si cumple el teorema de rolle - yoquieroaprobar.es
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BΓ‘rbara CΓ‘novas Conesa
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Junio 2017
Dada la funciΓ³n π(π₯) = {π₯2 + π π π π₯ β€ 2βπ₯2 β ππ₯ β 9 π π π₯ > 2
a) Calcula razonadamente los parΓ‘metros a y b para que π(π₯) sea derivable en todo R. b) Enuncia el teorema de Rolle y comprueba si, para los valores hallados en el apartado anterior, la funciΓ³n π(π₯)
verifica las hipΓ³tesis del teorema en el intervalo [-2, 6]. Para que π(π₯) sea derivable, lo primero que tiene que cumplir es que sea continua, por lo que: πππ
π₯β2βπ(π₯) = πππ
π₯β2+π(π₯) = π(2)
ππππ₯β2β
π(π₯) = ππππ₯β2β
(π₯2 + π) = π + π
ππππ₯β2+
π(π₯) = ππππ₯β2+
(βπ₯2 β ππ₯ β 9) = βππ β ππ
π(2) = π + π
| β 4 + π = β13 β 2π β π + ππ = βππ
AdemΓ‘s, para que sea derivable se tiene que cumplir: ππππ₯β2β
πβ²(π₯) = ππππ₯β2+
πβ²(π₯):
πβ²(π₯) = {2π₯ π π π₯ β€ 2β2π₯ β π π π π₯ > 2
β |ππππ₯β2β
π(π₯) = ππππ₯β2β
(2π₯) = π
ππππ₯β2+
πβ²(π₯) = ππππ₯β2+
(β2π₯ β π) = βπ β π β π = βπ
Por ΓΊltimo, sustituimos en la primera ecuaciΓ³n para obtener el valor de a:
π β 16 = β17 β π = βπ β π(π₯) = {π₯2 β 1 π π π₯ β€ 2βπ₯2 + 8π₯ β 9 π π π₯ > 2
Teorema de Rolle: si una funciΓ³n π(π₯) es continua en el intervalo [π, π] , derivable en el intervalo (π, π) y π(π) = π(π) ,
entonces existirΓ‘ un valor π (π, π) de manera que πβ(π) = 0.
Para los valores hallados anteriormente:
π(π₯) β
πΆπππ‘πππ’π: [β2, 6] π·ππππ£ππππ (β2,6) π(β2) = 3 β π(6) = 3
|
Por tanto, si cumple el teorema de Rolle.
Con una chapa metΓ‘lica de 8x5 metros se desea construir, cortando cuadrados en las esquinas, un cajΓ³n sin tapa de
volumen mΓ‘ximo. Haya razonadamente las dimensiones de dicho cajΓ³n.
La funciΓ³n a optimiza (maximizar) es el volumen:
π(π₯) = π΄πππ π β β π(π₯) = (5 β 2π₯) Β· (8 β 2π₯) Β· π₯ β π½(π) = πππ β ππππ + πππ
πβ²(π₯) = 6π₯2 β 26π₯ + 20 β π½β²(π) = π β 6π₯2 β 26π₯ + 20 β {ππ = π. ππ πππ = π π
πβ²β²(π₯) = 12π₯ β 26 β {πβ²β²(3.34) = 14.08 > 0 β π΄Γππππ
πβ²β²(1) = β14 < 0 β π΄Γ‘ππππ β π = π π
Con lo que las dimensiones del cajΓ³n son 6x3x1.
