímetro próximo. – 2PQ × QR × cos 95° En el triángulo BC = 3,1 cm ABC, AB = 8,6 cm, 2 = 6 = 168,50... = el = coseno 2 2 PR En QR 2 = del + 11 13,0 cm – (3 2 × 6 × 11 × cos 95° Diagrama cs) dibujado y AC = 9,7cm. no B a 3,1 cm 8,6 cm escala C 9,7 cm A Calcule el ángulo ABC, al grado más próximo. Capítulo 12 405 Algunas requiere es de 37 cantidades un °C, dato. la pueden Por describirse ejemplo, longitud del la río mediante temperatura Amazonas es un número: normal de 6400 del solo cuer po km, la se humano densidad del –3 agua es de magnitud Sin 000 kg m (medida) embargo, solamente de cantidades y nos hasta Los una se dicen que otras mecánica. que cantidades magnitud la en qué emplean para y se quedan requieren, sino es para también de Si de por la su denición completa, una dirección. Tales queremos 340 km, dirección esta volar en una cantidades de Londres información necesitamos comúnmente representar determinadas denominan r or. distancia usan cantidades solamente digan se Se Estas denominan nos vectores . a resulta no París inútil viajar. rama tales de la como física llamada el La desplazamiento, la fuerza, el peso, la velocidad y el momento. función vectores matemáticas, los vectores nos interesan principalmente para y velocidades. El ejercicio nal de este capítulo tiene en de preguntas donde podremos ver estas aplicaciones tanto tema (espacio). notación Vectores dos Este de geometría 406 de dimensiones capítulo vectores, de y vectores. trata a (plano) de los como de conceptos continuación, de las tres dimensiones básicos, el vocabulario operaciones básicas y ser interesante en para problemas la puede una un serie los representar mecánica desplazamientos de En y la la explorar . . s no vor: rmo n Quizás ono km h Nor áo y km h e, ¿qé rorrmo? se trate de una pregunta sencilla, pero podemos contestarla de 3 km dos ● maneras Una igualmente respuesta 7 km. Esta es para la válidas: esta Llegada pregunta total n es que decir que recorrimos recorrimos (4 + 3 = 7 km). 4 km Salida ● Una segunda respuesta a esta pregunta es decir que recorrimos 3 km Llegada 5 km. Este 2 se halla usando el teorema de Pitágoras 2 4 ( valor + 3 = 5 kilómetros). A este valor se le llama zmno . 4 km El y desplazamiento la de mide la diferencia entre la posición de 5 km salida llegada. Salida Vectores ➔ Un y escalares es or rón. El cantidades ➔ Un cantidad que desplazamiento y tiene la m velocidad (magnitud) son y dos vectoriales. es r dirección. una La una cantidad distancia y la que tiene celeridad medida son dos pero no cantidades escalares. Como se vio anteriormente, desplazamiento Esto también celeridad. viaja un reere Por 90 Si ese de sería mismo 90 por par tida velocidad el un automóvil dirección de si a la se la que cual hora, recorriera coincide la a su viaja es su una con regresa cuán el la rápido se posición. a celeridad. pista el al y velocidad cambia esta y signicados. velocidad reere automóvil cuando distancia distintos para mientras razón kilómetros par tida Si la cier to celeridad objeto, ejemplo, punto su a La tienen es la de cuyo llegada, punto de 0. automóvil Oeste, kilómetros estuviese después por de hora una en recorriendo hora un diríamos dirección camino que su recto en velocidad es Oeste. Capítulo 12 407 Representación Los vectores longitud el del vector, indica la y se la del puntos mediante indica dirección los vectores representan segmento dirección Considere de del la segmentos medida segmento de la orientados. cantidad (representada que por La representa una echa) vector. A(2, 3) y B(5, 7) en el plano car tesiano: y 8 B 6 4 A 2 0 x 2 Para describir movemos en la 3 dirección lo Este (o tanto, el en positiva x), como vector movimiento unidades dirección horzon por el el la 4 del la de un desde 6 A dirección eje y”. hasta del El 3 se representarse se en podríamos del presta una eje x denomina r movimiento vector B positiva omonn longitud uso puede es la 4 (o tienen para y la y). omonn la impor tancia de “nos unidades Tanto describir variedad 4 decir la y , situación. formas: En En el diagrama, el segmento AB representa el vector AB , donde la (desde por A usando encima hasta un B). or de las Las letras indica componentes la dirección del vector se del movimiento representan ⎝ ⎟ y columna , la x representa ⎠ un la omn movimiento dirección del 3 AB aquí vector ⎛ x ⎞ ⎜ echa un eje x y en positiva la y un = movimiento en la 4 dirección Los vectores también pueden representarse usando una Por en ejemplo, del letra eje minúscula positiva y ngr . podríamos usar a para representar el vector AB . 3 a = AB = 4 B Es difícil letras a escribir en mano; las negrita por eso, a 4 debemos para trata A Así, de 408 Vectores un que a. se vector . escrito 3 sería subrayar las indicar a mano Finalmente, el vector se puede representar mediante or 3 o n ro versores. Podemos escribir como 3i + 4j, donde i y j j 4 son vectores de medida respectivamente. A i y j en se las les direcciones llama de vectores los ejes x e y base. i Por consiguiente, unidades positiva Del en del la eje mismo el vector dirección 3i + 4j positiva representa del eje x y un 4 movimiento en la de 3 dirección y modo en que consideramos objetos que se mueven sobre k el plano, espacio también podemos tridimensional. dimensiones de forma pensar Podemos similar, en objetos que representar pero un necesitamos se mueven vector en en el j tres introducir la letra i k para Por lo el vector tanto, de longitud ahora tenemos en tres la dirección del eje z componentes. 3 = 2 3i 2j + k representa un movimiento del unidades de 3 unidades en la 1 dirección eje y ➔ y El positiva unidad vector en eje la x, 2 dirección unitario en la en positiva dirección la del del dirección negativa del eje z eje x es i. ⎛ 1 ⎞ ⎛ 1 ⎞ En dos dimensiones, i ⎜ y = ⎜ ⎝ en tres dimensiones, i ⎟ 0 = ⎟ 0 ⎜ ⎠ ⎟ ⎜ ⎟ 0 ⎝ ➔ El vector unitario en la dirección del eje y es ⎠ j. ⎛ 0 ⎞ ⎛ 0 ⎞ En dos dimensiones, j = ⎜ y ⎜ ⎝ 1 en tres dimensiones, j = ⎜ ⎠ ⎜ ⎝ ➔ En tres dimensiones, el vector unitario en la dirección ⎟ 1 ⎟ ⎟ ⎟ 0 ⎠ del ⎛ 0 ⎞ ⎜ eje z es k = ⎟ 0 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 1 ⎝ Los vectores emo , Escriba a = y k se llaman or 6 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎝ ⎛ ⎠ Escriba –i + utilizando vectores unitarios. ⎟ 7 5k ⎠ en forma de vector columna. R: a = 6i ⎛ – 1⎞ ⎜ b = 7j ⎟ Aquí el coeciente de la componente 0 ⎜ ⎟ ⎜ ⎝ ⎟ 5 j es 0. ⎠ Capítulo 12 409 La magnitud La de mgn de un AB es |AB |. vector la longitud del B vector Otros y se denota con nombres magnitud La magnitud se calcula usando el teorema de son para la módulo, Pitágoras. longitud, a norma y 4 ⎛ 3 ⎞ medida. 2 Si AB = ⎜ ⎟ , entonces |AB | 2 3 = + 4 = 25 = 5 4 A 3 a 2 ➔ Si AB = = ai + bj, entonces |AB |= 2 a + b b En tres dimensiones esto se transforma en: a 2 ➔ Si AB b = = ai + bj + c k, entonces |AB | = a 2 + b 2 + c c emo Cuando los resuelven Halle la magnitud de estos vectores: de OP = 5 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ 12 “aceleración 3 ⎞ ⎛ ⎛ uniforme” ⎜ y “caída ⎟ 2 ⎜ ⎠ físicos problemas ⎟ ⎜ libre bajo el efecto de ⎟ 1 ⎝ ⎠ gravedad”, considerar necesitan la magnitud R y 2 |OP |= ( −5) la dirección = 169 = 13 vector Este ⎛ 3 aceleración. es un ⎟ 3 + −2 ) 14 = = 3,74 (3 cs) ⎠ profundidad. 12A estos vectores utilizando vectores unitarios. ⎛ x = ⎛ 2 ⎞ ⎜ ⎟ 3 ⎝ ⎛ 0 ⎞ y = ⎜ ⎝ ⎠ ⎟ 7 1⎞ ⎜ z = ⎟ 1 ⎜ ⎠ ⎟ ⎜ ⎟ 1 ⎝ 2 Escriba 410 con ⎟ 1 Escriba para 2 + 1 explorar Ejercitación 1 ( ⎟ ⎜ ⎝ 2 2 = 2 ⎜ concepto ⎞ interesante ⎜ del 2 + 12 AB Vectores estos = 2i vectores + 3j en forma CD = i de + vectores 6j k ⎠ columna. EF = k mayor 3 Escriba en los forma vectores de a, b, c, d y e vectores utilizando vectores unitarios y columna. a c d e b 4 Halle la magnitud 3 4 5 ⎛ 1⎞ ⎜ ⎟ ⎝ Halle la vector. 2, 8 2i + 5j 2i − 5j 4, 5 ⎠ de cada vector. 4 3 1 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 5 ⎝ Dos 2i + 2j + k k 6 iguales, vectores j − 2 3 ⎠ Vectores ➔ cada ⎟ 2 3 magnitud ⎛ 3 ⎞ ⎜ de son negativos si g y tienen paralelos igual dirección, sentido No y impor ta lugar magnitud; sus componentes i, j, y k son iguales también y , del tanto, los vectores columna son lo se iguales. encuentran Considere qué por car tesiano lo en plano siguiente: vectores: estos siguen B siendo Los vectores AB y PQ tienen iguales. igual Q dirección (son magnitud. En paralelos) y sentido, consecuencia, AB = y tienen igual PQ Si A dos vectores paralelos longitud, P Los dos vectores AB y MN tienen igual tienen igual tendrán las mismas componentes. Aquí = B ⎛ magnitud pero distintos sentidos. AB PQ = ⎝ Por lo tanto, AB ≠ MN 2 ⎜ M ⎞ ⎟ 5 ⎠ . A N ⎛ 2 ⎞ Aquí, AB = ⎜ ⎝ ⎟ 5 ⎛ y MN = ⎠ 2 ⎞ ⎜ ⎝ ⎟ 5 y , por lo tanto, AB = –MN . La ⎠ dirección vector MN se llama el or es de un impor tante, oo no solamente su longitud. ➔ Podemos escribir AB como – BA Capítulo 12 411 D Los AB , vectores CD EF y son todos ro B ⎛ AB pero tienen distintas = magnitudes. 2 ⎜ ⎝ ⎞ = ⎟ 5 2i + 5j ⎠ 1 Aquí, AB CD = AB y = ⎛ 2EF CD = F 2 4 ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ 10 = 4i + 10j ⎠ A 1 EF = = 1i + 2,5j = 2i + 5j E 2, 5 C ➔ Dos Por vectores lo una tanto, son ro AB y cantidad RS escalar. son Lo si uno es un paralelos dicho si puede múltiplo AB = k escalar RS , escribirse del donde como a = otro. k es kb ⎛ Los vectores AB y GH tienen igual magnitud AB (29), = ⎝ pero diferentes direcciones. Por lo tanto, AB ≠ 2 ⎜ B ⎞ ⎟ 5 ⎠ GH 5 GH = = –5i + 2j 2 H A No AB G podemos por para emo El diagrama muestra algunos vectores: a c e d b Escriba cada uno de los demás vectores en función del vector a R Del lo a diagrama obser var siguiente: = ⎛ 3 ⎞ ⎜ ⎟ 5 ⎝ = b = ⎝ 5 ⎠ , 2, 5 ⎠ ⎟ , ⎜ ⎛ 1, 5 , ⎛ 3 ⎞ d podemos ⎛ e = 6 = 6 ⎝ ⎞ ⎟ , ⎜ 10 ⎠ ⎞ ⎟ ; ⎜ ⎝ c 10 ⎠ { 412 Vectores Continúa en la página siguiente. un multiplicar escalar obtener GH Por tanto, b – 1 = b a es paralelo a a, en sentido opuesto; 2 la c = c d = magnitud de –2a tiene sentido magnitud –a d tiene = 2a e emo ¿Para m = + b es la mitad de la la de a opuesto c es de igual el al doble opuesto d es dirección magnitud al igual de e es a y de a; de de la la la de de de a; doble la a sentido el a que de la qué 3i tiene a; de sentido magnitud e de a valores t j – 6k y de s n = y t 9i estos – 12j dos + vectores resultan paralelos? s k R Por ser vectores paralelos, 3i + t j – 6k = k (9i 3i + t j – 6k = 9ki 3 = 9k – – m = 12j + sk) 12k j + skk kn Aplicar igualar la propiedad los distributiva e coecientes Igualando las componentes i Igualando las componentes j Igualando las componentes k 1 k = 3 1 Por lo tanto, t = –12 × = –4 3 1 –6 = s × ⇒ s = –18 3 Ejercitación 1 El diagrama 12B muestra algunos vectores. c a f e b d 2 Escriba los vectores vectores a ¿De manera qué ¿Cuáles de o c, estos se vectores = 0, 7 ⎛ = g = –i f en función de los son y b? paralelos a i + 7j? 1⎞ 0, 05 ⎟ ⎜ ⎝ a 7 = 0, 03 ⎠ 10 ⎞ ⎟ ⎜ ⎝ y relacionan ⎛ = b 0,1 d, 70 + = 60i + 420 j f = 6i – 42j ⎠ 7j Capítulo 12 413 ¿Para 3 r a qué = 4i t ⎛ = ¿Para v 8 En 5 el t i y de s b = 5j + – vectores resultan paralelos? ⎟ 10 de 8k dos 12j 7 ⎞ ⎝ valores cubo estos 14i ⎜ ⎠ – t = ⎛ y ⎟ qué = t j ⎞ ⎜ ⎝ 4 valor + y t ⎠ y w s = OABCDEFG estos 5i la + dos j + vectores resultan paralelos? s k longitud de cada G arista es de una unidad. D Exprese OG BD AD OM estos vectores en función de i, j y k E O B A Repita 6 donde la M es pregunta rectangular el 5 donde punto medio sabiendo OA = 5 que de GF OABCDEFG unidades, OC = 4 es un prisma unidades y OD = 3 unidades. vor oón y Los or oón son vectores que dan la 15 posición punto relativa jo de un punto respecto de un O. P(–5, 12) 10 El punto P con coordenadas posición OP = ⎜ ⎝ tiene vector 5 ⎞ ⎛ de (–5,2) ⎟ 12 = –5i + 2j 5 ⎠ x –6 ➔ El punto OP = P ⎛ x ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ y con = x i coordenadas + tiene vector de 0 posición y j rn Considere puntos los diagrama y) –2 ⎠ vor El (x, –4 muestra A(2, los 3) y B(6, vectores 6). de posición de ⎛ 4 ⎞ 8 A y B. Podemos ver que el vector AB = ⎜ ⎝ ⎟ 3 B ⎠ 6 Recordemos También vemos que el movimiento 4 debe A hasta B podría describirse como un de A a B, o como un escribirse movimiento de vector , no como A ordenado. O a 414 O seguido Vectores de un movimiento de AB como movimiento 2 directo que desde A O a B 2 4 6 8 par Así, El podríamos AB vector se Recordemos y por lo escribir llama que AO = = Para hallar podemos posición emo Los AO resultante = – + de OB. los vectores AO y OB. OA, el el OA – OB – el OB OA or restar de + rn vector de AB entre posición de A dos del puntos vector A y B de B puntos Halle = tanto, AB ➔ AB A y vector B tienen coordenadas (–3, 2, 0) y (–4, 7, 5). AB R A(–3, 2, 0) B(–4, 7, 5) O Primero ⎛ escribimos ⎜ OA = los vectores de posición OA y OB. 3 ⎞ ⎟ 2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 0 ⎝ ⎠ ⎛ 4 ⎞ ⎜ OB = ⎟ 7 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 5 ⎝ AB = ⎠ – OB OA ⎛ 4 ⎞ ⎛ 3 ⎞ ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ 7 = ⎜ ⎜ 2 5 ⎝ De PQ de manera y el cada similar, vector uno PR, de los si = ⎝ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ conocemos Q y ⎟ ⎟ 5 ⎝ conocemos puntos ⎟ 5 ⎟ 0 ⎠ 1⎞ la R el ⎠ vector Q posición respecto R del punto P P QR = QP + = PR – PR PQ Capítulo 12 415 emo Dados XY ⎛ 2 ⎞ ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ 1 = XZ y 0 ⎞ ⎟ = ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎠ ⎝ 3 ⎝ halle los , 10 ⎜ 1 vectores: ⎠ YZ ZY R YZ XZ = XY − ⎛ 0 ⎞ ⎛ 2 ⎞ ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ 10 = ⎜ ⎜ 1 1 ⎝ ZY ⎛ 2 ⎞ ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ −11 = ⎜ ⎜ 1 P tiene Halle ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ⎟ ⎟ 3 2 ⎠ 11 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎟ 2 ⎝ ⎠ 12C coordenadas los ⎜ ⎟ = ⎟ ⎠ Ejercitación ⎟ 11 ⎟ 2 ⎞ 2 ⎝ = 2 ⎞ vectores (7, PQ 4), y Q tiene coordenadas (2, 3). QP . 5 2 El punto A tiene vector de ⎛ posición , B tiene vector de posición 1 y C tiene vector de posición ⎜ ⎟ 4 ⎝ 3 4 AB BA Escriba estos vectores P es ai El vector que une El vector que va desde (2, –3, 5) El vector que va desde (1, 2, –1) (1, –5, 6) 1⎞ ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ 2 = y Dados NM AB = ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎠ ⎝ = 3i + 4j con el ⎜ ⎟ c k origen hasta hasta Halle (1, 2, –1) (2, –3, 5) LM − ⎠ k y TU = − 4j + 1 2x , BC = 3 y AC 4 = . ⎟ 2 Vectores + ⎟ y los bj 3 1⎞ ⎜ Halle . ⎜ ⎝ + CB ⎟ 2 = ⎟ ⎜ 4 ⎞ ⎜ TS vector (2, –3, 5) ⎛ ⎛ 416 forma OP, 0 6 la como AC ⎝ 5 Escriba LN donde . ⎠ en ⎝ 2 ⎞ ⎛ valores x z ⎠ de las constantes x, + y y y z 2k, halle US. columna: 1⎞ ⎜ ⎟ 3 ⎠ Los ejemplos siguientes ilustran cómo mostrar que tres puntos son Los puntos son on colineales a emo Muestre 2i + una si misma per tenecen recta. que 3j k los y puntos 4i 7j + A, B 7k, y C con vectores respectivamente, de posición son i 2j + 3k, colineales. R Comenzar AB OB = por deter minado = (−2 − 1)i = −3i + 5j + (3 ( 2))j + ( 1 − por − (4 = 3i 1)i + ( AB 7 ( 2))j + (7 lo otros AB y y punto común, y C el procedimiento dos puntos, por AC Podríamos paralelos B AB 4k tanto, en ejemplo, 3)k AC = Por + por repetir ejemplo, 5j vector OA − usando = el puntos 4k Ahora OC = dos 3)k cualesquiera, AC hallar OA − dado deben AC que A, son tienen los per tenecer un un puntos a = BC la haber 6i 10j múltiplo + hallado 8k, escalar que resulta tanto de ser AB A, AC, como de AB AC demostrando así que misma y son paralelos a BC. recta. Ejercitación 1 Muestre 2i + que 3j k PREGUNTA 2 Los puntos y puntos 4i A, 7j + A, B 7k, y C con vectores respectivamente, de posición i son 2j + 3k, colineales. EXAMEN B y C tienen coordenadas (2, 3, –3), (5, 1, 5) y respectivamente. AB Halle Muestre Muestre los TIPO (8, –1, 13), 3 12D que que A, los B y C puntos son P colineales. (1, 2, 4), P 1 (–2, 1, 4) y P 2 (–5, 0, 4) son 3 colineales. Sabiendo que también P es colineal con P 4 coordenada x de , P 1 P es 2, halle las y P 2 coordenadas y que la 3 y y z 4 4 Los vectores xi, − B i y C 2j, de posición de respectivamente. sean colineales y A, B Halle halle la y el C están valor razón dados de x tal por que 3i + 4j, A, AB : BC Capítulo 12 417 Distancia ➔ Si A = entre (x , y y si B = , (x , = AO ), puntos entonces a en OA = tres = x y 2 AB z dos , i dimensiones + y z 2 ), b = OB entonces = x 2 j + z i + y 2 k j + z 2 k A 2 OB + b – a a = OB OA B = b a = (x b x 2 )i + (y y 2 )j + (z z 2 )k O 2 Distancia AB = (x − x 2 emo Halle el 2 ) + ( y 1 − y 2 ) 2 + (z 1 − z 2 ) 1 vector determine la desde A(1, 3, 4) distancia entre hasta los B(4, 2, 7) dos y , a par tir de lo anterior, puntos. R OA = i + 3j + 4k y Primero OB = 4i + 2j + vectores AB = OB = (4i = 3i cada j 2j + + 7k) (i + 3j + = |AB Ejercitación 1 Halle lo el anterior, El C tiene A (3 ) = = AB punto 4k) 2 2 + ( −1) 19 = desde determine TIPO punto de + (3) 4,36 (3 cs) 12E vector PREGUNTA 2 | 9 + 1 + 9 = los posición 3k 2 Distancia de OA − + escribir 7k distancia hasta entre EXAMEN tiene vector la A(–1, 5, 1) vector de de ⎛ 8 ⎞ ⎜ ⎟ posición los ⎛ 5 ⎞ ⎜ ⎟ 2 posición B(4, 5, –1) ⎟ ⎜ ⎟ a par tir de puntos. 6 , ⎜ dos y , B tiene vector de posición 4 ⎝ 6 ⎠ 10 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 1 ⎝ Muestre 3 Si el halle que vector dos PREGUNTA 4 Sabiendo posibles de u = a 418 Vectores posición TIPO que de ⎠ ABC a posibles del de es isósceles punto y (2, –3, t) calcule es tal el ángulo que |a|= CAB 7, t EXAMEN a = xi + 6j 2k y |a| = 3x, halle dos valores x 2 , v = 4 2 2a valores triángulo valores a 5 el de a . Sabiendo que |u| = 0 |v|, halle los posibles y a 6 y b son dos b = 2a b = −3a b es or Para a |a| a y = 5. |b| Halle = el valor de |a + b| cuando: 12 unitarios n ro hallar debemos y per pendicular Vectores Un vectores un es vector hallar la un vector unitario longitud de en del longitud la dirección vector a, es en de una un decir, dirección vector a, |a|, y dada. primero luego multiplicar 1 el vector a por . Este vector tendrá la misma dirección, dado que es un a 1 múltiplo escalar de a, y tendrá longitud , dado que mide × la longitud a del ➔ vector Para original. hallar un vector de longitud en la dirección de a se usa a la fórmula a Empleando longitud, hallar ➔ el este digamos vector Para método de longitud unitario hallar un podemos y k, luego vector de también en la hallar dirección multiplicarlo longitud k en la un de por vector a. este de Primero valor dirección de a cualquier debemos de k. se usa a la fórmula k a emo Halle el vector Halle un unitario en la dirección del vector 3i + 4j ⎛ vector de longitud 10 en la dirección del vector 3 ⎞ ⎟ ⎜ 1 ⎝ ⎠ R 2 El vector 3i + 4j tiene longitud 3 2 + 4 = 25 = 5 1 Por lo tanto, un vector de longitud 1 3 (3i + 4 j) será = 5 ⎛ El vector 3 ⎝ ⎟ 1 lo tanto, longitud 10 . El vector vector de longitud 10 es 10 puede 3 10 1 simplicarse 10 10 = 3 10 10 se = tiene longitud 1. ⎠ ⎟ 1 , ⎠ requiere: 1 si ⎝ ⎟ 1 3 ⎞ ⎜ 10 que ⎛ ⎝ j 5 3 ⎞ ⎜ 10 ⎠ el ⎛ 1 tiene 10 Por 5 ⎞ ⎜ 4 i + 10 3 1 Capítulo 12 419 Ejercitación 12F 3 1 Muestre que 4 i 5 es j un vector unitario. 5 Muestre 1 2 Muestre que 2 3 3 Halle un j 3 vector magnitud 2 i k es un vector unitario. 3 unitario paralelo a 4i – 3j 1⎞ ⎛ ⎜ 4 Halle un vector unitario paralelo al ⎟ 5 vector ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 4 ⎝ 5 Halle por un los vector puntos unitario P (1, 0, 1) ai + 2aj es 7 Halle un un PREGUNTA TIPO la dirección del ⎠ vector determinado (3, 2, 0). 2 vector vector en y P 1 6 de unitario. magnitud Sabiendo 5 que que resulte a > 0, halle paralelo al el valor vector ⎛ EXAMEN Halle un vector de magnitud 7 en la dirección del vector 2i −1 ⎞ ⎜ 8 ⎟ −3 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 2 ⎝ 9 Halle un vector unitario en la dirección del vector: 1 2 cos θ tan 2senθ . sm Suma de y frn or vectores ⎛ 3 ⎞ ⎛ 5 ⎞ Supongamos que tenemos dos vectores u = ⎜ ⎝ ⎟ 0 y v = ⎜ ⎝ ⎠ ⎟ 4 ⎠ u v u + v se inter preta movimiento a 420 lo largo Vectores a del lo geométricamente largo vector v del que vector u, como un seguido primer de un movimiento ⎠ de – j a es la 1. ➔ El vector formado de v resultante, cuando coincide u + u con u + y el v v, se es el tercer disponen extremo de lado de del forma triángulo tal que el origen u v v u Vemos dado también que u + que v = v la + suma u. de Esto vectores da lugar al es El conmutativa, término intercambiar paralelogramo En de la suma de “conmutar” o signica permutar . matemáticas, la propiedad vectores. conmutativa implica que se puede u intercambiar v u + el orden sin alterar el v resultado. v Luego u cálculos ⎛ 8 ⎞ El de vector resultante u + v en este caso es ⎜ ⎝ ⎟ 4 considerar (suma, multiplicación y los siguientes diferencia, división), ¿cuáles . operaciones ⎠ parecerían ser conmutativas? Obser vemos las que componentes ⎛ 5 ⎞ u + v = ⎜ ⎟ 0 ⎝ es fácil ⎠ ⎝ Diferencia ⎟ ⎜ 4 este resultado sumando ⎛ 5 + 3 ⎞ = ⎜ ⎝ ⎠ de ⎛ 8 ⎞ = ⎟ 0 + 4 ⎠ ⎜ 4 ⎝ – del v se vector v, u, o u nuevamente los dos vectores u = geométricamente seguido + y 5 + 10 5 y 5 ÷ 10 10 – 10 × 5 5 y y 5 5 – × 10 10 vectores inter preta vector 5 ÷ ⎠ ⎜ ⎝ u + 10 ⎟ ⎛ 3 ⎞ ⎛ 5 ⎞ Consideremos 10 correspondientes. ⎛ 3 ⎞ + obtener de un como movimiento a un lo ⎟ 0 y v = ⎜ ⎝ ⎠ movimiento largo del ⎟ 4 a ⎠ lo opuesto largo del (–v). u u u – v – vector v = u + (–v) no es v ⎛ El – resultante es u – v y , en este caso especíco, es 2 ⎞ ⎜ ⎝ ⎟ 4 . La resta ⎠ conmutativa. Nuevamente, vemos que podemos calcular sencillamente este ⎛ v resultado, restando ⎛ 5 ⎞ u v = ⎜ ⎝ ➔ Los ⎟ 0 ⎠ ⎛ 3 ⎞ − ⎜ ⎝ ⎟ 4 componentes. ⎛ 5 − 3 ⎞ = ⎠ vectores las ⎜ ⎝ se ⎟ 0 − 4 ⎠ restan ⎛ = u = 2⎞ ⎜ ⎝ ⎟ 4 ≠ u – v ⎠ 2 ⎞ ⎜ ⎝ – ⎟ −4 ⎠ sumando el vector opuesto. Capítulo 12 421 Q El vector Considere PQ + QR vuelta al nulo el triángulo + RP punto PQR. debe ser igual a cero ya que el recorrido total resulta en una de partida. Esto se como PQ escribe QR + + RP = 0 P R El vector nulo se escribe en negrita para indicar que es un vector . eq ro nombre es que se el da ⎛ 0 ⎞ ⎛ 0 ⎞ 0 = ⎜ ⎜ ⎟ en dos dimensiones y ⎜ ⎟ 0 al en ⎟ tres estado número ⎝ 0 ⎠ ⎜ ⎝ de ⎠ están balanceadas: resultante cero. El concepto es interesante a = 2i – 3j + 3k y b = 4i – 2j k, halle los a + b b – a 2b – un para con 3a profundidad. R a b + – 2b b a – = (2 + = 6i – = (4 – = 2i + 3a = = Dados 4)i 5j j + – a = 2i + (–3 + (–2))j + (3 + (–1))k 2k (–2 – (–3))j + (–1 – 3)k 4k (2(4) 2i + + 2)i Ejercitación 1 – 5j 3(2))i – + (2(–2) – 3(–3))j + (2(–1) – 3(3))k 11k 12G – j, b = 3i + 2j, c = –i + j y d = 3i +3j, halle estos vectores: a + b a + b + d Dados a = ⎜ ⎝ b + a – 2 ⎞ ⎛ 2 ⎟ , −3 c b c + f d – ⎠ ⎜ ⎝ ⎟ 5 b + a ⎛ −5 ⎞ ⎛ −4 ⎞ b = d y c = ⎟ , ⎜ ⎝ ⎠ −3 halle estos vectores: ⎠ 1 a + b b – c (a 2 422 a + Vectores de 3b – c 3c – 2b + 5a tema vectores: explorar es equilibro Dados un fuerzas ⎟ 0 su emo donde dimensiones. + c) mayor Dados 3 halle a a = 3i estos + – j – 2k y b = 5i – k, El método la acción b b – 2a – b 4(a – b) + 2(b + c) Dados los vectores p = 3i – 5j y q = –i + ha los vectores x, y y regla 2x – 3p = q 4p y – 3y = 7q 2p + z = a y b son tales que a = x b = y + y ⎠ − 3 que vectores ar te a = b, halle los valores de a y b son tales que a = x e y ⎛ t b = ⎟ ⎜ que 3a = Demostraciones cuando algunos de el Aristóteles matemático (1548–1620) su tratado que Principios permitió en ⎟ y calcule los ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ valores de de No el 1800 fue desarrollo que sino Caspar (danés-nor uego, Jean-Rober t Argand hasta 1745–1818) (suizo, 1768– ⎟ 1822) ⎟ t + s comenzaron s, t y a formalizar el ⎠ de “vector”. u geométricas contemos con y vectores múltiplos especícos, de vectores se pueden para deducir geométricos. triángulo OX, 2b, diferencias resultados emo En no sumas, El Stevin avances concepto utilizar y del 3s ⎜ u ⎝ Aun griego ). peso mecánica. Wessel s ⎞ ⎜ y la alrededor ⎟ t ⎜ Sabiendo C. en del grandes ⎜ Los época ⎠ ⎛ 3 ⎞ 6 a. Simon empleó del de Sabiendo la ⎟ x ⎟ −2 x paralelogramo ⎞ ⎜ ⎝ se ⎞ ⎜ ⎝ 6 ⎛ y o suma 0 la vectores del desde erudito holandés Los dos la z, donde: ⎛ 5 calcular 4j, (384–322 en de mediante conocido lósofo halle combinada fuerzas denomina se 4 consiste 2a más que vectores: OY y OXY, XY A, B y C respectivamente, OX = x y OY = y X OA , OB , XY , OC y x CO en función de x e y A C Halle una x ¿Cuál e XY y. y la expresión es recta la AB para relación en entre función la de recta O AB ? y B Y 2 P es el punto tal que OP = OX XB + . Halle OP . 3 ¿Qué puede concluir acerca de la posición de P ? R 1 OA OB 1 OX = 2 1 1 OY = 2 XY = x = 2 XO Usar la inf or mación del diagrama y = 2 + OY = −x + y = y − Usar x { suma Continúa en de la vectores página siguiente. Capítulo 12 423 1 OC = OX XC + = x XY + Usar suma de vectores 2 Del diagrama, 1 = x + ( y − x) 1 2 XC XY. = 2 1 1 = x + y – x 2 2 1 1 1 = x + y 2 = (x + y) 2 2 1 CO = −OC = – (x + y) 2 1 1 AB = AO OB + = – x + y AO = –OA 2 2 1 = ( y − x) 2 1 Como XY = y − x AB y = (y − x), la 2 longitud XY y de AB ambos dirección. es la mitad vectores Por lo de tienen tanto, las la la de misma rectas son paralelas. 2 OP = OX XB + 3 2 = x Usar + (XO + OB suma de vectores ) 3 XO 2 = x + (−x + 3 –OX y) 2 1 = = 1 1 x + y 3 3 1 = (x + y) 3 Por lo tanto, OP : OC = 2 : 3. 2 P se encuentra a del camino entre 3 O y C. Ejercitación 1 En de este PQ y 12H triángulo, a = OA, OA b = = AP, BQ = 3OB, N es el punto P medio OB. A N Muestre que: a AP = a PQ = 4b ON = a AB = b PN = 2b f AN = 2b − a O 424 Vectores − + 2a 2b − a b B Q A 2 En este triángulo, Muestre a OA = , b OB = y AC : CB = 3 :1. que: a 3 AB = b − a AC = (b − a) C 4 1 CB 1 = (b − a) OC 3 OABC 4 = a 4 + 4 es un 3a. D OA trapecio. = a, OC O b B b 4 = c y a A O CB = es el punto medio de AB. c D Muestre OB que: = c + 3a AB = c + 2a C B 3a 1 1 OD = 2a + c OC = 2a − c 2 2 A 4 ABCDEF es un hexágono regular con centro en O. FA = a a y FB = b F a Exprese cada uno de estos vectores en función de a y/o B b b O AB FO BC FD FC E ¿Qué cuestiones segmentos AB y geométricas puede deducir sobre C los FC? D Usando vectores, determine si (FD) y (AC ) son paralelas. A 5 En el diagrama OA = a OB y = b. M es el punto medio a de OA y P per tenece a AB de modo tal que M 2 P AP AB = 3 X O Muestre que: B b 2 AB = b − a y AP = (b − a). 3 1 MA = y MP = 2 X es 1 2 a un b − Si punto Demuestre que tal a 6 3 que MPX es OB una = BX, muestre que MX = 2b − a recta. Capítulo 12 425 . A proo menudo, cuando r necesitamos resolvemos y = OB b dos = 5i el vectores + el ángulo entre dos vectores problemas. ingón: Considere calcular teorema = OA a = 3i + del coseno 4j 12j B b A a O Ahora va a usar Halle el Halle las Recuerde el vector teorema OA, teorema → OB del → y AB (|OA |, coseno 2 | para θ, calcular el ángulo entre los dos vectores. y |OB | y aplíquelo |AB |). a esta situación. → 2 | OA coseno AB longitudes el del + | OB 2 | | AB | = cos θ → → | × | OB 2 | OA | → → ⎛ → 2 2 | OA | +| OB 2 | | AB ⎞ | ⎜ ⎟ −1 θ, Halle calculando cos → ⎜ → 2 | OA |×| OB ⎟ | ⎝ Debería Ahora hallar repita que este θ = ⎠ 14,3°. procedimiento usando = OA a = a i + a 1 = OB b = b i + b 1 En el paso y j 2 , a es b 1 cos θ j 2 posible + a 1 simplicar la expresión obtenida, para llegar a b 2 2 = | a | | b | o, alternativamente, a b 1 a b a + a = b 2 a i + , lo k ➔ y j b = b 2 puede y el b 2 =| a || b | cos 2 roo r de los dos vectores El a coecientes de llama a 2 Se se + 1 + i b hallar j de sumando proo 2 conoce multiplicando y (en los el a = a i caso de los tres coecientes i de dimensiones) y los los a j y = b b i + b similar, si a entonces j, a b = a b Vectores + a b = a 2 coecientes = a i a b 2 + 2 b + a a b 426 como punto. resultados. 