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> Controles 3 Cálculo Diferencial e Integral
TribalJazz2
mensaje May 17 2014, 03:05 PM
Publicado: #1


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Seguimos con el asunto link.gif. Saludos.
Dudas, preguntas, aclaraciones, sugerencias por MP.

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TribalJazz2
mensaje May 17 2014, 03:07 PM
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Físicas y Matemáticas

Cálculo Diferencial 07-2

Control 3
Semestre Primavera 2007
    P1.
      a) (3,0 ptos.) Una hormiga, que se encuentra inicialmente en el origen, sube por un alambre parametrizado
      por las ecuaciones
      TEX: \[\mathbf{r} (t) = \begin{pmatrix}<br />t^2 \cos t\\<br />t^2 \sin t\\<br />\frac{1}{\sqrt{3}} t^3<br />\end{pmatrix}\]

      Determine a qué distancia del plano TEX: $OXY$ se encuentra la hormiga cuando ha recorrido una distancia TEX: $d=\frac{14}{3}$ por el alambre.
      b) (3,0 ptos.) Una curva está parametrizada por las ecuaciones
      TEX: \[\mathbf{r}(t) = \begin{pmatrix}<br />a\cos t\\<br />a\sin t\\<br />f(t)<br />\end{pmatrix},\ t\in\mathbb{R}\]

      donde TEX: $a>0$ y TEX: $f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ es una función infinitamente derivable. Determine todas las funciones TEX: $f$ de modo que el vector normal a la curva sea siempre peppendicular al eje TEX: $OZ$ (es decir que TEX: $\mathbf{N} (t)\cdot \mathbf{k} = 0$, para todo TEX: $t\in\mathbb{R}$)
    P2. Considere la función TEX: $f:\left[0,\frac{1}{2}\right]\to\mathbb{R}$ definida por TEX: $f(x) = -\ln(1-x^2)$
      a) (2,0 ptos.) Calcule el largo de la curva TEX: $\Gamma = \{(x,f(x)) : x\in\left[0,\frac{1}{2}\right]\}$.
      b) (2,0 ptos.) Calcule el volumen del sólido de revolución engendrado por la rotación en torno al eje TEX: $OY$ de la región TEX: $R = \{(x,y):x\in\left[0,\frac{1}{2}\right] ,0\leq y\leq f(x)\}$
      c) (2,0 ptos.) Calcule el área del manto generado por la rotación en torno al eje TEX: $OY$ de TEX: $\Gamma$.
    P3. Un trompo se genera por la rotación en torno al eje TEX: $OX$ de la curva TEX: $OABCD$ mostrada en la figura.
    Figura:
      a) (2,0 ptos.) Escriba, en términos de los datos TEX: $R$ y TEX: $\varphi$, las ecuaciones de las funciones que definen los tramos TEX: $OA$, TEX: $AB$ y TEX: $BC$ de la curva y encuentre las coordenadas de los puntos TEX: $A$, TEX: $B$ y TEX: $C$.
      b) (2,0 ptos.) Escriba las 3 integrales que permiten calcular el volumen del trompo y calcúlelas.
      c) (2,0 ptos.) Escriba las 4 integrales que permiten calcular el área total de la superficie exterior del trompo y calcúlelas.
Tiempo: 3 horas


Soluciones:
P1.
P2.
P3.

Mensaje modificado por TribalJazz2 el May 17 2014, 03:25 PM


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mensaje May 17 2014, 03:30 PM
Publicado: #3


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Cálculo Diferencial 08-1

Control 3
Semestre Otoño 2008
    P1.
      a) (3,0 ptos.) Considere la curva definida por la ecuación

      TEX: \[\mathbf{r}(t) = \left( t\sin t , t\cos t , \frac{2\sqrt{2}}{3} t^{3/2}\right)\qquad \forall t\in [0,2\pi]\]


      Calcule el largo TEX: $L$ y la masa TEX: $M$ de la curva, sabiendo que su densidad está dada por la ecuación TEX: $\rho (x,y,z) = x^2 + y^2$.

      b) (3,0 ptos.) Si TEX: $f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ es una función dos veces derivable, demuestre que la curvatura TEX: $\kappa$ de la curva

      TEX: \[\mathbf{r}(t) = (\cos t,\sin t, f(t))\quad \forall t\in\mathbb{R}\]

      está dada por la ecuación

      TEX: \[\kappa (t) = \frac{\sqrt{1+f^\prime (t)^2 + f^{\prime\prime} (t)^2}}{\left( 1+f^\prime (t)^2\right)^{3/2}}\]
    P2. Determine si las siguientes integrales impropias, son o no convergentes:
      a) (2,0 ptos.) TEX: $\int_0^1 \ln(x)\,dx$

      b) (2,0 ptos.) TEX: $\int_1^{+\infty} \left(\frac{\ln(x)}{x}\right)^x\,dx$

      c) (2,0 ptos.) TEX: $\int_0^{+\infty} \frac{dx}{x(x+\sqrt{x})}$

    P3. Estudie la convergencia (absoluta y condicional) de las siguientes series
      a) (2,0 ptos.) TEX: $\sum \cos(k\pi)\sin\left(\frac{1}{k}\right)$

      b) (2,0 ptos.) TEX: $\sum \frac{2^k k!}{k^k}$

      c) (2,0 ptos.) TEX: $\sum k^2\left(k^2(\cos\left(\frac{1}{k}\right)-1)\right)^k$

Tiempo: 3 horas


Soluciones:
P1.
P2.
P3.