8
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x
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EvAU _ MatemΓ‘ticas _ CC _ CLM
a) Discute el siguiente sistema de ecuaciones lineales en funciΓ³n del parΓ‘metro π β:
ππ₯ β π¦ + π§ = π β 42π₯ + π¦ β ππ§ = π β 1 π¦ β π§ = β3
}
b) ResuΓ©lvelo razonadamente para el valor π = β1. Primero estudiamos el rango de la matriz de los coeficientes:
π = (π β1 12 1 βπ0 1 β1
) β |π| = π2 β π π2 β π = 0 {π = ππ = π
β π β β β {π, π}: πΉ(π΄) = π
Segundo, estudiamos para los valores de a obtenidos, el rango de la matriz ampliada:
π = 0 β πβ = (0 β1 12 1 00 1 β1
|β4β1β3) β |πππ‘| = |πΆ1, πΆ2, πΆ3| = β14 β 0 β π = π: πΉ(π΄
β) = π
π = 1 β πβ = (1 β1 12 1 β10 1 β1
|β30β3) β |πππ‘| = |πΆ1, πΆ2, πΆ3| = β15 β 0 β π = π: πΉ(π΄
β) = π
SegΓΊn el Teorema de Rouche-Frobenius: La condiciΓ³n necesaria y suficiente para que un sistema de m ecuaciones y n incΓ³gnitas tenga soluciΓ³n es que el rango de la matriz de los coeficientes y el de la matriz ampliada sean iguales.
a R β {0, 1} R(M) = R(M*) = 3 = nΒΊ incΓ³gnitas SCD
a = {0, 1} R(M)= 2 R(M*) = 3 SI
Para el valor de π = β1, el Sistema es Compatible Determinado. Lo resolvemos por Kramer:
βπ₯ β π¦ + π§ = β52π₯ + π¦ + π§ = β2 π¦ β π§ = β3
} β |π| = 2 β
|
|
|
|π₯ =
|β5 β1 1β2 1 1β3 1 β1
|
2=16
2= 8
π¦ =
|β1 β5 12 β2 10 β3 β1
|
2=β21
2
π§ =
|β1 β1 β52 1 β20 1 β3
|
2=β15
2
β (π,βππ
π,βππ
π)
Dado el punto π(2,0,β1) y las rectas π β‘π₯β2
β1=π¦+1
2=π§
0 y π β‘ {
π₯ β π¦ + 2π§ = 0π₯ + π§ + 1 = 0
a) Determina razonadamente la posiciΓ³n relativa de las rectas π y π b) Encuentra razonadamente la ecuaciΓ³n general del plano que pasando por π es paralelo a π y a π .
La posiciΓ³n relativa de ambas rectas la estudiamos con los rangos de las matrices M (formada por los vectores directores
de ambas rectas) y M* (formada por los dos vectores directores y por el vector π πββββ β, siendo R y S un punto de la recta r y s, respectivamente):
Recta r: Recta s
dβ r = (β1, 2, 0) R = (2,β1,0) π π = (1,β1,2) Γ (1,0,1) β π π= (β1,1,1)
S = (0,β2,β1)
π πββββ β = (β2, β1,β1)
π = (β1 2 0β1 1 1
) β |πππ‘| = |πΆ1, πΆ2| = 1 β 0 β πΉπ(π΄) = π
πβ = (β1 2 0β1 1 1β2 β1 β1
) = β6 β 0 β πΉπ(π΄β) = π
Es decir, las dos rectas Se Cruzan.
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El vector normal del plano es perpendicular a los vectores directores de las dos rectas. Por lo que el vector normal del plano lo hallamos haciendo el producto vectorial de los dos vectores directores. Una vez hallado dicho vector normal, usaremos la ecuaciΓ³n normal del plano para, junto con el punto P, hallar la ecuaciΓ³n del plano pedido.
οΏ½βοΏ½ π = (β1,2,0) Γ (β1,1,1, ) β οΏ½ββοΏ½ π = (π, π, π) β π β‘ 2(π₯ β 2) + 1(π¦ β 0) + 1(π§ + 1) = 0 β π β‘ ππ + π + π β π = π
a) Los operarios A, B y C producen, respectivamente, el 50%, el 30% y el 20% de las resistencias que se utilizan en un laboratorio de electrΓ³nica. Resultan defectuosas el 6% de las resistencias producidas por A, el 5% de las producidas por B y el 3% de las producidas por C. Se selecciona al azar una resistencia:
a.1. Calcula razonadamente la probabilidad de que sea defectuosa. a.2. Si es defectuosa, calcula razonadamente la probabilidad de que proceda del operario A.
b) Las resistencias se empaquetan al azar en cajas de cinco unidades. Calcula razonadamente la probabilidad de: b.1. Que en una caja haya exactamente tres resistencias fabricadas por B. b.2. Que en una caja haya al menos dos fabricadas por B.