2 forma entonces se r + De escalar también producto El Si producto j j 2 3 a k 3 . 3 + y b = b i + a + b 2 b j 2 es 2 + b k, producto escalar conmutativo; signica que 3 a · b = b · a esto ➔ El producto entre los emo Si a = i escalar dos a b = |a||b|cos θ, donde θ es el ángulo vectores. + 4j – 2k y b = 2i + 4j + × 6) 6k, halle a b R a b = (1 = 2 × 2) + + 16 – (4 × 4) + (–2 El resultado es un número T ambién 12 = escalar, 6 no un usar de la para producto dos Si ángulo no conocemos podemos a para entre b el dos valor puede calculadora pantalla (CPG) El se vector. gráca calcular escalar el entre vectores. vectores del ángulo θ entre dos vectores a y b, usar |a||b|cosθ = θ, hallar en ο lugar cos θ de a b a b = desarrollar por completo el teorema del coseno. emo Halle b = 5i el ángulo + entre a y b, sabiendo que a = 3i + 4j y 12j. R Usando a a b = 3 × |a| = 5, |a| |b| b 5 = + |b| cosθ |a||b|cos θ, 4 = × 12 = 63 13 = 5 × 13 × = 65cos θ 63 = 65cos θ cos θ = ⇒ cos θ 63 65 63 −1 θ = cos = 14,3° 65 Capítulo 12 427 Propiedades Vectores Dos especiales del producto escalar perpendiculares vectores son per pendiculares si y solo si su producto escalar A es los vectores cero. perpendiculares Esto es porque θ si = 90°, entonces también a b = |a||b| cos 90° = |a||b| × = 0 se los llama or togonales. 0 Obser ve que i, j que, y k dado son perpendiculares ➔ Para vectores rnr , a b = sí, = Vectores Si dos a ➔ a y = |a||b| = |a||b| Para i j j = k = b son paralelos, ro, a b = |a| a i j = i y k = k i 0. |b| son a k = cos 0° vectores Vectores un i entonces Dado Dado j paralelos vectores b entre 0 coincidentes vector |a||a| = a todos j y k vectores unitarios, i a = que i = j j = k k = 1. cos 0° 2 En 1686 publicó Newton su obra 2 ➔ Para vectores onn , a a = a Philosophiae Principia Ejercitación 12I en la tres 1 Dados a = 2i + 4j, b = i – 5j y c = –5i – 2j, Naturalis Mathematica, cual detalló y halle: momno. a poder b c a a y c · (a (c + comprender aplicar leyes + b) a) · b 1⎞ ⎜ u = ⎛ ⎟ 0 ⎜ ⎟ ⎜ 4 ⎞ v 3 = ⎜ ⎟ ⎛ ⎜ w = ⎟ 3 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ , y halle: ⎝ cómo hallar la ⎟ resultante 6 ⎠ ⎝ direcciones 1⎞ ⎜ y ⎟ 1 ⎠ en una perpendiculares ⎟ ⎜ , 5 ⎝ cómo descomponer fuerza ⎛ Dados estas necesitamos saber 2 Para b de fuerzas ⎠ perpendiculares. u 2u v w u · (v (u – – w) v) · (u + w) u v – u w Las leyes son un de tema interesante explorar para con profundidad. 428 Vectores Newton mayor 3 Determine o ninguna si estos de las pares dos de vectores son per pendiculares, opciones. ⎛ 1 ⎞ ⎛ 2 ⎞ a = 2i + 4j y b = 4i – 2j c = ⎜ ⎝ u ⎛ 8 ⎞ ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ = y 2 v 1 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎠ ⎝ ⎜ = ⎜ OZ y 0 ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎠ ⎝ Halle 5 Dados halle 6 2 Halle en los 2 a 2i + 5j PREGUNTAS 8 9 Considere AB AB El ⎜ y · el = 2i que entre = k y y m b = 3i – 2j – k = 2i – 8j = –i + 4j a + a los = d i 7j = + y j c –9, vectores entre estos ⎛ 4 ⎞ ⎜ ⎝ – = i b a 2k + d y y j = b vectores, aproximación 2i + b = + k, y si |a| 3i c + d = 2j = – k 6. 3, 6 una ⎟ 0 de ⎠ una ⎜ ⎝ sus cifra respuestas decimal. 3 ⎞ ⎛ y dando ⎟ 1 ⎠ 5j EXAMEN puntos del ángulo ⎛ ⎜ 2i + A(2,4), B(1,9) y C(3,2). Halle: AC y ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ –7j 2 ángulo entre los k AB y siguientes ⎞ ⎛ 2 ⎞ ⎛ ⎜ ⎜ ⎟ 3 ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ y y i + j – AC pares 4 de vectores. ⎞ ⎟ 2 ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ 1 6 + entre ⎟ 3 2 2j AC ⎟ ⎜ si b tal TIPO 1⎞ ⎜ n – ⎠ ⎠ los ⎜ ⎝ 5 y ⎛ 2 b) ⎟ coseno Halle b – 5k, d con ⎝ ⎠ f 3i ⎟ 1 ⎛ 2 ⎞ y ⎟ 1 – ángulos ⎞ ⎜ ⎝ 3i grados, ⎛ y = 1⎞ ⎜ ⎝ 3b) · (2a = = ⎠ ángulo 2 a ⎠ ⎛ CD y vector el = + a el Halle |b| 7 (a 1 ⎟ ⎜ ⎝ 4 ⎠ ⎟ 0 = ⎜ ⎛ 2 ⎞ = ⎟ 2 ⎛ 0 ⎞ 0 AB ⎜ ⎝ ⎠ ⎠ ⎟ ⎝ g = 1 ⎛ 1 ⎞ OX 1 d ⎟ = ⎟ 2 y ⎟ 4 ⎞ ⎜ ⎝ paralelos ⎟ ⎟ 2 ⎠ k Capítulo 12 429 PREGUNTA TIPO EXAMEN ⎛ 1⎞ ⎜ 10 Los puntos ⎛ 2 ⎞ ⎛ 2 ⎞ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ y 3 ⎜ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ B y C forman un triángulo. Sus vectores de posición son respectivamente. Halle: ⎟ ⎟ 1 ⎠ Las El valor El área longitudes exacto del de los del lados coseno AB del y AC ángulo BAC triángulo ⎜ Halle el ángulo entre ⎟ y 1 ⎜ el eje x ⎟ ⎜ ⎟ 1 ⎝ PREGUNTA 12 Los TIPO vectores Muestre Halle λ Halle la si de posición PREGUNTAS 14 Sean a = que Sean a y a ⎛ p ⎞ ⎜ ⎟ 2 + ⎟ ⎜ ⎟ Halle . el λ j + = son 4i + 4j – 4k y i + 2j + 3k, origen O per pendiculares. + k e i – 2j + 3k son per pendiculares. b i + j + b λk. + Halle λ tal que a + b sea 2 ⎞ ⎟ p = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ . 3 ⎝ de que un son ⎜ p eón Supongamos b ⎛ ⎠ valor B b p ⎝ 2i 7k, a y ⎜ de y EXAMEN – 3 j = OB A AB. vectores per pendicular 15 OA TIPO 5i de respecto longitud los ⎠ EXAMEN respectivamente, 13 una tal ⎠ que a y or recta pasa por a b el sean per pendiculares. r punto b A A, donde recta es A tiene paralela vector al de posición a, y que la vector b a Ahora, si R es cualquier punto que per tenece a 0 la AR recta, existir un es paralelo número t tal a b. que Por AR lo = tanto, debe t b b A Cualquier punto R que per tenece a la recta R puede hallarse par tiendo del origen y a desplazándose alcanzar A r 430 par tir = OR la de = Vectores por el vector a hasta OA anterior, + r 0 recta. lo , ⎟ ⎜ ⎟ 4 ⎛ 1⎞ 11 ⎟ 1 ⎜ ⎝ 1 4 ⎝ A, AR = a + t b ⎠ ➔ La ón donde r es pertenece la recta llama Halle Halle una Halle es recta, un a la recta posición es or ecuación y es una el está dada general vector ror el y vectorial paralela ecuación A(1, 0, –4) la de de de por un posición paralelo a r = a + punto de la un t b, que punto recta. A t se de le (1, –1, 3) b vector parámetro. emo y a de or el al de vector vectorial la –i de + la recta 3j – que pasa por el punto pasa por los k recta que puntos B(–2, 1, 1). ángulo agudo entre estas dos rectas. R a = i Una r = j + 3k y ecuación (i OA – j + 1 + y –i + t (–i + 3j k es 3j OB – k) 1 = 1 4 – 2 0 = = vectorial 3k) b Escribir los posición de vectores A y de B 3 AB = OB OA – = AB 1 es tiene 5 que A par tir la recta r de lo anterior, 1⎞ ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ 0 + ⎜ ⎜ Los misma que dirección recta. de 3 ⎞ ⎟ t 1 ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ⎟ ⎟ 4 5 ⎝ ecuación la la vector es ⎛ = una un vectores ⎠ directores 1 son y 3 1 3 1 5 Para hallar entre estas hay que ángulo Usando a b = |a||b|cos el ángulo dos rectas, hallar entre el sus vectores θ directores. –1 × –3 + 3 × + – × 5 En 11 = × 35 cos θ r = la a ecuación + t b, b es el vector director. 1 = 11 35 cos θ 1 cos θ = 11 35 1 –1 θ = cos = 11 35 87,1° Capítulo 12 431 Ejercitación 1 Halle una y que pasa a 12J ecuación por el ⎜ ⎝ a = 2 a 5 ⎞ ⎜ ⎟ 2 = ⎝ ⎛ 3 ⎞ ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ ⎜ b ⎟ ⎜ 2 = Halle los 3 a 3 ⎞ ⎟ ⎟ ⎜ ⎟ (3, 5, 2) Halle a y y + k b a = ⎜ ⎝ y a = que pasa a ⎟ 2 3 = ⎠ 4 i – = ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ + si (4, 5) r punto (–3, 5, 1) = punto r (2, 1, 1) 432 p r dado + ⎟ 1 = t ⎠ 1 ⎜ ⎝ Vectores q de posición b t = la 1⎞ ⎛ ⎟ ⎜ 5 + t dada. ⎠ 1⎞ ⎟ 0 ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎟ 2 ⎠ – j ⎝ – 3k ⎠ + vectorial que recta ⎟ 3 ⎜ dirección tales la 4 ⎞ ⎝ ⎠ 2i a ⎠ ⎜ ⎛ = per tenece ⎟ 2 ⎛ + ⎟ ⎜ ecuación en y vector al ⎛ 1 ⎞ = ⎝ 5) con per pendicular 5k 3 4, recta ⎠ ⎜ (2, B (1, –1, 0) ⎟ ⎜ Halle una y ⎠ b ⎝ una (0, 0, 1) (5, –2) ⎟ 4k el r (5, –2) Halle de y ⎠ ⎛ 5 ⎞ 5 (4, –2) 1 ⎝ ⎟ ⎜ por 2 ⎜ 3j el ⎛ 2 ⎞ pasa ⎟ 0 ⎜ b ⎟ Determine que 1⎞ ⎜ 1 = recta ⎛ 4 ⎞ 0 ⎝ a la ⎟ 6 ⎝ ⎟ ⎜ de 1⎞ ⎜ ⎛ b ⎞ ⎜ por ⎝ 5 ⎞ = = ⎠ ⎜ k vectorial ⎛ b ⎜ ⎛ – vectorial ecuación ⎛ ⎝ 2j (2, –4, 5) ⎟ 2 = (3, –2) ⎛ 3 ⎞ ⎠ dados. una vector j ⎝ ecuación puntos (4, 5) b: 2 – posición ⎠ ⎜ ⎠ una vector a 1 = ⎟ 3i de al ⎟ 0 8 ⎝ vector paralela ⎠ ⎜ ⎠ con es 1⎞ ⎛ b B, que ⎟ 2 ⎝ 2 = ⎜ ⎠ ⎛ ⎝ = recta 1⎞ ⎛ b ⎟ la punto ⎛ 3 ⎞ = de el –2i + t (–2j de la 3j + punto –3k) recta que pasa por el punto 8k (p, 0, q) per tenezca a la recta. 6 Halle el 7 una punto ¿Son ecuación vectorial de una recta ver tical que pase por (–6, 5). las rectas coincidentes, representadas paralelas o por estas ecuaciones per pendiculares, o vectoriales ninguna de estas opciones? ⎛ 3 ⎞ r = 1 ⎜ ⎝ 4 s + ⎟ ⎠ r = 1 ⎜ ⎝ + ⎟ 5 s ⎠ r = 1 ⎝ + ⎟ ⎜ 1 s r = 1 ⎜ ⎝ s ⎠ = r 1 ⎝ 8 Halle el + ⎟ ⎜ 7 4 ⎞ ⎟ 4 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ s r = = = 4 ⎝ estos r ⎜ r 7 ⎜ ⎟ ⎜ ⎝ TIPO A ⎜ ⎝ ⎟ 1 ⎠ ⎛ 4 ⎞ + t ⎠ ⎜ ⎝ pares ⎟ 3 de ⎠ rectas. y 1 ⎛ −1 ⎞ ⎜ + s ⎟ 3 ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ⎟ ⎟ 2 ⎠ puntos t 1 ⎟ = 2 PREGUNTAS ⎛ 1⎞ + 4 ⎟ ⎝ ⎠ 2 ⎛ −4 ⎞ y 1 10 = 0 0 ⎟ 6 ⎝ ⎠ ⎟ 8 ⎞ ⎜ 2 ⎠ y ⎟ ⎠ 6 2 ⎞ t ⎠ ⎜ ⎜ ⎟ 2 ⎛ + ⎟ 2 ⎜ ⎝ ⎛ 5 ⎞ r entre ⎛ 3 ⎠ ⎛ 1 ⎞ t ⎠ ⎟ ⎜ ⎝ 3 ⎜ Los ⎝ ⎠ t ⎜ ⎟ 3 ⎝ + ⎟ 1 ⎜ ⎠ ⎛ 2 ⎞ ⎟ ⎜ 9 = 2 1 10 6 ⎞ ⎛ t + ⎛ 5 ⎞ r 2 4 ⎞ 3 ⎝ r ⎜ ⎝ ⎠ 1 = 2 ⎟ ⎜ ⎠ ⎛ 2 r = 2 ⎟ ángulo 3 9 ⎞ ⎜ ⎛ 2 ⎞ r ⎠ ⎛ ⎛ ⎝ ⎠ ⎜ 2 = 2 ⎛ ⎝ ⎛ 5 ⎞ r ⎛ 1 ⎞ + ⎟ 1 1 ⎝ ⎠ ⎛ 2 ⎞ ⎟ ⎝ ⎛ 5 ⎞ 2 ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ 2 ⎞ ⎛ 1 ⎠ EXAMEN B respectivamente. tienen La coordenadas recta l tiene (–2, –3, –4) ecuación r y ⎛ 1⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎜ ⎛ 1 ⎞ ⎜ + 1 = 1 (–6, –7, –2), t ⎜ ⎟ ⎜ 2 ⎝ Muestre que el punto A pertenece a la ⎟ 2 ⎟ ⎟ ⎟ 6 ⎠ ⎝ ⎠ recta l 1 Muestre que AB es per pendicular a la recta l 1 10 La gura OA = muestra 2 m, OC = un 5 m prisma y OD = en el G cual F 3 m. 5 m Considere unitarios O i, j como y k en el la origen y vectores dirección OA, OC D y C B E OD respectivamente. 3 m Exprese estos vectores vectores unitarios. en función de los O 2 m Calcule el |OF | OF Halle AG valor el A de: |AG | producto escalar de OF y AG A partir de lo anterior, halle el ángulo entre las diagonales OF y AG Capítulo 12 433 PREGUNTA 11 TIPO Los puntos 8i 3j – + A 6k, EXAMEN y B Halle el vector Halle el coseno Muestre a la que, de Halle A el para que valor par tir de lo el nos de dan punto μ se posición por A y el anterior, desde los valores + de μ, 8μ)j – OP + i + 5j – origen el 2k y jo O punto P (–2 el hasta punto AB entre vectoriales resulta con 8μ)k + per tenece dos de perpendicular en cor ta a el que a AB la AB. rectas dos rectas, podemos hallar cor tan. 3 rectas tienen ecuaciones r 0 + s las rectas se cor tan y 1 y halle r 2 = 2 + t 4 . 0 1 las 0 1 que 6 1 = 1 Muestre un B cual halle O (5 Dos de OAB 7μ)i + para ecuaciones donde emo (1 intersección las de respecto ángulo todos pasa de per pendicular Punto del posición recta vectores AB vector Si tienen respectivamente, 8 coordenadas del En punto tres dimensiones, dos rectas pueden: 1 corr: de intersección. si R Los dos los vectores son iguales si sus r y r 1 correspondientes componentes son iguales. 3 x = = y 1 1 0 z + un 1 = 3 y = s + r valor s de tales = si existe parámetros satisface t y un valor que las 2 todas ecuaciones. sr r 1 ⇒ cor tan de r: s 1 s x se valor 2 de r el tendrán vectores 2 directores que son z 1 = –1 + s múltiplos uno del otro. x 6 0 x = 6 y = 2 3 r = = y 2 2 z 3 s + = –1 La + 0 s = 6 2 + 4t + s = ⇒ 4 t + si z = son 8t (3) Sustituyendo s = 3 s rectas no 8t (2) da las 8 (1) : 4t (1) ecuación sr = en Igualar y componentes resolver el sistema los de son ecuaciones las y no consistentes, rectas no se cor tan. 3 la paralelas valores ecuación (2): A Q 1 3 = 2 + 4t por lo tanto t = B 4 Sustituyendo s = 3 en la ecuación (3) 1 –1 + 3 = 8t por lo tanto t O = P 4 Dado que satisfacen se deben el valor las tres de s y el valor ecuaciones, de las AB t dos rectas Vectores PQ cor tan. cor tar. { 434 y son alabeadas, Continúa en la página siguiente. nunca se s Sustituyendo = 3 r en Para : hallar el punto de r ⎛ x ⎞ ⎛ 3 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ y = = ⎜ ⎜ ⎜ 0 ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ z + 3 ⎟ el valor de ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ = 3 + 3 = 6 y = 0 + 3 = 3 = lo – + intersección r = las ⎞ ⎛ 6 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ hallar ⎟ el vector = y ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ punto de del punto de (6,3,2). ⎛ 0 ⎞ ⎜ + ⎜ del 2 1 2 ⎟ de ⎠ intersección ⎟ ⎜ para 1 coordenadas son ⎛ x = 2 3 tanto, r 1 x z reemplazar en ⎟ posición Por s 1 ⎟ 1 ⎝ intersección, ⎛ 1⎞ ⎟ 4 Alter nativamente ⎜ ⎟ ⎟ ⎜ ⎟ ⎠ ⎝ 4 z 0 ⎝ podríamos 8 reemplazar el ⎠ valor de t en r 2 x = 6 y = 2 1 ⎛ + 4 ⎞ ⎜ = ⎟ 4 ⎝ 3 Esto nos da las coordenadas 1 ⎛ z = 0 + 8 ⎜ 1 Halle las es una = 2 manera útil de vericar ⎠ la Ejercitación y ⎞ ⎟ 4 ⎝ mismas ⎠ respuesta. 12K coordenadas del punto donde r = 4i + 2j + λ(2i – 4j) 1 cor ta a r = 11i + 16j + μ(i + 2j). 2 2 Las r = 1 ecuaciones ⎛ 4 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ punto 2 ⎛ 8 ⎞ Una s + ⎠ P. ⎟ ⎜ ⎝ 2 Halle PREGUNTA 3 vectoriales r = 2 ⎛ 6 ⎞ ⎜ ⎟ 3 ⎝ ⎠ el TIPO ecuación y de vector dos están dadas por ⎛ 9 ⎞ + t ⎠ de rectas ⎟ ⎜ ⎝ 6 . Las rectas se cor tan en el ⎠ posición del punto P EXAMEN de la recta l es: r ⎛ 5 ⎞ ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ 1 = ⎜ ⎜ + 2 ⎞ ⎟ t 1 ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ⎟ ⎟ 2 ⎝ Una 1 ⎠ ecuación de la recta l es: 2 r ⎛ 3 ⎞ ⎜ ⎟ ⎛ 2 ⎞ ⎜ + 2 = ⎜ ⎜ s ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ 4 ⎝ ⎟ 1 ⎟ ⎟ ⎟ 2 Muestre que ⎠ las rectas l punto de y l se cor tan y halle las coordenadas del 2 intersección. Capítulo 12 435 PREGUNTAS 4 Halle r = el i + TIPO punto j + EXAMEN donde t (3i – j) y las r 1 5 rectas = –i + con s j ecuaciones se cor tan. 2 Muestre que las dos rectas r ⎛ 3 ⎞ ⎛ ⎜ ⎜ ⎟ + 0 = 1 1⎞ ⎟ t 1 ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎠ ⎝ 5 2 ⎝ ⎛ 1 ⎞ ⎜ + 4 = 2 s Las L: l M: 7 La son ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎠ ⎝ 0 6 ⎟ 1 ⎜ ⎝ m alabeadas. 1 ⎠ ecuaciones = ⎠ ⎛ 1⎞ ⎟ ⎜ r 3i = – 2j 4i + – vectoriales 5k 20j Muestre que posición del Muestre que ecuación + + las s (–i 6k de la + de L las – – y rectas L 4j M – se L L y M cor tan es r son El punto B tiene tiene puntos Halle A los El punto P y ⎛ ⎜ ⎜ = 8 Halle A Los b = las par tir – 2j per tenecen valores de a a a y la ⎟ 9 + A – k, Determine el vector de ⎟ 2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎟ 2 ⎠ ⎝ ⎠ donde (b, 3, –), a la recta a donde es b una es constante. una constante. L b L de modo tal que OP es L lo y halle 1⎞ t ⎟ (5, 7, a), recta coordenadas de puntos 3i coordenadas per tenece per pendicular coordenadas B y per pendiculares. ⎛ 6 ⎞ ⎝ A son: 3k) 3 punto M 5k) ⎜ El y intersección. rectas recta 3j t (3i rectas punto las + de ⎜ Los y ⎜ B de anterior, tienen P halle la vectores respectivamente, una ecuación distancia de exacta OP posición respecto vectorial de de la a = un 2i – j origen recta L + 2k y jo O que pase por los 1 puntos Una A y B ecuación vectorial de la recta L es r = 7i + 3k + s (2i + j + 2k). 2 Muestre que las rectas L y L 1 posición del punto de se cor tan y halle el vector de 2 intersección C Material Halle Halle, entre la a longitud la las décima rectas L 1 436 Vectores del segmento de y grado L 2 AC más próxima, de disponible el ángulo ampliación en línea: ejercicios 12: La una en tres Hoja ecuación de de agudo recta dimensiones . Los aon vectores contemplan y las aplican a cantidades o or situaciones vectoriales de la tales vida como cotidiana los que desplazamientos velocidades. emo El se vector de posición de un bote, A, t horas después de dejar el puer to 30 está dado por r = t . Un segundo bote, B, pasa cerca del puer to. 1 15 50 Su vector de posición en un tiempo t está dado por r 10 = + t 2 5 ¿Qué deja distancia el hay entre los botes en el momento en 10 que el primero puer to? ¿Qué celeridad ¿Existe peligro cambia de tiene de cada que bote? los botes colisionen si uno de ellos no dirección? R 0 En t = 0, el bote A está en el origen, con vector de posición 0 50 y el bote B tiene vector de posición , 2 que La los separa celeridad vectores es de de los 50 esto lo tanto, la distancia 5 + 5 botes directores, por 5 se es, = 2525 halla del = 50,2 km. calculando vector la magnitud velocidad de cada de sus bote. 30 Para el bote A, el vector que recorrerá en una hora es , 2 longitud es 30 cuya 15 2 + 15 = = 1125 33,5 km. –1 Por lo tanto, el bote A tiene una celeridad de 33,5 km h 10 Para el bote B, el vector que recorrerá en una hora es , 10 2 cuya longitud 10 es 2 + 10 = 200 = 14,1 km. –1 Por lo Para cual tanto, que los los vector botes vectores B posición de x: 30t Componentes de y: 15t consecuencia, Ejercitación tiene colisionen de Componentes En 1 el los = = 50 5 botes una debería de + + celeridad los 10t 10t no existir dos ⇒ ⇒ t de t un botes = = 14,1 km h valor de . t para el coincidieran. 2,5 h 1 h colisionarán. 12L El vector de posición del El vector de posición de barco la S boya es B 30 km es Nor te 20 km y Nor te 60 y km Este. 45 km Este. Halle: La posición La distancia del barco exacta respecto entre el de barco la y boya la boya Capítulo 12 437 2 Una se partícula P mueve de con posición está una ⎛ x ⎞ ⎜ ⎟ en el origen O velocidad en el constante y instante t = 0. llega al La punto Q, partícula con vector 20 m, = y 4 segundos más tarde. Halle: 8 La velocidad La posición de de P P, si continúa moviéndose durante 6 segundos más – 3 Otra partícula Pasa por el se punto mueve A, Halle la celeridad Halle la distancia ¿Colisionarán En A esta pregunta horas. las 3 de mirando barco con A El dos no las ⎛ ⎜ ⎜ ⎟ 3 + t vector la T a el 1 + viaja a cual de dos 3j. los ⎟ ⎠ ⎝ 3 en la un – j) m 5j) m s cuando 3 t = de dos en barcos kilómetros en dos costa velocidad barcos 1 = r y alto barcos. está del de lo 3i dada 3j. La por barco + de B el tiempo de un km. peñasco posición 3i + 3j y del viaja está Halle: colisionarán si alguno de colisionarán X e Y en el instante t están 2 ⎟ ⎜ −7 y + s los dos distancia de respectivamente. ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ dadas celeridad ⎟ 1 ⎜ 2 están que 9 en los metros. dos helicópteros. helicópteros entre los no colisionarán. helicópteros cuando t = 10. rón ✗ 1 Demuestre, B(–2, 3, 5) PREGUNTA 2 Muestre 5i un 438 j + usando y TIPO que 6k, 0, un –1) método son vectorial, que los puntos A(1, colineales. EXAMEN los 2i triángulo Vectores C(7, + puntos 2j y 0. s. desplazamiento posición helicópteros ⎠ distancias ero = parada paso La dos 4 la (4i – dirección ⎜ y −1 ⎜ Halle t dadas está el una los ⎟ ⎟ están representa punto 4i ⎞ ⎜ Muestre cuando persona un de cual de ⎟ es (2i fórmulas ⎜ la posición de EXAMEN ⎟ Halle O, distancias una el de constante par tícula. unitario de velocidad par tículas? cambia ⎜ una obser vando y en TIPO por ⎝ Las y 3j en ⎛ 11 ⎞ = x + posiciones dadas r 4i punto PREGUNTA Las mar instante los tarde velocidad por El la el las de de las vector respecto una dada Un con cuyo en 4 T A, –3i rectángulo. – B 5j y + C, 8k con vectores de posición respectivamente, forman 2, 3), PREGUNTA 3 Dados TIPO a EXAMEN ⎛ 5 ⎞ ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ = y 1 b 4 b Dos y a , 3 ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎠ ⎝ – b rectas muestre son con ecuaciones Halle PREGUNTAS 5 Un las TIPO triángulo r ⎛ 0 ⎞ ⎜ ⎟ = Halle AB y Halle AB · Muestre + 6 ⎛ 7 ⎞ ⎛ 3 ⎞ ⎛ ⎜ ⎜ ⎜ s ⎟ y 3 + 1 ⎟ t se 4 ⎜ ⎟ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ de = 2 2 ⎞ ⎟ ⎟ 1 r ⎟ ⎜ ⎜ coordenadas 2 1 cor tan en el 1 ⎠ P EXAMEN tiene vectores per pendiculares. ⎝ P. los ⎠ 1 punto que 5 3 + ⎟ = ⎜ ⎝ a 1⎞ sus vér tices en A(–2, 4), B(1, 7) y C(–3, 2). AC AC 3 cos BÂC que = 2 5 6 6 Dos rectas L y L 1 están dadas por = + 2 s P es el punto y 2 de L cuando s = 4. = 1 −12 + t 11 2 1 2 3 0 2 Halle 7 1 el vector ⎟ ⎜ de 3 posición de P . 1 Muestre que P per tenece también a L 2 2 1 ⎜ 7 La recta L tiene ecuación vectorial r = 1 −3 + t es paralela a L 2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ pasa por el punto B(2, 2 2, 4). Escriba y . ⎟ 3 L ⎟ 3 ⎜ una ecuación vectorial para L en la forma r = a + s b 2 Una tercera recta L es per pendicular a L 3 3 ⎜ r = ⎜ + 11 ⎜ está representada por 7 ⎟ ⎜ y q ⎟ x ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ 7 ⎟ ⎟ 1 Muestre Halle que las x = –3. coordenadas del punto C, la intersección entre L 1 Halle BC Halle |BC | en la forma a b, donde a y b son enteros que y L 3 deberá determinar. Capítulo 12 439 PREGUNTA 8 (En en esta TIPO EXAMEN pregunta horas.) Al las distancias mediodía, el se miden cuidador de en un kilómetros faro observa y el dos tiempo barcos A 4 La posición del barco A en el instante t está dada r por 4 + λ = 17 4 posición del barco B en el instante t está dada por r = 2 ⎜ 12 ⎟ + μ ⎜ ⎟ 9 Muestre vector evitar que de la A y B posición colisión, colisionarán del a punto las y de 2.5, halle el colisión. el barco A instante A n B. 1 3 La y y 5 el de cambia su 16 dirección . a 17 Halle la distancia ero entre A y B a las 2.30. rón 3 1 Halle la amplitud del ángulo entre los 2 ⎛ vectores . ⎜ 5 Dé su respuesta PREGUNTAS 2 Los al TIPO vértices de grado más un triángulo PQR se denen 2 ⎛ 3 2 OQ , 1 = 1 QR 3 Una car pa sección OR y ⎠ transversal los vectores de posición ⎟ . ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ Halle: 5 ⎝ ˆ PQR OABCDE por ⎞ 1 = 0 QP y ⎝ próximo. ⎜ = ⎟ 4 EXAMEN 3 OP ⎞ y tiene ⎠ El forma constante de que área prisma es un del triángulo triangular, triángulo PQR con E una equilátero de 2 m 4 m 2 m de lado. La car pa tiene 4 m de largo. La base OADC es C D horizontal. Los diagonales Tome O BC como postes y de sopor te se colocarán a lo largo de B las BD el 2 m origen y considere vectores unitarios i y j en 4 m la O A 2 m dirección sentido de OA ver tical y OC hacia respectivamente; k es un vector unitario arriba. i, OC OB A Calcule par tir de los |BC El A par tir lo anterior, valores | producto de lo Dados donde 440 Los El a x = es xi una valores ángulo Vectores + escalar – 2)j + variable de x entre vectores BC los entre halle y k y b BC el = escalar, para a k y BD | anterior, (x y de: |BD halle j OD y BD ángulo entre los dos postes 2 4 en b, los x i – 2x j – 12x k, halle: cuales cuando x a = y b –1 son per pendiculares de sopor te. PREGUNTAS 5 Los TIPO puntos P y EXAMEN Q tienen vectores de ⎛ 1⎞ ⎜ ⎟ ⎛ 1 ⎞ ⎜ 1 posición ⎜ ⎜ y ⎜ ⎟ ⎜ 3 ⎝ respectivamente, Muestre Escriba OP que una respecto es de un ⎟ ⎟ 5 ⎠ ⎝ ⎠ origen O per pendicular ecuación ⎟ 5 ⎟ vectorial de a la PQ recta L , que pasa por los 1 puntos P y Q 2 Una ecuación de la recta L es r = 1 + μ −1 −3 2 2 Muestre que posición del las rectas L y L 1 Calcule, al rectas y L grado (Todas en las (0, 0, con t 6). El = Un 0, el el en próximo, esta insecto insecto segundos coordenadas insecto más distancias Dos Halle se cor tan y halle el vector de 2 intersección. el ángulo agudo entre las 2 segundos.) instante de L 1 6 punto 2 (6, pregunta vuela está más –2, a en una el están altura punto tarde, el en A, metros constante. con insecto y el tiempo En el coordenadas está en el punto B, 6). AB vector continúa volando en la misma dirección con la misma celeridad. Muestre que el vector dado por ⎟ ⎜ ⎜ = y ⎜ ⎜ ⎟ ⎜ el instante vector de ⎛ x ⎞ ⎛ 36 ⎞ ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ ⎜ = y ⎜ ⎜ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ z ⎝ ⎟ + t 18 ⎟ = 0, ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ 0 ⎜ un en el tiempo t ⎟ + t 1 ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎟ 6 del insecto 0 pájaro pájaro emprende en el vuelo tiempo t desde está el dado suelo. El por 3 ⎞ ⎟ . 4 ⎟ ⎟ ⎟ 1 Escriba Halle El t posición del 3 ⎟ 0 ⎟ z En posición 0 x ⎜ está de la pájaro las ⎠ coordenadas celeridad alcanza Halle el f Halle las al tiempo del insecto que del punto de par tida del pájaro. pájaro. en tarda coordenadas de el el punto C. pájaro en alcanzar al insecto. C Capítulo 12 441 ResuMeN del vor: ono ● Un El ● es una cantidad desplazamiento Un La ● or capítulO El es r distancia vector una y la y la en la tiene velocidad celeridad unitario áo que cantidad 12 que son son ejemplos tiene medida ejemplos dirección (magnitud) m del de eje x de y rón. vectores. pero no dirección. escalares. es i. ⎛ 1 ⎞ ⎛ 1 ⎞ En dos dimensiones, i = ⎜ y ⎜ ⎝ en tres dimensiones, ⎟ 0 i = ⎟ 0 ⎜ ⎠ ⎟ ⎜ ⎟ 0 ⎝ ● El vector unitario en la dirección del eje y es ⎠ j. ⎛ 0 ⎞ ⎛ 0 ⎞ En dos dimensiones, j = ⎜ y ⎜ ⎝ 1 en tres dimensiones, j = ⎜ ⎠ ⎜ ⎝ ● En tres dimensiones, el vector unitario en la dirección ⎟ 1 ⎟ ⎟ ⎟ 0 ⎠ del eje z es k, donde ⎛ 0 ⎞ ⎟ ⎜ k = 0 ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ 1 ⎝ ● Los ● Si ⎠ vectores i, j y k se denominan or ⎛ a ⎞ 2 AB = ⎜ ⎝ ⎟ b = a i + b j, entonces |AB | = a 2 + b ⎠ ⎛ a ⎞ ⎜ ⎟ 2 AB Si = b ⎜ ⎜ ⎝ ● Dos i, j y k Podemos Dos Esto ● El son tanto, puede punto g son escribir vectores lo |AB | = 2 a + b 2 + c ⎠ también ● entonces a i + b j + c k, ⎟ c vectores ● Por = ⎟ son AB el iguales vector y RS son tienen y , por AB ro escribirse con si si igual lo es paralelos como coordenadas a (x, tanto, como uno = y) magnitud – dirección; vectores sus columna son múltiplo AB = k escalar RS del Para calcular posición de A el or del donde k es una de cantidad tiene or oón OP ⎛ x ⎞ ⎜ ⎟ = AB posición de entre dos puntos A y B, se y Vectores = x i + y j ⎠ resta el vector de B Continúa 442 escalar. kb rn vector iguales. otro. ⎝ ● componentes BA un si sus y en la página siguiente. ● Si A = (x , y , z ), entonces a OA = = x i + y j + z k A y si B = (x , y 2 , z 2 ), entonces b = OB = x 2 i + y 2 j + z 2 k 2 b AB = AO – a OB + a B = OB OA b = b – a O = (x – x 2 )i + (y – y 2 )j + (z – z 2 )k 2 Distancia AB = (x − x 2 2 ) + ( y 1 − y 2 2 ) + (z 1 − z 2 ) 1 a ● Para hallar un vector de longitud en la dirección de a, se usa la fórmula a a ● Para hallar un vector de longitud k en la dirección de a, se usa la fórmula k a sm ● y frn El vector se ubican origen u resultante, uno de + a u + v, or es el continuación tercer de otro lado de un haciendo triángulo coincidir formado el extremo cuando u de u con y v el v v v u ● Para hallar la proo ● proo Si a = i a entre dos se suma el vector opuesto. r + a j y b = b 2 manera i + b similar, si j, entonces a b = a b a + = a i a b 2 + + a = a 2 3 Para vectores rnr , Para vectores ro, ● Para vectores onn , = a + a |a||b| b k y b = b 3 + a i + b 2 b . 2 j + b 2 k, 3 3 ● b b b ● a j 2 a El r b ● roo a 2 entonces vectores, r De diferencia = a cos θ, b = donde θ es el ángulo entre los vectores. 0. |a||b|. 2 eón ● La ón general es or un de or un or punto de de ror la a la a = recta recta, paralelo a a a . r es es la r = un a + t b, vector recta. t se donde de r es posición denomina el vector de un de posición punto dado y b parámetro. Capítulo 12 443 t or del conomno ¿uno A menudo o se ro? divide a las matemáticas en diferentes ramas o campos de conocimiento. ■ Enumere ■ ¿Por qué las los ramas seres compar timentar Ágr En y este los en pensar cada una Entonces, ■ demostrar el sienten la que conoce. necesidad de categorizar y conocimiento? ¿los geométricamente vectorial geométricas. para describir y geométricas. ejemplos de vectores propiedades álgebra propiedades ¿Puede matemáticas humanos el representamos para empleamos generalizar las gomr capítulo usamos T ambién ■ y de estas de cómo usó los vectores formas? vectores per tenecen al álgebra o a la geometría? conr Establecer (álgebra El y conexiones geometría matemático de los de en Su omrnr entre por francés primeros geométricos. o r René usar mayor diferentes ejemplo) el dominios desarrolla Descar tes álgebra apor tación para fue la matemáticos comprensión. (1596–1650) resolver la fue uno problemas geometría car tesiana coordenadas. Cada lentos vez y que sus el usos álgebra y la limitados, mutuamente Joseph dmorón sus Louis geometría pero estuvieron cuando fuerzas y estas dos marcharon Lagrange, ciencias juntas matemático orm separadas, se hacia francés, sus progresos unieron, la han compar tieron perf ección. 