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De Software Libre para la Enseñanza y el Aprendizaje de las Matemáticas (2010-11)

(Ejercicios)
 
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En esta sección se encuentran ejercicios libremente enunciado por los alumnos y resueltos con los sistemas de software libre.
 
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Autor: Jose David Cruz Margarin
+
== Ejercicios ==
 
+
* [[El factorial de 100]].
'''Problema:
+
* [[El factorial de cualquier número]].
Sea f(x)=(x^2-9)/x'''
+
* [[El Fibonacci de cualquier número]].
 
+
* [[Desarrollando potencias con Maxima]].
1.- Halla los puntos de corte de f(x) con los ejes de coordenadas.
+
* [[Resolver la ecuación 3x^2-17x+10=0]].
 
+
* [[Resolver ecuaciones de segundo grado]].
2.- Presenta una lista con los valores de f(n); n = 100; 200; 300; : : : 1500. ¿Cuál piensas que es el límite de f(x) en +1? Confírmalo con wxMaxima.
+
* [[Definir y dibujar una función]].
 
+
* [[Obtener, mediante la regla de Simpson, el área de la función sqrt(1+x^2) entre 0 y 1 con un error menor a 0.001]].
3.- Estudia las asíntotas verticales, horizontales y oblicuas de f(x).
+
* [[Definir una matriz, calcular su determinante, calcular para que valores de a la matriz es invertible y calcular su matriz inversa]].
 
+
* [[Calcular la distancia entre el punto P y la recta r]].
4.- Representa de forma conjunta la gráfica de f(x) y de la recta y = x.
+
* [[Calcular la distancia entre las rectas r y s]].
 
+
* [[Calcular el ángulo entre los vectores v y w]].
5.- Halla la función derivada de f(x) y la recta tangente a f(x) en el punto a = 3.
+
* [[Problema 12 del proyecto Euler]].
 
+
* [[Problema 20 del proyecto Euler]].
6.- Representar de forma conjunta a la gráfica de f(x) y la de esta recta tangente.
+
* [[Estudio de una función]].
Calcula una primitiva de f(x).
+
* [[Estudio de una función definida a trozos]].
 
+
* [[Número de puntos dentro del círculo de radio n]].
'''
+
* [[Optimización de funciones]].
Solucion:'''
+
* [[Ejercicio de Selectividad SM2165]].
 
+
* [[Ejercicio de Selectividad Junio 2003 Matemáticas Aplicadas a las CCSS]].
1.- Comenzamos definiendo f(x):
+
* [[Ejercicio sobre matrices]].
( %i1) f(x):=(x^2-9)/x;
+
* [[Ejercicio sobre integrales]].
( %o1)
+
* [[Ejercicio sobre derivadas]].
f (x) :=
+
* [[Ejercicio sobre aplicaciones de las derivadas]].
<math>x2-9/x</math>
+
* [[Ejercicio de Selectividad Junio 2001 Matemáticas Aplicadas a las CCSS]].
 
+
* [[Ejercicio de probabilidad elemental]].
118 Problema resuelto 1: estudio y representación de una función
+
* [[Resolver el sistema lineal de ecuaciones]]
Sus puntos de corte con OX verifican f(x) = 0:
+
* [[Calcular el área y volumen de una superficie de revolución: Toro]]
( %i2) solve(f(x)=0,x);
+
* [[Ejercicio de Selectividad Castilla-La Mancha Junio 2007]]
( %o2)
+
* [[Ejercicio Matrices]]
[x = 􀀀3; x = 3]
+
* [[Ejercicios de planos]]
así que tenemos (􀀀3; 0) y (3; 0). Los puntos de corte con OY verifican x = 0, pero
+
* [[Calcular el area y el baricentro de un triangulo]].
( %i3) f(0);
+
* [[Calcular la ecuación de una circunferencia, a partir de 3 puntos dados]].
Division by 0
+
* [[Programa que encuentra todas las ternas pitagóricas que sumen un número escogido, en particular resuelve el Problema 9 del Proyecto de Euler]]
#0: f(x=0)
+
* [[Programa que, para una función dada, calcula los puntos críticos, máximos-mínimos relativos, puntos de inflexión y representa la grafica automaticamente]]
- an error. Quitting. To debug this try debugmode(true);
+
*[[Demostración del teorema de Pappus a través pseudo-divisiones]]
Evidentemente, el punto x = 0 no está en el dominio, pues el denominador se hace cero
+
* [[Calcular los extremos relativos de f(x)=(x+1)^2*(x-2)]]
(y Maxima nos da el error anterior).
+
* [[Calcular a y b para que la función f(x)= x^3+a*x^2+b*x tenga un mínimo en el punto (2,3)]]
Valores de f(n)
+
* [[Ejercicio Selectividad Andalucía Junio 2007]]
Podríamos calcular uno a uno los valores de f(n) pero es más rápido, como
+
* [[Ejercicio sobre continuidad de funciones]].
vimos en el tema anterior, utilizar la función “map”, que es especialmente apropiada
+
* [[Ejercicio sobre continuidad de funciones definidas a trozos.]].
para crear tablas de valores:
+
* [[Ejercicio Selectividad Baleares Junio 2006]]
( %i4) lista:makelist(100*n,n,1,15);
+
* [[Ejercicio Selectividad Cataluña Junio 2006]]
( %o4)
+
* [[Ejercicio Selectividad - Matrices]]
[100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1100; 1200; 1300; 1400; 1500]
 
( %i5) tabla:map(f,lista);
 
( %o5)
 
�9991
 
100
 
;
 
39991
 
200
 
;
 
29997
 
100
 
;
 
159991
 
400
 
;
 
249991
 
500
 
;
 
119997
 
200
 
;
 