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mensaje May 17 2014, 03:33 PM
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Cálculo Diferencial 08-2

Control 3
Semestre Primavera 2008
    P1.
    Figura:
      a) Considere la región TEX: $R$ de la figura.
      1. Calcule el área de TEX: $R$.
      2. Calcule el volumen del sólido de revolución generado por la rotación de TEX: $R$ en torno al eje TEX: $OY$.
      3. Calcule el área del manto (total) del sólido de revolución generado por la rotación de TEX: $R$ en torno al eje TEX: $OX$.
      b) (1,5 ptos.) Calcule el largo de la curva TEX: $y=a\cosh\left(\frac{x}{a}\right)$ entre TEX: $x=0$ y TEX: $x=a$.
    P2.
    Figura:
      a) (2,0 ptos.) Se sabe que el volumen del sólido de revolución generado por la rotación de una región plana TEX: $R$ en torno al eje TEX: $OY$ es igual al producto de su área TEX: $A®$ por la longitud de la circunferencia descrita por su centro de gravedad TEX: $2\pi\overline{x}$.
      Usando esto y particiones TEX: $P$ del intervalo TEX: $[\alpha , \beta]$, tales que TEX: $\|P\|\to 0$, demuestre que el volumen del sólido de revolución generado por la rotaci ́on de la región polar TEX: $R_p$ de la figura (que está limitada por la curva de ecuación TEX: $r = f(\theta)$ en coordenadas polares y TEX: $\alpha\leq\theta\leq\beta$) en torno al eje TEX: $OY$ , está dada por
      TEX: \[\frac{2\pi}{3}\int_{\alpha}^{\beta} f^3 (\theta)\cos \theta\, d\theta\]

      b) (2,0 ptos.) Use el resultado anterior para calcular el volumen del sólido generado por la rotación en torno al eje TEX: $OY$, de la región encerrada por la curva TEX: $r = a\sin 2\theta$ (en coordenadas polares), para TEX: $\theta\in [0,\frac{\pi}{2}]$
      c) (2,0 ptos.) La curva en TEX: $R^3$ de parametrización TEX: $\vec{r}(t) = (\sin^2t,\sin t\cos t,\cos t),\ t\in [0,2\pi]$ pasa dos veces por el punto TEX: $(1, 0, 0)$. Demuestre que las dos tangentes en ese punto son perpendiculares entre sí.
    P3. Considere la curva definida por la parametrización:

    TEX: \[\vec{r}(t)=(e^{-t}\cos t,e^{-t}\sin t, e^{-t})\quad t\in [0,2\pi] \]
      a) (1,0 pto.) Demuestre que la curva está contenida en el cono de ecuación TEX: $x^2 + y^2 = z^2$.
      b) (1,5 ptos.) Demuestre que en cada punto de la curva, el vector tangente forma un ángulo constante con el vector TEX: $\frac{\vec{r}(t)}{\|vec{r}(t)\|}$.
      c) (1,5 ptos.) Calcular la longitud de la curva entre TEX: $t = 0$ y el instante en que su altura se reduce a la mitad de la inicial.
      d) (2,0 ptos.) Calcule los vectores normal TEX: $N(t)$ y binormal TEX: $B(t)$ y a demás la curvatura TEX: $\kappa (t)$ y torsión TEX: $\tau (t)$ en cada punto de la curva.
Tiempo: 3 horas


Soluciones:
P1.
P2.
P3.

Mensaje modificado por TribalJazz2 el May 17 2014, 03:36 PM


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mensaje May 17 2014, 03:40 PM
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mensaje May 17 2014, 03:41 PM
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mensaje May 17 2014, 03:51 PM
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Cálculo Diferencial 10-2

Control 3
Semestre Primavera 2010
    P1.
      a) Considere las funciones reales TEX: $f(x) = \frac{x}{1+x^2}$ y TEX: $g(x) = mx$, done TEX: $m\in (0,1)$.
        a.1) (1,5 ptos.) Calcule el área de la región TEX: $R$ que en el primer cuadrante encierran TEX: $f$ y TEX: $g$.
        a.2) (1,5 ptos.) Calcule el volumen del sólido de revolución generado por la rotación de TEX: $R$ en torno al eye TEX: $OY$.
      b) (3,0 ptos.) Considere la curva en TEX: $\mathbb{R}^2$ parametrizada por TEX: $\mathbf{r}(t) = \left( \int_1^t \frac{\cos u}{u}\,du , \int_1^t \frac{\sin u}{u}\, du\right),\ t\in [1,t_0]$.
      Calcule el largo de la curva entre TEX: $t=1$ y TEX: $t=t_0$, sabiendo que TEX: $t=t_0$ es el primer instante TEX: $>1$, donde el vector tangente a la curva es vertical.