1736–1813 p ágor mos Pode ver es xion cone c el bra álge usan para mo mis b 444 Teoría del Conocimiento: ¿unidos o separados? s esta e entr y la do cuan a etrí geom a sido se dar ab or a. lem prob el emostración GeomÉtrica D c a Dibuje y recor te cuatro triángulos idénticos a este. b a Dispóngalos de manera de formar un cuadrado con lados a + b b, a como c este: b c ¿Cuál ■ es el área del cuadrado del centro? c b c a b b Reubique con la triángulos misma ¿Qué ■ los longitud área tienen para de los formar lado, dos otro como c a cuadrado, a a a este: cuadrados c blancos? b b El área debe del ser cuadrado igual a la central suma del de las primer áreas diagrama de los dos b cuadrados del segundo diagrama. emostración Esto es, c² = a² + a b². aLGeBraica D a Use el mismo diagrama, pero ahora obser ve los b triángulos a en lugar de los cuadrados. c b c Use ■ estos grande, dos con métodos lados a + para hallar el área del cuadrado b. c b c Méoo 1. Eleve al Méoo . Calcule cuadrado el área la de longitud los cuatro de los lados: triángulos (a + b)² a congruentes b a 2 y En ambos cuadrado Igualando casos, súmela se a c obtienen , el área del expresiones cuadrado. para el área del grande. estas expresiones, se obtiene b² + 2ab + a² = 2ab + c² ⇒ a² + b² = c² D emostración VectoriaL Represente vectores , los y lados del triángulo rectángulo mediante Dado Por lo que forman un triángulo, tanto + ( + = ) ( + ) + = ■ Aplicando = propiedad = 0, distributiva porque y son + + = lo tanto + = de preere? perpendiculares método demostración ■ Por ¿Cuál ¿Cuál fue el más el más sencillo? O bien a² + b² = c² ■ ¿Cuál fue hermoso? Capítulo 12 445 Funciones 13 ObjetivOs del Denición 3.2 capítulO: cos θ de circulares y sen θ a par tir del círculo de radio unidad; denición de senθ tan θ como cosθ π Valores 3.2 exactos de las razones trigonométricas 0, de π , 6 2 3.3 Relación fundamental 3.3 Identidades 3.3 Relación 3.4 Funciones entre amplitud; ángulo las trigonométricas Funciones 3.4 T ransformaciones 3.4 Aplicaciones 3.5 Resolución an Qué compuestas de de como los para θ sen 30° = el seno múltiplos y el coseno (circulares) sen x, cos x y tan x: dominios y recorridos; grácos. de la forma funciones ecuaciones f (x) = a sen (b(x + c)) + d trigonométricas trigonométricas saber en un inter valo nito, exactos Comprobemos de cier tas razones 1 Hallar el valor exacto de sen 30° tanto de forma Calcule el valor nuestras exacto habilidades de: sen 45° tan 60° cos 150° sen 225° 0,5 ejemplo: Hallar el valor Halle el valor exacto de: exacto 2 3 de sus trigonométricas 2 Por y 2 omnzr valores ejemplo: 3 = 1 trigonométricas Por 4 analítica necesitamos Hallar las + sen doble razones periodicidad; 3.4 gráca 1 del π , 2 θ cos π , 3 sen tan tan 3 4 4 7 3 = tan − cosπ sen 4 2 6 Trabajar con las funciones grácas de la 3 calculadora de pantalla gráca (en Use las funciones grácas de la CPG adelante, para hallar las raíces del gráco de cada CPG) función: Por ejemplo: Usar las funciones grácas 3 de la de f CPG para hallar las raíces del = x (x) = 2 − x + 5 f 3x + 2 x ≈ −0,732; ; ejemplo: Use Usar las funciones CPG para resolver la ecuación 2 4x 446 − 7 = Funciones ln(x las funciones grácas de la CPG cada ecuación: grácas la = 2,73 3 de (x) 2 − resolver Por 2x 2ln x circulares x ≈ 0,0303; ,38 − 3) gráco 4 3 (x) f x 4 − 5x = x + 1 x 2 = 3 − x para La r ueda ribera año 25 giratoria sur del 2000. río Cada personas. Es un promedio La r ueda llamada Támesis, una una de 3,5 de “London abrió las 32 Eye”, puer tas cabinas impor tante millones sus al puede atracción de que está situada público en transpor tar turística y en la el hasta cada año recibe visitantes. Circular 1,1 Functions y 0,30103 una de da altura las una de vuelta 35 cabinas aproximadamente metros viaja en su alrededor punto de una más cada alto. 30 minutos. Un pasajero circunferencia en una 150 Tiene en una vuelta x 0 1 completa. La altura del pasajero respecto de la plataforma 30 de 0 ascenso se puede modelizar mediante la función [ Este de ⎛ a (t ) = 2π 67, 5 cos ⎝ − 15 ) 30 + 67, 5; a es la altura el gráco función modeliza ⎟ la en metros y t es el tiempo en minutos después pasajero encima de que un pasajero se sube la cabina. Este es un ejemplo de por la plataforma de que altura ⎠ del donde es ⎞ (t ⎜ la de las ascenso. funciones circulares que estudiaremos en este capítulo. Capítulo 13 447 . En uzón esta ➔ El sección círculo ro continuaremos de radio unidad trabajando tiene ro con el n círculo de radio unidad. Recordemos que el y centro B(cos i, sen i) en el origen (0,0) y radio de longitud círculo de radio unidad . 2 tiene ecuación x El lado terminal de cualquier i en la posición estándar cor tará A(1, 0) al x 0 En círculo en un punto con 2 + y ángulo θ este diagrama, coordenadas AÔB (θ) está en la (cosθ, senθ). posición El A continuación vemos algunos ángulos en la posición estándar en punto estándar . A tiene el coordenadas círculo (desde Estos de el radio eje x unidad. positivo), ángulos pueden Si el ángulo θ entonces medirse en θ es se abre en sentido antihorario positivo. grados o en r r 3 3 B r A(1, 0) A(1, 0) 3 x x 0 y 7r 6 A(1, 0) 335° A(1, 0) x 0 0 7r B(cos 7r , sen 6 Si el x B(cos 335°, sen 335°) ) 6 ángulo entonces θ θ es se abre en sentido horario (desde el eje x positivo), negativo. 4r B (cos (– 4r ), 3 sen (– )) 3 A(1, 0) A(1, 0) 0 –80° 0 x x 4r 3 B(cos –80°, sen –80°) 448 Funciones circulares y el punto B coordenadas (cosθ, y 0 0), tiene radianes. B(cos 45°, sen 45°) (1, senθ). = 1. Si conocemos podemos donde el los valores asignarles ángulo del valores cor ta al seno y el coseno numéricos círculo de a radio las de un ángulo, coordenadas del punto unidad. y y 1 B 2 √2 √2 2 2 2 B 135° A(1, 0) 0 A(1, 0) x 30° ingón: seno, coseno círculo T ambién de el los eje puede valores x Dibuje Use se o el cada su del eje Ángulos de en usar seno el y círculo el de de coseno y radio radio de ángulos ángulo en (no cada la la posición CPG) estándar para en el para cuyo facilitar lado la comprensión terminal yace sobre determinar el el círculo seno, de el radio coseno unidad. y la ángulo. grados: 90° 2 180° 3 270° 4 360° 5 −90° 6 −180° 9 π 12 4π en en unidad unidad 1 Ángulos tangente y. bosquejo tangente x 0 radianes: 0 7 8 2 3 3 10 11 2 En el 2 capítulo valores Ahora utilizamos del seno, ampliaremos especiales, Ángulo 0 en lo grados medido grados, 0°, , exactos y el que triángulos coseno hemos y la rectángulos tangente aprendido de para para 30°, hallar 45° incluir y los 60°. otros ángulos radianes. en Seno Coseno Tangente 0 1 0 radianes radianes 1 1 3 3 = 30°, 2 6 3 3 2 Es impor tante recordar 1 2 1 = 45° 4 ya = 1 2 2 estos que se requerirá 1 conocerlos la 3 = 2 2 1 0 sin usar CPG. 3 1 60°, 3 valores 1 = 2 2 2 3 1 90°, no denido 2 Capítulo 13 449 En el capítulo mismo Por En valor ejemplo, esta con valores el eje los x. Dado es los en y el cada que y ángulos que cos50° círculo de = cuadrante que tercer y el seno los y el en el coseno, valores del hallar el círculo mismo el el opuestos. otros ángulos de y el ángulo radio unidad comprobar coseno de los Para el tienen coseno que ángulos cuadrantes. seno (–x (x y) y) los primer es y i el ángulos del cuadrante, coseno son el seno ambos positivos. x i (–x, –y) del cuadrante, son para podemos seno i coseno unidad del coseno ángulos de −cos 30°. formen i los valores “relacionados”. negativo. Para suplementarios tienen radio coordenadas del entre diferentes el las los vimos sen50° valores cuadrante, positivo en relación ángulos segundo = usaremos ángulos una ubicados Para sen 30° que También trigonométricos representan existe descubrimos seno. sección, Tomemos con , de (x y) Para seno ambos negativos. los ángulos cuadrante, el es y positivo del cuarto coseno el seno es negativo. senθ ➔ Para cualquier ángulo θ, tanθ , = donde cosθ ≠ 0. cosθ Se la deduce que, tangente cuadrante, emo Halle para será la ángulos positiva, tangente y del para será primer y ángulos del del tercer cuadrante, segundo y del cuar to negativa. otros tres Seno Coseno Tangente ángulos con los mismos valores que: 35° 35° 35° Respuesta Para hallar ángulos con el mismo Los 145° 35° seno: ángulos cor tan al con círculo el mismo de radio valor de unidad seno en puntos –325° –215° que tienen la misma coordenada y x Para se hallar deberá ángulos trazar con una el recta mismo seno, horizontal que T odos atraviese el círculo de radio estos forman sen 35° = sen 145° = sen (−215°) = 450 Funciones circulares 35° sen (−325°) { Continúa ángulos unidad en la página siguiente. un con el ángulo eje x de Para hallar ángulos con el mismo Los coseno: ángulos cor tan –325° que 35° al tienen Para con círculo la hallar el mismo de radio misma ángulos valor de unidad coordenada con el coseno en puntos x mismo coseno, se x deberá –35° el 325° trazar círculo de una recta radio ver tical que atraviese unidad T odos estos ángulos cos 35° = cos 325° = cos (−35°) = cos (−325°) forman Para hallar ángulos con la misma tangente: 35° un con el ángulo eje de x. y Los valores de la tangente son positivos en el –325° primer y el tercer cuadrante 35° Para hallar ángulos con la misma tangente, x se deberá trazar una recta que pase por el 215° origen del círculo de radio unidad. –145° T odos estos forman tan 35° = tan 215° = tan (−145°) = tan (−325°) Este ➔ último Para ejemplo cualquier 2 ángulo sen θ = sen(80° cos θ = cos(−θ tan θ = tan(80° Ejercitación 1 ilustra Represente − algunas 35° propiedades con θ) + θ) 13A cada ángulo en la posición estándar en 110° 250° 330° −100° f −270° g −180° h 40° cada ángulo en la posición estándar en el círculo el círculo de radio unidad. Estos miden 5 otros los 35° tres ángulos 60° que 6 g −2π h 3 6 otros los Halle radianes. 2 f 3 4 en 5 que se 11 3 6 Halle ángulos unidad. 3 x. ) radio eje de θ: 75° de el ángulos ángulo útiles. Represente un tres ángulos ángulos (en grados) que tengan el mismo seno dados. 200° ángulos (en −75° grados) que 115° tengan el mismo coseno dados 130° 295° −240° Capítulo 13 451 Halle 5 que tres ángulos 50° Halle 6 otros los que tres ángulos que tengan otros los (en 220° −25° radianes) tres ángulos que tengan 4,1 rad −3 ángulos el mismo seno el mismo coseno la misma tangente rad (en radianes) que tengan dados. 3 1 rad 2,5 rad 5 6 Halle otros los tres ángulos ángulos (en radianes) que tengan dados. 5 1,3 rad −5 rad 7 4 emo Sabiendo que sen 50° signicativas), tangente 4 Halle que misma 5 3 8 la dados. que grados) ángulos 7 (en dados. 100° otros los ángulos halle cos 50° = el 0,766 valor una aproximación de tres cifras de: cos 130° (con sen 230° cos (−50°) Respuesta 2 sen 2 50° + cos 2 50° = 1 Usar sen 2 θ + fundamental sección 2 (0,766) que = 1, la hallamos relación en la 11.3 2 + cos = 1 50° = 1 2 cos θ cos 2 50° − Reemplazar (0,766) resolver, sen 50° despejando = 0,766, luego cos θ 2 cos 50° = cos 50° = 1 ( 0, 766 ) 0,643 (3 cs) y (0,643; 0,766) (–0,643; 0,766) 130° Realizar en el en una un círculo bosquejo de radio de los ángulos unidad resulta 50° buena estrategia. Esto hace x que la más cos 130° = −0,643 Funciones circulares sencilla de entre los ángulos sea percibir. (3 cs) { 452 relación Continúa en la página siguiente. y Emplear bosquejos similares (0,643; 0,766) como ayuda para responder a los 230° apar tados c y d 50° x (–0,643; –0,766) T odos estos ángulos relacionados sen 230° = forman un −0,766 ángulo eje de 50° con el x (0,643; 0,766) 50° x –50° (0,643; –0,766) cos (−50°) = Ejercitación 1 Sabiendo cada 0,643 13B que sen 70° = sen 110° cos TIPO que sen cos 1 = y 0,342 (3 cs), halle = , = cada valor. 11 6 0,8 y cosA = 0,6, 6 halle cada valor. sen (180° − A) cos (−A) cos (360° sen (180° + A) tan A f tan (−A) g sen (360° h tan (180° Sabiendo función que de tan θ sen (π − + a y θ) 290° cos 6 senA halle sen 6 que sen cos Sabiendo 2 6 5 sen 250° cos 2 7 4 = EXAMEN 6 3 cos 70° (−70°) Sabiendo y valor. PREGUNTAS 2 0,940 A) senθ = a y cosθ = + b, − A) A) halle cada valor en b sen (π f cos (−θ) − θ) cos (π g sen (2π + θ) − θ) tan (π + θ) h cos (θ − π) Capítulo 13 453 . Roón ro ro on no n 1 Supongamos que queremos resolver una ecuación del tipo sen x = 2 1 Sabemos que sen 30° = , pero también sabemos que 2 1 sen 50° , = 1 sen 6 2 1 7 = , y = sen 2 . 2 6 1 Por lo tanto, ¿cuál es el valor de x en la ecuación sen x = ? 2 En realidad, reemplazar valores de ● El ● ¿Cuál existen x; x valor por que de es tanto, estamos x, el lo innitos ¿está en valores por necesitamos buscando. grados o los que más podríamos información Necesitamos en saber sobre dos los cosas: radianes? dominio? 1 Ahora supongamos que queremos resolver la ecuación sen x = , 2 para −360° ≤ x ≤ 360°. Hay dos posiciones en el círculo de radio 1 unidad para las cuales sen x = , por lo tanto, hallaremos los 2 ángulos en indicado: aquellas −360° ≤ x 150° x estén dentro del dominio 360°. –330° ecuación = ≤ que 30° –210° La posiciones −330°, emo tiene cuatro −20°, 30°, soluciones en el dominio dado. 50° 2 Resuelva la ecuación cos x = , –2π ≤ x 2π ≤ 2 Respuesta ⎛ 3r Sabemos –5r que cos ⎝ 4 dibuja hallar –3r 5r 4 4 de la radio valor Una vez radio 5 3 , 4 . 2 3 , 4 Funciones circulares ver tical que en tiene el el para círculo mismo que se han unidad, se dentro deter minado en el círculo hallan del todos dominio de los que 5 , 4 línea coseno. tengan sus 4 posiciones. 454 = ⎠ posición posiciones ángulos una otra unidad del ambas = 2 ⎞ ⎟ 4 4 Se x 3π ⎜ lados ter minales en esas emo Resuelva la ecuación tan x 3, = 0 ≤ x 720° ≤ Respuesta 60° tan 60° = 3 420° Se dibuja para de una hallar radio recta la otra unidad tangente. Para y hace que pase posición con el hallar por en mismo los el el origen círculo valor ángulos de de 420° 240° 600° 600° círculo x = 60°, 240°, 420°, Ejercitación ✗ Resuelva 1 de otra radio rotación unidad. cada ecuación para −360° ≤ x ≤ 360°. = cos x = tan x f tan = 1 2 2 sen x = 0 cos 2 x = x = 3 2 Resuelva 2 cada ecuación para −2π θ ≤ 2π ≤ 3 senθ = senθ = del 13C 2 alrededor 600° 3 sen x se tanθ 2tan = 0 cosθ = f senθ = 2 2 2 −1 θ = 6 cosθ Si Resuelva 3 cada ecuación para −180° ≤ θ ≤ bien el número π ya 720°. se venía estudiando 2 cosθ = 1 senθ desde = hacía muchos 2 siglos, su símbolo (la 2 senθ = −cosθ 3tan x − 1 = 8 letra Resuelva 4 sen x 10sen cada = ecuación para −π 1 ≤ x ≤ 2sen x 4cos 2 emo π fue + 3 = 2 griega) recién introducido William Jones por (galés, 2 x = 5 x + 2 = 1675–1749) 5 en 1706. 2 Resuelva la ecuación sen(2x) = , 0° ≤ x ≤ 360°. 2 Respuesta Si 0° ≤ x ≤ 360°, entonces 0° ≤ 2x ≤ 720°. Sabemos que 2 135° sen45° 45° = sen135° = 2 495° 405° Para hallar ángulos, otra x = = 45°, 135°, 22,5°; 405°, 67,5°; 495° 202,5°; 247,5° Estos valor de radio 2x, hacer alrededor ángulos de otros deberá rotación círculo 2x se los del unidad. representan no el valor de el x. Capítulo 13 455 emo 2 Resuelva la ecuación 2sen x + 5senx − 3 = 0, 0 ≤ x 2θ ≤ Respuesta 2 2sen x + (2sen x 5sen x − − 1)(sen x 3 = + 0 3) = Esta es una ecuación cuadrática. 0 Resolver por factorización 1 sen x = o sen x = −3 2 El 5 x que seno por desechar 6 Ejercitación 1 −1, del lo no puede tanto, ser menor podemos , = 6 ✗ valor Resuelva sen x = –3. 13D cada ecuación para −180° ≤ x ≤ 180°. 3 cos (2x) = 6sen (2x) sen − 2 = 1 2 x x x x 2 sen − cos = 2 2 0 2 = Resuelva cada 3cos 3 3 2 ecuación para −π ≤ θ ≤ π sen (2θ) = tan (3θ) sen = 1 2 2 cos = PREGUNTA Resuelva = 2 2 3 2 2 TIPO cada EXAMEN ecuación para 0 ≤ θ ≤ 2π 2 2cos 2 x − 5cos x − 3 = 0 2sen 2 tan . En esta x + 2tan x + 1 = in sección, Ya veremos nos 0 trigonométrica ecuación Otra de 456 3sen x + 1 = 0 casos hemos una x = 6sen x − 5 especiales familiarizado sen identidad de ecuaciones con una llamadas identidad 2 x + cos porque x = es . verdadera para oo los x. identidad denición los + rgonomér impor tante, es sen 2 valores x 2 n . Esta 1 3 de valores Funciones de con la cual tangente, x circulares estamos que familiarizados también es verdadera es tan x para sen x cos x = todos , la Identidades El diagrama del ángulo muestra los doble ángulos θ para −θ y el coseno dibujados en la posición B(cos i, sen i) 1 estándar en el círculo de radio unidad. i i La longitud del segmento CD es igual a la longitud del 1 segmento BD, BC Podemos = tenemos BD ver segmento y + que BC = AB = 2 2 igualamos al BC = Podemos teorema AC del 2senθ. hallar coseno la en [] longitud el del ∆ABC: 2(AB)(AC)cos(2θ) − dos y = 2 − 2 cos(2θ) [2] expresiones [2], 2 = 2()()cos(2θ) − cos(2 θ ) 2 [] 2senθ tanto C(cos (–i), sen (–i)) senθ = 2 + tenemos lo CD 2 + 2 BC = Elevando el = 2θ. = 2 BC Si por ∠BAC usando 2 BC Ahora CD, BD para BC hallamos cos(2 θ ) . 2 cuadrado que ambos miembros obtenemos 2 4sen θ = 2 − 2cos(2θ). 2 Reordenando esta ecuación nos 2cos(2θ) queda = 2 − 4sen θ. 2 Finalmente, dividimos por dos para obtener cos(2θ) = − 2sen θ 2 ➔ La cos(2θ) ecuación resulta Usaremos verdadera esta que identidad sen para 2 Sabemos = − todos para θ 2sen los es una valores hallar otras n, + cos identidades. 2 θ = , por lo que de θ 2 θ ya tanto sen 2 θ = − cos θ. 2 Sustituyendo, tenemos Reordenando esta cos(2θ) ecuación = nos − 2( − cos θ). da 2 cos(2θ) = 2cos θ − . 2 Podemos sustituir 2 θ sen 2 cos(2θ) θ cos(2θ) = 2 cos − ➔ tres Las ecuaciones − que n en esta ecuación para obtener + cos θ), lo cual nos da 2 θ cos = 2 θ (sen 2 Las θ 2 cos = + sen θ acabamos ángo de hallar o para son: el coseno: 2 cos(2θ ) = − 2sen θ 2 = 2cos = cos θ − 2 θ 2 − sen θ Capítulo 13 457 Identidad Ahora del ángulo hallaremos una doble identidad 2 Sabemos que sen De la del el ángulo seno doble para el seno. 2 (2θ) + (2θ) cos 2 = , por lo tanto 2 (2θ) cos para = identidad del − (2θ). sen ángulo [] doble para el coseno, 2 cos(2θ) = − θ 2sen 2 2 cos (2θ) sen = ( − 2 θ) 2sen [2] Igualar 2 − 2 (2θ) = ( − 2sen 2 − 2 (2θ) sen = 2 − − [2] + 4sen θ 2 θ 4sen y 4 θ 4sen 4 θ 4sen [1] 2 θ) = sen (2θ) 2 1 2 2 θ ( 4sen − 2 θ) = 2 θ 4sen sen sen ➔ La cosθ identidad sen(2θ) = emo 2 = cos θ sen Aplicar (2θ) raíz ambos cuadrada miembros sen(2θ) = del 2senθ = θ (2θ) en 2senθ sen 2 θ cos − 2 ángulo doble para el seno es cosθ. 3 Sabiendo que sen x = , y 0° < x < 90°, halle los valores exactos de: 4 cos x sen(2x) cos(2x) tan(2x) Respuestas 2 sen 2 x + cos x = 1 Relación fundamental 2 3 2 + cos x = Reemplazar 1 el valor de sen x Recordemos 4 es 7 9 un ángulo que si 2 cos x = 1 − = el coseno 16 16 positivo. 7 cos x 7 = Calcular la raíz cuadrada de 4 16 sen(2x) = 2sen x sen(2x) = 2 ⎛ 3 ⎜ ⎝ 3 sen(2x) ⎞ ⎟ 4 ⎠ cos x ⎛ 7 ⎜ del ángulo doble ⎞ ⎟ ⎜ Identidad Reemplazar los valores de sen x y ⎟ 4 ⎝ ⎠ cos x 7 = 8 { 458 Funciones circulares Continúa en la página siguiente. x agudo, debe ser Podríamos 2 cos(2x) = 1 − cos(2x) = 1 − 2sen Usar x una identidad de ángulo usar doble cualquiera de las 2 3 ⎛ 9 ⎞ = 2 ⎜ 1 Reemplazar − el valor de tres sen x identidades de ⎟ 4 ⎝ 8 ⎠ cos(2x). 1 cos(2x) = 8 sen(2 x ) tan(2x) Denición = de tangente cos(2 x ) ⎛ 3 ⎞ 7 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 8 ⎝ tan(2x) ⎠ Reemplazar = los valores de sen (2x) y 1 ⎞ ⎛ cos (2x) ⎜ ⎟ 8 ⎝ ⎛ = 3 ⎠ ⎞ 7 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ 8 ⎝ tan(2x) emo 3 ⎟ 1 ⎝ ⎠ = 8 ⎞ ⎛ ⎠ 7 4 Sabiendo cosθ que = 3π , y < 5 senθ θ < 2 π, halle los valores exactos de: 2 cos(2θ) Respuestas 2 sen 2 θ + θ cos = 1 Relación fundamental 2 4 ⎛ ⎞ 2 θ sen + ⎜ ⎟ 5 ⎝ = 1 Reemplazar el valor cosθ de Recordemos que, si ⎠ 3 < θ < 2π, el 2 9 16 2 sen θ = 1 − = ángulo cuar to 3 en el = Calcular la raíz cuadrada cuadrante. coseno 9 senθ estará 25 25 es El positivo de 5 pero 25 el seno es negativo. 2 cos(2θ) = cos(2θ) = 2cos θ − 1 Usar una identidad de ángulo doble 2 ⎛ 4 32 ⎞ 2 1 ⎜ ⎝ 1 = Reemplazar el valor de cos θ ⎟ 5 25 ⎠ 7 cos(2θ) = 25 Vemos que, cos (2θ) sin en el haber ejemplo hallado 8, la pudimos amplitud hallar del los valores de sen θ y ángulo θ Capítulo 13 459 Ejercitación PREGUNTAS 13E TIPO EXAMEN 5 Sabiendo 1 senθ que = , y 0° θ < < 90°, halle el valor exacto Deberíamos 6 de cada sen(2θ) poder uno. cos(2θ) responder todas preguntas sin estas tan(2θ) la amplitud calcular del ángulo. 2 Sabiendo 2 que cosx = , y 90° < x < 180°, halle cada valor. 3 sen(2x) cos(2x) tan(2x) 5 Sabiendo 3 cosθ que = , y 0 < θ π, < halle cada valor. 6 tan θ sen(2θ) cos(2θ) tan(2θ) 1 Sabiendo 4 que senx = , y 180° < x < 270°, halle cada valor. 8 sen(2x) PREGUNTA cos(2x) TIPO tan(2x) sen(4x) EXAMEN 3 Sabiendo 5 tanθ que = , y 0 < θ π, < halle cada valor. 4 sen θ cos θ 24 Sabiendo 6 que sen(2x) = y cos(2x) < x < , halle cada valor. 2 4 tan(2x) cos(2θ) π , 25 sen(2θ) sen(4x) cos(4x) a Sabiendo 7 que tanx = , y 0° < x < 90°, halle cada valor en b función de a y b sen x También se emo cos x pueden usar identidades sen(2x) para trabajar con cos(2x) ecuaciones. Existen Resuelva la ecuación sen (2x) = sen x para 0° ≤ ≤ x más 360°. identidades No use la CPG. trigonométricas. ¿Cuáles Respuesta son?¿Qué identidades sen(2x) = senx 2(senx)(cosx) = senx en Usar una identidad de ángulo otras se ramas doble matemáticas? 2(senx)(cosx) − (senx)(2cosx senx Si = senx 0 = o 2cosx 0, senx − 1) − 1 entonces = = = x Reordenar 0 Factorizar 0 0 = 0°, 180°, 360° 1 Si 2cos x − 1 = 0, entonces cos x = , 2 Por x 460 = lo tanto, 0°, 60°, Funciones x = 180°, 60°, 300° 300°, circulares 360° usan de las emo 2 Demuestre que (1 + 2 tan x) cos (2x) = 1 − tan x Respuesta 2 (1 + tan 2 × x) cos(2x) = 1 − tan x 2 ⎛ sen 2 ⎞ x sen x 2 ⎜ 1+ cos ⎝ ( 2cos ⎟ 2 x x − 1 ) Volver = 1 − cos ⎠ 2 sen − 1 + 2sen x sen = cos x Aplicar 2 cos + 2sen + cos x x = ejemplo todo x. miembro izquierdo Simplicar 2 Dividir 1 0, Por la lo llegamos lo Resuelva tanto, no validez que Ejercitación = aunque mostrar haciendo 1 el 2 x identidad, Al distributiva x 2 x 2 para propiedad 2 en el x x 1 − x cos En sen 2 x − 2 sen usando 2 x 2cos escribir x y 2 2cos a 2 se las identidad ecuación una de una de las ecuaciones denomina conocida, original que es que también necesario usando “demostrar 2 este es es válida una recordar. método estamos identidades”. 13F cada sen (2x) es la a por = ecuación para 0° ≤ x ≤ cos x 180°. sen (2x) = cos (2x) 1 2 (sen x + 2 cos x) = 0 cos x = 2 2 Resuelva cada ecuación para −180° ≤ θ ≤ 180° 2 2sen x cos x = sen x(1 − cos(2x) sen x) = cos x 2 1 2 cos 2 x = + sen x = sen x 2 3 Resuelva cada ecuación para 0 ≤ x ≤ π 1 2 tan x = sen x 2cos x − 1 = 2 4 cos(2x) Resuelva = cos x cada sen(4x) ecuación para 0 ≤ θ ≤ = sen(2x) π 2 (sen(2x) + cos(2x)) 2 = 2 sen x 2 5 cos − 1 = cos x 2 x = cos(2x) Demuestre cada 2sen x = 1 identidad. 1 2 (sen x + cos x) = 1 + sen(2x) = senθ + senθ tanθ + cosθ cos θ 2 1 cos 2 ( 2x ) 1 = 2 sen x cos x 2 sen x cos x 4 cos cosθ 2 sen θ = cosθ senθ 4 x − sen x = cos(2x) Capítulo 13 461 PREGUNTAS La 6 TIPO expresión Halle el EXAMEN 2sen 3x valor de cos 3x puede escribirse en la forma sen kx. k 2 La 7 expresión Halle . el cos 4x valor de puede escribirse en la forma 1 – bsen 2 x cos x. b Rrnón grá fnon rr En secciones hallar seno, que las relaciones coseno estos anteriores, y trigonométricas resolver Las A y los = grácos y esta = de círculo diferentes usarse sen x, el cos x estas e radio ángulos sección, para de = los tan x. funciones las para valores exploraremos entender y y unidad el de su modo en funciones También con la CPG, para ecuaciones. altura, muchos los En pueden funciones esta entre tangente. valores obtendremos usamos ya ángulos, Amplitud ángulos Grados, seno y coseno conocemos tal de (x) radianes como los se Valor valores obser va del seno exactos en la del seno siguiente tabla: Amplitud ángulos (sen x) Grados, para de Valor (x) seno radianes (senx) 7 0°, 0 radianes 1 210°, 0 6 1 2 1 3 2 −1 270°, 2 2 5 1 3 2 315° 3 1 2 5 2 2 360°, 6 2 π 0 circulares − 2 11 1 6 2 1 150°, 180°, = 2 330° = 4 2 1 − 4 2 135°, 2 7π 3 120°, 3 3 300°, 2 Funciones 2 3 3 90°, 462 3 240°, 60°, 3 − 2 4 2 2 2 = 2 4 = 4 1 − 225° 45°, 2 5 30°, 6 del 2π 0 Si consideramos coordenadas en y = un sen x, podemos situar estos valores como gráco. y 1,0 0,5 0 x° 90 180 270 360 450 540 –0,5 –1,0 “Al representar mismo la sistema función de ejes, y = sen x en obser vamos este “Si esto: el el ángulo gráco y x se tiene mide la en misma radianes, forma. y 1,0 1,0 ,5 ,5 x° –90 Podemos valores obser var del seno De manera del coseno “ y = x 90 que similar, que cos x, que con el gráco hallamos si la medido en en el r 3r 2 2 2 función y utilizando consideramos y conocemos x de r = gráco grados: el la “ de podemos y = cos x, genera radio función y y con 3r 2 los mismos unidad. situar = 5r los valores cos x x medido en radianes: y ,5 0 sen x círculo cos x, de = r ,5 x x 0 r r 2 2 –,5 –,5 –1,0 –1,0 r 2 2r 5 3r 2 Capítulo 13 463 ➔ Si comparamos obser var las algunas funciones seno y coseno, tamaño y forma, podemos similitudes. y ● Las las cur vas tienen posiciones igual horizontales en el eje. La solo dieren cur va del en seno y = cos x pasa x 0 por ● el Las origen, (0,0), funciones son y la del coseno ró, lo pasa que por el signica punto que (0,). repiten y el mismo longitud ciclo de un de valores ciclo, es una 360° y otra 2π. o vez. Esto El roo, signica que o y = sen x si x obser vamos 360° ● 2π), (o Ambas dos las puntos coordenadas funciones mínimo en m tienen −.Cada de . La de máximo mínimo o ver tical Podemos usar ecuaciones, previamente decir entre los así en la este (y que (y = la = de y usamos = el y es y la en = un sen x en funciones diferencia −, es caso) en la dieren puntos máximo este y este mitad serán y tiene entre el iguales. valor una el eje valor caso). de su en la También distancia mínimo. e círculo para esos estas amplitud de capítulo y 0, o coordenadas x valor de máximo grácos como una onda un su amplitud horizontal podemos cuyas y = de resolver cos x radio para resolver unidad ecuaciones. 1 Considere la ecuación sen x , = −360° ≤ x ≤ 360°. 2 1 Si trazamos la recta horizontal y en = el mismo sistema de ejes 2 1 que y = sen x, podemos ver que hay cuatro puntos donde sen x = 2 y y = sen x 1 y 1 = 2 x Estos x 464 = puntos −330°, Funciones corresponden −20°, circulares 30°, a 50° los valores siguientes: emo La Resuelva la ecuación cosθ = 0,4; −360° ≤ θ ≤ CPG útil Dé sus respuestas a la décima más puede resultar 360°. para resolver próxima. ecuaciones tengan Respuesta seno Para y las que funciones coseno. cambiar moo al gro presionar y seleccionar 5: & sng s (conguraciones estado) | 2: y sng (conguraciones) 2: Grh Gomry y para la y = y en cos x “Graphing 0,4, la CPG una apropiada para seleccionar obser var luego Debemos crrn la CPG se (actual) asegurar nos para que seleccionar el 4: de dgr Presionar ventana y gráco. gracar) y (grado). congurar Angle” para e y = tecla desplazarse (ángulo Ingresar (grácos geometría). Utilizar a | n encuentre volver al en documento. el modo Existen GRADOS. cuatro intersección en por la lo tanto tendrá 6: cuatro Analyze gráco) | 4: θ = −293,6°; −66,4°; 66,4°; de este de dominio, ecuación soluciones. Graph Usar (analizar Intersection (intersección) puntos puntos para hallar estos intersección. 