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Orientación Universidad
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Cálculo Diferencial: Ejercicios y Aplicaciones, Ejercicios de Cálculo

Una serie de ejercicios y problemas resueltos de cálculo diferencial, incluyendo la determinación de ecuaciones de rectas tangentes y normales, el uso del método de la tangente para encontrar raíces de ecuaciones, la aplicación de la regla de l'hôpital para evaluar límites indeterminados, y la verificación de las condiciones del teorema de rolle. Además, se establece el polinomio de maclaurin de tercer grado para la función seno. Este material puede ser útil para estudiantes universitarios que cursen asignaturas relacionadas con el cálculo diferencial, como matemáticas, ingeniería, física o economía, ya que les permitirá practicar y afianzar los conceptos clave de esta rama de las matemáticas.

Tipo: Ejercicios

2023/2024

Subido el 25/10/2024

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Ejercicios de cálculo diferencial
en la Universidad Tecnológica de
México
Cálculo diferencial (Universidad Tecnológica
de México)
Ecuación de la recta tangente
Para encontrar la ecuación de la recta tangente de la función y = 2x^2 - x
+ 1 en el punto (1, 2), se procede de la siguiente manera:
Calcular la derivada de la función: y' = 4x - 1.
Evaluar la derivada en el punto (1, 2): y'(1) = 4(1) - 1 = 3.
Utilizar la fórmula de la ecuación de la recta tangente: y - y1 = m(x -
x1), donde m es la pendiente de la recta tangente.
Sustituir los valores: y - 2 = 3(x - 1).
Simplificar la ecuación: y = 3x - 3 + 2 = 3x - 1.
Ecuación de la recta normal
Para encontrar la ecuación de la recta normal de la función y = √3x en el
punto (3, 3), se procede de la siguiente manera:
Calcular la derivada de la función: y' = 3 / (2√3x).
Evaluar la derivada en el punto (3, 3): y'(3) = 3 / (2√3*3) = 1/2.
Utilizar la fórmula mt*mn = -1, donde mt es la pendiente de la recta
tangente y mn es la pendiente de la recta normal.
Sustituir los valores: 1/2*mn = -1.
Despejar mn: mn = -2.
Utilizar la fórmula de la ecuación de la recta normal: y - y1 = m(x -
x1).
Sustituir los valores: y - 3 = -2(x - 3).
Simplificar la ecuación: y = -2x + 9.
Método de la tangente para encontrar la raíz de una
ecuación
Para encontrar la raíz de la ecuación f(x) = 2x^2 - 6x + 4 utilizando el
método de la tangente, con un punto inicial p = 3 y un error de
aproximación Ea = 0.01 y un máximo de 10 iteraciones, se procede de la
siguiente manera:
Calcular la derivada de la función: y' = 4x - 6.
Calcular la primera iteración: x2 = 3 - (2(3)^2 - 6(3) + 4) /
(4(3) - 6) = 2.33333.
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Ejercicios de cálculo diferencial

en la Universidad Tecnológica de

México

Cálculo diferencial (Universidad Tecnológica

de México)

Ecuación de la recta tangente

Para encontrar la ecuación de la recta tangente de la función y = 2x^2 - x

  • 1 en el punto (1, 2), se procede de la siguiente manera:

Calcular la derivada de la función: y' = 4x - 1. Evaluar la derivada en el punto (1, 2): y'(1) = 4(1) - 1 = 3. Utilizar la fórmula de la ecuación de la recta tangente: y - y1 = m(x - x1), donde m es la pendiente de la recta tangente. Sustituir los valores: y - 2 = 3(x - 1). Simplificar la ecuación: y = 3x - 3 + 2 = 3x - 1.

Ecuación de la recta normal

Para encontrar la ecuación de la recta normal de la función y = √3x en el punto (3, 3), se procede de la siguiente manera:

Calcular la derivada de la función: y' = 3 / (2√3x). Evaluar la derivada en el punto (3, 3): y'(3) = 3 / (2√33) = 1/2. Utilizar la fórmula mtmn = -1, donde mt es la pendiente de la recta tangente y mn es la pendiente de la recta normal. Sustituir los valores: 1/2*mn = -1. Despejar mn: mn = -2. Utilizar la fórmula de la ecuación de la recta normal: y - y1 = m(x - x1). Sustituir los valores: y - 3 = -2(x - 3). Simplificar la ecuación: y = -2x + 9.

Método de la tangente para encontrar la raíz de una

ecuación

Para encontrar la raíz de la ecuación f(x) = 2x^2 - 6x + 4 utilizando el método de la tangente, con un punto inicial p = 3 y un error de aproximación Ea = 0.01 y un máximo de 10 iteraciones, se procede de la siguiente manera:

Calcular la derivada de la función: y' = 4x - 6. Calcular la primera iteración: x2 = 3 - (2(3)^2 - 6(3) + 4) / (4(3) - 6) = 2.33333.

Calcular la segunda iteración: x3 = 2.33333 - (2(2.33333)^2 - 6(2.33333) + 4) / (4(2.33333) - 6) = 2.06666. Calcular la tercera iteración: x4 = 2.06666 - (2(2.06666)^2 - 6(2.06666) + 4) / (4(2.06666) - 6) = 2.00321.

Regla de L'Hôpital

La regla de L'Hôpital se utiliza para evaluar límites de funciones que se encuentran en forma indeterminada, específicamente en los casos de indeterminación del tipo 0/0 e ∞/∞.

Límite 1: lim(x→0) sin(x)/x

Calcular la derivada del numerador y del denominador: y' = cos(x)/1. Evaluar el límite: lim(x→0) cos(x)/1 = 1.

Límite 2: lim(x→0) (x - sin(x))/x^

Calcular la primera derivada: y' = 1 - cos(x)/3x^2. Calcular la segunda derivada: y'' = sin(x)/6x. Calcular la tercera derivada: y''' = cos(x)/6. Evaluar el límite: lim(x→0) cos(x)/6 = 1/6.

Límite 3: lim(x→0) (1 - cos(x))/x^

Calcular la primera derivada: y' = sin(x)/2x. Calcular la segunda derivada: y'' = cos(x)/2. Evaluar el límite: lim(x→0) cos(x)/2 = 1/2.

Teorema de Rolle

Para verificar si se cumplen las condiciones del Teorema de Rolle para la función y = x^2 - 4x + 3 en el intervalo [1, 3], se procede de la siguiente manera:

Verificar que la función es continua en [1, 3]. Verificar que la función es derivable en ]1, 3[. Verificar que f(1) = 0 y f(3) = 0. Encontrar el valor de c que satisface la conclusión del teorema: f'(c) = 0. Calcular la derivada: f'(x) = 2x - 4. Igualar a cero: 2x - 4 = 0. Despejar x: x = 2. Verificar que 2 ∈ ]1, 3[.

Polinomio de Maclaurin de tercer grado

Para encontrar el polinomio de Maclaurin de tercer grado de la función f(x) = sin(x) en x0 = 0 , se procede de la siguiente manera:

Calcular los valores de la función y sus derivadas en x0 = 0 :