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Orientación Universidad
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Manual de cálculo integral, Guías, Proyectos, Investigaciones de Cálculo diferencial y integral

Aquí podrás encontrar ejercicios que te ayuden a repasar

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2020/2021

Subido el 17/08/2023

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2021
𝐂á𝐥𝐜𝐮𝐥𝐨
𝐈𝐧𝐭𝐞𝐠𝐫𝐚𝐥
Aprendizajes Esenciales
Periodo escolar
2021-2022
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¡Descarga Manual de cálculo integral y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Cálculo diferencial y integral solo en Docsity!

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න 𝐂á𝐥𝐜𝐮𝐥𝐨 𝐈𝐧𝐭𝐞𝐠𝐫𝐚𝐥

Manual del alumno

Aprendizajes Esenciales

Periodo escolar

2021 - 2022

DGETI Academia Nacional de Matemáticas

  • Propósito Índice
  • Marco teórico
  • Marco referencial
  • Características del curso..............................................................
  • Recomendaciones para la impartición del curso
  • Introducción
  • Justificación
  • Unidad I. Integral Definida
    • 1.1 Cálculo de Áreas por Aproximación..........................................
      • Introducción
      • Actividades de Apertura
      • Actividades de Desarrollo
      • Actividades de Cierre
      • Actividades de Contextualización o Transversalidad
      • Ejercicios Adicionales
    • 1.2 Notación Sigma
      • Introducción
      • Actividades de Apertura
      • Actividades de Desarrollo
      • Actividades de Cierre
      • Ejercicios Adicionales
    • 1.3 Propiedades y fórmulas de la notación sigma
      • Introducción
      • Actividades de Apertura
      • Actividades de Desarrollo
      • Actividades de Cierre
      • Actividades de Contextualización o Transversalidad
      • Ejercicios Adicionales
    • aproximación con notación sigma. 1.4 Aplicación de fórmulas y propiedades. Cálculo de áreas por
      • Introducción
      • Actividades de Apertura DGETI Academia Nacional de Matemáticas
      • Actividades de Desarrollo
      • Actividades de Cierre
      • Actividades de Contextualización o Transversalidad
      • Ejercicios Adicionales
      • Introducción
    • 1.5 Sumas de Riemann
      • Introducción
      • 1.5.1. Cálculo de áreas exactas con Sumas de Riemann
      • Actividades de Apertura
      • Actividades de Desarrollo
      • Actividades de Cierre
      • Ejercicios Adicionales
    • 1.6 Teorema fundamental del cálculo integral
      • Introducción
      • Actividades de Apertura
      • Actividades de Desarrollo
      • Cálculo (TFC) 1.6.1. Cálculo de áreas bajo una curva a partir del Teorema Fundamental del
      • Actividades de Cierre
    • 1.6.2. Cálculo de áreas Negativas.
      • Introducción
      • Actividades de Apertura
      • Actividades de Desarrollo
      • Actividades de Cierre
      • Ejercicios Adicionales
      • 1.6.3. Cálculo de áreas entre dos curvas.
      • Introducción
      • Actividades de Apertura
      • Actividades de Desarrollo
      • Actividades de Cierre
      • Ejercicios Adicionales
  • Unidad 2. Integral Indefinida
    • 2.1. La Antiderivada
    • Introducción DGETI Academia Nacional de Matemáticas
    • Actividades de Apertura
    • Actividades de Desarrollo
    • Actividades de Cierre
    • Actividades de Contextualización o Transversalidad
    • Ejercicios Adicionales
  • 2.2. Constante de integración.......................................................................
    • Introducción
    • 2.2.1. Cálculo de la constante de integración.
    • Actividades de Apertura
    • Actividades de Desarrollo
    • Actividades de Cierre
    • Actividades de Contextualización o Transversalidad
    • Ejercicios Adicionales
  • 2.3 Fórmulas para integrales inmediatas elementales.
    • Introducción
    • Actividades de Apertura
    • Actividades de Desarrollo
    • Actividades de Cierre
    • Ejercicios Adicionales
  • exponenciales............................................................................................... 2.4. Aplicación de fórmulas de integración inmediatas para diferenciales
    • Introducción
    • Actividades de Apertura
    • Actividades de Desarrollo
    • Actividades de Cierre
    • Actividades de Contextualización o Transversalidad
    • Ejercicios Adicionales
    • 2.5 Integración de diferenciales trigonométricas directas.
    • Introducción
    • Actividades de Apertura
    • Actividades de Desarrollo
    • Actividades de Cierre
    • Actividades de Contextualización o Transversalidad

DGETI Academia Nacional de Matemáticas

Ejercicios Adicionales ..................................................................................................... 120

2.6. Integración de diferenciales racionales con denominador de la forma 𝒂𝟐 ±

𝒗𝟐 𝐲 𝒗𝟐 − 𝒂𝟐

.