293,6° Capítulo 13 465 emo Las Resuelva la ecuación sen x = 0,25x − 0,3; −2π ≤ x ≤ medidas ángulos Dé sus respuestas con una aproximación de tres de los 2π. cifras están en signicativas. radianes. Respuesta Para cambiar rn, y 5: & a moo presionar seleccionar sng s (conguraciones estado) 2: y | sng (conguraciones) 2: Grh n Gomry y para la desplazarse y = senx Angle” para gracar) seleccionar Rn Ingresar tecla “Graphing (ángulo y (grácos geometría). Utilizar a (radián). e Presionar y = 0,25x − 0,3 | en la CPG y luego y seleccionar congurar una ventana apropiada 4: para obser var el crrn para Deberemos asegurar nos de volver al que documento. la CPG se encuentre en el modo RADIANES. Existen cuatro intersección lo tanto la 4: Usar hallar estos 466 −2,15; Funciones −0,416; circulares 2,75 de dominio, 6: (analizar intersección. = este tendrá por cuatro Analyze gráco) Intersection para x puntos ecuación soluciones. Graph en (actual) gráco. | (intersección) puntos de Ejercitación Resuelva Dé sus las 13G ecuaciones respuestas al de grado las preguntas más a 4 utilizando preguntas 5 a 8 la CPG. próximo. 1 sen x 1 = , −360° ≤ x ≤ 360° 4 2 cos θ = 3 sen θ = 4 sen x −0,9; = Resuelva cos(x las Dé CPG. 0, 8 ; −180° ≤ θ ≤ 0° − ≤ 20), θ 0° respuestas 360° 360° ≤ ecuaciones sus ≤ x de ≤ 540° las con una aproximación utilizando de tres la cifras signicativas. sen θ 5 = −2π , ≤ x 2π ≤ 1 cos θ 6 = −π , ≤ x 2π ≤ 2 e 7 cos x = −x, 8 sen x = x −π ≤ x ≤ 2π 2 Función − 1, −2π ≤ las cos x 1 En papel un el Una el eje qué valores los y coseno, x gráca comenzamos con de valores tan para x sen x y el valor hay puntos de el y el de valores 135°, sitúe función de los 150°, no su estos ángulo y = tan x ángulos: 180°, 210°, 225°, 240°, valores (medido en como puntos. grados) y que Haga el eje tan x. para la presentan que en = la tangente 120°, cuadriculado, valores gráco la para 360°. represente no gráco similar de ±60°, característica los Obtenga su seno 330°, represente ¿Por representación método ±45°, 315°, para 5 los ±30°, ¿Qué 4 un 300°, y 2π conocíamos. intente que 3 ya Enumere 0°, 2 funciones que Ahora, ≤ tangente ingón: Para x tangente a veces de los los ángulos grácos de ±90° las o 270°? funciones existen? papel cuadriculado para dibujar aproximadamente tan x. gráco de la aproximado. función y ¿Resultan = tan x en similares la CPG, ambos y compárela con grácos? Capítulo 13 467 Si se hubieran función usado tangente se radianes vería en lugar de grados, el gráco de la así: y 3 2 1 x 3r r 2 r r 3r 2 2 2 r –2 –3 ➔ Al es igual entre A las ró. donde El que la Existen función cada período par de diferencia tangente funciones no no de la de seno asíntotas existe. asíntotas función las posee El y coseno, ver ticales mismo la en ciclo función los de tangente valores valores de x se repite ver ticales. tangente funciones amplitud. es seno No y 80° (o π coseno, tiene radianes). la valores función mínimos ni máximos. emo Resuelva Dé sus la ecuación respuestas tanθ con una = 1 − x, −2π ≤ aproximación θ de ≤ 2π. tres cifras signicativas. Respuesta Hay de que que modo Hay en cinco este 468 = −4,88; Funciones −1,90; 0,480; circulares 2,25; 4,96 la CPG esté en RADIANES. puntos dominio, ecuación θ asegurarse tendrá de por intersección lo cinco tanto la soluciones. Ejercitación Resuelva Dé sus las tan x 2 tan θ = 3 tan θ = 4 tan x = = Resuelva sus ecuaciones respuestas 1 Dé 13H 2, al −360° 11, de grado ≤ x −180° ≤ más ≤ 0° ≤ θ ≤ 360° cos x, 0° ≤ x ≤ 720° ecuaciones respuestas con a 4 utilizando la CPG. 5 a 8 utilizando la CPG. próximo. 360° −1,5, las preguntas 360° θ ≤ las de una las preguntas aproximación de tres cifras signicativas. 3 tan θ 5 = −2π , ≤ x 2π ≤ 7 6 tan θ π, 7 tan x = 2x 8 tan x = 4 = −π − ≤ 3, θ 0 ≤ ≤ π x 2π ≤ 2 . − x −2π , ≤ x ≤ tron fnon 2π y rmno rgonomér ingón: transformaciones de sen x y cos x Usando la CPG en modo radianes, obtenga el gráco de las funciones y = cos x e y = x cos en el mismo sistema de ejes. 2 ¿Qué nota ¿Qué tienen Describa respecto en Después, en e los se diferencian este de los estas grácos procedimiento 1 y = sen x y = 2 y = cos x e y = 2 cos x 3 y = cos x e y = cos (2x) 4 y = sen x y = sen x + dos funciones? sen x intente cada uno explicar de los por qué siguientes sucede pares de esto. funciones. 3 para e 3 e grácos común? qué repita de 5 y = sen x e y = cos x 2 Capítulo 13 469 En la última sección, vimos las funciones trigonométricas Se básicas y = sen x, y = cos x e y = tan x. Ahora requiere muy las transformaciones Comencemos coseno, y de estas obser vando refrescando el funciones. los grácos vocabulario conocer estudiaremos bien las características de las funciones referido a estas seno cur vas básicas seno coseno. de las de y y funciones. y y 1 y = y sen x r 2 2 Estas estas funciones funciones Estas como el ya lo capítulo un roo grados tienen aplicar en 3 una hecho 2π de lugar de m transformaciones hemos –2 r a (o x r r 2 tienen en funciones Podemos 3r cos x 0 x 3r = –1 2 360°, si r r 2 2r 2 representamos radianes). de . los anteriormente grácos con de otras estas funciones, funciones (véase ). Traslaciones ➔ La función estándar arriba si y del d = senx seno. es + La d es una cur va positivo, hacia se rón desplaza abajo si d de r la ver ticalmente es cur va hacia negativo. Una La función y = sen(x − c) es una rón horzon de traslación la horizontal cur va estándar de horizontalmente izquierda Es si impor tante amplitud “Este de La desplazada es notar una gráco vertical. c función hacia la seno. derecha La si c cur va es se desplaza positivo, echa que muestra del una una traslación no cambia ni la el traslación ha hacia “Este sido gráco horizontal. período muestra La ni la de una del traslación seno ha sido π arriba. dirección cur va unidades la hacia la derecha. echa muestra la dirección de y la traslación. r y = sen x y y = sen ( x – ) 2 3 y = sen x + 2 1 2 x r r 1 2 y = sen x x r r 2 470 Funciones circulares r 3r r La 2 traslación. se conoce como desplazamiento trigonométrica. seno unidades muestra también la fase. desplazada La a negativo. función cur va 2 la r 3 r de ➔ La función estándar arriba La si como período “Este = cos x es si = es cos(x ocurre ni la La con − c) una del la rón se desplaza abajo una La hacia cur va de una es coseno. la muestra cur va es cur va hacia positivo, amplitud gráco vertical. del d La positivo, y c + coseno. estándar derecha Tal d función cur va y del del cur va la es se seno, una de la cur va hacia negativo. horzon desplaza izquierda función ha d rón si c hacia es de la la negativo. traslación no cambia ni el coseno. traslación coseno si r ver ticalmente “Este sido gráco horizontal. muestra La cur va una del traslación coseno ha sido 3π desplazada 3 unidades hacia abajo. desplazada La echa muestra la dirección de la unidades izquierda. traslación. de la La echa muestra la dirección 3r y y y = = y = cos cos x x ( + ) 4 cos x 0 x r r r r 2r 0 r 2 la traslación. y r hacia 4 2 –1 x r r r r r 2 2 y = cos x – 2 –1 3 –3 –4 Ahora vamos a examinar el gráco de la función tangente. y 3 2 1 x 3r r 2 r r 2 2 3r r 2r 2 –2 –3 Recordemos amplitud, que esta porque no función hay tiene puntos un período máximos Existen asíntotas ver ticales en x = (o en x = ±90°, x = ±270°, (o 80° ). No tiene mínimos. 3 , 2 ni de π , etc. 2 etc.). Capítulo 13 471 Tal como ocurre con ver ticales y Podemos combinar funciones y = tan(x de − emo Dibuje En el y las horizontales la c) y = sen(x el y coseno, período ver ticales − c) + d, y y = las de la traslaciones función horizontales, cos(x − c) + si d, tangente. consideramos e d aproximadamente mismo sistema de el gráco ejes, dibuje sen x + 1 y = sen de y = sen x. aproximadamente 2π ⎞ ⎛ = seno cambian traslaciones forma + funciones no 3 ⎝ gráco y = x sen ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ de: 2π ⎞ ⎛ x ⎜ el + 1 ⎟ 3 ⎠ Respuestas y = sen x + 1 y La 2 curva función básica del trasladada un desplazamiento La cur va seno pasa pasa por ver tical por el de el origen, punto 1 (0,1). unidad la Esto hacia es arriba. 1 x 3r r 2 2 y = sen 3r r 2π ⎞ ⎛ r x ⎜ ⎟ 3 ⎝ ⎠ y básica del seno pasa por el origen, 2 ⎛ la función trasladada pasa por el punto 2π , ⎜ 1 ⎝ 0 . 3 2π x 4r 3 r 3 r r 3 3 3 r r 3 r 3 Esto es un desplazamiento horizontal de 5 3 unidades 3 a la derecha. –2 2π ⎞ ⎛ y = sen + x ⎜ 1 ⎟ 3 ⎝ ⎠ Esto es una combinación de las traslaciones de los y apar tados a y b. La cur va básica del seno (que 2 2π por el origen) ha sido desplazada unidades 1 3 hacia x 5r 4r 3 3 r r r 2r 3 3 r r 5 –1 3 3 –2 472 Funciones circulares 3 3 r la derecha y 1 unidad hacia ar riba. pasa emo Escriba una Escriba fórmula una para fórmula cada que función, contenga tal la como función se indica. seno. y 0 –2r 3r r x r 2 r r 3r –1 2r 2 –2 Escriba una fórmula que contenga la función coseno. y 0 –2 r 2 x r –1 2 Escriba una contenga la 3r 2 fórmula función 2r 2 que contenga la función seno y otra que coseno. y 1 0,5 r –2r 5r 4r r 0 2r x r 2r 3 3 r 4r 5r 3 3 2r 3 3 3 3 –0,5 –1 Respuestas y = sen x − 2 Se puede del y seno un ver con valor que un esta valor mínimo desplazada 2 es una cur va máximo de –3. unidades Ha hacia de −1 sido abajo. y = x cos + Se obser va que esta es una cur va del 4 coseno que ha sido desplazada unidades hacia la izquierda. 4 π ⎛ y = cos ⎞ x + 0, 5 ⎜ Se puede apreciar que esta es ⎟ 3 ⎝ ⎠ una curva del coseno que ha π o desplazada unidades hacia y a formas del y 0,5 unidades que hacia coseno y = sen x ⎝ existir + 0, 5 También se la cur va seno puede ver como tan arriba. ⎞ + ⎜ seno son similares, π ⎛ las la 3 derecha, Debido sido pueden muchas una ⎟ 6 ⎠ fórmulas del que ha sido para unidades hacia la correctas desplazada izquierda, el gráco de una y 6 0,5 unidades hacia función seno función coseno. o una ar riba. Capítulo 13 473 Ejercitación Dibuje dadas 13I aproximadamente en las 1 y = sen x 3 y = tan preguntas − a el gráco 8, para 5 de –2π cada ≤ una de las funciones 2π. ≤ x 2 y = cos x 4 y = sen + 2 x x 4 3 5 y = cos x y 6 = sen x − 2 + 4 4 2 7 y = x cos − 1,5 y 8 = tan 3 Escriba una representan las para cada preguntas 9 una a de 2. y 1 0 –2 x r r 2r r 2r y 3 2 1 x –2r r 0 y 6 4 2 0 3r r 2 2 x r 3r 2 2 2r –2 y 0 –2 3r r –1 –2 –3 Funciones x r 2 474 2 ecuación en x circulares r 3r 2 2r las funciones que se Estiramientos ➔ Las funciones de r de una y = las función coordenada de verticales y asen x e y funciones se de le la aplica = acos x seno un función y son rmno coseno. Cuando estiramiento original se al ver tical, multiplica gráco cada por el valor y = asen x y a. x 0 Si |a| > , la función parecerá apar tarse del eje x. y Si 0 <|a| Si a es <, la función negativo, el parecerá estiramiento comprimirse también sobre producirá el = sen x |a|>1 eje x. una y simetría Con un respecto del eje estiramiento x y ver tical, la m de la función = sen x seno 0 y coseno cambian de a |a|. El período de la función x no y = asen x |a|<1 cambiará. En el siguiente ver ticalmente y = 3, y los función gráco, por un valores la cur va factor de mínimos transformada es del 3. seno Los están ha sido valores en y = estirada máximos −3. La están amplitud de en la 3. y 3 2 y = 3 sen x 1 y = sen x x –2 3r r 2 2 3r r –3 El siguiente una y simetría de la cur va valores y = gráco respecto La del estándar máximos −0,5. muestra eje del están amplitud x. estiramiento Todos coseno en de un y la = se 0,5, valores de multiplicaron los función los ver tical valores que las por es coordenadas −0,5. mínimos transformada incluye Los están en 0,5. y y = cos x y = –0,5cos x 0 3r 2 r x r r 2 2 r r 2r 2 –1 Capítulo 13 475 emo Dibuje En el y aproximadamente mismo = sistema 0,25cos x de gráco ejes, y el = de dibuje y = cos x. aproximadamente el gráco de: −2cos x Respuestas y = 0,25cos x y La cur va básica del coseno pasa por el punto (0,1), 1,0 la función (0; 0,25). transf or mada Esto estiramiento 2 un por estiramiento el punto ver tical de factor de 0,25. x 0 3 –2r es pasa r 2 2 2r 2 –0,5 –1,0 y = −2cos x La y la cur va básica función del coseno transf or mada pasa pasa por por el el punto punto (0,1), (0, −2). 2 Cada coordenada multiplicado por y de −2 la función para obtener original la se ha función transf or mada. x 0 –2r r r 2 2 Estiramientos ➔ Las funciones representan coseno aplica y un 2r 2 2 horizontales y = sen(bx), rmno tangente. y Cuando estiramiento = cos(bx) e y al gráco horizontal, de cada = de horzon tan(bx) las una funciones función se coordenada x seno, le de la 1 función original se multiplica . por b Podríamos de la decir función Multiplicar número también que se divide por b cada coordenada x original. (o dividir) modica el de esta forma de roo una las coordenadas x función por un trigonométrica. y y ● Si |b| > , el período será más cor to, y la función = sen bx y = sen x parecerá x comprimirse ● Si 0 < |b| parecerá ● Si b es < hacia , el el respecto eje y. período apar tarse negativo, simetría el del eje será más eje y la función |b|>1 y estiramiento del largo también producirá una y y Cuando a una estiramiento función seno horizontal, el o coseno período de se la le aplica función un cambiará y = sen bx y = sen x de x 2 2π a 360 , o de b 476 Funciones circulares 360° a b |b|<1 “En este gráco, transformada la cur va tiene un del seno período “En π de este gráco, transformada El la cur va tiene estiramiento ha un del seno período producido, de 4π. además, y una 1,0 simetría respecto del eje y y 0,5 y = sen (–0,5x) y = sen x 1 x 3 –2r r 2 3 2 2 r 2 x –3 y ➔ Para una función de = la r r 3 sen x forma y = tan (bx), el período 180 y cambiará π de a , o de 80° a b b 4 2 El gráco de El período la de derecha la muestra función es la función y = tan(0,5x). 2π x –3r emo r r r r 3r –4 Dibuje aproximadamente y = sen (0,5x) el gráco y = tan (2x) de: y = 2 cos (3x) Respuestas 2π y = El sen(0,5x) período de esta función es , 0,5 y o 4π 1 x –3r –2 r r 2 3r 4r y = El tan (2x) período de esta función es 2 y 4 2 x r r r 2 3r r 2 2r 2 –2 –4 2 El y = período de esta función es . 2 cos (3x) 3 La amplitud es 2. y 2 r 0 r 2r x Capítulo 13 477 Ejercitación Dibuje 13J aproximadamente preguntas a 8, para –2π el ≤ gráco x de las funciones dadas en las 2π. ≤ 2 y 1 = 0,5 sen x y 2 = −4 cos x y 3 = tan x 3 3 y 4 = sen (−2x) y 5 = x 2 cos y 6 = 3 sen (3x) 2 y 7 = −2,5 sen (0,5x) y 8 = x −cos 3 Escriba las una ecuación preguntas 9 a para cada una de las funciones representadas en 2. y y 8 7 6 5 0 –6 4 –4r r x 2 4r 6r –1 3 2 1 0 r x 2 –1 3r –2 –3 –4 –5 –8 y y 6 3 2 4 1 x 0 –2r 2 2r –1 3r x –6r –4r –2r 2r 4r 6r –2 –4 –6 . comnón En y esta = Para ● a las b − c)) representa o de + la d de un un función. igual a b 478 Funciones circulares e y = este será acos(b(x tipo, igual El − on ono c)) pueden a período y funciones de + la d ocurrir ver tical. forma La cuatro amplitud transformaciones. de la función |a|. estiramiento 2 será no estiramiento coseno representa rnformon examinaremos funciones seno ● fnon sección, asen(b(x horizontal, de la función que afecta seno o al período coseno ● c representa una función desplazará se izquierda ● d si c traslación es una función desplaza d es traslación si c es horizontal. positivo o hacia La la (o un desplazamiento) arriba si d es positivo vertical. o hacia La abajo si negativo. función y = 2sen x de ejes que 2 la 1 sistema desplazamiento) derecha hacia 1 La la un negativo. representa se a (o 3 cur va se representa en el mismo básica del seno (que pasa por (0,0)). 3 2 1 x 3 Esta función función Ha las ● y = habido dos x de . un le amplitud han en estándar se un de 2 aplicado las y un período cuatro 4π. de A la transformaciones. coordenadas y y dos cambios en x estiramiento Todos Hubo una se cambios coordenadas Hubo ● tiene sen los vertical valores han de las factor 2 y una coordenadas y multiplicado estiramiento de por 2 horizontal y de traslación la aumentado de factor 2 y función en una vertical seno unidad. traslación horizontal de . Todos los valores de las coordenadas x de la 3 función seno estándar se han multiplicado 1 por ), y luego disminuido función y = 3 cos 2 x La sistema pasa por función de ejes representa en 4 mismo y se (que (dividido 3 el 2 unidades. en 2 La por que 3 la función básica del 2 coseno (0,)). tiene 1 una amplitud de 3 y un período de π. 0 x 2r A la función y = cos x se le han aplicado cuatro –1 transformaciones. ● Hubo un valores se han estiramiento de las ver tical coordenadas multiplicado por y de de factor la 3. Todos función los coseno estándar 3. 1 ● Hubo un estiramiento horizontal de factor , una simetría 2 respecto del eje y, y una traslación de unidades. Todos los 4 valores de las coordenadas x en la función coseno original se han dividido por −2, y luego aumentado en unidades. 4 Cuando paso a se dibujan a mano funciones como estas, conviene proceder paso. Capítulo 13 479 emo ⎛ 2 Dibuje aproximadamente el gráco de la función y = 5 cos ⎝ ⎞ x ( ⎜ +π ) 3 2 ⎟ ⎠ Respuesta Esta función tendrá desplazamiento Los valores serán 3 y una ver tical máximo −7, y amplitud de de 5 y un −2. mínimo El y de la eje = horizontal −2, que es de la la onda será traslación ver tical. función respectivamente. y 4 2 Trazar las rectas cor respondientes a estos valores 1 máximo 0 –2r r y mínimo y al eje de la onda x r –1 2r 3r –3 Estas rectas auxiliares serán útiles al representar –4 –5 grácamente la función. –6 –8 2π Período = 2π = b = ⎛ 2 ⎜ ⎝ Esta función ⎞ ⎜ ⎞ ⎟ = ⎝ 2 3π ⎠ ⎟ 3 tendrá desplazamiento ⎛ 3 (2π ) ⎠ un período horizontal de de 3π y un − π. y 4 2 1 La 0 –2r r cur va estándar del coseno tiene un máximo x r –1 2r 3r cuando –3 x = 0, por lo tanto = −π máximo cuando x Como período es esta función tendrá un –4 –5 el 3π, tendrá otro máximo 3π –6 unidades estos –8 Usar y hacia puntos los la derecha, máximos en conocimientos donde la recta sobre las x y = = 2π. Situar 3. características de la 4 cur va 2 del coseno el mínimo A mitad y los para situar puntos otros sobre el eje puntos, de la tales como onda 1 0 –2r r –1 x r 2r 3r de camino entre dos entre los valores máximos, hay –3 un valor mínimo. –4 –5 –6 A mitad mínimo, –8 de camino habrá puntos { 480 Funciones circulares en el valores eje máximo horizontal Continúa en la y y = página −2. siguiente. y Dibujar la Cuando el cur va que pasa por estos puntos 4 2 0 –2 gráco esté completo quizás se quiera x r r 2r 3r bor rar las rectas auxiliares. –4 –6 –8 emo Halle otra la que amplitud y contenga el la período, función luego coseno, escriba una para función la ecuación que contenga representada en el la función seno y diagrama. y 2 1 0 –2 x r r 2 3r 4r –1 Respuesta 3 − La amplitud ( −1) es = La 2 amplitud es la mitad de la dif erencia entre el 2 valor máximo y el mínimo. 3 + ( −1) El desplazamiento ver tical es = 1 2 El período es 4π. El período función de hallarlo dos puntos mínimos ⎛ y = 2 sen 1 x ⎜ ⎝ 5π ⎛ + ⎝ 4 la distancia es un tomar horizontal ciclo. la máximos La en manera distancia la que más horizontal consecutivos o entre la sencilla entre dos puntos consecutivos. ⎞ ⎞ ⎟ ⎟ ⎜ 2 es completa + 1 Para la función seno, la traslación horizontal se ⎠ ⎠ halla el eje Esto buscando la horizontal cor responde del seno. En esta coordenada de la al onda, punto x con (0, 0) de un punto pendiente en la cur va ⎛ función, uno de tales puntos es sobre positiva. estándar 5π ⎝ ⎞ ,1 ⎜ 4 ⎟ , ⎠ 5π por lo tanto la traslación horizontal es de 4 { Continúa en la página siguiente. Capítulo 13 481 Las y = 2 cos 1 x 4 amplitud, + 1 + 2 funciones seno y coseno tienen la misma Para una función horizontal máximo que es período traslación coseno, buscando de un y la la curva. máximo se puede hallar coordenada Esto en ver tical. la x del corresponde curva función, uno de tales puntos es traslación punto del esta al estándar la punto , 4 tanto la traslación horizontal es de 4 Debemos una ➔ recordar función Para seno las que o haber más de una fórmula correcta para coseno. funciones traslación puede seno horizontal y coseno diferirá en de un la misma cuar to del cur va, la período de la función. Ejercitación Escriba la una función 13K fórmula coseno que para contenga las la funciones función dadas seno en las y otra que preguntas contenga a 4. y y 1 2 3 2 0 –3r –2r x r r 2r 1 0 –2r x r r 2r –2 –3 –4 –5 y y 3 4 5 4 3 3 2 2 1 1 0 –2r x r –1 2 –2 x –2 3 r r 2 Haga un 2 dibujo preguntas 5 a 8 y = 3cos aproximado π ⎝ 3 6 y = 1 , 5cos 3 x 482 Funciones circulares claro de menos las un funciones ciclo ⎛ + 2 6 y = −sen 2 ⎜ = −2cos x + en las 4 ⎝ 1 ⎜ ⎠ ⎝ + ⎟ 2 ⎠ ⎠ ⎞ x ⎟ ⎞ ⎞ ⎟ ⎟ ⎜ ⎛ y π ⎛ −2 ⎝ 8 dadas completo. ⎞ + ⎜ ⎝ al ⎠ ⎠ π ⎛ 7 pero ⎞ ⎞ ⎟ ⎟ ⎝ –3 2r 2 represente x ⎜ ⎜ 3 2 que ⎛ 1 ⎛ 5 r ⎠ 4 1 3r 1), En ,1 (0, coseno. 3r por lo . Mozon Muchas las situaciones funciones altura de las promedio. seno ➔ En esta usarse Para y la vida coseno. mareas, transformaciones pueden de el para Algunas datos de de qué ● La traslación ver tical ● La traslación horizontal ● El modo las por Sol y ono la temperaturas conocimiento funciones y usando ejemplo, las no seno de y coseno la función coseno de la función período función período, período emo seno pero hacia la tiene la misma traslación la izquierda amplitud, horizontal de la es cur va traslación de del un ver tical cuar to y del coseno. Modelice los en de nuestro modelizarse son, del fnon conocer: amplitud par tir ellas salida utilizando La medida de pueden datos. ● La la usaremos modelizar modelizar necesitaremos ver zn cotidiana horario sección, para q siguientes una la boya datos, en el que océano representan durante un la profundidad período de 18 del horas agua a medianoche. T iempo 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 6,7 8,3 9,1 8,1 6,4 5,6 6,7 8,4 9,2 8,2 Profundidad del agua (m) Respuesta Deberemos Ingrese tiempo los los y datos en listas profundidad), datos en la CPG. (rotulándolas luego La asegurarnos de CPG el que la graque esté en modo variable RADIANES. independiente, eje x y la variable tiempo, profundidad dependiente, estará del en en agua el eje el será la y Del es gráco, 5,6 10.00. 9,2 el metros, El que valor metros. valores valor mínimo ocur re máximo Utilizar para estimar a las es estos la amplitud. { Continúa en la página siguiente. Capítulo 13 483 Los datos son desciende Ahora estos Para trataremos un de periódicos, patrón hallar y la altura del agua asciende y claro. una función trigonométrica para modelizar datos. desarrollar traslaciones La claramente siguiendo y modelo, horizontales amplitud máximo el es la mitad y estimamos ver ticales de la la de distancia amplitud, la el período y las función. ver tical entre los valores mínimo. 9, 2 Amplitud estimada 5, 6 = = 1, 8 metros 2 La traslación vertical es el valor medio entre el valor máximo y Puede el la mínimo. 9, 2 + 5, 6 Traslación ver tical restando período ciclo. Los estima el es del máximos esas la donde Reemplazamos x el coseno, a las la la la que 4.00 y la función las x = horizontal. manera situados donde más parecen 16. traslación estimaciones 16.00, completa por lo un tanto se sumando al valor la Se Para sencilla indicar puede modelizar x 4 es que utilizar buscar hay el puntos cualquiera de horizontal. en la fórmula y = a cos(b(x – c)) + d ) + 7, 4 ⎟ ⎠ fórmula mismo en la sistema CPG de ejes y dibujamos que los el gráco de la datos. seno. una también función Intentémoslo: deberíamos parece ser un muy buen modelo para los datos. mejor 484 tratar de ajuste. Funciones circulares hacer algunas modicaciones para obtener obtener 2 y Podríamos amplitud los crear función o mínimo. Podríamos La amplitud máximo ⎞ ( 12 ⎝ esta y dan traslación 2π ⎜ en la para estas ⎛ función 4 se en valor horas. puntos = x = 1, 8cos Ingresamos 12 función Los coordenadas y en estimamos máximo. horizontal máximos período usando punto distancia valores Finalmente, datos la la hallar ver tical = 7, 4 = 2 El también traslación = 1,8sen un 12 + 7,4 x 1 emo El y siguiente = conjunto a cos (b(x − + datos se puede modelizar mediante la función d x 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 y 4 7,6 9,4 7,6 4 2,2 4 7,6 9,4 7,6 4 Use los datos horizontal Escriba Represente los para estimar el período, la amplitud y las traslaciones ver tical. función coseno grácamente que la modeliza función en los el datos. mismo sistema de ejes que datos. Use los la y c)) de la función datos función que en el regresión contenga mismo en la la CPG función sistema de para seno ejes y que obtener dibuje los un el modelo gráco de para esta datos. Respuestas 9, 4 Amplitud 2, 2 = 3, 6 = 2 9, 4 + 2, 2 Traslación ver tical = 5, 8 = 2 Traslación Período = horizontal 9 − 3 = = 3 6 Debemos ⎛ y 2π = 3,6 cos ( ⎜ ⎝ ⎞ 6 x 3) de + que asegurarnos la CPG esté en 5, 8 ⎟ ⎠ modo RADIANES. Use la función snRg (regresión sinusoidal) s (cálculos la CPG contienen (x, el menú estadísticos). Asegúrese en en con de indicar qué los listas datos y). Capítulo 13 485 Ejercitación 13L ¿Qué de Para cada conjunto de la situaciones vida pueden Utilice los datos cotidiana datos: para estimar el período, la amplitud y modelizarse las mediante traslaciones horizontal Escriba función y funciones ver tical. periódicas?¿Qué una coseno en la forma y = acos (b(x − c)) + d ajustes para modelizar los podrían datos. resultar Represente grácamente la función en el mismo sistema de para que los Use los la necesarios ejes tener en cuenta datos. función datos función que en el regresión contenga mismo de la la CPG función sistema de para seno, ejes obtener y que dibuje los un el modelo gráco para de las uctuaciones los datos? en esta datos. 1 x 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 y 11,8 8,5 2,2 5,5 11,8 8,5 2,2 5,5 11,8 8,5 2,2 x 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 y 12,5 9,3 12,5 18,9 21,9 18,9 12,5 9,3 12,5 18,9 21,9 x 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 y 1,8 2,1 1,8 1,3 0,7 0,5 0,7 1,3 1,8 2,1 1,8 Una función que modeliza los datos puede usarse para hacer predicciones. emo La función ⎛ a (t ) = a la usarse r ueda Use 8 19 Use vez para función minutos los + 67, 5 ⎟ ⎠ la altura de un pasajero por encima de la plataforma de ascenso Eye”. para estimar del después función 100 30 después minutos esta 15 ) modelizar “London esta ⎞ (t ⎜ ⎝ puede 2π 67, 5cos para metros de la altura de un pasajero por encima de la plataforma: ascenso del ascenso estimar cuánto tiempo le lleva a un pasajero alcanzar por primera altura. Respuestas 8 minutos después ⎛ a ( 8) = de la está 30 Reemplazar − 15 ) Funciones = 8 en la función + 67, 5 ≈ 74, 6 ⎟ ⎠ aproximadamente 74,6 metros por encima plataforma. { 486 t ⎞ (8 ⎜ pasajero subir: 2π 67, 5cos ⎝ El de circulares Continúa en la página siguiente. 