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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.
 
En esta sección se encuentran ejercicios libremente enunciado por los alumnos y resueltos con los sistemas de software libre.
  
Autor: Jose David Cruz Margarin
+
== Ejercicios ==
'''
+
* [[El factorial de 100]].
Problema:'''
+
* [[El factorial de cualquier número]].
 
+
* [[El Fibonacci de cualquier número]].
Dada la función f(x):
+
* [[Desarrollando potencias con Maxima]].
 
+
* [[Resolver la ecuación 3x^2-17x+10=0]].
1/1+x2 si x <= 1
+
* [[Resolver ecuaciones de segundo grado]].
1 + ln x si x > 1
+
* [[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]].
1. Estudiar su dominio, puntos de corte y asíntotas.
+
* [[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]].
2. Analizar su continuidad y derivabilidad.
+
* [[Calcular la distancia entre las rectas r y s]].
 
+
* [[Calcular el ángulo entre los vectores v y w]].
 
+
* [[Problema 12 del proyecto Euler]].
'''Solucion:'''
+
* [[Problema 20 del proyecto Euler]].
 
+
* [[Estudio de una función]].
'''1.-''' Definimos:
+
* [[Estudio de una función definida a trozos]].
 
+
* [[Número de puntos dentro del círculo de radio n]].
( %i1) g(x):=1/(1+x^2);
+
* [[Optimización de funciones]].
( %o1)
+
* [[Ejercicio de Selectividad SM2165]].
      g (x) :=1/1 + x2
+
* [[Ejercicio de Selectividad Junio 2003 Matemáticas Aplicadas a las CCSS]].
 
+
* [[Ejercicio sobre matrices]].
( %i2) h(x):=1+log(x);
+
* [[Ejercicio sobre integrales]].
( %o2)
+
* [[Ejercicio sobre derivadas]].
      h (x) := 1 + log x
+
* [[Ejercicio sobre aplicaciones de las derivadas]].
 
+
* [[Ejercicio de Selectividad Junio 2001 Matemáticas Aplicadas a las CCSS]].
El dominio de g es todo R pues, evidentemente, 1 + x2 6= 0 8x 2 R. Pero, por
+
* [[Ejercicio de probabilidad elemental]].
si hubiera alguna duda, el alumno podría utilizar Maxima para comprobar que no
+
* [[Resolver el sistema lineal de ecuaciones]]
existe ninguna solución real (todas sus soluciones son imaginarios puros):
+
* [[Calcular el área y volumen de una superficie de revolución: Toro]]
 
+
* [[Ejercicio de Selectividad Castilla-La Mancha Junio 2007]]
( %i3) solve(1+x^2=0);
+
* [[Ejercicio Matrices]]
( %o3)
+
* [[Ejercicios de planos]]
      [x = -i; x = i]
+
* [[Calcular el area y el baricentro de un triangulo]].
 
+
* [[Calcular la ecuación de una circunferencia, a partir de 3 puntos dados]].
( %i4) solve(1+x^2=0);
+
* [[Programa que encuentra todas las ternas pitagóricas que sumen un número escogido, en particular resuelve el Problema 9 del Proyecto de Euler]]
( %o4)
+
* [[Programa que, para una función dada, calcula los puntos críticos, máximos-mínimos relativos, puntos de inflexión y representa la grafica automaticamente]]
      [x = -i; x = i]
+
*[[Demostración del teorema de Pappus a través pseudo-divisiones]]
 
+
* [[Calcular los extremos relativos de f(x)=(x+1)^2*(x-2)]]
Maxima es incluso capaz de asegurarnos que 1+x2 es estrictamente positivo (independientemente
+
* [[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)]]
del valor de x) si utilizamos la función is:
+
* [[Ejercicio Selectividad Andalucía Junio 2007]]
 
+
* [[Ejercicio sobre continuidad de funciones]].
( %i5) is(1+x^2>0);
+
* [[Ejercicio sobre continuidad de funciones definidas a trozos.]].
( %o5)
+
* [[Ejercicio Selectividad Baleares Junio 2006]]
      true
+
* [[Ejercicio Selectividad Cataluña Junio 2006]]
 