    P2.
    Figura:
      a) (4,0 ptos.) Calcule el volumen del sólido de la figura, el cual se ha construido del modo siguiente:
      • Su base es el círculo horizontal de ecuación TEX: $x^2+y^2 = R^2,\ z=0$.
      • Para cada TEX: $\alpha\in [-R,R]$, el plano vertical de ecuación TEX: $x=\alpha$ (dibujado en gris en la figura), intersecta al sólido en una sección parabólica de eje de simetría vertical con vértice en el punto TEX: $(\alpha, 0, H)$, donde TEX: $H>0$ es una constante conocida.

        Atención: Sólo se ha dibujado la zona comprendida entre TEX: $x=-R$ y TEX: $x=\alpha$, sin embargo, el sólido cubre toda su base.
        Indicación: Comience por calcular el área de la sección parabólica, suponiendo que conoce su base TEX: $2b(\alpha)$.
      b) (2,0 ptos.) Dos esferas macizas de radios TEX: $R_1$ y TEX: $R_2$ se les taladran perforaciones cilíndricas de radios TEX: $r_1$ y TEX: $r_2$ respectivamente, a través de sus centros, generando sólidos de alturas TEX: $h_1$ y TEX: $h_2$.
      Figura:
      Demuestre que si ambos sólios resultantes tienen el mismo volumen, entonces TEX: $h_1 = h_2$.

    P3. Considere la curva TEX: $\Gamma$ parametrizada por TEX: $\mathbf{r}(t) = (4\cos t, 4\sin t,4\cos t)$ donde TEX: $t\in\mathbb{R}$.
      a) (4,0 ptos.) Calcule TEX: $T(t),\ N(t),\ \kappa (t)$.
      b) (2,0 ptos.) Calcule TEX: $B(t),\ \tau (t)$.
Tiempo: 3 horas


Soluciones:
P1.
P2.
P3.


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TribalJazz2
mensaje May 17 2014, 03:52 PM
Publicado: #9


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mensaje May 17 2014, 03:53 PM
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Cálculo Diferencial 11-2

Control 3
Semestre Primavera 2011

    P1.
    1. (2,0 ptos.) Sea TEX: $\rho=f(\theta)$ la ecuación en coordenadas polares de una curva TEX: $\Gamma$. Demuestre que el largo de TEX: $\Gamma$ en el intervalo TEX: $[\theta_1,\theta_2]$ es

      TEX: \[L=\int_{\theta_1}^{\theta_2} \sqrt{(f(\theta))^2+(f^\prime(\theta))^2}\,d\theta\]
    2. (3,0 ptos.) Demuestre que para el caso en que se cumpla que TEX: $f^\prime(\theta)=af(\theta)$, con TEX: $a\in\mathbb{R}$, la curvatura de TEX: $\Gamma$ en cualquier TEX: $\theta$ está dada por

      TEX: \[\kappa(\theta)=\frac{1}{\sqrt{(f(\theta))^2+(f^\prime(\theta))^2}}\]
    3. (1,0 pto.) Considere la curva TEX: $\Gamma$ defnida por TEX: $\rho=e^{-2\theta}$ con TEX: $\theta\in[0,2\pi]$. Calcule la longitud de TEX: $\Gamma$ en el intervalo TEX: $[0,2\pi]$ y TEX: $\kappa(\theta)$.
    P2. Considere la curva TEX: $\Gamma$ parametrizada por

    TEX: \[\vec{r}(t) = \left(\int_0^t e^{-u}\cos(u^2),\int_0^t e^{-u}\sin(u^2),1-e^{-t}\right),\quad t\in[0,\infty)\]

    Se pide:
    1. (2,0 ptos.) Calcule la longitud de TEX: $\Gamma$ en el intervalo TEX: $[0,\infty)$ y encuentre su parametrización en función del arco TEX: $s$.
    2. (2,0 ptos.) Determine TEX: $T,\ N,\ \kappa(t)$ (en función de TEX: $t$).
    3. (2,0 ptos.) Determine TEX: $B,\ \tau(t)$ (en función de TEX: $t$).
    P3.
    1. (3,0 ptos.) Calcule, si existe, el área de la región bajo la curva

      TEX: \[f(x)=\frac{x}{(1+x^2)^{3/2}}\]

      en el primer cuadrante.
      Indicación: El eje TEX: $OX$ es asíntota horizontal de TEX: $f$.
    2. (3,0 ptos.) Demuestre que el volumen de revolución en torno al eje TEX: $OX$ de la región en (i), existe (no lo calcule). Además averigüe si existe el volumen de revolución en torno al eje TEX: $OY$ de la misma región defnida en (i).
Tiempo: 3 horas


Soluciones:
P1.
P2.
P3.


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