..................................................................................................................... 121

Introducción ...................................................................................................................... 121

Actividades de Apertura .................................................................................................. 121

Actividades de Desarrollo ............................................................................................... 125

Actividades de Cierre ....................................................................................................... 127

Ejercicios Adicionales ..................................................................................................... 128

Bibliografía ................................................................................ 129

Directorio ................................................................................... 130

Academia Nacional de Matemáticas ........................................ 131

DGETI Academia Nacional de Matemáticas

Las personas aprenden, representan y utilizan el saber de muchos y de diferentes

modos, estas diferencias desafían al sistema educativo, que hoy en día lucha por

contraponerse a las ideas erróneas de que todo el mundo puede aprender los mismos

conocimientos, las mismas disciplinas y del mismo modo, y que basta con una medida

uniforme y universal para poner a prueba el aprendizaje de los alumnos.

Los procesos de aprendizaje de las matemáticas, requieren de estrategias que

permitan al alumno que las competencias que son adquiridas en la escuela, se sitúen

en un ambiente cotidiano para relacionar, interpretar, inferir y aplicar los saberes a la

resolución de problemas.

El desarrollo de habilidades, destrezas y actitudes se relaciona directamente con

las condiciones que se deben dar para lograr que los aprendizajes en el estudiante sean

significativos y lo más funcional posible.

El proceso de evaluación de las competencias consiste en utilizar los medios que

permitan a los alumnos reconocer si los esquemas de actuación aprendidos le son de

utilidad, a tal grado que le sirvan para intervenir correctamente ante una situación

problemática planteada en la cotidianidad.

Marco referencial

Al analizar los procesos de aprendizaje de las matemáticas, es posible percatarse

que los alumnos han experimentado una serie de estrategias por parte de los docentes

para que las competencias las transfieran en situaciones de la vida real. Esto exige

relacionar, interpretar, inferir, interpolar, inventar y aplicar los saberes a la resolución de

problemas, mediante la intervención en la realidad reflexionando y actuando sobre la

acción y reaccionando con responsabilidad ante situaciones imprevistas o contingentes.

El aprendizaje por competencias está directamente relacionado con las condiciones que

deben darse para que los aprendizajes sean los más significativos, situados y

funcionales posibles.

La evaluación del aprendizaje de competencias responde a la evaluación de

contenidos; pero no toda la evaluación está referida a ello. Si consideramos que la

evaluación es un aspecto complejo donde convergen diferentes dimensiones, entonces,

debemos considerar que están implicados procesos de evaluación también complejos.

DGETI Academia Nacional de Matemáticas

El proceso de evaluación de las competencias consistirá en utilizar los medios que

permitan reconocer si los esquemas de actuación emprendidos por el estudiante pueden

serle de utilidad para superar situaciones reales en contextos concretos, lo más

aproximados a la realidad; para evaluarla, es necesario tener datos fiables sobre el

grado de aprendizaje de cada estudiante con relación a la competencia implicada, para

ello se requiere el uso de instrumentos y medios diversos en función de las

características propias de cada competencia y los distintos contextos donde ésta debe

o puede llevarse a cabo.

Dado que las competencias están constituidas por uno o más contenidos de

aprendizaje, es necesario identificar los indicadores de logro para cada uno de ellos,

pero integrados o que se puedan integrar en la competencia correspondiente y el medio

para conocer el grado de su aprendizaje será la intervención del estudiante ante la

situación problemática planteada. La evaluación, bajo el enfoque de competencias, no

solo implica evaluar el resultado del aprendizaje del alumno, también el proceso de

enseñanza-aprendizaje, por lo que conlleva a que también, en paralelo, el facilitador va

desarrollando, aprendiendo y evaluando bajo el enfoque de competencias, su propia

praxis educativa.