Para responder a las preguntas del apartado a), hacemos un diagrama de Γ‘rbol. Si llamamos a los sucesos:
- A = βque la resistencia escogida proceda del operario Aβ
- B = βque la resistencia escogida proceda del operario Bβ
- C = βque la resistencia escogida proceda del operario Cβ
- D = βque la resistencia escogida sea defectuosaβ
- DΜ = βque la resistencia escogida no sea defectuosaβ
Para calcular la probabilidad de que sea defectuosa, usamos el teorema de la probabilidad total:
π(π·) = π(π΄) Β· π(π·|π΄) + π(π΅) Β· π(π·|π΅) + π(πΆ) Β· π(π·|πΆ) = 0.5 Β· 0.06 + 0.3 Β· 0.05 + 0.2 Β· 0.03 β π·(π«) = π. ππππ
Para calcular la probabilidad de que siendo defectuosa sea del operario A, empleamos la probabilidad condicionada y el teorema de Bayes:
π(π΄|π·) =π(π΄ β© π·)
π(π·)=π(π·|π΄) Β· (ππ΄)
π(π·)=0.06 Β· 0.5
0.0375β π·(π¨|π«) = π. π
En el apartado b) empleamos la distribuciΓ³n Binomial. Si designamos la variable X = βresistencia fabricada por el operario Bβ, sigue una distribuciΓ³n binomial: π΅ππ (π, π)
πΏ~π©ππ (π, π. π)
β {
π·(πΏ = π) = π. ππππ
π(π β₯ 2) = 1 β π(π < 2) = 1 β [π(π = 0) + π(π = 1)] = 1 β (0.1681 + 0.3602) β π·(πΏ β₯ π) = π. ππππ
Pr
s
0,5
B
D
0,05
0,95
AD0,06
0,94
CD
D0,97
0,030,2
D
D0,3
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Calcula razonadamente los siguientes lΓmites:
ππππ₯ββ2
π₯3 + 3π₯2 β 4
π₯3 + 5π₯2 + 8π₯ + 4 πππ
π₯β0
π₯ πΏπ (π₯ + 1)
2 β 2 cosπ₯
ππππ₯ββ2
π₯3 + 3π₯2 β 4
π₯3 + 5π₯2 + 8π₯ + 4=π
π
π³β²π―Γ΄πππππβ πππ
π₯ββ2
3π₯2 + 6π₯
3π₯2 + 10π₯ + 8=π
π
π³β²π―Γ΄πππππβ πππ
π₯ββ2
6π₯ + 6
6π₯ + 10=β6
β2= π
ππππ₯β0
π₯ πΏπ (π₯ + 1)
2 β 2 cos π₯=π
π
π³β²π―Γ΄πππππβ πππ
π₯β0
πΏπ(π₯ + 1) +π₯
π₯ + 12 π ππ π₯
=π
π
π³β²π―Γ΄πππππβ πππ
π₯β0
1π₯ + 1 +
1(π₯ + 1)2
2 cos π₯= ππππ₯β0
π₯ + 2(π₯ + 1)2
2 cos π₯=2
2= π
Dadas las funciones π(π₯) = βπ₯2 y π(π₯) = π₯2 β 2π₯ β 4
a) Calcula razonadamente el Γ‘rea del recinto cerrado limitado por sus grΓ‘ficas. b) Encuentra razonadamente la ecuaciΓ³n de la recta normal a la grΓ‘fica de π(π₯) en el punto de abscisa π₯ = β3.