19 minutos después de subir: ⎛ 2π a (19 ) (19 ⎜ pasajero está − 15 ) 30 ⎝ El ⎞ = 67, 5cos + 67, 5 ≈ 112, 7 ⎟ ⎠ aproximadamente 112,7 metros sobre la plataforma. ⎛ 2π a (t ) = 67, 5cos ⎞ (t ⎜ 15 ) 30 ⎝ + 67, 5 = 100 ⎟ Igualar la t ≈ 9,90 PREGUNTAS La es la TIPO 100, que es la EXAMEN del de la es agua función profundidad después a 13M profundidad mediante p función altura minutos Ejercitación 1 la ⎠ p(t) del al = nal de un muelle 5,6 sen (0,5236(t agua en metros, y t puede 2,5)) es el + estimarse 14,9, número donde de horas medianoche. ¿Cuál Estime la profundidad del agua a la Estime la profundidad del agua a las ¿A hora qué – el período de la alcanzará función? el agua por medianoche. 4.00. primera vez su mayor profundidad? 2 La temperatura mediante donde T año de ( la es ¿Cuál función T la la día ¿Cuál es ¿Cuántos supere Una r ueda = de un toma minutos 20 un 46 niño después Escriba estará el qué ¿Durante los grados enero = Celsius, 4, puede − 187 y d es modelizarse ) ) + 12, 5, el día del etc.). máxima esperada en máxima esperada y t año de se espera a la una que esta la en ciudad qué día el ocurrirá? temperatura 40 rotación cuanto para tiempo si ha estará t no de 0, altura metro. Le ¿a qué altura estará minutos? la haberse girado el una completa. = 0 de modelizar después niño alcanza mínima durante seno minutos el altura r ueda girado está diversiones una realizar cuánto a y función altura superior parque haber niño ¿A de cada metros una ciudad grados? sube de de cero en una febrero? días de Si 4 en temperatura máxima , en ( d ) = 17, 5 cos ( 0, 0172 ( d temperatura la los promedio temperatura enero es primer 3 máxima altura subido durante niño a una 3 a a la la que r ueda. minutos? altura metros? Capítulo 13 487 PREGUNTA 4 El dueño anuales el TIPO de y primer primer EXAMEN una descubre día día de de mediante que enero hace vende y un un un seguimiento mínimo máximo de de 37 5 de sus galones galones de ventas de helado helado el julio. Suponiendo esta heladería que una las ventas función situación. Sea x anuales coseno, el pueden cree una modelizarse función para modelizar mes. Material ¿Cuántos galones de helado espera vender el de disponible día de ¿Durante qué mes espera vender 30 galones de un de línea: ejercicios Proyecto helado de en en abril? Hoja ampliación primer las de 13: modelización temperaturas día? ero rón ✗ 1 Sabiendo que cos 70° signicativas), 2 cos 110° cos 250° cos (−290°) Sabiendo que sen 140° sen 320° sen (−140°) Resuelva cada halle = el sen 40° signicativas), 3 halle 0,342 valor = los (con 0,643 (con valores ecuación una aproximación de tres cifras una aproximación de tres cifras de: para de: −360° ≤ x ≤ 360°. 1 cos x 2 1 tan x 3 2 2 sen x − sen x = 1 El PREGUNTAS TIPO gráco máximo 4 Resuelva la 5 Se muestra el Sabiendo tiene un EXAMEN ecuación gráco sen de 2x f, + sen para 0 x ≤ = x 0, ≤ para 0 ≤ x ≤ π un en mínimo (6, en 11) (2, y 1). 9. y que la función puede escribirse en la forma 12 10 f ( x ) = a sen (b ( x − c )) + d : 8 6 Halle los Explique valores de a, b y c. 4 por qué b 2 4 0 488 Escriba Funciones el inter valo circulares para el cual f ( x ) > 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 x PREGUNTAS TIPO EXAMEN 2 6 Sabiendo que cos x , = y que x es un ángulo agudo, halle: 5 sen x tan x sen 2x 2 7 Dibuje aproximadamente el gráco de la f función x 3cos −3 ≤ x ≤ Resuelva 2 sen x cada = Resuelva 0,75 para cos x ecuación −180° = ≤ −0,63 −2π para ≤ x ≤ 360°. tan x θ cos x = 3x − 1 el Sabiendo ⎞ = ⎜ de f, para 0 ≤ x ≤ 4x − x ⎟ 5 ⎝ gráco 3 2 tan 3 muestra −2,8 x ⎛ = cos Se = 2π ≤ θ 3 , rón ecuación cada 2senθ 2 5. ero 1 1 5 para x ⎠ 7. A(2, 7) 7 que la función puede escribirse en la forma 6 f (x) = acosbx + c, halle los valores de a, b y c 5 Escriba las soluciones de la ecuación f (x) = 4 . 3 2 4 La profundidad del agua en el extremo nal de un muelle de 1 ⎛ π pescadores está dada por la función D (t ) = P sen ⎞ (t ⎜ ⎝ − Q ) 6 ⎟ + 10, 0 x 1 2 –1 ⎠ B(4, –1) donde de es horas La es D de 6 m agua Halle Dibuje ¿A La 5 qué horas (por 8 luz de Halle los ¿Cuántas de en cuando a las del el metros, y t es el número la profundidad 0.00, cuando la del agua profundidad A Q agua El en de luz = valores horas es el de de A luz y luz solar sen0,072(x de – 8 la función D, metros por por cor to día es del el del está 2 año para 0 primera profundidad ciudad más de la horas una día horas de los cuando ¿Cuántas año solar. 9,35 x y prohibida horas = P aproximado metros. con ejemplo, 4.00, ocurre alcanza largo h(x) agua medianoche. las gráco está de número función valores de más a del 4 m. hora pesca la pleamar de un diciembre, El la los menos día y de ocurre es El profundidad después bajamar del 5 la ≤ agua es junio, el 2 ≤ 24. vez? es prohibido de t de pescar? con de solar. se 86) puede + B, modelizar donde x es mediante el día del la año enero). B solar habría el de febrero? Capítulo 13 489 ResuMeN del uzón ● El círculo El lado círculo de ro radio terminal en capítulO un unidad de tiene con ro centro en ángulo θ cualquier punto 13 n el en origen la (0, 0) posición y radio estándar de longitud cor tará . al (cosθ, senθ). coordenadas B(cos i, sen i) i A(1, 0) x 0 senθ ● Para cualquier θ, ángulo tanθ , = donde cosθ ≠ 0. cosθ ● Para cualquier θ: ángulo ■ senθ = sen(80° ■ cosθ = cos(−θ) ■ tanθ = tan(80° in θ) − θ) + rgonomér 2 ● La ● Las es ecuación válida cos(2θ) para = − 2sen todos identidades del los valores ángulo θ es de doble una n, dado que θ para el coseno son: 2 cos(2θ) = − 2sen θ 2 = 2cos θ − 2 = ● La identidad 2 θ − cos del sen Rrnón ● Las funciones posiciones y ● tienen de Al igual Hay no y El de la El de 360° de funciones mismo para tienen ciclo o 2π. −, y seno en los de el diferentes ver ticales seno es sen (2θ ) fnon grácos sobre los Ambas de ejes. coseno, valores valores de se Las funciones una m y igual la de repite 2 sen θ cos θ. rr tamaño y forma, funciones tienen un son ró valor máximo tangente coordenadas x entre cada es ró. donde par la de la función La cur va se y = función seno valores La Funciones función de y tangente coseno, máximos sen x + desplaza d es hacia ni la es de 80° función (o π radianes). tangente no tiene A diferencia amplitud. mínimos. una rón arriba si d es r positivo, de la hacia cur va abajo estándar si d es circulares del seno. negativo. Continúa 490 pero . función las = ver ticales. funciones tiene coseno mínimo las asíntotas período No ● valor existe. y período que asíntotas ● seno doble grá horizontales un un θ ángulo en la página siguiente. ● ● La función del positivo, hacia La función hacia La del abajo si si y Con de un del = las curva − c) rón desplaza c es de horzon hacia la derecha la cur va si c es negativo. rón se es desplaza La e y funciones le la de r hacia a |a|. = = y la arriba curva si d es de una y son si positivo, la = la las función e de y le al ver tical, la = valor seno y de a coseno cambiará. seno, aplica el función no gráco cada por tan (bx) funciones se la negativo. Cuando función cos (bx) es multiplica amplitud de c hacia la rmno coseno. se de horzon desplaza estiramiento de horzon gráco acos x período sen (bx), se izquierda original vertical, El la un función rón cur va seno aplica y una hacia asen x se de se si una coseno. al es una negativo. funciones Cuando d La estiramiento de es cur va + cos (x y y c) positivo, rmno ● es función cambiará Las d = funciones una La cos x es coordenada ● = − izquierda coseno. c r de la estándar derecha Las sen (x seno. y función cur va ● = estándar estándar ● y un representan coseno y tangente. estiramiento horizontal, 1 cada coordenada x de la función original se multiplica por b ● Cuando al gráco de una función se le aplica un estiramiento cambiará de 2π 2 horizontal, el período de la función a , b 360 o de 360° a b ● Para una función en a , o de 80° fnon Para las seno diferirán Mozon ● Para modelizar y y en un q datos amplitud La traslación ver tical ■ La traslación horizontal ■ El la cuar to utilizando La de de la período misma del zn ■ y el cambiará de on ono coseno ■ La tan (bx), rnformon no funciones horizontales ● = b comnón ● y a b forma 180 π la la cur va, período función de la las traslaciones función. fnon coseno no necesitamos y ono conocer: función período función período, período seno pero hacia tiene la la la misma traslación izquierda amplitud, horizontal de la es función traslación de un ver tical cuar to del coseno. Capítulo 13 491 t or del conomno Mmá r mmá Se suele clasicar “matemáticas La a siguiente es una las matemáticas aplicadas”.¿Cuál pregunta de de o cuerp está hacem que se puras” entre nos las y dos áreas? plantea ra. muest Si se lsa impu y abajo la del a altur en está do cuan la a altur del cuer po el en oscila, do tiempo esas en oscilará 0 = hacia cuan este h el o, repos hacia que os se cuer po , arriba diferencia dido suspen como te, resor o cuerp la “matemáticas trigonometría enta repres un es menudo. Si Un en onr t está os, segund s. cione direc h(t) sen a = cuer po El oscilac dos ión ignor de o y ón fr y c)). a realiz comple b a, ta Halle os. segund es valor – hacia lsa impu se 5 cm abajo (t (b por dada y una cada los c o f n r r. “Cuando de las leyes las matemáticas Esta los pregunta efectos oscilaría de es la un ejemplo fricción y la indenidamente. oscilaciones se reducirán de matemáticas resistencia Pero hasta en la que del vida el puras. aire, el Si cuer po cotidiana, peso llegue ignoramos al las refieren realidad, ciertas; no sentido problemas tiene de ■ estudiar matemáticas ¿Deberíamos ciertas, matemáticas estudiar solo como este cuando los podrían tener aplicadas algún a que Einstein, resultan poco on práctico? Relativity realistas 492 Teoría del en la vida Conocimiento: cotidiana? matemáticas puras contra matemáticas se la uso Sidelights resultados no realidad”. Albert puras son cuando refieren ¿Qué la reposo. son ■ a se aplicadas en n en estudian sí mismo, las sin matemáticas pensar en una puras lo hacen aplicación como un Existen 10 tipos de personas concreta. en este mundo: aquellos Aquellos que trabajan con las matemáticas aplicadas las que entienden el sistema la otras investigar, áreas economía, del la menudo se concretas informática veces muchos formulado la las como, la y resolver por ejemplo, r George a Boole, desarrolló de haberse 1850. convir tió original. su 1 computadores binario (base Gottfried escribió solo 2). El Wilhelm sobre emplea principios en usan matemático Leibniz este los de modernos el números de En 1 y Cuando 0, que sobre de hacia estudiaba física, las de las “matemáticas puras”, no fundamento se la utilizaría, 300 años más la las física sabemos que lo es matemática del mundo conocemos; solamente sus Bertrand lo El de físico, que Russell, de disciplinas estadística ¿Las y las modelizar creamos porque el belleza, el un lo simetría y la elegancia subyacentes. usarán todas para las matemáticas modelizar aspectos “puras” de la vida algún día. poco es lósofo { George Boole (1815–1864) n aplicadas on condujo completamente permiten real es fueron argumentaba que descubrir r porque espejo mundo la elementales se al nuevas, desarrollo como la juegos. nos mundo como mucho y matemáticas matemáticas los modernos. sabía (1872–1970) de de década se matemáticas”. matemático teoría la tarde. por podemos matemáticas la lo sino mmá estudio o por propiedades británico l no mientras matemáticas cotidiana “La digitales en tarde esta se cómo más par tículas descubier tas números, booleana sistema inglés, 3 sistema alemán (1646–1716) sistema 1700. el matemático lógica Este Posiblemente idea ■ un computadores Los binario y los que no. física, 2 puras, de la ingeniería. aplicaciones después problemas mmá matemáticas años idea y encuentran para modelos conocimiento aon A construir led en para c usan rot Quienes del ■ las mundo, ¿Qué nos entre las dice esto ciencias matemáticas y el sobre la naturales, mundo relación las natural? intrínsecamente ■ ¿Las matemáticas se inventan o se matemático? descubren? Capítulo 13 493 Análisis con funciones 14 trigonométricas ObjetivOs del 6.1 T angentes, 6.2 Derivadas por un Puntos 6.3 Integral lineal la ax + b; de de aceleración Qué 1 el valor incluida regla de mínimos locales; entre de los sen x y por bajo la puntos para (entre relativos total la de f, de f ′ y la para eje y resolver ecuaciones ejemplo: del grácos compuestas en la x – – eje x); áreas entre s, la de las Comprobemos funciones valores del 1 x + (2cos x – círculo Halle el de trigonométricas valor exacto Resolver = – cos x cos 2x = – cos x – = 4 2 11 π 4π tan Resuelva cada ecuación 1 + tan sen sen x = sen 2x + cos x ) = x – cos = 1 = Halle la x x = 3 f (x) = 2x f (x) = x e x reglas del producto, del f cadena para hallar 5 (x ) = cociente 2 + 4 derivadas ln x 2 ejemplo: Hallar la derivada de f (x) = x ln x f (x ) = x 2 = f (x) x f ′( x ) = ln x 2 ⎛ 1 + (ln x )(2 x ) ⎝ Análisis ⎞ x ⎜ 494 x ln(x x Por cos derivada 1 3 la para 2 + 0 con = x ⎟ x ⎠ funciones x 0 de + 2 las la trigonométricas + 2x ln habilidades 3 , π , y sen 0 5π Utilizar y v, para 3 o 3 3 cur vas, sen cos x )(cos x = = integrales de: 6 2 x f (g(x))g ′ (x)dx. 3π cos para 1 π función nuestras 7π 2 cos x la velocidad cos x del funciones, constante; 2 2cos de 2π = y recorrida. 2 2cos producto producto con 2 cos 2x del expresión término desplazamiento 2 ≤ x y x. ≤ el el unidad identidades 0 reglas inexión; sustitución cur va del saber exacto Utilizar Por suma f ″ funciones 2 la omnzr trigonométricas radio cadena; determinar al de funciones. comparación, o alrededor derivada de cos x, incluidas cur vas distancia estas grácos restricción cinemática a; ecuaciones tan x, funciones; revolución necesitamos Hallar y segunda una áreas Problemas sus integración con volúmenes an y indenida y cos x estas relación denidas; 6.6 de derivada Integración 6.5 sen x, máximos incluida 6.4 normales del escalar cociente; capítulO: x ) de: cos x 0 ≤ x ≤ 2π En una fábrica (Califor nia), medio la de hoja El una para el hoja un otro a la varilla de acero y para circular de la empuja una el otro, varilla hoja en la hacia un de atrás hoja. cuba. hacia San de r ueda. fondo del El extremo la y el r ueda la de dentro una todo la de tiene por por de dentro ciudad chocolate impulsada periódico batidora la el periódico lineal donde hoja situada revolviendo lado movimiento mecanismo chocolate está movimiento en la de se A Francisco una La de r ueda la batidor conectado adelante empuja transforma muestra a que por por cuba. se diagrama medida cuba la el r ueda gira todo la el y el rueda, fondo rueda varilla de la cuba. La distancia entre el centro de la r ueda y la hoja se i puede modelizar mediante una función como la siguiente: cuba 2 d (θ) y θ = es 2cos θ el + 25 ángulo de 4 sen θ rotación , donde de la d es r ueda, la distancia en en radianes. metros d Para y el hallar centro el de ángulo la de r ueda rotación es cuando mínima, la distancia usaríamos la entre la hoja de d (θ). derivada y Muchos fenómenos del mundo real, tales como el ritmo cardíaco, tan x 2 los movimientos de las agujas del reloj, las mareas y el movimiento sen x 1 circular, tienen un compor tamiento periódico, es decir, siguen un x patrón que se repite a inter valos regulares. El compor tamiento r 3r 2 periódico se puede trigonométricas periódicas. función En la este se En seno, los coseno grácos se por y medio tangente, puede de las que apreciar que r 2 2 r r r 2 cos x funciones son r funciones los valores de cada repiten. capítulo, tangente investigar modelizar r e el hallaremos integraremos derivadas las compor tamiento de funciones de funciones de funciones seno y del seno, coseno, periódicas el con como coseno el n y de estas. Capítulo 14 495 . En el dr capítulo donde c es un 7 conocimos número real las fnon siguientes rgonomér propiedades de derivadas, constante. d Rg [c ] = onn: 0 dx d Rg món or n [cf onn: ( x )] = ′( x ) cf dx d Rg ón o [ f rón: (x ) ± g ( x )] = ′( x ) f g ′( x ) ± dx d Rg [ f roo: ( x ) ⋅ g ( x )] = f ( x ) ⋅ g ′( x ) (x ) ⎤ f ′( x ) + g(x ) ⋅ ′( x ) f dx ⎡ d Rg f g(x ) ⋅ − f (x ) ⋅ g ′( x ) , = on: ⎢ dx ⎥ g(x ) ⎣ g(x ) ≠ 0 2 [ ⎦ g ( x )] d Rg [ n: f = ( g ( x ))] ′( g ( x )) f g ′( x ) dx ingón: He aquí para 1 el gráco responder Hay cuatro –2π ≤ x ≤ de las f (x) derivada = sen x siguientes valores 2π la para donde la x para del –2π ≤ seno x 2π. ≤ Utilícelo preguntas. en La f(x) pendiente recta 2 f(x) de la recta tangente pendiente = de horizontal una es 0. sen x Entonces, a en los 1 f (x) = sen x es igual a valores cero. de x donde las x ¿Cuáles 3r son? r r 2 Utilice estos valores para r 2 r 3r 2 tangentes de f son 2 horizontales, situar la –2 cuatro puntos gráco 2 Enumere es f la los es hacer un Utilice la obtener –2π y decir ≤ x ¿qué ≤ gráco 2π. de función –2π ≤ y los de de decir la de = CPG del la esté en en el de es f ? de f (x) = en 4 la 5 = de función 496 una sen x. Verique tabla Análisis gráco pregunta Realice f (x) el con su 2. ¿Qué derivada su para escogió en gráco basada función conjetura funciones la Ajuste conjetura valores que de en cree la si es el que la 1 de f? para f CPG) para Ingrese radianes. la función la que pregunta trigonométricas la de la el que derivada derivada con dibujó 4. con la CPG, en la del igual sen x derivada de seno? comparando pregunta 3 y el gráco: d dibujó necesario. gráco es numéricamente en calculadora es 0. f 1( x ) Compare f creciente, inter valo modo de Cuando pregunta de adelante, sen x f de signo en derivada (en f (x) gráco Cuando situó la el derivada acerca que gráca la donde decreciente. de que a x 2π signo aproximado pantalla de ≤ puntos derivada Asegúrese x es del podemos de la derivada al donde gráco calculadora el en acerca información posible f de aquellos decreciente, esta de inter valos podemos Utilice per tenecen derivada creciente ¿qué 3 de que la la = (sen( x )) dx d En la investigación, debimos haber encontrado que (sen x ) = cos x En la sección de T eoría dx Ahora tomemos la derivada de f (x) = cos del x Conocimiento al nal π Si trasladamos el gráco del seno hacia la izquierda unidades, del se capítulo se analiza 2 una obtendrá el gráco del f(x) geométrica π Entonces, f ( x ) = cos x justicación coseno. = sen x + de este r 2 hecho. 2 f(x) = 2 cos x f(x) = sen x 1 x 3r r r r 2 r r 2 –2 d Por lo d tanto, ⎡ (cos x ) = π ⎛ sen dx dx ⎜ ⎣ ⎝ ⎡ = π ⎣ ⎝ ⎠⎦ d ⎡ regla 2 dx ⎢ ⎜ ⎣ ⎝ de la ⎡ ⎞ x + ⎜ x ⎞⎤ + ⎟⎥ 2 ⎠⎦ ⎠⎦ = π π ⎛ sen (1) ⎟⎥ ⎛ = cos la cadena: ⎞⎤ x + ⎜ Utilizamos ⎟⎥ 2 ⎛ cos ⎢ ⎞⎤ x + ⎢ π ⎛ cos ⎢ ⎜ ⎣ ⎝ x d ⎞⎤ ⎡ + 2 π ⎛ ⎟⎥ ⎢ ⎜ ⎠ ⎦ ⎣ dx ⎝ x + ⎞⎤ ⎟⎥ 2 ⎠⎦ ⎟ 2 ⎝ ⎠ ⎡ = π ⎛ cos ⎢ ⎜ ⎣ ⎝ x ⎞⎤ + ⎟⎥ 2 [1 ] ⎠⎦ π Si trasladamos el gráco del coseno hacia la izquierda unidades, f(x) 2 obtendremos una simetría del gráco del seno en el eje x. Entonces, r 2 f(x) π ⎛ ƒ' ( x ) = cos x + = cos x concluimos x 0 3r (cos x ) = cos que consideremos la π ⎛ x de f (x) r r 2 = 2 r –1 r r 2 2 sen x ⎟ 2 ⎝ derivada ⎞ + ⎜ dx Finalmente, = sen x ⎠ d tanto, f(x) ⎟ 2 ⎝ lo –sen x ⎞ ⎜ Por = = tan –2 ⎠ x. Sabemos que sen x f ( x ) = tan x , = donde cos x ≠ 0. cos x d d sen x ⎛ ⎞ (tan x ) = Entonces, ⎜ dx dx ⎟ cos x ⎝ ⎠ Aplicamos la regla del cos x (cos x ) − sen x ( − sen x ) cociente. = 2 (cos x ) 2 2 cos + sen x = Utilizamos la identidad 2 cos x 2 cos 2 θ + sen θ = 1 1 = , cos x ≠ 0 para simplicar el 2 cos x numerador . ➔ dr no, ono f (x) = sen x ⇒ f ′(x) = cos f (x) = cos x ⇒ f ′(x) = – f ′( x ) = y ngn: x sen x 1 f ( x ) = tan x ⇒ , cos x ≠ 0 2 cos x Capítulo 14 497 emo En Halle la derivada de cada XVIII, 1 f (x) = sen x + los siglos cos x y el de dispositivos mecánicos 2 y = cos(t y desarrollo = tan x XVII función. cambió 3 ) f (x) = sen (2x) el enfoque de la trigonometría, Respuestas desplazándolo f (x) = sen x + cos Tomar x la derivada de conexión f ′(x) = cos x – sen de su cada inicial con el tér mino x estudio de triángulos 2 y = cos ( t hacia ) Aplicar la regla de la cadena, exterior es u(t) [ − sen(t del )] modelización donde 2 y′ = la movimiento [2 t ] { 1 4 24 3 la función = cos t y periódico. derivada de la derivada de la función 2 exterior con función respecto a función la con interior interior respecto a la función interior es v (t) = t Joseph t 2 = 2t Fourier (1768–1830), sen( t matemático francés, 1 y un ) y físico descubrió = que tan x Volver a escribir casi cualquier utilizando 1 tan x ) = ( función exponentes 2 = y 1 ⎛ como ⎝ Aplicar ⎟ 2 cos x la regla de la cadena, ⎠ 1 –1 la función exterior es u (x) la función interior es v (x) = la o 2 x la cuerda x cos o 2 x sen un de violín = el movimiento ( x ) = sen del tan x x 3 f de y − 2 péndulo vibración donde 1 = − tan racionales ⎞ 1(tan x ) ⎜ periódica, de podía ser como una un reloj, expresada (2 x ) suma 3 = ( sen (2 x ) ) innita de funciones 2 seno f ′( x ) = 3 ( sen (2 x ) ) ( cos Aplicar ( 2 x ) ) ( 2) veces. 2 = 6 sen la regla Primero de la la cadena función y coseno. dos exterior (2 x ) cos (2 x ) 3 es u (x) es v (x) hallar = = la función la x y la función sen (2x). derivada exterior función es interior interior Después, de u (x) es al sen (2x), = v (x) la sen x = y 2x. La oscilación un resor te péndulo de ¿Cómo son la f (x) derivada = ejemplos simple. se utilizan de las funciones dadas en las preguntas a 0. 3sen x – 2cos x 2 y = funciones trigonométricas y 1 el análisis para tan (3x) modelizar ese movimiento? 2 3 y 2 4 = s (t) = cos t sen x 2 5 f ( x ) = sen x 6 y sen ( 4 x ) 8 f = tan y x 1 x 7 = cos + (x ) = cos (2 x ) 2 4 9 y = 10 2 sen 498 Análisis con un 14A las Halle el de movimiento armónico Ejercitación y movimiento de (π x ) funciones trigonométricas f (x) = sen (sen x) PREGUNTAS Derive 11 TIPO con EXAMEN respecto a x 3 tan Una 12 (x 4 ) cos función tiene x fórmula y = sen(3x – 4). 2 d dy Halle y Halle 2 dx emo Halle las dx ecuaciones de la recta tangente y la recta normal a la cur va π f (x) = cos 3x en el punto = x 9 Respuesta π ⎛ π ⎞ ⎛ π ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎠ ⎝ = cos f 9 ⎝ Evaluar 9 π = hallar el punto de tangencia 1 2 de tangencia 1 es , 9 ′( x ) = x en 9 para ⎠ π f f = 3 punto función 3 = cos El la 2 3 sen ( 3 x ) Hallar la derivada de f y evaluarla π en ⎛ π f ⎛ ⎞ ′ = ⎜ ⎝ 9 3 sen ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ⎛ π ⎞ ⎞ ⎜ ⎟ ⎟ 3 9 ⎝ ⎛ π ⎞ ⎜ ⎟ para = hallar la pendiente 9 de la recta tangente ⎠ ⎠ 3 = −3 sen = −3 3 ⎝ 3 x 2 ⎠ 3 = 2 La pendiente en x La pendiente de 3 π 3 de 2 la 2 es 9 tangente 2 π = recta es = 9 x la recta normal La a 3 recta la nor mal recta es tangente, per pendicular entonces o 3 3 las 9 1 Recta en tangente: y − 3 π 3 x = 2 pendientes son recíprocas y opuestas. − 2 9 Utilizar la ecuación punto-pendiente 1 Recta y normal: − 2 3 π ⎛ x = ⎜ 2 9 ⎞ − ⎟ 9 ⎝ de una En las recta a – y = m(x – x ), 1 escribir las ecuaciones 14B preguntas normal y 1 para Ejercitación recta, ⎠ la y 2, cur va halle en el las ecuaciones valor de x de la recta tangente y la dado. π 1 f ( x ) = sen x 2 f ( x ) = 2 tan x ; cos x ; x = 2 π x = 4 Capítulo 14 499 PREGUNTAS TIPO ⎛ p El 3 punto ⎞ P ⎝ la per tenece ,0 ⎜ Halle EXAMEN al gráco de y = sen La mayoría en las de los ciencias, fenómenos la ingeniería, los (2x). ⎟ 2 ⎠ negocios pendiente de la tangente a la cur va en y otros modelizados P . campos mediante pueden una ser fnón mn Sea 4 f (x) = cos (2x). π Escriba Halle el valor de Una función 3 elemental es una que es algebraica, ′(x). f trascendente π Halle función f la ecuación de la recta tangente a f en x o la adición, = diferencia, multiplicación, división 3 o Considere Halle el rectas la función valor (o tangentes los al f (x) = valores) gráco 3 sen de de f x x para para son 0 los ≤ x ≤ a de funciones 2π. cuales paralelas composición algebraicas y Fnon gr trascendentes. las la ● Polinomios ● Funciones ● Funciones 3 recta y = x + 4 racionales 2 Fnon . Má rá on r (No se pueden adición, Ahora ya conocemos las derivadas de estas contienen radicales expresar diferencia, como una multiplicación, funciones: división d que rnn ni radicales que contienen d n n 1 n ] = nx [x ,n ≠ 1 [sen x ] = cos x dx términos en x .) dx d ● Funciones logarítmicas ● Funciones exponenciales ● Funciones trigonométricas ● Funciones trigonométricas d x [e x ] = e [cos dx x ] = sen x dx d 1 d [ln x ] = 1 > 0 x , [tan x ] = , cos x ≠ 0 2 dx x dx cos x inversas Utilizando principio de una estos de la gran resultados sección variedad y 4., de las reglas podremos expuestas hallar las al Ahora ya sabemos todas las Halle la f (x) funciones de las elementales, con trigonométricas. derivada de cada función. 2x derivar funciones. excepción emo cómo derivadas = 3 4e + sen (3x + 2) y = s(t) cos x sen x x y = e sen x = ln(sen t) Respuestas 2x f (x) = 4e ′(x) = 4(e + = 8e sen (3x + 2) Utilizar las reglas de la constante, de la 2x f )(2) + [cos (3x + 2)] (3) multiplicación por una constante y de la cadena para 2x + 3cos (3x + 2) derivar el primer tér mino derivar el segundo y la regla de la cadena para tér mino x y = e sen x y ′ = e x x (cos x) + sen x (e ) Utilizar la Utilizar la regla del producto x = e (cos x = cos = (cos x) = (cos x) + sen x) 3 y x sen x 3 sen x 3 y ′ 2 (cos x) 4 = cos s (t ) = + 2 x – 3cos sen x (3(cos x) ) (–sen x) x producto, sen x cadena sen t con 1 cost (cost ) funciones y aplicar la 3 Aplicar 1 Análisis del para hallar la derivada ln(sen t ) s ′( t ) = 500 regla 2 = o sen t tan t trigonométricas la regla de la cadena de (cos x) regla de la Ejercitación En las 14C preguntas a 0, π ⎛ f 1 ( x ) = 6 cos halle la derivada de función. sen x ⎞ 2x + 3x ⎜ cada y 2 = ⎟ 3 ⎝ 1 + cos x ⎠ 1 x f 3 (x) = sen 2 t x xe – e s (t ) = 4 e 2 x 5 f 7 y 9 f (x) = e (sen x – cos x) s(t) 6 = t tan t 3x = e (x) = cos 4x 8 (ln 10 x)(cos x) PREGUNTAS TIPO y f = tan 2 x (x) = ln (cos x) EXAMEN 2 Sea Sea 11 f (x) = ln(3x ). f ′(x). Escriba x . g ( x ) = sen g ′(x). Escriba 2 x 2 Sea h ( x ) = ln(3 x . ) sen Halle h ′(x). 2 2 sen x 12 Sabiendo f que y f x a y Podemos + b sen x ) ′( x ) = , 2 2 1 + cos halle 2 cos x (1 + a cos (x ) = x 2 (1 + cos x ) b utilizar las derivadas primera y segunda de una función Véase para analizar el gráco de la en emo la sección 7.6 función. el capítulo 7. Considere la función f (x) = intersecciones sen x con + los cos x ejes para Halle las Halle los inter valos en que f es creciente Halle los inter valos en que f es cóncava 0 ≤ x ≤ 2π. Analícela sin utilizar la CPG. coordenados. y decreciente hacia arriba y y los puntos cóncava extremos hacia abajo relativos. y los puntos de inexión. Utilice la información de los apar tados a para dibujar aproximadamente el gráco de f Respuestas Para sen x + cos x sen x = –cos = hallar función 3π x = con el eje x, igualar la a 0 y despejar x. Utilizar el conocimiento de x 7π 4 los valores del las soluciones. círculo de radio unidad para hallar 7π 3π Intersecciones con el eje x: y 4 (0) intersección , 4 f la 0 = sen 0 = 0 = 1 + + cos 0 1 Intersección 4 Para hallar función con el eje y: la intersección cuando x = con el eje y, evaluar la 0 1 { Continúa en la página siguiente. Capítulo 14 501 f (x) = f ′(x) sen x = cos cos x – cos x = + x sen x cos x = = f 0 sen x 0 en la Realizar es x derivada un f ′ de f diagrama creciente cuando π f ′(x) Hallar – sen x es cuando y hallar de f ′ dónde signos es para positivo y f ′(x) = 0 f decreciente negativo. 