Características del curso

El curso tal y como aparece en el manual, pretende abarcar los aprendizajes

esenciales que le sean útiles al alumno. En virtud de las medidas sanitarias, derivadas

de la actual pandemia del SARS-CoV-2, las autoridades de la Secretaría de Educación

Pública del país, han considerado, la apertura de las clases, y siguiendo con la nueva

normalidad, en el actual ciclo escolar, lo que se denomina modalidad híbrida o

semipresencial. Continuar con la actividad académica a distancia en los diferentes

niveles educativos, aprovechando los medios electrónicos actuales para que docentes

y alumnos puedan desarrollar su proceso académico de manera digital y a la vez contar

con la posibilidad de poder tener clases presenciales, con una porción de estudiantes,

en aquellos planteles que reúnan las condiciones necesarias de recibir personal y

alumnado, bajo las siguientes condiciones obligatorias: a) señalización de semáforo

verde, b) esquema completo de vacunación de los involucrados y c) permiso voluntario

de asistencia al plantel por parte de los padres de familia.

DGETI Academia Nacional de Matemáticas

su alcance e importancia de desarrollarse siguiendo un razonamiento lógico-

matemático.

Debido a la trascendencia académica del curso-taller sugerimos tomar en cuenta

las siguientes recomendaciones:

  1. En la medida de lo posible, que los docentes que impartan el curso posean las

competencias necesarias, preparación pedagógica, dominio de los temas y estabilidad

emocional, que le permitan desempeñarse en este importante puesto social.

  1. Los ejercicios tienen un grado de complejidad ascendente, por lo que es

recomendable que el docente informe a los alumnos sobre el impacto que tiene cada

habilidad en el aprovechamiento escolar; de igual forma, es pertinente que si observa

en el grupo dificultades en alguna habilidad, la ejercite hasta que se domine, o en su

defecto, brinde la oportunidad al estudiante de desarrollarla en otro espacio (plataforma

Khan Academy, por ejemplo), o la estrategia que el considere pertinente.

  1. Se efectuará el registro de las calificaciones que cada alumno obtenga en los diversos

contenidos, para que al final del curso sea entregada de manera informativa a los

alumnos como una evidencia que legitimó su calificación final del curso.

  1. El docente podrá realizar clases por video conferencias, grabar sus propios videos

explicativos, proporcionar links de videos y textos explicativos de los temas, tutoriales,

etc.; con el propósito de que el estudiante tenga los recursos suficientes para la

adquisición de las competencias y aclaración de posibles dudas en los contenidos.

  1. Proporcionar al alumno y, si es posible, a los padres de familia, a través de las redes

sociales (como WhatsApp), los aspectos y ponderaciones a considerar en la evaluación,

así como, su promedio parcial y final de manera oportuna, para que los alumnos tengan

el tiempo de prepararse y regularizarse, en caso de ser necesario.

  1. Se debe tener consideración y empatía con aquellos alumnos que no tengan el

recurso de conectarse diariamente y tratar de localizarlos con medios que estén al

alcance de sus posibilidades y dándoles la oportunidad de trabajar o regularizarse en

las condiciones que le favorezcan. Como, entregar tareas en un punto de reunión física

y siguiendo las consideraciones de la sana distancia por la contingencia.

DGETI Academia Nacional de Matemáticas

Competencias para desarrollar en el curso.

COMPETENCIA ATRIBUTOS

  1. Se conoce y valora así mismo y aborda

problemas y retos teniendo en cuenta los

objetivos que persigue.

  1. Enfrentan las dificultades que se le presentan y

es consciente de sus valores, fortalezas y

debilidades.

  1. Identifica sus emociones, las maneja de manera

constructiva y reconoce la necesidad de solicitar

apoyo ante una situación que lo rebase.

  1. Escucha, interpreta y emite mensajes

pertinentes en distintos contextos, mediante

la utilización de medios, códigos y

herramientas apropiadas.

  1. Expresa ideas y conceptos mediante

representaciones lingüísticas, matemáticas o

gráficas.

  1. Aplica distintas estrategias comunicativas según

quienes sean sus interlocutores, el contexto en que

se encuentra y los objetivos que persigue.

  1. Desarrolla innovaciones y propone

soluciones a problemas a partir de métodos

establecidos.

  1. Sigue instrucciones y procedimientos de manera

reflexiva, comprendiendo cómo cada uno de sus

pasos contribuye al alcance de un objetivo.

  1. Utiliza las TIC’s para procesar e interpretar

información.

  1. Participa y colabora de manera efectiva

en equipos diversos.