489991
 
700
 
;
 
639991
 
800
 
;
 
89999
 
100
 
;
 
999991
 
1000
 
;
 
1209991
 
1100
 
;
 
479997
 
400
 
;
 
16899130( %i6) %,numer;
 
( %o6)
 
[99;909999999999997; 199;95500000000001; 299;97000000000003; 399;97750000000002; 499;982000000000Parece que
 
l��m
 
x!+1
 
f(x) = +1;
 
pero es mejor confirmarlo con Maxima. Efectivamente:
 
119
 
( %i7) limit(f(x),x,inf);
 
( %o7)
 
1
 
Asíntotas
 
Como vemos a continuación, f(x) tiene una asíntota vertical en x = 0, de hecho
 
l��m
 
x!0+
 
f(x) = 􀀀1 l��m
 
x!0􀀀
 
f(x) = +1
 
( %i8) limit(f(x),x,0);
 
( %o8)
 
und
 
( %i9) limit(f(x),x,0,plus);
 
( %o9)
 
􀀀1
 
( %i10) limit(f(x),x,0,minus);
 
( %o10)
 
1
 
Por otra parte, f(x) no tiene asíntotas horizontales en +1(como vimos, el límite
 
es +1) y tampoco en 􀀀1, como vemos ahora:
 
( %i11) limit(f(x),x,minf);
 
( %o11)
 
􀀀1
 
Y, por otro lado, puesto que
 
( %i12) limit(f(x)/x,x,inf);
 
( %o12)
 
1
 
f(x) tiene una asíntota oblicua, de la forma y = 1 � x + a, donde a viene dado por el
 
siguiente límite:
 
120 Problema resuelto 1: estudio y representación de una función
 
( %i13) limit(f(x)-1*x,x,inf);
 
( %o13)
 
0
 
Por tanto, la asíntota oblicua es y = x.
 
Gráfica
 
Representaremos f(x) junto con su asíntota, y = x. A base de prueba y error, se
 
encontrarán los intervalos de x e y adecuados, en este caso se tomará x 2 [􀀀20; 20],
 
y 2 [􀀀20; 100]:
 
( %i14) plot2d([f(x),x],[x,-20,20],[y,-20,20],[gnuplot_preamble,"set
 
zeroaxis;"]);
 
( %o14)
 
Figura A.1: Gráfica de la función x2􀀀9
 
2 junto a su asíntota oblicua y = x
 
Derivada y recta tangente
 
A continuación, calculamos la derivada de f(x), definimos el punto a = 3 y
 
hallamos f0(a).
 
( %i15) diff(f(x),x);
 
( %o15)
 
2 􀀀
 
x2 􀀀 9
 
x2
 
121
 
( %i16) ratsimp(%);
 
( %o16)
 
x2 + 9
 
x2
 
( %i17) a:3;
 
( %o17)
 
3
 
( %i18) ”(diff(f(x),x)),x=a;
 
( %o18)
 
2
 
Obsérvese que (como se comentó en los apuntes de este tema) antes de sustituir el valor
 
x = a en la derivada, es necesario utilizar un doble operador comilla (”), que se obtiene
 
pulsando dos veces en la tecla ?. Este operador se puede interpretar como «el resultado
 
de evaluar la siguiente expresión» (en este caso, la derivada de f(x)). En general, la
 
última entrada se puede interpretar como «sustituir x = a en el resultado de calcular la
 
derivada de f(x)».
 
También podríamos haber utilizado este operador para definir una función, a la que
 
podríamos llamar Df(x), que representaría a la primera derivada de f(x). Esto lo haremos
 
más abajo, como ejemplo. Y como se puede ver aprovecharemos para simplificar la
 
derivada (con la función “ratsimp” antes de definir Df(x)). Así, la definición se puede
 
leer como «Df(x) se define como el resultado (doble comilla) de simplificar (ratsimp)
 
la derivada (diff ) de f(x)»
 
Una vez que conocemos la pendiente, m = f0(a) = 2, podemos escribir la recta
 
tangente como
 
y 􀀀 f(a) = m � (x 􀀀 a)
 
( %i19) Df(x):=”(ratsimp(diff(f(x),x)));
 
( %o19)
 
Df (x) :=
 
x2 + 9
 
x2
 
( %i20) m:Df(a);
 
( %o20)
 
2
 
( %i21) y-f(a)=m*(x-a);
 
( %o21)
 
y = 2 (x 􀀀 3)
 
122 Problema resuelto 1: estudio y representación de una función
 
( %i22) expand(%);
 
( %o22)
 
y = 2 x 􀀀 6
 
Y (utilizando el menú de wxMaxima, si así lo deseamos), podemos representar la
 
gráfica:
 
( %i23) plot2d([f(x),2*x-6],[x,-20,20],[y,-20,20],[gnuplot_preamble,"set
 
zeroaxis;"]);
 
( %o23)
 
El resultado se puede apreciar en la figura A.2
 
Figura A.2: Gráfica de la función x2􀀀9
 
2 junto su recta tengente en x = 3
 
Primitiva y área
 
Calcular una primitiva es fácil. Recurramos o no al sistema de menús de wxMaxima,
 
tendremos:
 
( %i24) integrate(f(x),x);
 
( %o24)
 
x2
 
2 􀀀 9 log x
 
Para el cálculo de áreas, observamos que f(x) > 0 en [3;+1), pues hemos visto que
 
f(3) = 0 y si x > 3 el numerador y el denominador de f(x) son estrictamente positivos
 
123
 
 
 
Sus puntos de corte con OX verifican f(x) = 0:
 
( %i2) solve(f(x)=0,x);
 
( %o2)
 
      [x = -3; x = 3]
 

Revisión actual del 20:27 9 may 2011

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Ejercicios