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> Controles 1 Cálculo Diferencial e Integral, ¡Malla nueva y más allá!
TribalJazz2
mensaje Nov 5 2013, 07:01 AM
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Cálculo Diferencial 12-1

Control 1
Semestre Otoño 2012
    P1. Considere una caja de base cuadrada de lado TEX: $a$ y altura TEX: $h$. Un insecto está localizado en el vértice TEX: $A$ y debe llegar al vértice TEX: $B$ caminando en línea recta desde TEX: $A$ hasta TEX: $P$ por la tapa de la caja y de igual forma se desplaza desde TEX: $P$ hasta TEX: $B$ por la cara frontal (ver figura). Determinar la posición del punto TEX: $P$ de manera de minimizar la distancia total recorrida. Justifique su respuesta.
    Figura:


    P2. Considere la función definida por
    TEX: \[f(x)=\begin{cases}<br />x & \text{si } x<0\\<br />a & \text{si } x=0\\<br />\sin{bx} & \text{si } x>0<br />\end{cases}\]
      a) (3,0 ptos.) Determine los valores de TEX: $a$ y TEX: $b$ para que TEX: $f$ sea derivable en todo TEX: $\mathbb{R}$.
      b) (3,0 ptos.) Encuentre el desarollo de Taylor de orden 2 en TEX: $f$ en torno a TEX: $x_0=0$.
    P3.
      a) Considere la función TEX: $h:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ definida por TEX: $h(x)=x^7+4x^3-3$.
        a.1) (1,5 ptos.) Demuestre que existe un único real TEX: $x_0\in [0,1]$ tal que TEX: $h(x_0)=0$.
        a.2) (0,5 ptos.) Pruebe que TEX: $x=0$ es un punto de inflexión de TEX: $h(x)$.
      b) Considere la función TEX: $f(t)=u(t)-v(t)$ donde las funciones TEX: $u, v: [0,T]\to\mathbb{R}$ son diferenciables (derivables) en TEX: $(0,T)$ y tales que TEX: $u(0)=v(0)$ y TEX: $u(T)=v(T)$.
        b.1) (2,0 ptos.) Demuestre, justificando su respuesta, que existe TEX: $t_0\in (0,T)$ tal que TEX: $u^\prime (t_0)=v^\prime (t_0)$.
        b.2) (2,0 ptos.) Suponga ahora que TEX: $u(t)$ y TEX: $v(t)$ representan las trayectorias de dos corredores, donde TEX: $t$ es la variable tiempo. Interprete entonces las hipótesis en (b) y el resultado obtenido en (b.1).
Tiempo: 3 horas


Soluciones:
P1.
P2.
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mensaje Nov 5 2013, 07:04 AM
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Cálculo Diferencial 12-2

Control 1
Semestre Primavera 2012
    P1. Se debe e construir una pirámide regular de base cuadrada de modo que la superfcie total de sus 4 caras laterales sea TEX: $S_T=4S$ donde TEX: $S$ es la superficie de cada cara lateral. Se pide encontrar el máximo volumen de esta pairámide en función de TEX: $S (V_{\text{m\'ax}}=V(S))$ para lo cual proceda como sigue:
    1. (0,5 ptos.) Demuestre que el valor de la altura TEX: $\overline{VT}$ de la cara TEX: $BDV$, de la pirámide, que es un triángulo isóceles, es TEX: $VT=\frac{1}{2}\sqrt{4h^2+x^2}$, donde TEX: $h$ es la altura de la pirámide y TEX: $x$ es la longitud del lado de la base (ver figura).
    2. (1,5 ptos.) Deduzca una relación entre TEX:  $x,\, h$ y TEX: $S$ y encuentre una expresión TEX:  $V(x)$ para el volumen de la pirámide (TEX: $V=\frac{1}{2}\text{BASE}\cdot \text{ALTURA}$).
    3. (4,0 ptos) Determine las dimensiones de TEX: $x$ y TEX: $h$ que producen el máximo volumen. Justifique que es máximo y calcule TEX: $V_{\text{m\'ax}}$.
      Indicación: En una pirámide regular, la altura TEX: $\overline{VO}$ es perpendicular al plano de la base y por lo tanto, perpendicular a toda recta del plano que pase por TEX: $O$.
    P2.
      a) Considere la familia de polinomios TEX: $g_n (x)=x^n+x-1$.
      1. (1,0 pto.) Probar que TEX: $\forall n\geq 1\ g_n (x)$ tiene una raíz TEX: $r_n$ positiva.
      2. (1,0 pto.) Demuestre que la sucesión de raíces TEX: $(r_n)_{n\geq 1}$ tiene una subsucesión convergente.
      b) (4,0 ptos.) Sea TEX: $f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ una función dos veces derivable con TEX: $f(2)=0$. Se define la función TEX: $F(x)=(x-1)^2f(x)$. Aplicar el Teorema del Valor Medio adecuadamente para probar que existe TEX: $\xi\in (1,2)$ tal que TEX: $F^{\prime\prime} (\xi)=0$.
    P3.
      a) Sean TEX: $f,g :\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ funciones derivables que cumplen las propiedades siguientes:
      TEX: \begin{eqnarray}<br />&g(x)=xf(x)+1\\<br />&\forall x,y\in\mathbb{R} g(x+y)=g(x)g(y)\\<br />&f(0)=1<br />\end{eqnarray}
      1. (2,0 ptos.) Demuestre que TEX: $g^\prime (x)=g(x),\ \forall x\in\mathbb{R}$.
      2. (2,0 ptos.) Demuestre que TEX: $\forall n \geq 1,\ xf^{(n)}(x)+nf^{(n-1)}(x)=g(x)$ y calcule TEX: $f^{(n)}(0)$.
      b) Sea TEX: $f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ una función diferenciable tal que TEX: $f(x)>0,\ \forall x\in\mathbb{R}$. Demuestre que
      TEX: \[\lim_{\delta\to 0}\left(\frac{f(x+\delta x)}{f(x)}\right)^\frac{1}{\delta}\]