  1. Aporta puntos de vista con apertura y considera

los de otras personas de manera reflexiva.

  1. Asume una actitud constructiva, congruente con

los conocimientos y habilidades con los que cuenta

dentro de distintos grupos de trabajo.

DGETI Academia Nacional de Matemáticas

Justificación

Estamos conscientes que, estos tiempos que les ha tocado vivir a los estudiantes

de nuestros planteles de todo el país son particularmente difíciles. Tener que enfrentarse

a las circunstancias de la nueva modalidad de educación a distancia, representa para la

mayoría de ellos, un verdadero problema en el afán de comprender los contenidos que

marcan los programas de estudio vigentes en todos los niveles. Contar con los medios

de comunicación digitales adecuados en casa, aunado a las dificultades económicas

que muchos de nuestros alumnos atraviesan, se ha convertido en un complicado reto

para ellos y sus familias.

Conscientes de esta situación, las autoridades de la Dirección General de

Educación Tecnológica Industrial y de Servicios y la Academia Nacional de Matemáticas

de este subsistema, se han dado a la tarea de diseñar estrategias que favorezcan en

todo lo posible la enseñanza de los temas de matemáticas, que le serán útiles para la

continuación de sus estudios en este nivel bachillerato y los que el joven emprenda a

continuación, en la búsqueda de su preparación y formación profesional.

Si bien es cierto, las dificultades de comprensión y habilidades en matemáticas tiene

sus orígenes en un sin número de ambientes y condiciones en el individuo, éstas sí se

reflejan en el aprovechamiento de los alumnos en bachillerato y por consecuencia en

niveles posteriores, por lo que se hace necesario emprender acciones académicas

dirigidas a subsanar en lo posible algunas de esas inconsistencias.

Es por eso, que los manuales elaborados por dicha academia, están diseñados

para apoyar el esfuerzo en la práctica docente para colaborar con los alumnos,

detonando en ellos la capacidad de observación, globalización, jerarquización,

regulación de su propia comprensión, y por consecuencia, sus competencias

matemáticas, ya que es importante la sistematización de los procesos académicos y su

motivante aplicación, cuya utilidad se verá reflejada, no sólo en el contexto académico,

sino en cualquier ámbito de su vida cotidiana.

Este material es el resultado de la experiencia de los maestros que lograron

concentrar los contenidos de los programas de las asignaturas de Álgebra, Geometría

Analítica y Cálculo Integral y trabajar en sólo los aprendizajes esenciales, con el

propósito de ofrecer a los alumnos las herramientas prioritarias para su formación

académica en este nivel y sus estudios posteriores, evitando así el exceso de trabajo

escolar en su hogar.

DGETI Academia Nacional de Matemáticas

Unidad I. Integral Definida

1.1 Cálculo de Áreas por Aproximación

Seguramente recordarás cómo se calculan áreas de superficies geométricas regulares,

como cuadrados, rectángulos, circunferencias, trapecios, etc.,

pues existen fórmulas sencillas que desde estudios anteriores las

sabemos de memoria. Basta con conocer algunas de las

dimensiones de sus elementos, lados o contornos, la cuales las

llamamos bases, alturas, apotemas, etc.

Incluso, de alguna manera o de otra podríamos calcular algunas

áreas de figuras no regulares o compuestas, dividiéndola en

figuras más simples, fáciles de calcular su área y luego sumarlas

o restarlas. Por ejemplo, la siguiente:

Tiene muchas maneras de resolverse, ¿verdad? Describe como lo harías, escribe los

cálculos y la respuesta correcta:

Procedimiento:

Área Total = __________

Introducción

DGETI Academia Nacional de Matemáticas

Una forma de estimar el valor del área anterior es aproximándonos con figuras

geométricas, cuyo cálculo de área es más sencillo, por ejemplo, si partimos el eje 𝑥 en

cuatro partes iguales y dibujamos rectángulos que se inscriban bajo la curva tendremos

la siguiente figura.

Se han dibujado cuatro rectángulos ( n=4 ) bajo la curva, que se cierran en su parte

superior, por su extremo izquierdo, (por lo que el de la izquierda no se observa al tener

una altura de cero). Si se suman las áreas de los cuatro rectángulos tendremos una

primera aproximación del valor del área de la figura original. Observa que, el ancho de

cada rectángulo es igual, por lo que solo difieren en la altura. Para este caso, la suma

de las áreas de los rectángulos es de 10 ; trata de realizar los cálculos para comprobar.

