tal cual cayó — sin cambiar un número
Cálculo · primera evaluación
Primera evaluación · 2018-2019
15 de octubre de 2018 · 3 ejercicios · 30 puntos
Empieza sin mirar: abre cada ejercicio cuando vayas a por él. Las resoluciones están en la otra pestaña.
La lente donde se cortan dos discosNúmeros complejos1 + 6 + 3 = 10 pts
Calcular y representar geométricamente los afijos de los números complejos que verifican las siguientes condiciones:
Calcular la región y representarla.
- COMP 11 punto por reconocer
- COMP 26 puntos por calcular
- COMP 43 puntos por justificar
Resolver guiado →El examen no publica solución: la resolución es propuesta nuestra, pendiente de revisión.
Una ecuación de grado seis que en realidad es de segundoNúmeros complejos0 + 6 + 4 = 10 pts
Calcular y representar las soluciones de la ecuación
Calcular las seis soluciones y representarlas.
- COMP 26 puntos por calcular
- COMP 44 puntos por justificar
Resolver guiado →El examen no publica solución: la resolución es propuesta nuestra, pendiente de revisión.
Tres definiciones y la desigualdad que sobrevive al límiteSucesiones y series numéricas2 + 0 + 8 = 10 pts
a) Definir formalmente los siguientes conceptos: sucesión creciente, sucesión acotada, sucesión divergente hacia .
b) Demostrar la siguiente propiedad. Sean e dos sucesiones tales que y , . Entonces .
Definir los tres conceptos y demostrar la propiedad.
- COMP 12 puntos por reconocer
- COMP 48 puntos por justificar
Resolver guiado →El examen no publica solución: la resolución es propuesta nuestra, pendiente de revisión.
El examen no publica solución. Todas estas resoluciones son propuesta nuestra y están pendientes de revisión.
La lente donde se cortan dos discos
- COMP 11 punto por reconocer
- COMP 26 puntos por calcular
- COMP 43 puntos por justificar
1.er intento a pelo · al 2.º aparece la pista, al 3.º el desarrollo — la solución nunca se da al fallar: se te dice en qué te has ido y por qué.
Enunciado
Calcular y representar geométricamente los afijos de los números complejos que verifican las siguientes condiciones:
Calcular la región y representarla.
- 01
Reconocer el camino
COMP1¿Qué hay que hacer antes de poder separar parte real e imaginaria?
Eso es. Mientras esté en el denominador no se puede leer cuál es la parte real. Al multiplicar por , el denominador se vuelve , que es real y positivo, y arriba queda todo separado.
Elevar al cuadrado no ayuda a separar un cociente, y además cambiaría el sentido de las desigualdades donde algún miembro sea negativo. Primero se racionaliza.
Los módulos borran la información que aquí hace falta: la condición habla de la parte real y de la imaginaria por separado, y el módulo las mezcla.
La polar va bien para productos y potencias. Aquí hay una suma en el denominador y hay que separar coordenadas cartesianas: la binómica es la forma adecuada.
- 02
Verificar la región
COMP2 · COMP4Escribe la región simplificada, en e . Vale cualquier forma equivalente.
te falta coincide te sobra
por ejemplo (x-2)^2 + y^2 < 1 & (x-1)^2 + (y+1)^2 < 1Racionaliza y llama . Como , se puede multiplicar por sin cambiar el sentido de las desigualdades.
Desarrollo
Racionalizando, con :
Primera condición. Como , multiplicar por no cambia el sentido:
Segunda condición.
Fíjate en el signo de la parte imaginaria: es , no . El conjugado lo cambia, y por eso el segundo disco cae por debajo del eje real.
- 03
Justificar el argumento
COMP4Ordena la descripción de la región. Una de las piezas no debe entrar.
- Ve eligiendo las piezas en orden.
No hace falta: está a distancia 1 de los dos centros, o sea sobre las dos circunferencias, y las desigualdades son estrictas. Ya estaba fuera. Comprobarlo es correcto; volver a excluirlo, redundante — y en un examen sugiere no haber mirado dónde cae.
El razonamiento, en orden
exige : se anota antes de operar.
Racionalizando, con .
La primera condición da el disco abierto ; la segunda, el disco abierto .
La distancia entre los centros y es , menor que la suma de los radios: los dos discos se cortan.
La región pedida es la lente de intersección, sin ninguno de los dos bordes.
Comprobar si el punto excluido cae dentro o fuera de la región es el paso que cierra bien el ejercicio. Casi siempre ya estaba fuera, pero hay que verlo.
Resolución completa
Aviso. El examen no publica solución. Lo que sigue es una resolución propuesta, pendiente de revisión.
Datos. Se pide la región de los con y .
Reparto de puntos del examen: COMP1 1 · COMP2 6 · COMP4 3. Este examen tiene tres ejercicios y 30 puntos.
Este enunciado es el ejercicio 1.22 del boletín del tema 1, palabra por palabra.
1 · Restricción previa
exige . Se anota antes de operar y se comprueba al final dónde cae ese punto.