      existe, es positivo y calcúlelo.
Tiempo: 3 horas


Soluciones:
P1.
P2.
P3.

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Cálculo Diferencial 13-1

Control 1
Semestre Otoño 2013
    P1.
      a) (3,0 ptos.) Sea TEX: $f$ una función sobre TEX: $[-a,a]$, tal que TEX: $f(-a)=f(a)$. Demuestre que existe TEX: $c\in [0,a]$ tal que TEX: $f©=f(c-a)$.
      Indicación: Considere la función TEX: $g(x)=f(x)-f(x-a),\ x\in [0,a]$.
      b) (3,0 ptos.) Sea TEX: $K\in\mathbb{N}$. Demuestre que TEX: $\sqrt{n+1}-\sqrt{n}<\frac{1}{2K}$, para todo TEX: $n>K^2$. (Aplique TVM a una función adecuada al problema)
    P2.
      a) (3,0 ptos.) Sean TEX: $f$ y TEX: $g$ las siguientes funciones:
      TEX: \begin{eqnarray*}<br />f(x)=\begin{cases}<br />x\sin \left(\frac{1}{x}\right) &\text{si } x\neq 0\\<br />0 &\text{si } x=0<br />\end{cases}\\<br />g(x)= \sin\left(2x+\frac{\pi}{2}\right)<br />\end{eqnarray*}

      Calcule (si existen) TEX: $(f\circ g)^\prime (0)$ y TEX: $(g\circ f)^\prime (0)$.
      b) (3,0 ptos.) Sea TEX: $y=\frac{1}{1+u^2}$ y TEX: $u=\frac{1}{1+x^2}$.
      Calcule TEX: $\frac{dy}{dx}$ utilizando la regla de la cadena (su resultado debe depender solo de TEX: $x$) y compruebe su resultado utilizando TEX: $y=y(x)$.
    P3. Estudiar analíticamente el gráfico de la función TEX: $f(x)=3x-\frac{1}{x}-4\ln (x)$.
    1. (0,5 ptos.) Indicar dominio, simetrías, ceros, recorrido.
    2. (1,0 pto.) Asíntotas
    3. (2,0 ptos.) Estudiar con su derivada, crecimiento, valores extremos.
    4. (2,0 ptos.) Idem con la segunda derivada, concavidad, valores extremos y puntos de inflexión.
    5. (0,5 ptos.) Dibujar el gráfico.
    P4.
      a) (2,0 ptos.) Sea TEX: $y=y(x)$ uan función que satisface la ecuación TEX: $y^\prime =y^3+2x$. Si TEX: $y(0)=3$, calcule el valor aproximado de TEX: $y(0,2)$ mediante el polinomio de Taylor de orden 3 de TEX: $y$ en torno a TEX: $x=0$.
      b) (4,0 ptos.) Calcule las siguientes primitivas:
      1. TEX: $\int e^{\sqrt{x}}\,dx$
      2. TEX: $\int x^3\sqrt[3]{x^2+m}\,dx$
      3. TEX: $\int x\arctan x \,dx$


Soluciones:
P1.
P2.
P3.
P4.