El Γ‘rea del recinto limitado por ambas grΓ‘ficas la calculamos con la integral definida entre los puntos de corte de ambas grΓ‘ficas, de la funciΓ³n diferencia: Puntos de Corte:
βπ₯2 = π₯2 β 2π₯ β 4 β β2π₯2 + 2π₯ + 4 = 0 β {ππ = βπππ = π
Para saber quΓ© funciΓ³n estΓ‘ por encima de la otra y asΓ calcular la funciΓ³n diferencia, sustituimos en cada funciΓ³n un valor que estΓ© dentro del intervalo (-1,2):
π(0) = 0 π(0) = β4
Es decir, f(x) se encuentra por encima de la funciΓ³n g(x). Por tanto:
π΄ = β« π(π₯) β π(π₯) πΉπ₯2
β1
= β« β2π₯2 + 2π₯ + 4 πΉπ₯2
β1
= [β2π₯3
3+ π₯2 + 4π₯]
β1
2
= (β16
3+ 4 + 8) β (
2
3+ 1 β 4) β π¨ = π ππ
La ecuaciΓ³n de la recta normal a una funciΓ³n es:
π¦ β π¦0 =β1
πβ²(π₯0)(π₯ β π₯0) β {
π₯0 = β3
π¦0 = π(β3) = 11
πβ²(π₯) = 2π₯ β 2 β πβ²(β3) = β8β π¦ β 11 =
β1
β8(π₯ + 3) β π =
π + ππ
π
Dadas matrices
π΄ = (2 1 0β1 0 01 2 β1
) π΅ = (β1 0 12 β1 01 0 0
) πΆ = (0 1 00 3 0β1 0 β1
)
a) ΒΏTiene inversa la matriz 2πΌ3 + π΅? Razona la respuesta. πΌ3 es la matriz identidad de orden 3. b) Calcula razonadamente la matriz X que verifica que 2π + πΆ = π΄ β π Β· π΅
Una matriz tiene inversa cuando es cuadrada y su determinante es distinto de cero.
2πΌ3 + π΅ = (2 0 00 2 00 0 2
) + (β1 0 12 β1 01 0 0
) β ππ°π +π© = (π π ππ π ππ π π
) β |ππ°π +π©| = 3 β π
Por lo que dicha matriz si tiene inversa.
2π + πΆ = π΄ β ππ΅ β 2π + ππ΅ = π΄ β πΆ β π(2πΌ + π΅) = π΄ β πΆ β π(2πΌ + π΅)(2πΌ + π΅)β1 = (π΄ β πΆ)(2πΌ + π΅)β1 β ππΌ
= (π΄ β πΆ)(2πΌ + π΅)β1 β πΏ = (π¨ β πͺ)(ππ° + π©)βπ
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(2πΌ + π΅)β1 =1
|2πΌ + π΅|((2πΌ + π΅)π΄ππ)π‘ β
{
|2πΌ + π΅| = 3
(2πΌ + π΅)π΄ππ = (2 β4 β10 1 0β1 2 1
)
((2πΌ + π΅)π΄ππ) = (2 0 β1β4 1 2β1 0 1
)
β (ππ° + π©)βπ =π
π(π π βπβπ π πβπ π π
)
(π΄ β πΆ) = (2 1 0β1 0 01 2 β1
) β (0 1 00 3 0β1 0 β1
) β (π¨ β πͺ) = (π π πβπ βπ ππ π π
)
π = (π΄ β πΆ)(2πΌ + π΅)β1 =1
3(2 0 0β1 β3 02 2 0
) Β· (2 0 β1β4 1 2β1 0 1
) =1
3(4 0 β210 β3 β5β4 2 2
) β πΏ = (π/π π βπ/πππ/π βπ βπ/πβπ/π π/π π/π
)
a) Encuentra razonadamente la ecuaciΓ³n de la recta, en su forma general o implΓcita, que contiene a los puntos π(0,1,β2) y π(4,β3,0).
b) Encuentra razonadamente un punto que equidiste de π y π y que pertenezca a la recta π β‘ {π₯ = 2 + ππ¦ = βπ π§ = β5
π β β
La recta s que contiene a los dos puntos P y Q, tendrΓ‘ como vector director el vector ππββββ β y como punto el P. Para hacer la ecuaciΓ³n general de la recta, hallamos primero la continua y de ahΓ, operando, llegamos a la general:
dβ r = ππββββ β = (4,β4,2) β₯ (2,β2,1)
π = (0,1,2) | β π β‘
π₯
2=π¦ β 1
β2=π§ β 2
1β π β‘ {
π₯
2=π¦ β 1
β2π₯
2=π§ β 2
1
β π β‘ {βππ β ππ + π = ππ β ππ + π = π
El punto R desconocido es un punto de la recta r que estΓ‘ a igual distancia de los puntos P y Q. Hallamos la ecuaciΓ³n del plano que contiene al punto medio del segmento ππΜ Μ Μ Μ
(M) y tiene como vector normal el vector ππββββ β.