2 · Separar parte real e imaginaria
Mientras esté en el denominador no se puede leer su parte real. Se racionaliza multiplicando por el conjugado, que convierte el denominador en un número real positivo:
Ojo al signo de la parte imaginaria: el conjugado lo cambia. Es , y de ahí que el segundo disco acabe por debajo del eje real.
3 · Primera condición
Como , multiplicar los dos miembros por no cambia el sentido de la desigualdad —y esto hay que decirlo, es la hipótesis del paso—:
Disco abierto de centro y radio 1.
4 · Segunda condición
Disco abierto de centro y radio 1.
5 · La intersección
¿Se cortan? La distancia entre los centros es
menor que la suma de los radios, que es 2, y mayor que su diferencia, que es 0. Luego se cortan en dos puntos y la intersección es una lente.
Los bordes no entran: las dos desigualdades son estrictas.
6 · El punto excluido
está a distancia 1 del centro y a distancia 1 del centro : cae sobre las dos circunferencias. Como las desigualdades son estrictas, ya estaba fuera de la región y no hay que quitarlo aparte.
Merece la pena escribirlo: comprobar dónde cae el punto excluido es lo que cierra bien el ejercicio, aunque el resultado sea que no añade nada.
7 · Representación gráfica
Dos círculos de radio 1, uno centrado en y otro en , con la zona común sombreada y los bordes en trazo discontinuo por ser abiertos. La lente queda en el cuarto cuadrante, más o menos entre y , con entre y .
8 · Comprobación
Un punto de la lente, :
- Primer disco: ✔
- Segundo disco: ✔
Y en el enunciado original, con :
Y uno que debe fallar: , el centro del primer disco. Primer disco ✔, pero segundo: ✗. Fuera, como debe — estar en un disco no basta.
Resultado
¿Esto está mal? Dilo →La resolución es nuestra y puede tener fallos. El enunciado es el original.
Una ecuación de grado seis que en realidad es de segundo
- COMP 26 puntos por calcular
- COMP 44 puntos por justificar
1.er intento a pelo · al 2.º aparece la pista, al 3.º el desarrollo — la solución nunca se da al fallar: se te dice en qué te has ido y por qué.
Enunciado
Calcular y representar las soluciones de la ecuación
Calcular las seis soluciones y representarlas.
- 01
Reconocer el camino
COMP1La ecuación es de grado 6. ¿Hay que resolver un polinomio de grado 6?
Eso es. , así que es una bicúbica: con queda , que se resuelve con la fórmula de siempre.
El grado es 6, y en eso significa seis soluciones. Reales solo hay dos, y , pero las otras cuatro existen igual.
No se puede: el término no tiene . Sacar factor común dejaría , que no está factorizado.
Ruffini serviría para tantear raíces enteras, pero es dar un rodeo largo. El cambio de variable resuelve el ejercicio en dos líneas, y además garantiza que no se escapa ninguna solución.
- 02
Las dos raíces auxiliares
COMP2Con , ¿cuáles son las dos soluciones de ?
los dos valores separados por una coma — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…Los dos signos cambiados. Sustituyendo, . Comprobar una raíz en la ecuación cuesta cinco segundos.
El producto de las raíces tiene que ser el término independiente, , y . Una de las dos tiene que ser negativa.
Su producto sí es , pero su suma es y tendría que ser . Hacen falta las dos condiciones.
, y .
Desarrollo
Comprobación rápida: la suma tiene que ser —y ✔— y el producto —y ✔—.
Suma y producto son la comprobación más barata que existe para una ecuación de segundo grado. Merece la pena hacerla siempre.
- 03
Cuántas soluciones tiene la ecuación original
COMP2¿Cuántos números complejos cumplen ?
un número — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…2 son las soluciones en . Al deshacer el cambio, cada una da tres valores de , porque tiene tres raíces cúbicas.
3 serían si solo hubiera un valor de . Hay dos, y cada uno aporta tres.
12 sería . Cada aporta tres raíces cúbicas, no seis: , que además es el grado de la ecuación.
Deshacer el cambio no es sacar una raíz cúbica: es resolver , que tiene tres soluciones.
Desarrollo
Deshacer el cambio no es escribir y quedarse con un número: es resolver , que en tiene tres soluciones para cada .
Con dos valores de , salen
que es exactamente lo que garantiza el teorema fundamental del álgebra para un polinomio de grado 6.
Si salieran menos de seis, faltaría alguna. Ese recuento es la comprobación estructural del ejercicio.
- 04
Justificar el argumento
COMP4Ordena la resolución. Una de las piezas no debe entrar.
- Ve eligiendo las piezas en orden.
Eso da dos soluciones de las seis. En , no tiene una raíz cúbica, tiene tres. Quedarse con la real es el error clásico de las ecuaciones con cambio de variable, y aquí cuesta cuatro sextos del ejercicio.
El razonamiento, en orden
Como , el cambio convierte la ecuación en .
Sus soluciones son y .
: módulo 1 y argumentos , , .
: módulo y argumentos , , .
Seis soluciones en total, repartidas en dos circunferencias concéntricas de radios 1 y 2.