5π = , 4 4 5π π f'(x) Creciente: 0 < x < < y x 2π < + 0 π + r 5r 4 4 2r 5π Decreciente: < x < 4 4 La comprobación que ⎛ π Punto – 4 4 máximo relativo: extremos derivada ⎟ Evaluar f en x los producen de nos cuando dice la signo. y 4 hallar se derivada 5π = ⎠ para primera cambia π 2 4 la relativos primera ⎞ , ⎜ ⎝ los de 4 valores máximo y mínimo 5π Punto mínimo relativo: 2 , 4 f ″(x) = 3π x = – sen x – Hallar cos x – sen x – – sen x = cos x = f ″(x) 0 la = Realizar cos x f 7π es segunda derivada de f y hallar dónde 0 un cóncava diagrama hacia de ar riba signos para cuando f ″ f ″ es positiva y , 4 cóncava 4 hacia < arriba: hacia abajo cuando f ″ es negativa. 7π 3π Cóncava x < f''(x) 4 4 – + 0 3π Cóncava hacia abajo: 0 < x < x < ⎛ 3π inexión: ⎝ puntos de inexión se producen cuando la , segunda 0 derivada cambia de signo. Evaluar f en ⎟ 4 4 ⎠ 7 π 3π x = y para hallar las coordenadas y de los 4 4 2r 4 y 0 4 7π ⎞ , ⎜ 7r 4 2π Los de 3r 7π y < 4 Puntos – f(x) puntos de inexión. r 2 √2 ( ) 4 1 x 0 –1 r r 3r 4 2 4 r 5r 3r 7r 4 2 4 2r 5r –2 , – √2 ( ) 4 Las derivadas son útiles para hallar tanto los extremos relativos A como los absolutos en un inter valo los extremos cerrado. absolutos a veces globales”. 502 Análisis con funciones trigonométricas se les llama “extremos emo Muestre de los cómo utilizar extremos la relativos comprobación de f (x) = ln x de + la segunda sen x, en 0 ≤ derivada x ≤ para hallar las coordenadas x 2π 2 Halle los extremos globales de la función f (x) = x + sen (x ) en el inter valo cerrado 0 ≤ x ≤ π Respuestas Hallar la primera derivada e f (x) = ln x + sen x igualarla a cero para hallar los 1 ′( x ) = f + cos x números críticos. Utilizar la CPG x para resolver . 1 + cos x = 0 x x ≈ 2,07; 4,49 Hallar la segunda derivada y 1 f ″( x ) = − sen x evaluar la segunda derivada en 2 x f ″ (2,07) ≈ máximo – 1,11 < relativo f ″ (4,49) ≈ mínimo relativo f + 0,926 ⇒ 0 en > x 2,07 x = uno de primera f ⇒ 0 en = cada la ″ > 0 un los y f ″(x) máximo valores críticos derivada implica relativo 4,49 de un < mínimo 0 implica relativo. 2 (x) = x f ′ (x) = 1 sen (x Hallar ) la primera derivada 2 + 2x cos (x e ) igualarla a cero para hallar los 2 1 + x = 2x cos (x 1,392; ) = 2,115; 0 valores 2,834 Utilizar críticos la Evaluar f (0) = (1,392) f (2,115) ≈ inter valo (2,834) valores ≈ El (π) ≈ es ✗ En utilice las es 1 f (x) = 2 f (x) = las son de 2 sen gráco f x x (x ) = y + + 3 2, las halle en cos cos y 4, preguntas x, 2x, 0 esta y ≤ x x los a puntos inter valo ≤ 0 halle mínimos los el decrecientes, Utilice la críticos El de valor la más primera alto es el global y el más bajo es el mínimo. el para puntos de y función 3 sen inexión. 3 la preguntas los 3,82 CPG crecientes, Halle de 14D preguntas máximos En la extremos uno 0. Ejercitación No cada 2,71 máximo mínimo puntos en 3,82 máximo f y 1,14 derivada. f los resolver 2,33 los ≈ en para 0 del f f CPG ≤ ≤ 5. relativos mínimos y dado. 2π 2π inter valos cóncavas máximos información en hacia los arriba relativos para que y dibujar y los las funciones hacia abajo. puntos de aproximadamente el función. sen x , 0 ≤ x ≤ π 2 4 f (x) = cos (2x), 0 ≤ x ≤ π Capítulo 14 503 PREGUNTAS TIPO EXAMEN 2 5 Sea f (x) 6 cos Muestre f tiene un 0 ≤ π. x ≤ Halle f Halle las las f f ″(x) 6 A mínimo las relativo coordenadas en de el inter valo este punto. + a x 8 ≤ x se sen puede a 0 del punto o los puntos de inexión de f π ≤ puede utilizar la CPG. x f ′(x). y expresarse en la forma ax sen x + b cos x. b Resuelva x –3sen 2x coordenadas π = Halle Halle = ″(x). Halle cos f ′(x) inter valo (x) + punto preguntas Sea el 2x que en En = par tir la de ecuación lo coordenadas mínimos f ′(x) anterior, x de los relativos = use 0 puntos de f para f ″(x) para 0 para ≤ máximos 0 ≤ x x 2π ≤ identicar relativos las y los puntos 2π ≤ 2 7 Sea f (x) = Halle A x cos x f ′(x). par tir de lo anterior, halle los extremos globales de 2 f 8 La (x) = cos x fotografía fábrica de x San r ueda. r ueda La centro fondo de la inter valo la medio de la r ueda la cuba. y la En una empuja de 0 máquina Francisco. por el el muestra chocolate todo en una hoja hoja ≤ x ≤ que bate cuba de se para un puede ser el chocolate está acero Supongamos hoja 5. revolviendo impulsada lado que y la en para por el el una otro, distancia modelizada la por entre mediante el la función 2 d (θ ) = 2 cos θ donde la d es r ueda la en + 25 θ 4 sen distancia en metros y θ es el ángulo de rotación de radianes. i d′ (θ). Halle Dibuje rotule y de aproximadamente las los coordenadas puntos de mínimos el gráco todas y las de d ′(θ) para 0 intersecciones máximos relativos. el de d ′(θ) ≤ θ con ≤ el 2π, y eje x d Explique el ángulo centro y esa la de con la qué rotación r ueda gráco cuando alcanza ángulo(s) r ueda Explique Análisis de utilizar la un distancia mínimo. para determinar entre ¿Cuál la es hoja ese y el ángulo distancia? ¿Para de 504 cómo y la cómo funciones de hoja rotación varía determina trigonométricas más su la distancia entre rápidamente? respuesta. el centro . En el ingr capítulo 9 no estudiamos las y ono siguientes reglas de integración. 1 n Rg n +1 x on: dx x = +C , n ≠ 1 n + 1 k dx Rg onn: Rg món Rg ón o = or kx + n C ( rón: 1 kf (x) dx onn: f (x) ± g (x)) dx = = k f (x) dx f (x) dx ± g (x) dx 1 x ingr y dx : x = ln x + C , x e ingr n x > 0 x x dx omoón = e + C n: 1 f ( ax + b )dx = F ( ax + b ) + C , donde F ′(x) = f (x). a Estas y del integrales resultan directamente de las derivadas del seno coseno. vrr: ➔ ingr no y ono d ( sen x dx = –cos x + C cos x dx = sen x + cos x ) = dx C − ( −sen x ) = sen x d (sen x ) = Las integrales de la composición del seno o coseno con una cos x función dx lineal son: 1 = − sen ( ax + b ) d x ➔ cos ( ax + b ) + C a 1 cos ( ax + b ) d x = sen ( ax + b ) + C a Podemos quizás f utilizar reconocer (g (x)) g ′(x) el método cuando de sustitución tenemos una para integral hallar de la algunas integrales o forma dx. Capítulo 14 505 emo Halle las integrales. 3 sen x dx e x cos (4x x x sen (e – 6) dx 3 ) dx 4 cos (3x ) dx Respuestas Utilizar 3 sen x dx = 3 sen x la regla de y = 3 (–cos x) = –3cos x + + luego integrar el − 6)dx x e (e ) dx − 6) + C ( ax + cos b ) dx = sen ( ax + b ) + C a ⎛ du ⎞ ⎜ ⎟ dx ⎝ Reconocer sen esto sen como una expresión de la f or ma u dx ⎠ f(g(x))g ′(x) = dx y escribir la respuesta du u du x x o bien, tomar u = e y luego utilizar = e dx = –cos u + C x Simplicar, integrar y reemplazar u por x = –cos e 1 3 x 4 cos (3x ) dx + C ⎛ du ⎞ ⎜ ⎟ = du ⎝ dx 3 4 × 12 cos Sea u dx u = 3x y por lo tanto, ⎠ 1 ⎛ du ⎞ ⎜ ⎟ 3 = 12 1 ⎝ dx x ⎠ cos u du = Simplicar 12 e integrar 1 sen u + C = 12 1 4 sen = (3 x 4 Reemplazar ) +C u 12 Halle las 14E integrales en las preguntas a 0. ⎛ ⎛ 1 2 1 (2cos x + 3sen x) dx 2 ⎜ x + cos π sen(π 5 20x x) dx ⎝ 3 4 sen(2x 6 (2x + ⎞ ⎞ x ⎜ ⎝ 3 3 ⎟ ⎟ (5x dx ⎠ ⎠ 3)dx 4 cos 2 ) dx – 1)cos (4x – 4x) dx tan( 3 x ) cos e dx 7 (ln x ) dx 8 2 cos x (3 x ) sen x 2 9 cos x sen xdx dx , 10 cos x 506 Análisis con funciones = 12 x dx Entonces Ejercitación constante 1 sen (4 x = = una C x sen por C 4 multiplicación seno 1 cos (4 x la dx trigonométricas para cos x > 0 por 3x e PREGUNTAS TIPO sen Sea 11 f = Halle Escriba f f (x) e f = (x) dx ln(cos x). Muestre A par tir Podemos cos x. ′(x). Sea 12 (x) EXAMEN x que de utilizar ′(x) f lo = –tan x. anterior, halle tan x ln(cos x) dx el orm fnmn áo para evaluar Véase integrales la sección 9.4. denidas: b b f (x ) dx = [ = F ( x )] F (b ) F ( a ), donde CPG, para F es una antiderivada de f. a a emo Evalúe la Verique integral su denida respuesta, sin la evaluando π la obtener integral el denida valor en la exacto. CPG. π 4 2 3 2cos x dx sen(2 x ) cos (2 x )dx π 0 4 Respuestas π π 4 4 2cos x dx = 2 cos x dx Aplicar el teorema fundamental del cálculo 0 0 π = 2 [ sen x ] 4 0 π = 2 sen sen 0 4 2 = 2 0 Evaluar, utilizando los valores del círculo de 2 radio = Utilizando la unidad 2 CPG: En la investigación de la sección 9.3 se explica π cómo 4 2 cos x dx ≈ 1 , 41 y dado ingresar una integral denida en la que calculadora. 0 2 ≈ 1 , 41, nuestra respuesta está vericada. { Continúa en la página siguiente. Capítulo 14 507 π 2 3 sen (2 x ) cos du (2 x )dx Sea π u = cos (2x) 4 = y 2sen (2x). dx π x = 1 ⎛ du 2 ⌠ = ⎞ 3 u ⎮ ⎜ dx ⎟ 1 π ⌡ 2 x = dx ⎝ ⎠ Reemplazar sen (2x) 3 por ⎞ ⎜ ⎟ 3 y 2 u=−1 ⎛ du por 4 ⎝ dx cos (2x) ⎠ u 1 = 2 π u=0 x Cuando 1 ⎡ 1 = 4 ⎛ = , u = cos 4 1 ⎜ ⎛ π ⎞ ⎞ ⎜ ⎟ ⎟ 2 ⎝ ⎝ 4 π = = cos 0 2 ⎠ ⎠ ⎤ u ⎢ 2 ⎥ 4 ⎣ ⎦ Cuando = x ( ( −1) − , u = cos 2 4 = ⎛ p 0 1 − 0 ⎜ ⎝ ⎛ π ⎞ ⎞ ⎜ ⎟ ⎟ 2 ⎝ 2 = cos π = −1 ⎠ ⎠ ) 8 Después, aplicar el teorema fundamental del 1 = cálculo 8 π 2 3 Utilizando la sen CPG: ( 2 x ) cos (2 x )dx = 0,125 Evaluar la integral integral denida en la π 4 CPG 1 y dado que 0,125 , = nuestra respuesta queda 8 vericada. Ejercitación Evalúe la Verique 14F integral su denida respuesta, sin la CPG, evaluando la para obtener integral el denida valor con la exacto. CPG. π π 3 cosx dx 1 (2sen x 2 + sen 2x) dx π 0 3 π π ⌠ 2 ⎛ 2 ln ⎞ x 3 3 cos ⎮ ⌡ ⎝ 0 dx x ⎜ e 4 ⎟ x cos (e ) dx π 3 ⎠ ln 4 Se pueden utilizar integrales denidas para hallar áreas y volúmenes. ➔ Cuando el área delimitada por la cur va y = f (x), el eje eje x, el x y las y rectas x = a y x = b se rota 360° alrededor del volumen b 2 del sólido generado π y es dx. a 0 508 Análisis con funciones trigonométricas x emo Una porción Halle Escriba el del gráco área de la de f (x) región = x sen x se muestra en el y diagrama. sombreada. f(x) la generado integral cuando que la representa región al volumen sombreada se del rota = x sen x sólido 360° alrededor A 0 del A eje x x par tir de lo anterior, halle el volumen del sólido. Respuestas Igualar x sen x = de x = 0 x = 0, o la función a 0 para hallar las coordenadas x 0 sen x = x (sen x )dx ≈ O y A 0 π Plantear π la integral denida y evaluarla en la CPG 3,14 El área de esta región resulta π ser 0 b π 2 π y Utilizar dx para plantear la integral denida 2 ⎡ x (sen x ) ⎤ ⎣ ⎦ π dx ≈ 13, 8 a 0 y evaluarla en la CPG y También podemos hallar el área entre dos cur vas. Cuadrante Cuadrante 2 1 b ➔ Si y ≥ y para todo x en a ≤ x ≤ b, entonces ( y − y 1 2 es )d x 2 a el área emo Halle el entre las dos cur vas. x O Cuadrante Cuadrante 3 4 área de la región en el cuadrante 1 delimitada por las cur vas y = 0,4x e y = sen x Respuesta 2,25 Utilizar Área = (sen (x)) − la CPG para dibujar el gráco y hallar los 0,4x) dx puntos de intersección donde sen x = 0,4x 0 b ≈ 0,623 El área es igual ( y a y 1 ) dx 2 a donde Dado elegir a = que y = 0 y b sen x sen ≥ x 1 Ejercitación En las Utilice 1 y = x 2 y = x y integral sen x e e 2,125. 0,4x y = para 0 ≤ x ≤ 2,125, 0,4x 2 14G preguntas una ≈ y = 2, las cur vas denida 2x – 6 en para el dadas delimitan una hallar el la cuadrante área de región. región. l 2 – 2 e y = x + cos x Capítulo 14 509 PREGUNTAS TIPO EXAMEN k π 1 3 Sabiendo cos xd x que = y Sea f x . ( x ) = tan delimitada Halle Escriba por el f, área la generado ≤ k , ≤ 2 0 4 0 Considere el de eje la y el valor xo de k la la región recta x = en el primer cuadrante 2. región. integral cuando x halle 2 que la representa región se el rota volumen 360° del sólido alrededor del eje x. y A par tir de lo anterior, halle el volumen del sólido. (r; 2) 2 5 El gráco representa la función f (x) = a sen (bx). 1 Halle A los valores de a y b x partir de lo anterior, halle el área de la región r sombreada. –1 6 El y diagrama = cos y x + = muestra sen cos 2x. x + par te Las sen del gráco regiones 2x puede A y B de 5r 2r 7r 3r 2 r 2 –2 están escribirse 3r r 2 sombreadas. como y y = cos x(c + d sen x). Halle los valores de c y d 2 A par tir de lo anterior, halle el valor xo de las dos 1 intersecciones con el eje x representadas en A el diagrama. x 0 B –1 Halle el área de Halle el área total la región A –2 Halle se . el rota un volumen 360° del las sólido alrededor ro de del regiones generado sombreadas. cuando la región A eje x m momno n Material de disponible Las derivadas y las integrales se emplean en problemas de Hoja de relacionados con movimientos a lo largo de una línea: ejercicios derivadas cinemática ampliación en e 14: Más integrales recta. trigonométricas Supongamos su posición que un desde un objeto origen se mueve en a lo cualquier largo de tiempo t una está recta dada y que por la Rormo función desplazamiento s (t). Entonces tenemos las q: siguientes Inicialmente → en el relaciones: tiempo En Fnón zmno = 0 reposo → v(t) = 0 s (t) Inicialmente en reposo ds vo v (t ) = = s′(t) → v(0) = 0 dt Movimiento a la dv arón = a (t ) = v′(t) o derecha s″(t) dt → v(t) o hacia > arriba 0 t 2 Movimiento dn o rorr nn t = t izquierda t Ahora veremos algunos ejemplos en los que el movimiento lineal se abajo → o 510 Análisis mediante con funciones funciones trigonométricas. trigonométricas la hacia v(t) Celeridad modeliza a |v (t)|dt = < 0 |velocidad| emo Una par tícula se mueve a lo largo de una recta horizontal. El desplazamiento de la par tícula, en metros, desde un origen O , está dado por s(t) = 5 – 2cos 3t Halle Halle la para un tiempo t en segundos. velocidad el de la desplazamiento par tícula inicial, la y la aceleración velocidad y la en un tiempo aceleración de t la partícula. Halle cuándo izquierda Escriba y una recorrida la par tícula cuándo se integral para 0 ≤ t se mueve detiene, denida ≤ π hacia durante que segundos la el derecha, tiempo represente y utilice la la 0 hacia ≤ t ≤ distancia CPG para la π total hallar la distancia. Respuestas v(t) = 0 – = 6 sen 3t a(t) = 6 (cos 3t)(3) = 18 cos 3t s(0) = 5 – 2 cos (3(0)) = 5 – 2(1) v(0) = 6 sen (3(0)) = 6(0) = 18 cos (3(0)) = 18(1) v(t) = s′(t) a(t) = v′(t) 2(–sen 3t)(3) = Evaluar cada función en t = 0 3 m –1 a(0) = 0 m s –2 v(t) = = 18 m s 0 La 6 sen 3t = sen 3t 3t 0 = = cuando 0 0, mueve π, π t 2π, 3π v(t) 0 y está = 0. la < La reposo par tícula derecha hacia v (t) en la 0. se cuando izquierda Un diagrama , π , de 3 par tícula > v(t) hacia cuando 2π = 0, 3 La par tícula está en reposo signos es útil para analizar el en movimiento. π 2π 0, y , 3 π segundos. 3 v(t) + La par tícula se mueve hacia – 0 derecha cuando π 0 < t + la r 2r 3 3 r 2π < < t y 3 < π 3 segundos y hacia la izquierda cuando π 2π < t 3 segundos. < 3 π |6 sen 3t| dt = 12 m La distancia total recor rida desde 0 t 2 el instante t al 1 t es |v(t)| dt. 2 t Utilizar la CPG para evaluar la integral Capítulo 14 511 emo –1 Una par tícula se mueve a lo largo de una recta de modo tal que su velocidad, v m s en un tiempo 2 de t segundos viene dada por v(t) = 5 sen t cos t 5π Halle la celeridad de la par tícula t cuando = segundos. 6 Cuando t = 0, el desplazamiento, Halle una expresión para s Halle una expresión para la en s, de función la par tícula de aceleración, es 3 m. t. a, de la par tícula en función de t Respuestas 5π 5π 5π 2 = 5 sen v ⎜ ⎝ 6 La velocidad tiene tanto magnitud como dirección, cos ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ 6 ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ⎟ 6 ⎠ y la celeridad es la magnitud de la velocidad. Por lo 2 ⎛ 1 ⎞ = 5 ⎜ ⎝ ⎟ 2 ⎠ ⎛ 3 ⎜ tanto, ⎞ celeridad = |velocidad|. ⎟ ⎜ ⎟ 2 ⎝ ⎠ 15 = 8 15 15 1 Celeridad = = m s 8 8 ∫ 5 sen t cos = t dt du ⎛ ⌠ 2 ⎞ 5 ⎮ ⌡ 2 u ⎜ Integrar dt la ⎝ ⎠ Utilizando 2 = 5 ∫ velocidad para obtener el desplazamiento ⎟ dt sea u = cos t, du du u sustitución, entonces, = sen t dt ⎛ 1 = 5 ⎞ 3 + C u ⎜ ⎝ du ⎟ 3 por ⎠ lo tanto, − = sen t dt 5 3 s (t ) = t cos + C 3 5 Usar 3 3 = cos el dato de que s(0) = 3 para hallar C (0 ) + C 3 5 3 = (1) + C 3 14 C = 3 5 14 3 Por lo tanto, s (t ) = cos t + 3 3 Utilizar la regla del producto para hallar la derivada 2 = 5 sen t [ 2(cos t )( sen t ) ] + cos 2 = No utilice la PREGUNTA 1 Una su t (5 cos t ) 3 t 10 sen Ejercitación ✗ cos t + 5 cos t 14H CPG TIPO par tícula para las preguntas a 3. EXAMEN se mueve desplazamiento s en a lo largo metros de desde una un recta origen de O modo está tal dado que por t s 512 y la regla a ( t ) = v ′( t ) (t) = e sen t para un tiempo de t segundos. Escriba una expresión para la velocidad, v, Escriba una expresión para la aceleración, a, Análisis con funciones trigonométricas en función en de función t de t de la velocidad de la cadena 2 Una la par tícula par tícula, s (t) = 1 – se en 2 sen Calcule la Calcule el Calcule el mueve metros, t para a de largo desde un velocidad valor lo un tiempo para 0 desplazamiento velocidad es t < una recta. origen O de cuando t, de t = t de está El desplazamiento dado de por segundos. 0. π, < la en el que par tícula la velocidad desde O es cuando cero. la cero. –1 3 La velocidad v m s de un cuer po que se mueve a lo largo de una recta sen t horizontal Halle 0 ≤ el Halle El las Un un tiempo cuándo la la cuándo la 0 ≤ función preguntas objeto segundos está par tícula t ≤ 2π a del aceleración en t partícula desplazamiento s de está en dada reposo por v (t) durante = el e cos t inter valo 2π ≤ inter valo para 4 t Halle En en 4 a 6 se comienza s es de en 4 hacia la función metros. izquierda de durante t Halle una expresión t permite a mueve cuer po inicial de se el moverse uso de desde la un CPG. punto jo O. Su velocidad –1 v m s después v (t) = Sea d 4 sen el t de + t segundos 3cos t, t ≥ desplazamiento Escriba Calcule una el integral valor de viene dada por 0. desde que O cuando represente t = 4. d d −1 5 Una par tícula se mueve con una velocidad v m s dada por 2 t v (t ) = (t donde +1)sen t ≥ 0. 2 Halle Una la la aceleración par tícula aceleración cuando los acelerando Halle todos dirección Halle 0 < t está la < los en el el instante acelerando tienen signos o en el son mismo instantes distancia total en 0 la signo < t y que < cuando la la aminorando Determine marcha los segundos. marcha diferentes. aminorando inter valo la 1,5 en el si la la 1,5 cambia y marcha par tícula instante par tícula velocidad está segundos. de 4. recorrida por la par tícula durante el tiempo 4. −1 6 La velocidad v m s de una partícula que se mueve en línea recta está 2sen t dada por v (t) la = e – 1; t aceleración es de el la tiempo en par tícula segundos en t para Halle Dibuje aproximadamente un gráco de v(t) = e Determine 0 ≤ t ≤ 12. =1. 2sen t el valor o los valores de t, para 0 – 1 para 0 ≤ t ≤ 12. ≤ t ≤ 12, donde la –1 par tícula En el instante gráco al de origen Halle la tiene la en una t = velocidad 0, la velocidad el par tícula para inter valo distancia de 0 recorrida ≤ en 5 m s está explicar t ≤ en si el la origen. Utilice par tícula el regresa o no 12. los 12 segundos. Capítulo 14 513 ero rón ✗ 1 Halle la derivada de: 3 f (x) = cos (1 – 2x) y f h y = sen 2 f f g 2 (x ) = (x) Halle = la t s (t) = e f y ln(tan 2 sen x (ln tan x x)(sen x) (x) = = 2 x cos sen x x cos = x) x integral: 3 ( 4 x sen x ) dx cos (3 x )d x sen (2t ⌠ 2 x cos (2 x )d x 2 sen x cos x h dx Evalúe la integral sen (ln x ) dx ⎮ ⌡ +1) x dx ⎮ 2 (2 + sen x ) ⌡ 3 ( 2t 6 cos x ⌠ 2 xe ⌠ f dt 2 cos ⌡ g + 1) ⎮ sen ( 4 x +1)d x denida: π π 3 sen x dx (1 + sen x) dx π 0 3 π π 3 2 2 (sen x + cos 2x) dx 5 sen 0 PREGUNTAS 4 Halle y = x cos x d x 0 la TIPO EXAMEN ecuación cos (3x – 6) de en el la normal punto a la función con fórmula (2, 1). x 5 Halle las coordenadas del punto en el gráco de y = sen , 2 1 0 ≤ x ≤ π, en el cual la tangente es paralela a la recta y = x +3 4 6 Una función y = f (x) pasa por el punto (0,2). Su función f (x) derivada 4 es 7 El f ′(x) = x gráco – sen x. Halle representa la la fórmula función f de (x) = la p función. sen(x) + q, p, q ∈ 2 N Halle: x 0 r Los valores de p y 2 El área de la ero 1 Las cur vas denida región dadas para sombreada rón delimitan hallar el área una de región. la Utilice una integral una integral región. 2 2 y = y Las 2cos = denida y = + 2 sen x cur vas región x se e y dadas para rota sen cos x y + 1, x 360° = el una volumen alrededor eje x para 0 514 y = Análisis e con , x = 0 funciones y x x = 2 y = región. del del ≤ cos x 0, el eje x 0,5x delimitan hallar el x = r 3r q 2π trigonométricas x sólido eje x ≤ π Utilice generado cuando la 2 2r PREGUNTAS 3 El área TIPO bajo la EXAMEN cur va y = cos x entre x = 0 y x = k, π donde 0 < k , < es de 0,942. Halle el valor de k 2 cos 4 Sea s(t) = (5t) 2e – 4. s ′(t). Halle Muestre A cos s ″(t) que par tir de lo = (5t) 50 e anterior, 2 (sen verique (5t) que s – cos tiene (5t)). un mínimo π relativo en t = 5 s es a la lo función largo de desplazamiento una recta, donde de s una se par tícula mide en que metros se y t mueve en segundos. Halle t = 2 la distancia del dr Derivadas f f (x) (x) recorrida por la partícula de t = 0 a segundos. ResuMeN ● total = = del sen cos x x capítulO seno, ⇒ ′( x ) f ⇒ fnon el ′( x ) f 14 coseno = = cos y la rgonomér tangente: x –sen x 1 f ( x ) = tan x ⇒ f ′( x ) = cos x , ≠ 0 2 cos ingr ● Integrales sen xdx cos xdx del = no seno y ⎮ ono coseno: 1 sen ( ax + b )d x = cos ( ax + b ) + C a 1 ⌠ cos ( ax + b )d x = sen ( ax ⌡ ● = sen x + C ⌡ ⎮ el y cos x + C ⌠ ● x + b) + C a Cuando las el rectas área x = a delimitada y x = b se por rota la cur va y 360° = f (x), alrededor el eje x y del b 2 eje x, el volumen del sólido generado πy es dx a b ● Si y ≥ y para todo x en a ≤ x ≤ b, entonces (y 2 – y ) dx es el 2 a área entre las dos cur vas. Capítulo 14 515 t or del d conomno En onr la investigación sobre la derivada del r seno se representó grácamente la d derivada de sen x, lo cual condujo a conjeturar que (senx) = cosx. Esto dx vericó con varios valores y resultó ser verdadero para estos valores. d ■ ¿Demuestra lo anterior que (sen x) = cos x? dx Siga los siguientes pasos para hallar la derivada del seno por un método geométrico. ■ P He aso aquí Para cada paso, ¿está usando razonamiento 1 un P círculo de radio unidad. QOP = h ■ rad. aso A inductivo o deductivo? 2 medida sucede que con h la se acerca longitud a del cero arco ¿qué QP en S Q relación con la longitud del segmento QP? S P Q h x O R P h x O ■ ■ ¿Cómo sabe que A de anterior , par tir π – lo ∆QOP es ¿por R isósceles? qué OQP es igual h a radianes? 2 ■ ¿Y por aso el arco QP es igual a h? 3 P ■ qué S Q π ¿Por qué SOQ es igual a – h – x? 2 ■ Halle un segmento de recta paralelo a SO π ■ A par tir de lo anterior , ¿por qué OQA también es igual a – h – x? 2 A P h ■ Utilice OQP y OQA para explicar por qué AQP = + x h 2 x O 516 Teoría del Conocimiento: de la conjetura a la prueba R se ■ aso ¿Por 4 aso 5 P qué QA es igual a sen(x + h) – sen t P x? d Ahora muestre que (sen x) = cos x. dx S Q (cos (x + h), sen (x + h)) Justique cada uno de los pasos: h + d x 2 sen (x (sen x) = + h) – sen x lim dx h h→ 0 QA = lim h→0 P A (cos x, arco QP sen x) QA = lim h h→0 QP x h = lim [cos ( + x)] R h→0 = 2 led O cos x S Q "Todos los enunciados matemáticos h + x 2 pueden expresarse con sen(x palabras sencillas. Pero mientras que + h) – senx al A hacerlo llenaríamos varias páginas, c importantes P si h x utilizamos la notación matemática O podríamos necesitar tan solo un ■ Una de las maneras para R renglón. lograr ¿Qué tipo de razonamiento utilizó esta d para reducción notable consiste en mostrar para expresar Lancelot Hogben y smoo Los conceptos provienen límites a de ■ ¿Podría análisis la Explique su respuesta. Dé otro de razonamiento. un ejemplo del tipo d ¿Demuestra esto que (sen x) = cos x? dx británico investigación del Se le el del de atribuye John Wallis símbolo haberse sin deductivo? (1895–1975) fundamentales inglés introducción o mmáo innito. matemático cos x? demás". ■ Cientíco = enunciados, ■ instrucciones (sen x) dx emplear ¿Inductivo símbolos que ∞ los al la para innito. desarrollado uso de los análisis el símbolos matemáticos? { John Wallis (1616–1703) Capítulo 14 517 Distribuciones 15 ObjetivOs Concepto 5.7 valor de 5.8 Distribución 5.9 Distribuciones An Qué binomial; la números. de esta su z); discreta para media y y cur vas propiedades datos y sus distribuciones discretos; de probabilidad; aplicaciones. varianza. normales; de la estandarización distribución o tipicación de la normal. comnzar media Por E(X) normales necesitamos Calcular aleatoria (media); (valores probabilidad CAPÍtUlO: variable esperado variable 1 del de saber de un ejemplo: distribución de Comprobemos conjunto Calcular de la frecuencias x 0 1 2 3 Frecuencia 3 6 9 2 1 Calcule la nuestras media media frecuencias de x: a de de estas habilidades distribuciones de x: x 3 4 5 6 7 8 Frecuencia 3 5 7 9 6 2 10 12 15 17 20 3 10 15 9 2 x f ∑ x x = (0 × 3) + (1 × 6 ) + (2 × 9 ) + (3 × 2 ) Frecuencia = ∑ f 3 + 6 + 9 + 2 Repita la pregunta usando la calculadora 30 = = 1 ,5 de pantalla gráca (en adelante, CPG). 20 ⎛ n ⎞ 2 Usar la notación ⎜ 2 ⎟ r ⎝ Evalúe: ⎠ ⎛ 8 ⎞ ⎛ 6 ⎞ ⎛ 9 ⎞ 3 a ⎛ 5 ⎞ Por ejemplo: Evaluar ⎜ ⎝ ⎛ 5 ⎞ ⎜ ⎝ 3 ⎟ 2 5 5! = Resolver ⎝ ⎟ 2 ⎜ ⎝ ⎠ ⎟ 5 c ⎠ ⎜ ⎝ ⎟ 6 ( 0, 3 ) 6 ( 0, 7 ) ⎠ ⎠ 4 = = 0 2 2 !3! ⎠ × ⎟ 2 ⎜ ecuaciones 3 Resuelva las siguientes ecuaciones: 4 5, 5 Por ejemplo: Resolver la ecuación x = 3 = a 3, 2 2, 5 = x x 1 ,2 4 4 = 3 4 = 3x x = 9 x 3 x = 1 ,6 c 0, 2 518 Distribuciones de probabilidad 0, 4 Durante inusual el la copa alcanzó resultado Paul vivía de en (Alemania) de par tidos. 2 se par tidos estanque hizo que En de celebridad. un y alimentarios mundial se el fútbol Un de en pulpo 4 el de que 200, llamado se acuario tanque para vivía Paul jugaron predecir donde personaje se famoso el de resultado tanto predecir 2008 y 200. Oberhausen por colocaban un logró entre municipal inter nacionalmente usaron un sus de dos hábitos una serie cajas que ¿Por contenían un mejillón cada una y la bandera de las dos qué quieren nacionales que se enfrentaban. La elección del mejillón que primero se intepretaba como una predicción del a ganar el par tido. Paul acer tó el 86% de las país este capítulo analizaremos situaciones como la probabilidad de un suceso, si se puede estas y futuro de Aunque... los par tidos ¡quizás de Paul sí fue capaz de predecir debiese exclusivamente predecir los cuando, racionalmente, cómo el futuro al parece azar. algo un veces. predecir determinar que (como que el En creer alguien pulpo) iba personas se o comería las selecciones ser ilógico? resultados fútbol! Capítulo 15 519 . ➔ vara Una del Las ara aaora es aaora una cantidad cuyo valor depende azar. variables aleatorias se representan con letras mayúsculas. Una He aquí unos ejemplos de variables no X = El tres número de veces que sale variable un seis cuando se arroja el dado necesariamente debe tomar valores veces = El número de bebés en un = La masa de un paquete de papas = El tiempo empleado por un corredor para completar variables vara contable dentro aaora de vara aleatorias valores cra: (por aaora de un cier to pueden ser dos pueden ejemplo, connua: inter valo de X y B número nito tomar ejemplo, M y T valores 5; 5,5; Deberá cualquier variable aleatoria discreta X, el un seis al arrojar un dado tres veces. representar “la probabilidad de que número Podemos el usarse un seis sea La primera un estadístico registros tabla derecha, Por atrás, La en da 40, de los pero parecen números aleatorias Una de veces designar escribir número de P(X = 520 antes veces 15.° Para usar y la en la , “al 2 esta minúsculas los una lista, quinta de y Distribuciones una la y las calculadoras aleatorios. son En de puede variable. 