+
* [[Ejercicio Selectividad - Matrices]]
Para estudiar los puntos de corte con el eje de las abscisas, planteamos
 
 
 
( %i7) solve(g(x)=0,x);
 
( %o7)
 
      []
 
 
 
( %i8) solve(h(x)=0,x);
 
( %o8)
 
      x = e-1
 
 
 
El único punto de corte es x = 1/e . En cuanto a posibles puntos de corte con el eje
 
vertical, cuando x = 0 nuestra función toma el valor f(0) = g(0) = 1:
 
 
 
( %i9) g(0);
 
( %o9)
 
      1
 
 
 
En definitiva:
 
Los puntos de corte de f(x) son (0; 1) y ( 1/e ; 0).
 
 
 
En nuestro caso, la función g(x) no tiene ninguna asíntota vertical, porque su denominador
 
es siempre distinto de cero. La función h(x) tendría una asíntota vertical
 
en x = 0, debido al logaritmo:
 
 
 
( %i10) limit(h(x),x,0,plus);
 
( %o10)
 
      -infinito
 
 
 
Pero esto no afecta a f(x) ya que, en los alrededores de x = 0, esta función no toma los
 
valores de h(x), sino de g(x). Por lo tanto, f no tiene ninguna asíntota vertical.
 
Con respecto a asíntotas horizontales, tendremos que estudiar límites de f(x)
 
cuando x -> -infinito (en cuyo caso f = g) y cuando x -> +infinito (en cuyo caso f = h)
 
 
 
( %i11) limit(g(x),x,minf);
 
( %o11)
 
      0
 
 
 
( %i12) limit(h(x),x,inf);
 
( %o12)
 
        infinito
 
 
 
Por lo tanto, podemos concluir que:
 
f(x) no tiene ninguna asíntota vertical y tiene una asíntota horizontal (la
 
recta y = 0) cuando x -> -infinito.
 
 
 
 
 
'''2.-''' Las funciones g(x) y h(x) son continuas dentro de sus respectivos dominios, por
 
lo tanto f es continua salvo, eventualmente, en x = 1, el punto que divide las regiones
 
donde f toma los valores de g y de h. Pero los límites laterales de f en este
 
punto son distintos, pues:
 
 
 
( %i13) limit(g(x),x,1,minus);
 
( %o13)
 
          1/2
 
 
 
( %i14) limit(h(x),x,1,plus);
 
( %o14)
 
          1
 
 
 
en consecuencia, f no es continua en x = 1 (tendrá una discontinuidad de salto).
 
Además, f no es derivable en x = 1 (por no ser continua) pero sí en el resto de
 
R (pues tanto g como h lo son para valores de x que estén dentro de sus respectivos
 
dominios). Puesto que:
 
 
 
( %i15) diff(g(x),x);
 
( %o15)
 
      - 2x/(x2 + 1)2
 
 
 
( %i16) diff(h(x),x);
 
( %o16)
 
      1/x
 
 
 
'''Representacion grafica:'''
 
 
 
Para representar la gráfica de f, podemos definir:
 
 
 
( %i33) f(x):= if(x<1) then g(x) else h(x);
 
( %o33)
 
      f (x) := if x < 1 then g (x) else h (x)
 
 
 
El problema es que Maxima no está preparado para representar directamente este tipo
 
de funciones, siendo necesario encapsular f(x) en una expresión de la forma “’(f(x))”.
 
( %i34) plot2d(f(x),[x,-5,5]);
 
Maxima was unable to evaluate the predicate:
 
** error while printing error message **
 
Maxima was unable to evaluate the predicate:~%~M
 
#0: f(x=x)
 
- an error. Quitting. To debug this try debugmode(true);
 
 
 
( %i35) plot2d(’(f(x)),[x,-5,5], [gnuplot_preamble, "set zeroaxis"],
 
[gnuplot_term, ps], [gnuplot_out_file, "grafica.eps"]);
 
( %o35)
 
 
 
      [[Archivo:Ejemplo.jpg]]
 

Revisión actual del 20:27 9 may 2011

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