Sucesivas aproximaciones consistirían en ir aumentando el número de rectángulos ( n )

inscritos en la figura. Observa los cambios en el área total de los rectángulos cuando

éstos se incrementan en número.

Actividad de cierre

Contesta las siguientes preguntas:

  1. A medida que aumentamos el número de rectángulos, ¿qué cambios se

producen en el ancho de éstos?

____________________________________________.

  1. A medida que aumentamos el número de rectángulos, ¿qué cambios se

producen en la suma de sus áreas?

____________________________________________.

  1. ¿Cuánto mide el ancho de la figura con respecto al eje 𝑥?

____________________________________________.

Actividades de Desarrollo

DGETI Academia Nacional de Matemáticas

  1. ¿Cuándo se emplean 4 rectángulos, ¿cuánto mide el ancho de cada uno? _____
  2. ¿Cuándo se emplean 8 rectángulos, ¿cuánto mide el ancho de cada uno? _____
  3. ¿Cómo se puede calcular el ancho de los rectángulos, una vez que se conoce

en cuántos se va a particionar la figura? _____

En el cálculo de áreas por aproximación, es conveniente representar algunos

procedimientos mediante fórmulas sencillas, que permitan realizar la actividad de una

manera más rápida y segura. Ahora te mostraremos, paso a paso, el cálculo del área

aproximada para el primer caso, donde se emplearon 4 rectángulos.

Caso Particular Caso General

Calcula en intervalo sobre el eje 𝑥 de la

gráfica de la función.

Intervalo = 𝟒 − 𝟎 = 𝟒

Se resta el valor menor al mayor.

Calcula en intervalo sobre el eje 𝑥 de la

gráfica de la función.

Intervalo = 𝒃 − 𝒂

Se resta el valor menor al mayor.

Calcula el ancho de cada rectángulo.

El ancho total del gráfico, entre el número de

rectángulos en que va a dividirse.

Calcula el ancho de cada rectángulo.

El ancho total del gráfico, entre el número de

rectángulos en que va a dividirse.

DGETI Academia Nacional de Matemáticas

Paso 1: Determina el intervalo (ancho) de la figura sobre el eje 𝑥: ________.

Paso 2: Divide o particiona el eje 𝑥 para inscribir 3 rectángulos.

¿Cuál es el ancho de cada uno? 𝛥𝑥 = ______.

Paso 3: Escribe los valores de 𝑥 que coinciden con el extremo

izquierdo de cada rectángulo: ____________.

Paso 4: Calcula la altura de cada rectángulo (sustituye los valores

de 𝑥 anteriores en la función).

Paso 5: Calcula el área de cada rectángulo:

Rectángulo Base Altura Área

Paso 6: Calcula la suma de las áreas de todos los rectángulos:

𝑇

1

2

3

= ______________________.

Ahora practica el procedimiento, aplicando el criterio de cerrar los rectángulos por su

extremo derecho:

Paso 1: Determina el intervalo (ancho) de la figura sobre el eje 𝑥:

________.

Paso 2: Divide o particiona el eje 𝑥 para inscribir 3 rectángulos.

¿Cuál es el ancho de cada uno? 𝛥𝑥 =______.

Paso 3: Escribe los valores de 𝑥 que coinciden con el extremo

derecho de cada rectángulo: ____________.

Paso 4: Calcula la altura de cada rectángulo (sustituye los valores de 𝑥 anteriores en la

función).

DGETI Academia Nacional de Matemáticas

Paso 5: Calcula el área de cada rectángulo:

Rectángulo Base Altura Área

Paso 6: Calcula la suma de las áreas de todos los rectángulos:

𝑇

1

2

3

= ______________________.

Contesta las siguientes preguntas:

  1. ¿Existe diferencia en el área calculada en ambos casos?

______________________________________.

  1. En caso afirmativo, ¿a qué se debe?

______________________________________.

  1. Con base en los resultados obtenidos en ambos cálculos, ¿Cuál crees que

debería ser el valor del área exacta bajo la curva original? ¿porqué?

______________________________________________________________.

Ejercicio 2: En tu cuaderno, calcula el área bajo la curva 𝑓(𝑥) = 𝑥

3

en el intervalo de

0 𝑎 2 , aplicando el procedimiento anterior para ambos planteamientos. Estima el valor

exacto con base en los resultados obtenidos.