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mensaje Nov 9 2013, 07:05 PM
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Cálculo Diferencial 13-2

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Semestre Primavera 2013
    P1. Sea TEX: $I:\subseteq \mathbb{R}\to\mathbb{R}$ una función definida en un intervalo TEX: $I$. (Obs: Las siguientes partes son independientes).
      a) (2,0 ptos.) Demuestre que si TEX: $f$ es continua en TEX: $I$, derivable en TEX: $\text{Int}(I)$ y TEX: $\forall x\in \text{Int}(I) |f^\prime (x)|\leq 2$, entonces TEX: $f$ es Lipschitziana en TEX: $I$, es decir,

      TEX: \[\exists L > 0,\ \forall x_1, x_2\in I\quad |f(x_1)-f(x_2)|\leq L |x_1-x_2|\]

      b) (1,0 pto.) Demuestre que si TEX: $f$ es Lipschitziana en TEX: $I$ (no necesariamente derivable), entonces TEX: $f$ es continua en TEX: $I$.
      c) (2,0 ptos.) Demuestre que si TEX: $f$ es Lipschitziana en TEX: $I$ (no necesariamente derivable), entonces TEX: $f$ es uniformemente continua, es decir

      TEX: \[\forall \varepsilon > 0,\ \exists \delta >0,\ \forall x_1, x_2 \in I\quad |x_1-x_2|\leq \delta \Rightarrow |f(x_1)-f(x_2)|\leq \varepsilon\]


      d) (1,0 pto.) Demuestre que si TEX: $f$ es uniformemente continua en TEX: $I$, entonces TEX: $f$ es continua en TEX: $I$.
    P2.
      a) Sea la función TEX: $f$ definida por

      TEX: \[f(x)=\begin{cases}<br />\frac{1}{x}-\frac{1}{\sin x} & \text{si } x\neq k\pi, k\in\mathbb{Z}\\<br />c & \text{si } x=0<br />\end{cases}\]
      1. (2,0 ptos.) Determine TEX: $c_0\in\mathbb{R}$ tal que, si TEX: $c=c_0,\ f$ sea continua en TEX: $x=0$.
      2. (2,0 ptos.) Si TEX: $c=c_0$ estudie la derivabilidad de TEX: $f$ en TEX: $x=0$.¿Qué ocurre si TEX: $c\neq c_0$?
      b) (2,0 ptos.) Sea TEX: $f:[0,3]\to[1,2]$ continua en todo su dominio. Demuestre que TEX: $f$ tiene un punto fijo, es decir
      TEX: \[\exists x_0\in [0,3]\: f(x_0)=x_0\]

      Verifique además que TEX: $x_0\neq 0$ y TEX: $x_0\neq 3$
    P3.
      a) Sea TEX: $f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ una función dos veces derivable en todo TEX: $\mathbb{R}$, tal que, TEX: $\forall x\in\mathbb{R}$, TEX: $f^{\prime\prime} (x)+f(x)=0$.
      1. (1,0 pto.) Considere la función TEX: $F:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ definida por

        TEX: \[F(x)=f(x)-f(0)\cos (0)-f^\prime (0) \sin (x)\]


        Demuestre que TEX: $F$ es dos veces derivable y que

        TEX: \[\forall x\in\mathbb{R}\: F^{\prime\prime}(x)+F(x)=0\]
      2. (1,0 pto.) Demuestre que TEX: $\forall x\in\mathbb{R},\ (F^{\prime}(x))^2+(F(x))^2=k\in\mathbb{R}$, constante. Determine el valor de la constante TEX: $k$. Concluya que para todo TEX: $x\in\mathbb{R},\ f(x)=f(0)\cos (x)+f^\prime (0)\sin (x)$.
      b) Un observador está en un punto TEX: $P$ alejado una distancia TEX: $d$ de una pista. Dos corredores TEX: $A$ y TEX: $B$ parten del punto TEX: $S$ de la figura y corren a lo largo de la pista. El corredor TEX: $A$ lo hace tres veces más rápido que el corredor TEX: $B$.
      Figura:
      1. (3,0 ptos.) Determine la función TEX: $\theta (x)$ indicada en la figura y determine su máximo. Justifique que es un máximo y que este máximo es global.
      2. (1,0 pto.) Estudie qué pasa con TEX: $\theta (x)$ cuando los corredores han recorrido una gran distancia.
Tiempo: 3 horas