ππββββ β = (2,β2,1)
π = (2,β1,β1)| β π β‘ 2(π₯ β 2) β 2(π¦ + 1) + 1(π§ + 1) = 0 β π β‘ ππ β ππ + π + π = π
El punto R lo hallamos como el punto intersecciΓ³n entre la recta r y el plano , para ello ponemos la ecuaciΓ³n de la recta r en forma paramΓ©trica, Γ©sta nos da un punto genΓ©rico de R. El cual sustituiremos en la ecuaciΓ³n del plano, hallando el parΓ‘metro . Por ΓΊltimo, sustituiremos en el punto genΓ©rico, calculando asΓ el punto que equidista de P y Q:
π β‘ {π₯ = 2π π¦ = 1 β 2ππ§ = 2 + π
β π = (2π, 1 β 2π, 2 + π) β π β‘ 2(2π) β 2(1 β 2π) + 2 + π + 5 = 0 β π = βπ
πβ πΉ = (β
ππ
π,ππ
π,ππ
π)
P
Q
r
R M
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a) En mi casa dispongo de dos estanterΓas A y B. En A tengo 20 novelas, 10 ensayos y 10 libros de matemΓ‘ticas y en la B tengo 12 novelas y 8 libros de matemΓ‘ticas. Elijo una estanterΓa al azar y de ella, tambiΓ©n al azar, un libro. Calcula razonadamente la probabilidad de que:
a.1. El libro elegido sea de matemΓ‘ticas. a.2. Si el libro elegido resultΓ³ ser de matemΓ‘ticas, que fuera de la estanterΓa B.
b) El tiempo de espera en una parada de autobΓΊs se distribuye segΓΊn una distribuciΓ³n normal de media 15 minutos y desviaciΓ³n tΓpica 5 minutos.
b.1. Calcula razonadamente la probabilidad de esperar menos de 13 minutos. b.2 ΒΏCuΓ‘ntos minutos de espera son superados por el 33% de los usuarios?
Para responder a las preguntas del apartado a), hacemos un diagrama de Γ‘rbol. Si llamamos a los sucesos:
- A = βque el libro escogido sea de la estanterΓa Aβ
- B = βque el libro escogido sea de la estanterΓa Bβ
- N = βque el libro escogido sea una Novelaβ
- E = βque el libro escogido sea un Ensayoβ
- M = βque el libro escogido sea de MatemΓ‘ticasβ
Para calcular la probabilidad de que el libro elegido sea de matemΓ‘ticas, usamos el teorema de la probabilidad total:
π(π) = π(π΄) Β· π(π|π΄) + π(π΅) Β· π(π|π΅) = 0.5 Β·1
4+ 0.5 Β·
2
5β π·(π΄) = π. πππ
Para calcular la probabilidad de que siendo de matemΓ‘ticas, sea de la estanterΓa B, empleamos la probabilidad condicionada y el teorema de Bayes:
π(π΅|π) =π(π΅ β©π)
π(π)=π(π|π΅) Β· π(π΅)
π(π)=
25Β· 0.5
0.325β π·(π©|π΄) = π. ππ
En el apartado b) empleamos la distribuciΓ³n Normal. Si designamos la variable X = βtiempo de espera en una parada de autobΓΊsβ, sigue una distribuciΓ³n normal: π (π, π)
πΏ~π΅ (ππ,π)
La probabilidad de esperar menos de 13 minutos serΓ‘:
π(π < 13)π»ππππππππππβ π (
π β π
π<13 β 15
5) = π(π < β0.4)
Si nos fijamos en la curva de la distribuciΓ³n normal tipificada vemos como, al ser el Γ‘rea debajo de la curva igual a 1:
π(π < β0.4) = 1 β π(π > 0.42)πΊπππππ πͺππππππππβ 1 β [1 β π(π₯ < 0.4)
π©πππππππ ππ ππ π»ππππβ 1 β (1 β 0.6554)] β π·(πΏ < ππ)
= π. ππππ
0,5 M
A
N1/2
1/4
B
N
M2/5
3/50,5
E1/4
E0
0,4-0,4