73735 45963 78134 63873 02965 58303 90708 20025 98859 23851 27965 62394 33666 62570 64775 78428 81666 26440 20422 05720 15838 47174 76866 14330 89793 34378 08730 56522 78155 22466 81978 57323 16381 66207 11698 99314 75002 80827 53867 37797 99982 27601 62686 44711 84543 87442 50033 14021 77757 54043 46176 42391 80871 32792 87989 72248 30500 28220 12444 71840 de Smith máquina se debe (arriba, abajo, números. la, pueden realidad, generados por probabilidad lista que la yendo hacia ... que valores 3. Babington dirección los y y que Tippett, azar” usando seleccionar número 0, Leonard Bernard dígitos dígitos de y una x) se una emplearse trata fórmula de hoy números matemática, de variables discretas es aleatoria humano. por números Kendall de valores publicada tomó 100 000 número el los a aleatoria que aleatorios. r ucón discreta en 62, puesto de etc.) números Distribuciones ➔ 44, ser el computadores generar pseudoaleatorios, un fue Tippett Maurice conjunto por tomar aleatorios diagonal, 20, puede 1939, comenzando 22, para un x 1927. par tida, izquierda, mayoría día de en Hacia operada punto ejemplo, valores publicar especializada el de donde británico, censales. consiguieron decidir x”, una para tomar sale 6,5; …). anteriores). reales para …4; valor para sale 6; mayúscula letras la pueden de letra variable Tomemos grupo o anteriores). pueden (por un de un estudiantes 4,5; tipos: tener de 00 m tomar Las ejemplo, tamaños zapatos fritas de T (por embarazo los M solo positivos enteros B discreta aleatorias: proa a de todos probabilidad probabilidad los de de una valores que variable posibles ocurra cada aleatoria de la valor. variable empo Sea un X sea dado la variable tres veces. aleatoria Tabule la que representa distribución de el número de probabilidad veces de que sale un seis cuando se arroja X. Respuesta X puede tomar los valores 0, 1, 2 y 3. Usar un diagrama de 1 1 6 seis p(3 seises) = 1 seis 6 no p(2 5 seises) 6 1 seis 6 no 5 6 6 1 1 5 × × 1 árbol = hallar los 216 5 valores de = 6 6 6 216 1 5 1 5 p(2 seises) × = 6 × 6 = 6 P (X = 0), P (X = 2) P (X = 3) P (X = 1), 1 no 5 p(1 seis) = seis 5 × 6 5 × 6 y 216 seis 6 para 1 seis 6 1 × 6 = seis 1 × 25 = 6 216 6 1 5 seis p(2 seises) 1 × = 1 × 5 = 6 6 6 6 216 1 seis p(1 5 seis) = seis no 1 5 no 6 5 5 × × 6 6 25 = 6 216 6 1 6 seis 5 seis 6 p(1 seis) = no 5 × 6 5 1 × 6 25 = 6 216 seis 5 no 6 p(0 5 seises) = seis 5 × 6 5 × 6 125 = 6 216 6 x 0 P(X Vemos = 1 2 Escribir 3 las probabilidades 125 25 5 1 216 72 72 216 en una x) que, en 125 el ejemplo, 5 25 + la tabla suma de las probabilidades es: 1 + + = Algunas veces P (X se = x) reemplaza simplemente 216 72 72 por P (x) 216 o P : los signicados x son ➔ Para 0 ≤ cualquier P(X = x) ≤ variable aleatoria ∑ P( X = análogos. X x ) = 1 0 ≤ P(X = signica empo x) ≤ que probabilidad debe La variable aleatoria X tiene la siguiente distribución de 1 2 3 4 estar a x) Halle 7c el 5c valor de 4c 0 y 1. P( X = x) = 1 5 signica = siempre entre probabilidad: ∑ x P (X 1 una 3c c. c de Halle P (X ≥ las la suma probabilidades siempre 4). que será 1. Respuestas a 7c + 20c 5c = + 4c + 3c + c = 1 Usar ∑ x ) = 1 en solución de c muchas preguntas examen par ten de = 20 = La Resolver 1 c P (X 1 P (X ≥ 4) = P (X 3 = = 4) 1 + 20 + P (X 4 = 5) hecho de de probabilidades las que la suma = = 20 1 del 20 5 debe ser siempre Capítulo 1. 15 521 Ejercitación 1 Decida A es a me B 2 3 si c C D 15A cada “la edad llame es es “la “la es Tabule por en de la de gatos diámetro de distribución suma de continua completos longitud La El número de c El número más El producto dado años es de la o discreta: próxima persona que teléfono”. a Un aleatoria cantidad “el la variable las las de caras veces de próxima cuando que se (no en se o la de igual se de dos seis ver un en el gato variable dados mercado”. blanco”. se lanzan dos caras aleatoria: normales cuando lanzan seis compre cafetería”. cuando cuando cargado) un de cada lanzan obtiene que antes probabilidad caras equilibrado banana veré rosquillas pequeño las que se lanzan dos dados tiene un dos dados dados normales normales “1” en una Un cara, un “2” en dos de sus caras y un “3” en las otras tres dado se lanza dos veces. T es la variable aleatoria “valor un dado misma distribución de probabilidad de La tiene caer sobre T cualquiera que probabilidad Halle: de La a equilibrado total la lanzado”. dado caras. es El normales probabilidad de que el resultado total sea mayor que de sus 4 caras. 4 Un juego adelante Se arroja número Si el el de mesa por un es se jugada, dado par, número S es juega moviendo siguiendo equilibrado es la mitad impar, S es esta de de dos seis ese un contador S lugares hacia regla: caras una vez. Si el número. veces el número que muestra dado. Escriba a una tabla que muestre los posibles valores de S y sus probabilidades. ¿Cuál se 5 La es variable x P(X la mueva = probabilidad más de dos aleatoria 1 2 1 1 3 3 x) X 3 4 c c de que en una sola jugada el contador espacios? tiene la siguiente distribución de probabilidad: En a Halle el valor de Halle P(1 < X < pregunta = y) se función tipo = cy conoce La como de examen probabilidad 6 . 4). Esto Pregunta 6, 3 P(Y la c. distribución de probabilidad de una variable aleatoria Y de Y. viene Podemos usarla para 3 dada por P(Y = y) = cy para y = 1, 2, 3. hallar Sabiendo que c es una constante, halle el valor de la probabilidad c de los distintos valores de aleatoria 522 Distribuciones de probabilidad Y la variable Preguntas 7 La tipo variable examen aleatoria X tiene la siguiente distribución la distribución de probabilidad: x −1 0 1 2 P(X = Halle 8 La x) el 2k 4k valor variable de 2 2 6k k k. aleatoria X x tiene de probabilidad dada 1 ⎛ 1 ⎞ por P (X = x ) = k ⎜ para ⎟ x = 1, 2, 3, 4, y k es una constante. ⎝ 3 ⎠ Halle 9 La 0, el valor variable 1, 2, 3, exacto aleatoria 4, 5. La discreta X distribución puede de tomar 0) = P (X = ) = P(X = 2) = a P (X = 3) = P (X = 4) = P(X = 5) = b P (X ≥ 2) = 3P (X a y b son los Determine la variables las P (A = = de esta aleatorias dada por a y b de que la distribución discretas A y B suma sea son de dos superior obser vaciones a 7. independientes y distribuciones: 1 2 3 1 1 1 3 3 3 1 2 3 1 2 1 6 3 6 a) B P (B de probabilidad siguientes A viene valores 2) valores independientes tienen de X los constantes. Determine Las < solamente probabilidad = a La k. P (X donde 10 de b) variable aleatoria obser vación de C es la suma de una obser vación de A y una B 5 Muestre a que P(C = 3) = 18 Tabule la Esperanza El aor distribución de probabilidad de C matemática mo o prao de una La variable aleatoria X es el valor esperanza matemática verdad promedio que deberíamos esperar para X cuando se repeticiones del valor medio o distribución esperado de una variable aleatoria X se de (la en población representa original). con en experimento. cuestión El es media realizan la muchas la Se denota a E (X ). menudo con μ Capítulo 15 523 ingacón: Se lanzan simultáneamente diferencia, Copie 1 resultados D, y entre los complete dados resultados la 0 d dos de distribución 1 2 de se los de 3 y los dados anota la dados. probabilidad 4 de D 5 10 P(D = d ) 36 Se 2 repite el siguiente espera experimento tabla para obtener cada uno 0 d 36 veces. mostrar de 1 la Copie y frecuencia los diferentes 2 3 complete con la que valores 4 la se de d 5 Puede Frcunca dibujar resultar un útil diagrama 10 praa del espacio como 3 Calcule 4 El la media de esta distribución de los frecuencias. capítulo experimento preguntas 2 y original 3 para se esta 0 d ¿Qué ¿Cuál 10 Se hallar la la ➔ que valor empo Esta es la = X es 1000 media o valor cada ∑ x si 2 se 3 repitiera veces? sea la ¿O 4 de d de por experimento P( X de = una el solo misma esperado valor del esperado 5 su una en la experimento vez? cada caso. variable variable una lo tanto, aleatoria D respectiva solo Por simplemente probabilidad vez), y aleatoria X podemos sumando (el equivalente estos productos. es x ) distribución probabilidad ¿Cuál media ¿O la media E (X ) de la realización El el del valor de ejemplo x 0 1 2 3 1: P (X esperado = 125 25 5 1 216 72 72 216 x) ? Respuesta Usando la fórmula: Usar 125 ⎛ E( X ) = 0 ⎞ + 216 ⎝ 1 ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ⎛ + 2 ⎞ × ⎝ 72 = ∑ x P (X = x ) ⎟ 72 ⎠ 1 ⎛ 3 + ⎜ (X ) × Por 5 E 25 ⎞ ⎛ × ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ lo tanto, si repetimos muchas ⎞ × ⎟ 216 veces el dado tres experimento de ar rojar un ⎠ veces, podemos esperar que 1 E( X ) = el número medio de veces que sale un 2 seis sea { 524 3. las 9 sería multiplicando de Repita obser va? veces? espera veces. situación: 1 praa 6 100 250 Frcunca 5 repite Distribuciones de probabilidad 0,5. Continúa en la página siguiente. muestral, del Usando una CPG: Ingresar que los la toma lista X en Ahora usar cuando Usar X1) X y List” p en Ejercitación Al lanzar aleatoria muestra Pregunta 2 La en de las p Statistics variable) la media opción opción de el ser x) de como de un datos la que valores = una valores conjunto “X1 List” (lista “Frequenc y valor uno de y esperado los de valores X que un dado dado. tipo variable la variable X. no las 5.2 hay más sobre los secciones del 5.1 capítulo 17 orientación cómo datos ingresar en la CPG. 15B denida el tomar En frecuencias) 0,5 puede 1 de la en necesita = de (lista Vemos P(X hallamos conjunto x posibles el One-Var (estadísticas = y cor respondientes probabilidades E(X ) de x normal por X ¿Cuál = es de el la seis caras, cuadrado esperanza sea X del la variable resultado matemática que de X ? examen aleatoria Z tiene la siguiente distribución de probabilidad: z P (Z = 2 3 5 1 1 1 6 6 6 z) 7 11 x y 2 y E( Z ) = 5 3 Halle 3 Un x e y “dado marcadas Finobacci” con puntuación 4 Una los esperada variable es equilibrado, números 1, cuando aleatoria X 2, se tiene 3, 5, lanza la y 8, tiene 13. el seis ¿Cuál caras es la dado? siguiente distribución de probabilidad: x para P( x ) = x = 1, 2, 3, …, 8 36 Halle E(X ). Capítulo 15 525 Preguntas 5 Para una tipo examen variable probabilidad aleatoria viene dada ⎧ kx ⎪ P( X = x ) = discreta X, la distribución de por: x = 1 , x = 2, 3, 4, 5 ⎨ ⎪k (10 − ⎩ x ) 6, 7, 8, 9 Halle: 6 a El valor a Copie de de y la complete, probabilidad x P (X = ¿Qué c Halle X es una valores x) a ≤ la 8 Hay 2 P(X diez tamaño azules. no se de k y ≤ 4. es = bolas pero Se b la puede Se la siguiente aleatoria ∈ sabe tomar distribución discreta, X: k ? Dé su respuesta en la Q. distribución, aleatoria discreta que P(X = en que 2) función solo = 0,3 y de k puede que tomar la los media de la 2,8. en dos una de escogen escoger Enumere a, de de k, variable 3 valores b, E(X ) ). reponen. hasta a 1−k media distribución Halle 0,2 k función una 2 variable 1, en de 1 rango forma 7 constante bolsa. ellas bolas Sea R el Todas son de rojas la son y bolsa, número de la primera roja los posibles valores de idéntico el resto son al azar, y bolas extraídas (incluida). de R y sus probabilidades. 9 Calcule c ¿Cuál Hay Las a es diez valor el bola medio valor bolas bolas cada el en más la vuelven se repone que la a R probable bolsa, se Muestre de como elegir antes de al de en azar, extraer probabilidad de R la ? pregunta pero la esta 8. vez siguiente. extraer la primera bola roja 4 en el segundo experimento es 25 Calcule tercer c la Deduzca 526 ¿Cuál de extraer la primera bola roja en el experimento. primera probabilidad es una bola el Distribuciones fórmula roja valor de en para el más hallar probabilidad experimento n probable probabilidad la de R ? de extraer la Pregunta 10 Se tipo compra Los un posibles variable billete. examen billete premios aleatoria Z tiene z la = z) 0,001 0,0001 ¿Cuánto = espera o ganar bien “verdadero” El 2 En 3 El 4 Le tomó 5 La selacofobia Para de ➔ de Es 1 de mire las los días el obtener o con el signicado. en promedio por billete? binomial preguntas “falso”. que tenga jugó el al ¿Cuántas haber se de por miedo respuestas test creado cuyas Escriba que Da la respuestas respuesta adivinar a los la a respuesta nal de vez mueven en pintar 300 000 veces al día. Mona Lisa. Italia. los labios libro para encontrar correctamente? tener de la de respuestas correctas una las ¿Logró correctamente 3 respuestas esenciales mujer . se relámpagos. contestado 3 una ojos V inci contestó necesita elementos por los primera Leonardo exactamente tres ganada la binomial cinco bien fue se a es esperaría pasar Sea Z $2. noma músculos bolos 10 preguntas. Los perder test posible antibalas promedio, juego $000. de ellas. chaleco ¿Cuántas el presentamos alguna cinco o su distribución de Ahora inter prete rucón pregunta. valor 0). e ingacón: cada cantidad un distribución: 0,05 c continuación y 0,2 E(Z ) de la $200 1000 Determine son representa $20, 200 Denición $2, por 20 P(Z A $0, instantánea 2 Determine la son que a . lotería siguiente 0 P (Z de si hubiera correctas de respuestas un de buen correctas adivinado 5. a estas resultado? cada la respuesta? ¿Cuál es probabilidad el anterior 5? distribución ● En test hay 5 experimentos. binomial son: ● ● Hay ● Cada un número jo de Aquí el éxito consiste correctamente experimento tiene solo dos posibles: “éxito” o probabilidad experimento en de éxito ( p) es constante Los el fracaso en En este es de caso, la probabilidad de éxito de 0,5, suponiendo que se obtuvo experimento. cada ● y incorrectamente. “fracaso”. ● La responder resultados responder ● en experimentos, n experimentos son independientes entre respuesta por tanteo. sí. ● Si respondemos una pregunta, que tendremos probabilidad correctamente eso de correctamente no mayor signica o menor responder la próxima pregunta. Capítulo 15 527 Los resultados de probabilidades un de xprmno estos resultados y noma se las correspondientes denominan r ucón noma La r ucón variable discreta Los son X, valores probabilidad representa Ahora dadas parámetros los 3: caras tres en que de de con examinemos capítulo describe noma n las (el ~ determinar una número Una B(n, este distribución de una binomial experimentos) y binomial p única (la se p). que probabilidad lanzamientos de anteriores. distribución problema, la compor tamiento condiciones denen éxito). X el de una vimos de por obtener moneda primera vez exactamente cargada, para la en el dos cual 2 P(cara) = 3 El siguiente diagrama de árbol nos puede ser vir para responder la pregunta. 2 3 C CCC X CCX C CXC X CXX C XCC X XCX C XXC X XXX 2 C 3 1 3 C 2 2 3 1 3 X 3 1 3 2 3 2 C 3 1 1 3 X 3 2 3 1 X 3 1 3 P (dos caras en tres lanzamientos) = P(CCX) + P(CXC) A + menudo teórica, Las tres probabilidades son usamos una distribución P(XCC) como la binomial, para iguales. describir una variable aleatoria que 2 P(CCX) = P(CXC) = P(XCC) = ⎛ 2 ⎞ ⎛ 1 ⎞ ⎜ ⎜ ocurre 4 en ⎝ P(dos caras en tres vida real. Este proceso se 3 ⎠ ⎝ ⎟ 3 ⎠ denomina 27 realizar Entonces, la = ⎟ modelización cálculos. Si la y nos permite distribución lanzamientos) teórica coincide exactamente con la de 2 ⎛ 2 ⎞ = 3 si embargo, el número ¿Qué ocurre si exactamente moneda? El solo de 12 3 ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ se nos ⎠ debe piden caras diagrama la = variable 27 528 grande, Distribuciones de la vida real, el modelo en de 9 es utilizar n, hallar seis un es la diagrama árbol pequeño. para esta de de obtener esta pregunta sería perfecto. general el probabilidad lanzamientos árbol de entonces probabilidad buscaremos una fórmula. no no explicación situación Sin es resultado modelo esto demasiado de ⎟ 3 experimentos, dos 4 = ⎜ ⎝ Sin ⎛ 1 ⎞ el de embargo, caso. cálculos dará la utilidad? por basados necesariamente completa en este vida y lo Generalmente, exacta real. ¿Les de en el una una quita Hay que comenzar por constatar que se reúnen las condiciones de una distribución binomial: ● Hay un número jo (n) de En este caso hay seis experimentos. experimentos. ● Cada experimento posibles: ● La “éxito” probabilidad tiene o dos resultados Un “fracaso”. de éxito ( p) es de experimento es obtener obtener cara y un fracaso ceca. 2 es La constante éxito probabilidad de éxito cada es 3 en vez que se lanza la moneda. experimento. ● Los experimentos entre son independientes Obtener sí. afectará cara el en un experimento resultado del no próximo experimento. Una combinación de C y X que producirá 2 caras y 4 cecas El es error más común CCXXXX. cuando 2 ⎛ 2 ⎞ = (= = ⎜ ⎝ 3 ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ posible probabilidad 0, 00548 ...) ⎟ 3 729 ⎠ binomial en Cada calcula 4 una P(CCXXXX) se 4 ⎛ 1 ⎞ combinación de 2 C y 4 X tendrá la es cuenta no que tener si hay misma exactamente r éxitos, probabilidad. deberá ¿Pero cuántas combinaciones hay? n – r haber también fracasos. ⎛ n ⎞ ⎜ ⎟ representa el número de maneras de elegir r objetos de un total En ⎝ r el capítulo 6 se ⎠ puede de n encontrar información El número de combinaciones ⎛ 6 ⎞ es, más objetos. por lo tanto, ⎜ ⎝ ⎟ 2 de 6 objetos que tienen 2 C y 4 el X ⎠ ⎜ ⎝ ⎟ 4 del binomio. ⎛ 6 ⎞ = sobre desarrollo = 15 ⎠ ⎛ 6 ⎞ Podemos usar la CPG para calcular ⎜ ⎝ ⎟ 2 ⎠ ⎛ 6 ⎞ Como alter nativa, se podría usar la fórmula ⎜ ⎝ ⎟ 2 6! 6 × 5 = = = 2! 4 ! 15 2 ⎠ o el tercer Por lo elemento en la sexta la del triángulo (2 Pascal: tanto, 2 P de caras en 6 lanzamientos) = ⎛ 6 ⎞ ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ⎝ 2 2 4 ⎞ ⎛ 1 ⎞ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ 4 = 15 3 20 = × = 0, 0823 (3 cs ) ⎟ 3 ⎠ 729 243 Capítulo 15 529 La generalización distribución ➔ Si X de este método lleva a la función de la normal. sigue una probabilidad distribución de obtener r independientes, cuando p experimento, = éxitos es la en n X ~ B(n, p), entonces la experimentos probabilidad de éxito en cada es ⎛ n ⎞ P( X binomial, r ) n r = p ⎜ (1 ⎟ − p r ) r que a menudo se abrevia ⎛ n ⎞ P( X = r ) sigue r q donde ⎟ r ⎝ X n p ⎜ empo r = q = – p ⎠ una distribución binomial, con 6 experimentos y una 1 probabilidad de éxito igual a en cada intento. ¿Cuál es la 5 probabilidad de obtener a Exactamente cuatro c Tres menos éxitos o los siguientes resultados? éxitos Al menos un éxito Rpua A mano: Podemos 4 a P( X = 4) = ⎛ 6 ⎞ ⎛ 1 ⎞ ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎝ 4 5 1 = 15 × reescribir 2 4 ⎞ Si X ~ B , ⎟ 5 ⎝ la pregunta como: ⎞ 6, ⎜ ⎟ 5 1 ⎛ halle el valor de: ⎠ ⎠ a P (X = 4 ) b P (X ≥ 1) c P (X ≤ 3) 16 × 625 25 48 ⎛ n ⎞ r = Usar P(X = r) = ⎜ 3125 ⎝ p ⎟ r n – r q ⎠ = 0, 01536 = 0, 0154 (3 cs) 6 ⎛ 4 Para P(X ≥ 1) es más directo calcular ⎞ 1 ⎜ ⎝ ⎟ 5 1 − P(X = 0) que calcular ⎠ P(X = 1) + P(X = 2) + ... + P(X = 6). 4096 = 1 15 625 11 529 = 15 625 = c 0,738 (3 P (X ≤ 3) = cs) Es P(X ≤ 3) = P(X = 0) + P(X = 1) + P(X P(X = 2) + P(X = 3) lo la (Véase { Distribuciones < r) confundir y P(X ≤ r). Por 0,983 Usar 530 fácil de probabilidad CPG la para siguiente Continúa este cálculo explicación.) en la página siguiente. tanto, leer las debemos preguntas cuidado. con Usando la CPG: a c Ejercitación 1 X sigue 15C una distribución binomial, con 4 experimentos y una 1 probabilidad de éxito igual a en cada experimento. 2 Sin calculadora, a P(X = 1) P(X < 1) c P(X ≤ 1) P(X ≥ 1) 1 ⎞ ⎛ 2 determine: Si X ~ B halle, 6, ⎜ con una aproximación de tres cifras ⎟ 3 ⎝ En ⎠ c y la pregunta 2 , utilizaremos signicativas: nomCf a P(X = 2) P(X < 2) c P(X ≤ 2) P(X ≥ 2) binomial) de Si X sigue una distribución binomial, con 8 experimentos y en lugar nomPf binomial) 3 (dpA en (dpP la una calculadora, porque 2 estamos probabilidad de éxito igual a en cada intento, determine calculando la 7 una probabilidad de obtener los siguientes probabilidad resultados: acumulada. a Exactamente c Más de 5 5 éxitos éxitos Menos Al de menos 5 éxitos un éxito Capítulo 15 531 empo La probabilidad mañana cinco es días 0,4. lo de que ¿Cuál use use es solo la dos el autobús para probabilidad de ir al que trabajo en la cualquier semana laboral de veces? Rpua A mano: Sea X el número el autobús. X ~ B(5, de días que ¿Podemos uso situación ver por qué es una binomial? 0,4) ⎛ 5 ⎞ 2 P( X = 2) = ⎜ ⎝ ⎟ 2 = 10 ( 0, 4 ) 3 ( 0, 6 ) Necesitamos P(X = 2). ⎠ × 0 ,16 × = 0 ,3456 = 0, 346 (3 cs ) 0 ,216 Usando CPG : la Véase en empo Se sabe que lo de que, de ambos al suministrar se 10 curan. En pacientes. gr upos se el cierto medicamento, ensayo ¿Cuál es la se el administró probabilidad 80% el de las personas medicamento de que los 10 a dos pacientes sigue “el curados y número en un de gr upo pacientes Multiplicar de P(X 10”. = 10) las y probabilidades P(X = una binomial hay curen? Respuesta X capítulo Suponemos un Sea sección 5.12 17. usan gr upos el la dos un 10) que X distribución dado que resultados: éxito es “se fracaso cura”. que cura” “no se Suponemos los resultados de 10 P(X = 10) = 0,8 = 0,10737… 2 [P(X = 10)] porque los dos sucesos (que los los experimentos de 2 = (0,10737…) = 0,0115 (3 cs ) pacientes de cada independientes. los dos grupos probabilidad Por de de grupo 10 que lo se curen) tanto, para pacientes, todos se son son la curen paciente entre es en paciente independientes sí. La probabilidad de éxito 2 [P(X 532 Distribuciones de probabilidad = 10)] . es ja e igual a 0,8. Ejercitación 1 Un 15 tetraedro cuatro más veces regular y probable probabilidad 2 La con Halle la de de el arco veces que de es El tirador a El tirador no a La tipo fábrica cuatro a Ninguna c Al La tiene es de de es probabilidad a La mitad Al menos la que ocurra dé lo cinco diana una cara inferior. terminará roja. ¿Cuál hacia Se es el abajo? lo lanza número ¿Cuál es la en la diana cuando al siguiente en ocho intentos: veces. menos máquinas Determine serán de cinco veces. de la máquina, producen las el máquinas probabilidad ocurra lo tipo produzca de que, en de una una pieza. pieza muestra siguiente: Exactamente mismo 13 no serán defectuosas. defectuosas. que Si que cualquiera cada 0,25. de cara y valor? defectuosa. dos de la roja tirador que cuatro 0,01. será de cara este diana en de probabilidad ocupada de blancas 0,55. de la de piezas menos color la un caras examen probabilidad defectuosa el que que en tres ocurra de a Una tiene registra posibilidad Preguntas 4 se probabilidad tira 3 D una la línea central telefónica de esa de una compañía compañía tiene 10 esté líneas, halle la que: las tres líneas líneas estén estén ocupadas. libres (con una aproximación de 4 cifras signicativas). 5 La de 6 probabilidad 0,4. Calcule acueste a En sala a una ¿Cuál uno 7 En la que de la 5% se probabilidad como examen, se acueste de máximo sabe probabilidad que tres que de que, de que de a las 7:30 cinco un días día determinado consecutivos ella es se días. el en 15% una de los la de escritorios seis se tambalean. escritorios, más de en Al en masa paquetes al de uno se tambalee, en una azar dos seleccionan Ningún Al al un Ninguno dos Los de procesadores paquete. azar Halle defectuosos procesadores dos procesador menos procesadores computadores se seleccionan se al encontró azar y se 15. procesadores menos de defectuosos. selecciona Tres exactamente escritorios? son Nicole probabilidad la seis Se 7:30 producción el Se la que tambalee? es de embalan a es se ¿Cuál la las de defectuoso defectuoso en un probabilidad Ningún de que procesador contenga: defectuoso defectuosos paquetes. procesadores la Halle en la cada uno defectuosos paquete y al probabilidad en de los cada menos de encontrar: paquetes paquete dos en el otro Capítulo 15 533 empo Una son caja contiene rojos. ¿Cuántas al menos El resto ores un un gran son blancos. deben clavel cantidad Se escogerse rojo entre de escogen para ellas claveles que sea de los claveles la al cuales azar probabilidad mayor que un de de cuar to la caja. que haya 0,95? Respuesta Sea X la variable aleatoria “el 1 son número X ~ de B(n, P(X ≥ 1) claveles rojos”. rojos, entonces P(rojo) = 0,25. 4 0,25) = 1 – P(X = 0) n = 1 – (0,75) n 1 − (0,75) > 0, 95 Se requiere que P(X ≥ 1) > 0,95. n 0 ,05 > ( 0 ,75) log y en 0 ,05 > n log 0 ,75 Resolver la inecuación en n consecuencia n log 0 ,75 < log 0 ,05 Cuando n log 0, 05 log 0, 75 > un se número inecuación n Se deben claveles de al que tomar de la la un mayor Si 2 El 1% es 3 X ~ el que de la que 0,5? ~ posible 4 La de 0,2) para que menos es 11. que entre haya ellos P (X y < en 1) una grande de P (X = 0,0256, gran de no ≥ > 1) caja muestra que halle haya 0,75, n están que averiados. se puede fusibles halle el tomar averiados valor ¿Cuál sea para mayor mínimo n probabilidad 534 más posible ¿Cuántas n 11 de fusibles de competencia número 5 y probabilidad una de 15E probabilidad B(n, valor asegurarse rojo 0,6) los menor 0,95. tamaño X menos para clavel B(n, que Si al caja Ejercitación 1 El probabilidad menos sea > 10,4 de veces la que de de intentos anotar se Ana hockey debe al 0,99? de probabilidad un una que gol Halle de el necesitaría menos de un 0,3. que lanzar probabilidad Distribuciones anote es gol caiga para sea moneda ceca penal en menor que mayor la que equilibrada sea de al 0,95. divide por negativo, se la invier te. Esperanza matemática de una distribución binomial 2 Pensemos en el ejemplo de la moneda no equilibrada, con P(C) = . 3 Si se arroja la moneda Intuitivamente, la 3 veces, respuesta ¿cuántas es veces se puede esperar que salga cara? 2. La demostración de esta 2 Esto es lo mismo que calcular 3× = 2 fórmula no 3 está Para la distribución binomial donde X ~ B(n, p), E(X ) = np de en el programa estudios de Matemáticas La el máquina nombre de de espaciados mitad clavo hay Cada orientarse lo las la a alturas Si de la de el Podemos más El dado dado se de de las una el o a cual cada de bolas qué a cae de Galton. los de con los igual las los sucede (véase esto las bolas. sobre de una dispuestos de El forma placa de ver tical forma pareja. embudo estadísticos está En que con clavos escalonada. la mitad directamente tomó del La extremo encima del este puede probabilidad. de la experimentos compone están clavos, binomial ranuras montones para espaciadas ver ter distribución en Se clavos sucientemente normal dispositivo directamente uno una bolas es Francis pueden izquierda lugar alturas en un rectangulares se bola pega la da Sir es superior , ranuras distribución por mitad el montones entender sobre empo Un a en bola proceso los la que derecha Quincunx, británico por una número distribución aproximará modo que este el En dividida embudo vez tanto, inferior . máquina inventor , está un superior clavo. Por su o uniformente. inferior superior Galton, NM. de la grande, bolas sección investigando de par te entonces se 15.3). un poco tema. no se equilibrado lanza obtendrá un 12 se veces número lanza más. seis en 30 veces Halle estos el 12 y se obtiene número un esperado seis de 8 veces. veces que lanzamientos. Respuesta 8 X ~ B(12, p) p donde 4 = = 30 Sea 15 X el obtiene número un seis de en veces 12 que se lanzamientos. 4 E( X ) = np = 12 × = 3, 2 15 Posiblemente querramos Ejercitación nuestro 1 a Una hacer 15F moneda normal se lanza 40 veces. Halle el propio número experimento esperado de Un normal de c dado veces Un que caras. se y se arroja obtendrá naipe se extrae devuelve. 