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P1.
P2.
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TribalJazz2
mensaje Sep 14 2014, 01:26 PM
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Semestre Otoño 2014
    P1. Considere la función f definida por

    TEX: \[f(x)=\begin{cases}<br />\cos x-1 & \text{si $x<0$}\\<br />ax^2+b & \text{si $0\leq x\leq1$}\\<br />2x-1 & \text{si $x>1$}<br />\end{cases}\]

      a) (3,0 ptos.) Encuentre los valores de las constantes a y b, si existen, para que f sea función continua en IR. Justifique su respuesta.
      b) (3,0 ptos.) Determine si f es derivable en x=0 y x=1. En caso que sea posible, calcule f'(0) y f'(1). Justifique su respuesta.
    P2.
      a) (3,0 ptos.) Sea TEX: $f:[a,b]\to\mathbb{R}$ una función continua. Pruebe que TEX: $f([a,b])$ es un intervalo cerrado en IR, es decir, TEX: $f([a,b])=[c,d]$ con TEX: $c,d\in\mathbb{R}$.
      b) (3,0 ptos.) Sea TEX: $f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ una función continua. Supongamos que f(0)=f(1)=0 y f es estrictamente creciente en el intervalo TEX: $(0,\frac{1}{4})$. Pruebe que para todo TEX: $x\in (0,\frac{1}{4})$, existe al menos un TEX: $y\in [0,1]$, con TEX: $x\neq y$, tal que f(x)=f(y).
    P3. Consideremos la función TEX: $f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$, una función derivable en IR. Definamos la función
    TEX: \[g(x)=f(xf(2x))\]
      a) (4,0 ptos.) Encuentre la derivada de g en términos de la derivada de f.
      b) (2,0 ptos.) Suponiendo que TEX: $f(0)=1$ y TEX: $f^\prime(0)=2$, calcule TEX: $g^\prime(0)$.
Tiempo: 3 horas


Soluciones:
P1.
P2.
P3.


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TribalJazz2
mensaje Sep 14 2014, 01:28 PM
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Cálculo Diferencial 14-2

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Semestre Primavera 2014
    P1.
      a) (2,0 ptos.) Demuestre que existe un único TEX: $x_o\in (1,2)$ que es solución de la ecuación
      TEX: \[\sqrt[5]{x-1}+\sqrt{x-1}=\frac{3}{x(x+1)}\]

      b) (4,0 ptos.) Encontrar la ecuación de la recta tangente a la parábola y=1-x2, en el primer cuadrante (x,y > 0), tal que ella forme con los ejes coordenados un triángulo rectángulo de la menor área posible. Calcule el área mínima.
    P2.
      a) (2,0 ptos.) Sea f(x) una función tal que f'(x) es constante TEX: $\forall x\in\text{Dom}(f)$. Demuestre que la función

      TEX: \[\Phi(x)=\frac{f(x)-f(a)}{x-a}\]


      es también constante , cualquiera sea TEX: $a\in\text{Dom}(f)$.
      b) Considere la función f(t)=u(t)-v(t), donde las funciones TEX: $u,v\colon [0,T]\to\mathbb{R}$ son diferenciables en (0,T) y tales que u(0)=v(0) y u(T)=v(T).
        b1) (2,0 ptos) Demuestre, justificando su respuesta, que existe TEX: $t_o\in[0,T]$ tal que u'(to)=v'(to).
        b2) (2,0 ptos.) Suponga ahora que u(t) y v(t) representan las trayectorias de dos corredores, donde t es la variable tiempo. Interprete, entonces, las hipótesis en b) y el resultado obtenido en b1).
    P3.
      a) (4,0 ptos.) Estudiar completamente la función
      TEX: \[f(x)=x^{2/3}(x-1)^{1/3}\]

      indicando: dominio, ceros, continuidad, asíntotas de todo tipo, diferenciabilidad, crecimiento, puntos críticos, máximos y mínimos, concavidad, puntos de inflexión, recorrido y gráfico.
      b) (2,0 ptos.) Considere la función
      TEX: \[f(x)=\lim_{y\to 0} \frac{e^y+\sin(x)-1}{x+y},\quad x\in\mathbb{R}\]

      Determine f(0), f(x) para TEX: $x\neq 0$ y analice la continuidad de f en todo IR.
Tiempo: 3 horas


Soluciones:
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