13 de de estos 40 un una veces. el número esperado seis. baraja naipes Halle son explorar cerca se nuestros de de 52 naipes, corazones. se El anota y se proceso se de los cuán encuentran resultados resultados esperados en distribución repite 40 veces. Halle el número esperado de binomial una binomial. corazones. Capítulo 15 535 PREGUNTAS X 2 es una media Un 3 de test cada la una, X es 15 con que “el aleatoria preguntas un distribución de a La La media c La probabilidad Se halla de niñas Frecuencia de tres En de el el hijos, Varianza capítulo sea valor en de dispersión o de se de B(n, 0,4, p). halle posibles respuesta adivina Sabiendo que la n. respuestas correcta cada por para pregunta. respuesta. contestadas con correctamente”, dé: estudiante tres hijos 1 2 3 13 34 40 13 una logre la nota de cada una tienen los niñas. de que un bebé que nace en este gr upo niña. obtenido en a, muestra de calcule 100, distribución introdujo un este 0 una una 8 ~ más probabilidad familias Usando = cuatro una que familias Número la p X X de 10 números Halle y preguntas de siguientes a y que X que 100 de 10 estudiante número de tal es solamente aprobación 4 EXAMEN distribución tiene Suponga Si TIPO variable el conjunto que se número espera de familias tengan dos con niñas. binomial concepto de el de varianza como La demostración de la medida fórmula varianza La fórmula cuader nillo Si X ~ V olviendo para de la varianza fórmulas B(n, p), al de de ejemplo una distribución Matemáticas entonces Var(X) original de la datos. de la = binomial está en el de NM. npq donde moneda no q = p – no programa está de en el estudios Matemáticas NM. . equilibrada para la 2 cual P(C) = , si arrojamos la moneda 3 veces, esperamos que caiga 3 cara Sin 2 veces. embargo, este obviamente, experimento muchas esto no veces, siempre algunas ocurrirá. Si obtendremos repetimos 0, y 3 caras. Podemos la Usando la fórmula para la desviación 2 = npq = 3 × 1 × 3 En la raíz 2 cuadrada = 3 de la varianza. 3 general Para la distribución binomial donde X ~ B (n, Al valor X, E(X), Esperanza de X, E(X) = esperado también la media, Varianza Distribuciones de de X, Var(X) probabilidad = µ. np Entonces ● de se p) llama ● 536 típica varianza, tomando Varianza calcular npq donde q = – p E( X) = µ. lo empo El 40% de público Se los para trabajadores ir selecciona Halle el trabajo al al azar número en de una empresa grande usa transpor te trabajo. una muestra esperado transpor te de de 15 trabajadores. trabajadores público y la en desviación esta muestra que van al típica. Respuesta Sea T que van T B(15; ~ E(T ) el = Var(T ) La número en transpor te × 0,4 15 × = 1,90 X ~ B Halle Una Se la 4 se Var(X) c P(X 5 número la media desviación npq desviación de típica la es la raíz varianza. y la varianza de X típica de la distribución 0,6). del un se lanzó número de equilibrado seis. 10 40 veces. Halle la media y la caras. veces. Sea X el número de veces Halle: de veces que sale un seis EXAMEN frecuente en usa binomial, El la esperado TIPO aeropuer to a np = μ) < año calcule típica Una viajera Un La equilibrada obtiene = Var(T) 3,6 es un dado El PREGUNTA , y B (12; moneda a = ⎠ media lanza que 0,4 ⎞ ⎟ desviación 4 = cuadrada 0, binomial 3 p 15G ⎜ ⎝ 2 15, E(T) 0,6 cs) 1 ⎛ Si = público. 6 × típica (3 Ejercitación 1 = 0,4 desviación 3, 6 n trabajadores 0,4) 15 = de el encuentra par ticular una aeropuer to en que vez 22 está cada 5 demorada viajes, ocasiones. en en un promedio. Usando un modelo halle: número esperado de viajes en que estará demorada en ese aeropuer to 6 La varianza c La probabilidad En el club que la de pueden varianza Hallar 00 la de que atletismo correr es 100 en local, demorada el metros número en menos en menos esperado de 13 de de 4 ocasiones personas segundos es 4,5 y 3,15. probabilidad metros esté menos de de que 3 al menos 3 personas puedan correr segundos. Capítulo 15 537 PREGUNTA X 7 es TIPO una Sabiendo que la aleatoria media n a una Var(X ) A variable = par tir . de 1,92. de la lo anterior, de peso, ~ B (n, ~ de B (n, p), = de 7,8 E(X ) posibles P(X es p). y p = 9,6 y 0,3, halle: X 6) de n para = y de p. cada par posible. norma distribución alrededor máxima X calcule la X distribución valores rucón datos estatura, los que varianza aleatoria Halle ingacón: Recoja tal la La Para 8 EXAMEN variable 50 normal estudiantes extensión de la de mano su colegio abier ta, para longitud una del de pie, estas categorías: circunferencia de la muñeca. 1 Dibuje 2 ¿Dónde 3 ¿Es 4 Una el un histograma está cur va pico histograma los puntos Probablemente, la el tiene el para del los aproximadamente medios de las histograma forma datos. histograma? de simétrico? barras obtenido campana con de es la su histograma más o mayoría menos de las con una cur va. simétrico y mediciones f(x) en Si tor no se de un tomaran unieran cur va, los el valor más central. medidas, puntos medios histograma sería se de dibujara las más otro barras por simétrico y histograma medio la de forma y se una se O aproximaría parecerse a más la a la cur va de que una se campana, muestra hasta llegar aquí. la Esta La es una r ucón distribución normal norma es A probablemente la cura la de cur va impor tante distribución en estadística, es un modelo adecuado para incluyen que los animales y se dan naturalmente. atributos plantas, e físicos de incluso en masa en las podría aproximación de, por usó tiempos para tiempos de obtenidas los completar reacción o un las cur va cada La de un Es ● La alemán Carl para 1809. analizar El retrato del cur va normal y la función aparecieron en el de viejo medidas marcos alemanes. impor tante en la Si bien historia Gauss de esta como los estadísticos franceses Abraham de las examen, trabajo, 10 papel los los del CI. (1667–1754) (1749–1827) primeros normal y llevaron trabajos. De Pierre-Simon a cabo Moivre matemáticamente a la en Laplace muchos de desarrolló 1733 distribución como binomial, los la cur va una aunque caso: cur va tiene forma de ensayo que simétrica respecto de la la moda y la hasta escrito 1924 por sobre Karl el tema Pearson. no fue Laplace media( µ). usó media, había campana. descubier to ● en la el ● normal asociada aproximación En cur va La aplicarse un matemático “la ar tículos ejemplo, en la probabilidad Moivre puntuaciones llama (1777–1855). matemático, cur va, una la personas, fábricas. también al se Estas jugó distribución honor Gauss astronómicos billete producidos en también muchas datos variables Gau normal ya Gauss que Gauss” Friedrich más x a la cur va normal en 1783 para describir la mediana distribución de errores, un esencial y en 1810 demostró coinciden. teorema teorema 538 Distribuciones de probabilidad del límite de la central. estadística, llamado Características de una distribución normal Recordemos No existe una de una ellas única cur va denida por normal, su sino μ, media, y una fam a cura , desviación típica, cada σ la media, μ, es el promedio, desviación Si la variable aleatoria X tiene una distribución normal es con μ σ y son los y desviación parámro σ, típica esto se escribe X N (μ, ~ σ media es el punto típica, medida de la distribución y la desviación la expresión típica 2 X describe la dispersión de la distribución. Cuanto más grande sea ~ N(μ, σ típica, más ancha será la cur va 2 ), σ es la la varianza. desviación σ, de r ucón . a central la ). En La una y dispersión. 2 μ media que Recordemos normal. que la varianza es 2 Estos tres grácos muestran ~ X N (5, 2 el ), cuadrado de la f(x) 2 X ~ N (0, 2 2 ) y X 2 ~ N (5, 2 x x 1 ). x 2 desviación 3 típica. 3 Las desviaciones por lo pero que μ las μ < típicas cur vas < son tienen todas el iguales, mismo ancho, μ 2 3 x 0 5 2 Estos tres grácos muestran X ~ N (5, 10 15 20 ), 2 X ~ N (5, 2 y X 2 ~ N (5, 3 ). Aquí las X 1 3 medias están σ f(x) 2 ) < son todas centradas σ σ < 2 , iguales respecto por lo que y todas de esta la las cur vas media, cur va de X 3 estrecha X pero es 2 más X 3 que la de , X y la de X 2 es más x 0 2 5 estrecha que la de 10 X 3 Las cur vas típicas, El pueden pero área todas bajo tener tienen la diferentes las curva Independientemente de distribución el normal, mismas de o diferentes sean total desviaciones características. distribución cuáles área medias los bajo valores la cur va normal de μ es y σ para siempre una igual a . f(x) Por lo como tanto, la podemos considerar representación Entonces, en probabilidad esta P(X de 5) áreas parciales bajo la cur va probabilidades. distribución < las normal hallando el podríamos área hallar sombreada en el la diagrama. μ x 0 Desafortunamente, curva) para la la función distribución de probabilidad normal es muy (la ecuación complicada y de difícil 5 la de usar. 2 −( X − μ ) 2 1 f (X ) = 2σ e − ∞ < X < ∞ 2πσ Sería bajo muy la difícil cur va. para Sin nosotros embargo, usar hay la otros integración métodos para que hallar áreas podemos utilizar. Capítulo 15 539 La distribución normal estándar Vemos La μ r ucón = 0 y σ describir = el . norma La número de es ánar variable aleatoria la distribución se desviaciones llama típicas Z. normal Usa entre en “valores cada valor la z” y que para P(Z a) pensar una la = que = en recta ancho y 0. Podemos esto que por como no lo tiene tanto media. tampoco ➔ La distribución normal estándar se escribe Z ~ N (0, Esto ). P(a Podemos Z ~ N (0, usar ) Sabiendo que P(−2 P(Z < < CPG para empo a la Z Z < para valores ~ N (0, 1) 0) calcular entre a y 1), halle: P(Z P(|Z| < b, las y áreas a par tir 1) > bajo de la allí, P(Z c cur va P(a > de < Z < b). −1,5) 0,8) Respuestas a P(−2 < Z < 1) = 0,819 Usando el menú (distribuciones) normCdf los valores inf erior, P(Z < 1) = 0,841 de en (dpA en típica Ingresar límite número CPG, orden: superior, desviación el la nor mal) este límite Distri butions negativo elegir ingresar límite media, inf erior muy e como un pequeño, 999 –9 c P(Z > −1,5) = 0,933 × 10 Ingresar el límite superior como un 999 número { 540 Distribuciones de probabilidad muy grande, Continúa en 9 la × 10 página siguiente. área. signica Z < = P(a < ≤ Z = P(a < = P(a ≤ b) ≤ b) Z ≤ b) Z < b) que: f(Z) P(Z < 0) = Aquí 0,5 no se necesita calculadora usar porque el la gráco es f(Z simétrico P(|Z| > 0,8) = 1 – 0,576 = 0,424 respecto de la < 0) = 0,5 media. z 0 |Z| Z < > 0,8 –0,8 signica o Z > 0,8 Véase en Ejercitación 1 Sabiendo a 2 3 4 5 6 Halle área 1 Entre 0,5 Halle el a 1 2,4 Z < Entre y ~ 2 la y a 1 1,75 área 1,5 bajo cur va la bajo cur va cur va típica desviaciones que Z ~ que debajo de la de la la de CPG 0,65) P(Z > 0,72) P(Z > −2) P(Z ≤ −0,28) P(0,2 < Sabiendo la P(|Z| de la < que < pregunta probabilidad típica Z ~ N (0, 1), 1,2) Z ~ use P(−2 N (0, 1), la < use 0,4) de la que media, ≤ Z ejercitación se dos a desviaciones 3) media la de: media para para hallar: P(Z para > ≥ P(−1,3 típicas Z ≤ −0,3) f(z) 1,24) de de ≤ hallar: 0,4 encontramos menos 1,8) hallar: c P(|Z| 5H, encuentre < de: 0,3) CPG de Z media c CPG Z la la menos < Z < media de la P(Z que P(−3 c media debajo use la más está de 2) media a Sabiendo 17. estándar: está de que < típicas arriba típicas N (0, 1), Z típicas arriba típicas la < normal desviaciones típica desviación Sabiendo P(−2 desviaciones desviaciones el capítulo 5.13 halle: bajo área N (0, 1), 1) desviación Halle a En el Z sección 15H que < a a 7 P(−1 el la una la la desviación media y tres z –3 desviaciones típicas Se que de la media, –2 –1 0 1 2 3 respectivamente. 68,27% puede normal ver quedarán la a mayor menos par te de de tres los datos de desviaciones una distribución típicas de la media. 95,45% 99,73% Capítulo 15 541 Probabilidades Es evidente, cotidiana una sin se media para embargo, distribuyen de 0 y una otras que distribuciones muy según la pocas variables distribución desviación típica de de normal ). normales Pero la vida estándar (con podemos 2 transformar equipararla cualquier a la distribuciones en la distribución distribución normales ubicación y la normal X normal tienen la estándar, misma N ( μ, ~ σ porque forma ) para todas básica, con las cambios dispersión. 2 Para transformar valor z equivalente en Z ~ valor N (0, dado ), de x N ( μ, σ en X ~ utilizamos la siguiente ) a su forma: μ x z cualquier = σ Después se puede usar la CPG para hallar la probabilidad requerida. 2 ➔ Si X N ( μ, ~ ), entonces la variable aleatoria transformada μ X Z σ tiene = una distribución normal estándar. σ empo 2 La variable aleatoria X ~ N (10, 2 ). Halle P(9,1 < X < 10,3). Respuesta P(9,1 < X < 10,3) Dibujar un gráco aproximado f(x) P(9,1 < x < 10,3) x 0 5 9, 1 z 10 15 10, 3 10 z = P(9,1 = X Estandarizar < < Z < los <10,3) Distribuciones = de 0,233 probabilidad valores que razonable, 542 x 0,15) Vericar X de 10,3) Ingresar < valor = 0,15 P(−0,45 P(9,1 cada 2 0, 45 < 10 = 2 = 20 la en respuesta comparada aproximado la CPG parezca con el gráco T ambién podemos soluciones la CPG. de Sin usar la más responder este rápido esta impor tante de saber límite desviación y aplicar = el eciente Pero el de es método Ingresar superior , típica usando es pregunta. estandarización. inferior , estas fórmula estandarización, método Ejercitación hallar directamente, límite media = 10, 2. 15I 2 La 1 P(X a La 2 variable < 16) variable P(X a aleatoria < X ~ P(X aleatoria 52) X N (14, > ~ 9) ≥ ). Halle: P(9 c N (48, P(X 5 81). ≤ X < 12) P(X < 14) Halle: 42) P(37 c < X < 47) 2 La 3 variable P(X a < empo Se sabe 3,2) X ~ N (3,15; P(X ≥ 0,02 ). 3,11) Halle: P(3,1 c < X < 3,15) que las distribución de aleatoria masas normal, de los con huevos una media puestos de 55 g por y una una gallina siguen desviación una típica 2,5 g. Halle la probabilidad de a Un huevo pese más c Un huevo pese entre que: de 59 g. 52 y Un huevo pese menos de 53 g. 54 g. Respuesta 2 M ~ N (55; 2,5 ) f(m) Primero 2 M ~ N(55; 2,5 realizar un gráco aproximado ) Media = 55 0 m 45 50 55 60 65 Ingresar límite media los inf erior, = P(M > 59) = 0,0548 (3 cs) P(M < 53) = 0,212 (3 cs) c P(52 < M < 54) = en límite la CPG: superior, 55, desviación a valores típica = 2,5 0,230 (3 cs) Capítulo 15 543 Ejercitación PREGUNTAS Los 1 15J TIPO hogares semana en en Menos Más c Entre Una 2 que halle a 90 80 euros mm. cualquiera se 3 Se sabe en la sala media de Halle a 20 Según 4 14 masas una Las pesa siguen más masas típica de de que La que la tiene 5% de todos jugo. El límite son euros. 20 una un distribución hogar sea: distribuidos de desviación de calidad 3,5 mm ¿cuántos los o más esperar 4 de y 4,5 mm aceptables? del normal, de típica riguroso serían pacientes típica esperan paquete de de normal, 15 g. una en los de Dr. con Barret una minutos. más de ¿Qué el menos de copos copos con de 10 de cereal garantiza una media proporción de minutos? que de los las 551,3 g paquetes paquete? polvo para media de lavar 500 g siguen y una una desviación que será elegidos al un de volumen la elegido al azar tenga ¿Cuál una masa es la probabilidad menor que de 475 g? inversa hallar probabilidad son paquete azar. tengan necesario cartones propietario que 475 g. normal envases el de paquetes determinada para con que cada indica paquetes menos los embotella de tener producción que de una distribución pacientes de probabilidad paquetes veces empresa El los menos per nos, distribución lo y control aguardan car tón, La de doctor. los típica de distribución Habrá el normal, masa Tres de siguen gasto 4 mm desviación de al por típica diámetros un una una ver euros 20 g. Halle una y 550 g. una desviación distribución a para en 500 que probabilidad indica contendrá 5 minutos de mida siguen el 100 semana con pasan de que por media tiempos proporción se euros per nos lote de semana 125 diámetro espera comestibles semana per nos media desviación de por una un los de la “Copito” y Los minutos ¿Qué con De que y una una de por produce cuyo descarta. con gastos euros euros máquina gastan probabilidad de 130 de 0,25 los la normalmente, de Por tugal comestibles, Suponiendo normal, EXAMEN de a rechazados mínimo de valor acumulada. jugo empresa el un valor porque puede un del conjunto Por ejemplo, nominal contienen querer de de una 50 muy determinar datos ml. poco el punto envase. Véase Podemos hallar este valor usando la CPG, que tiene una en llamada inr ejemplos 544 Norma regresaremos Distribuciones de (normal a la inversa) distribución probabilidad para hacer normal la sección 5.14 función esto. En estándar Z ~ estos N(0,). el capítulo 17. empo Sabiendo que a P(Z < a) Z = ~ N (0, 1), 0,877 use la P(Z CPG > a) para = hallar 0,2 c a. P(−a < Z < a) = 0,42 Respuestas a f(z) Dibujar un gráco aproximado 0,877 a 0 P(Z a = < a) 1,16 = z 0,877 (3 cs) Tener en cuenta que para hallar el f(z) f(z) valor más P(z < a) = de a fácil tal que hallar P(Z a tal > a) = 0,2 es que 0,8 P(Z < a) = 0,8 0,8 0,2 0 P(Z a c > = a) = a 0 z 0,2 P(Z < a) = a z 0,8 0,842 (3 cs) P(−a < Z < a) = Las 0,42 áreas a cada lado de la región f(z) sombreada y ambas tienen el mismo tamaño valen 1 0,42 (1 − 0,42) = 0,29; luego 2 P(Z –a a < a) = 1 0,29 = 0,71 z 0 a = 0,553 (3 cs) Capítulo 15 545 Ejercitación Halle 1 < a) = 0,922 c P(Z > a) = 0,005 a a P(1 c P(a tal < Halle Z < a < los P(Z > a) P(a P(|Z| = 0,342 que: < Z tal P(−a a 4 que: P(Z Halle 3 tal a Halle 2 a 15K a) < = 0,12 −0,3) = < Z < 1,6) = 0,787 0,182 que: Z < a) valores = de 0,3 a representados f(z) a en > a) estos = 0,1096 diagramas: f(z) 0,95 0,2 z z 0 0 a Una con vez más, sin embargo, distribuciones empo Sabiendo que a distintas es de más la probable que distribución nos encontremos normal estándar. 2 X ~ N(15, 3 ), determine x tal que P(X < x) = 0,75. Respuesta f(x) Dibujar mostrar un el gráco valor de aproximado x para pedido 0,75 x 0 x 15 Esta la pregunta CPG. En inversa), = invNorm x, mejor en (nor mal media, típica. 17,0 x z resuelve ingresar desviación x se 15 También = se podría responder la 3 pregunta valor { 546 Distribuciones de probabilidad de estandarizando primero el x. Continúa en la página siguiente. P (X < x ⎛ P ⎜ x) Z = 0,75 15 ⎞ < ⎟ 3 ⎝ x = 0, 75 ⎠ 15 = 0, 6745 3 x = 17, 0 empo Determinados siguen una desviación El 5% de envases de distribución típica los Hallar el car tón para de normal, 5 ml. car tones son volumen ser car tón de jugo con una rechazados mínimo, al ml más son tales media por que de 150 ml contener próximo, sus que muy debe volúmenes y una poco jugo. contener un aceptado. Respuesta Sea V el volumen de un envase Sea m el volumen mínimo que debe 2 V ~ P (V N(150, < m) 5 = ) tener un envase para ser aceptado. 0,05 Dibujar f(v) un gráco aproximado 0,05 m 0 El v 150 volumen más mínimo es 142, al ml próximo. Capítulo 15 547 Ejercitación 15L 2 1 X ~ 2 La N(5,5; 0,2 ) y P(X > a) = 0,235. Halle el valor de a. El masa, M, de una lata de determinada comida para perros es que M ~ N(420, 10 25% son ). primer PREGUNTA 3 Las esa mineral embotellar botella con Un ¿Qué c El es Las la 95% de a y masas Si de se de que Halle su la 90 de a las las de al y una una masa que todas las deben una botellas tener máquina de 502 ml de manera 1,6 ml, al en de menos para cada tal que los normal. una no botella cumpla contendrán contienen entre a respecto de lechuga de de “Ricacola”. con las entre ml la de y b regulaciones? 500 ml ml media. 520 g superada al y se venden normal, típica lechuga entre es que distribución desviación esté que de botellas una planta masa tiene promedio azar de que de y 505 ml? bebida, ¿Cuáles son b ? plantas siguen un típica simétricos y en 500 ml distribución botellas son 550 g elige llena selecciona de hipermercado a una insisten “Ricacola” desviación las b de percentil contener probabilidad valores media que proporción donde 4 una país empresa siguen inspector ¿Cuál los La un arman bebidas, volúmenes a de que cantidad. El EXAMEN regulaciones agua de en con un una masa 25 g. azar, halle la probabilidad 570 g. por un 10% de las un examen plantas de lechuga. 5 Las puntuaciones una y distribución un desviación Si a el 5% de obtienen Si el una También pidan 10% es que posible (si medio bolsas de 15 que ya se f o nos sea obtienen de d o den las halle de 55 puntos, el distinguido halle el porque el valor (si valor se conoce de μ) o porque valor de d obtienen de probabilidades media conoce un más, repr ueban menos, la media siguen puntos. alumnos de una en f acumuladas el valor de σ) y o nos la ambas. empacadora peso con puntuación los hallemos empo alumnos los alumnos de típica 500 normal, puntuación desviación Una de típica una de pesaban desviación automática 5 kg. más típica En de del una embolsa pr ueba 5,2 kg. se Utilice sacos de encontró esta patatas que el información con 10% un de para las hallar la proceso. Respuesta Sea M la masa de las patatas en un El 10% (0,1) de las bolsas pesaban 2 saco. M ~ N(5, σ ) más { 548 Distribuciones de valores que Halle: cuar til TIPO los menores primer El a de tal 2 probabilidad de 5,2 kg. Continúa en la página siguiente. cuar til. el P(M > 5,2) = 0,1 Dibujar f(m) un gráco aproximado 0,1 0 m 5,2 5 5, 2 Z 5 0, 2 = = Estandarizar σ 0, 2 ⎞ ⎛ P σ Z ⎜ > P ⎜ 0,1 ⎠ 0, 2 ⎞ ⎛ o = ⎟ σ ⎝ Z < = ⎟ σ ⎝ 0, 9 ⎠ De la P(Z CPG < 1,28155. . .) = 0,9 0, 2 = 1, 28155.... σ σ = 0,156 empo Una que fabricante produce. diámetros de (3 cs) los desconoce Sin embargo, mayores rodamientos ¿Cuál es la la media y de 2,4 son la media un cm y la sistema y desviación de aquellos rechazados desviación por típica control con ser de típica de calidad diámetros demasiado los de los diámetros rechaza menores pequeños rodamientos de y de todos los 1,8 cm. el 5,5% los Se por rodamientos rodamientos encontró ser muy con que el 8% grandes. producidos? Respuesta Sea d el diámetro de los rodamientos producidos. Sabemos que el 8% son muy pequeños, y el 2 D ~ N(μ, σ ) 5,5% P(D < 1,8) P(D > 2,4) = son muy grandes. 0,08 = 0,055 Dibujar un gráco aproximado f(d) 0,08 0,055 0 1,8 1, 8 μ 2,4 2, 4 μ Estandarizar y σ ⎜ 1, 8 Z < μ valor ⎞ ⎟ = 0, 08 De ⎝ cada σ ⎛ P d σ la primera expresión ⎠ { Continúa en la página siguiente. Capítulo 15 549 ⎜ Z ⎞ > ⎜ Z 0, 055 De la segunda 1 0,005 De la expresión ⎠ μ 2, 4 ⎛ P = ⎟ σ ⎝ o μ 2, 4 ⎛ P ⎞ < = ⎟ σ ⎝ 0, 945 = 0,945 ⎠ CPG sabemos P(Z < −1,40507 P(Z < 1,59819 que . . .) . . .) = = 0,08 y 0,945 μ 1, 8 = –1,40507. . . = 1,59819. . . y Resolver el sistema en μ y σ σ μ 2, 4 σ μ = 2,08 σ y = 0,200 Ejercitación 15M 2 1 X N(30, σ ~ ) y P(X > 40) = 0,115. Halle el valor σ. de 2 2 X N(μ, 4 ~ ) y P(X < 20,5) = 0,9. Halle el valor de μ 2 3 X N(μ, ~ P(X 4 < Una σ σ, tal PREGUNTAS La Sabiendo = variable típica 5 ). 41,82) 0,0287, aleatoria que P(X TIPO estatura < que P(X μ halle X sigue 89) = > 58,39) = 0,0217 y σ y una 0,90 distribución y P(X < 94) normal, = 0,95. media μ con μ Halle y y desviación σ EXAMEN media de los niños de cier ta edad es de 136 cm. El El 12% de los niños tienen una estatura de 145 cm o más. Halle cientíco Adolphe desviación típica de las belga la Jacques estaturas. Quetelet 6 La desviación 1% de típica de las masas de panes es de 20 g. Solo el (1796–1874) los panes pesan menos de 500 g. Halle la masa media de primero panes. 7 Las una inferior 8 de media a La El Las en a de las coliores 0,85 kg. 1,1 kg. porcentaje μ media y 74% de una las distribución coliores normal, tienen una con masa de de las coliores los clavos desviación las características Quetelet típica de a típica masas con de masa siguen 7 mm. una Si el las a 2,5% de como 1 kg distribución los notó normal, clavos la el peso, la fuerza de 68 mm, halle el valor de la altura con seguían miden μ normales. 9 Un rollo papel ha encontrado de 3 m Halle rollos 550 de y el que de que la valor de regalo en papel, la suponiendo normal. Distribuciones de solo media desviación distribución vende realidad longitud de se probabilidad de el los típica que como las 35% de de rollos de las “3 los es de m de miden 2,9 m. longitudes longitudes largo”. rollos siguen de los una tales estatura, distribuciones más que características coliores superior la normal humanas. Halle: desviación longitudes El siguen el aplicar distribución masas fue los Se más y PREGUNTAS 10 Se normal. El en la a Halle 30% la 60% y las de el una de los y 11 a madejas que el y 99% el 95% de PREGUNTAS La tabla las tienen de idea en la TIPO típica de que más las como de de 108 las una distribución puntos puntuaciones, se se indicó que las pueden tienen 117 puntos. puntuaciones fabricación, longitudes menos siguen normal. lana madejas examen puntos. logró de normal, un logró 154 desviación determinada ercco 1 la variaciones de más estudiantes distribución Debido la de estudiantes distribución los razonablemente una puntuaciones 20% media siguen El EXAMEN que pr ueba, si TIPO sospecha los de las mediante exceden una los 495 m 490 m. rón EXAMEN muestra la distribución de probabilidad x de una variable a Halle dato siguen longitudes que este arriba? modelizar longitudes exceden más ¿Apoya aleatoria discreta −2 −1 0 1 el valor de P(X k = x) Halle 2 La el distribución aleatoria Halle a 3 valor En un esperado de discreta el valor juego un de se de dene de por c lanza una P(X un x) = cx(6 − x), x = 1, 2, 3, 4, 5. E(X). dado tetraédrico Puntuación (de cuatro caras), probabilidad de probabilidad de 4 seis, Un 1, 2, Se 3, P La cada el Anote otra Halle c ¿Cuál Un la en los el hijo una los decide entonces recibe recibir muchacho PREGUNTA TIPO vez hijo 10 dos y 2, muestra Halle 1 2 3 1 1 1 4 4 8 4 la Probabilidad la x total se cada la de perinolas. 2, de libras. En después está numerada el resultado obtenido. perinolas. P valor de P P ? cantidad girar Una 4. las haciéndole hace 4, anota en posibles de semana Si el el girar esperado mañana. Se puntuación números valores valor cada una posible. numerada probabilidad es equilibrado. juegos. hacer está matemático su dos de es resultado perinola todos no obtener de producto a a de consiste 4. gira Sea cada después juego que 0,1 variable = Halle jugador 0,1 k X probabilidad X 2 2 0,3 k 1 X las de dinero jugar las perinolas cualquier de a 10 y otro semanas de bolsillo perinolas el producto caso, de para el recibe jugar al darle lunes es 5. a la mayor que ¿Cuánto 10, espera juego? EXAMEN 1 5 En un tren, de los pasajeros escuchan música. Se eligen cinco pasajeros al 3 azar. Halle la probabilidad de que exactamente tres estén escuchando música. Capítulo 15 551 6 Cuando de el que número juegos 7 un X niño gane de una distribución Sabiendo que P(X Sabiendo que P(65 se lanzan gana Le tres $1; toca si ¿Cuál es Copie y a la = 1 2 Me Si 3 la = > la probabilidad dos veces. Suponiendo halle con P(X a) un pagar la de tabla 1 a), los E(X). media 75 halle 0,954, que Sea X y el halle desviación valor P(X > de o un 6 en alguno de que que gane muestra en el la distribución que espera el ganar 9 (o perder) juegos EXAMEN 30% de las canciones canciones al que tiene mi amigo en de que me gusten exactamente de que me gusten al probabilidad TIPO colegio Exactamente Más el una es la la variable tal que Los resultados normal, Halle la Para pasar Halle la de a) un = desviación Distribuciones de dos canciones. canciones. veces, en cinco una de cada personas. cinco Halle la personas es probabilidad zurda. de que: zurdas. una de gente muestra zurda zurda en aleatoria sea con una para mayor media 0 que y muestra que la de 10 personas. probabilidad de que 0,95? varianza 1. Halle el valor 0,85. de 85% típica probabilidad 10 normalizada El un de persona gr upo 71. examen ser una aleatoria media el seises tres tres zurdas. probable debe ≤ sean sean más menos P(|Z| con tres alumnos aleatoria cuatro mitad grande al salgan muchos muestra número tan que menos dados. tiene toma de MP3. EXAMEN que de a a seis Se ¿Qué Z de de su azar: probabilidad c de X, en: probabilidad Halle probabilidad 1 la de juego”. la un dados, $1? Halle En a los Halle la 5. a). Halle típica $5. ganados