El dibujo lo dice todo: dos triángulos equiláteros, uno en cada circunferencia, girados el uno respecto del otro.
Resolución completa
Aviso. El examen no publica solución. Lo que sigue es una resolución propuesta, pendiente de revisión.
Datos. Resolver en y representar las soluciones.
Reparto de puntos del examen: COMP2 6 · COMP4 4. No se evalúa COMP1, así que los cuatro puntos de explicación se los lleva justificar bien el cambio de variable y el recuento de soluciones.
Este enunciado es el ejercicio 1.11 del boletín del tema 1.
1 · La ecuación no es de sexto grado, es bicúbica
Solo aparecen y , y . El cambio
la convierte en una ecuación de segundo grado:
Y conviene decir por qué el cambio es lícito: es una aplicación sobreyectiva de en , así que toda solución en procede de alguna , y no se pierde ninguna.
2 · Resolución en
Comprobación gratis: la suma de las raíces debe ser y el producto . Y ✔, ✔.
3 · Deshacer el cambio: dos ecuaciones cúbicas
Aquí está el paso que decide el ejercicio. Deshacer el cambio no es escribir y quedarse con un número: es resolver , que en tiene tres soluciones para cada .
. Módulo y argumentos :
. Módulo y argumentos :
4 · Recuento
Seis soluciones, que es exactamente lo que garantiza el teorema fundamental del álgebra para un polinomio de grado 6. Si salieran menos, faltaría alguna; si salieran más, habría una repetida.
Y vienen en pares conjugados, como tiene que pasar en toda ecuación de coeficientes reales: y , más las dos reales y .
5 · Representación gráfica
Los seis afijos se reparten en dos circunferencias concéntricas:
- Tres en la de radio 1, a , y .
- Tres en la de radio 2, a , y .
Cada terna es un triángulo equilátero, y uno está girado respecto del otro, así que los seis puntos quedan alternados angularmente: uno de radio 1, uno de radio 2, uno de radio 1…
6 · Comprobación
Con la solución real más cómoda, :
Con : ✔
Y con una compleja, , que tiene módulo 1 y argumento : su cubo tiene módulo 1 y argumento , o sea , y entonces . Sustituyendo: ✔
Resultado
¿Esto está mal? Dilo →La resolución es nuestra y puede tener fallos. El enunciado es el original.
Tres definiciones y la desigualdad que sobrevive al límite
- COMP 12 puntos por reconocer
- COMP 48 puntos por justificar
1.er intento a pelo · al 2.º aparece la pista, al 3.º el desarrollo — la solución nunca se da al fallar: se te dice en qué te has ido y por qué.
Enunciado
a) Definir formalmente los siguientes conceptos: sucesión creciente, sucesión acotada, sucesión divergente hacia .
b) Demostrar la siguiente propiedad. Sean e dos sucesiones tales que y , . Entonces .
Definir los tres conceptos y demostrar la propiedad.
- 01
Reconocer el camino
COMP1En la definición de «divergente hacia », ¿por qué importa el orden de los cuantificadores?
Eso es la mitad de la nota del apartado. Escribirlo al revés —«existe tal que para todo …»— afirmaría que un mismo índice sirve para todas las cotas, que es falso: cuanto más exigente es , más lejos hay que ir.
recorre todos los reales. Lo que pasa es que la condición solo tiene contenido cuando es muy negativo; para positivo se cumple trivialmente.
Las dos versiones ocupan lo mismo. Lo que cambia es lo que significan.
Importa y mucho. «Para todo existe » y «existe para todo » dicen cosas distintas, y una puede ser cierta y la otra falsa.
- 02
La definición, aplicada
COMP2Para y , ¿cuál es el menor tal que para todo ?
un número entero — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…400 es , no el índice. La condición es , o sea : hay que sacar la raíz.
Casi. La condición se cumple ya en , así que el menor válido es 20: el índice a partir del cual —excluido— se cumple siempre.
Los índices de una sucesión son naturales. La raíz que interesa es la positiva.
es , es decir .
Desarrollo
La condición se cumple para todo , así que el menor válido es
Con haría falta . Por eso el cuantificador de va antes: el índice depende de la exigencia.
- 03
Justificar el argumento
COMP4Ordena la demostración del apartado (b). Una de las piezas no debe entrar.
- Ve eligiendo las piezas en orden.
Con la distancia entera los dos entornos se tocan en el punto medio y la contradicción deja de ser estricta: podría ocurrir , que no contradice . Hay que tomar la mitad, para que los entornos queden separados.
El razonamiento, en orden
Por reducción al absurdo, supongamos , y sea .
Existe tal que para todo .
Existe tal que para todo .
Para valen las dos, y entonces , en contra de .
Contradicción, luego .
Es el mismo épsilon de los ejercicios 2.3 a 2.6 del boletín y de otros tres exámenes de esta colección. Conviene tenerlo como reflejo.
Resolución completa
Aviso. El examen no publica solución. Lo que sigue es una resolución propuesta, pendiente de revisión.
Datos. (a) Definir creciente, acotada y divergente hacia . (b) Demostrar que y la convergencia de las dos implican .
Reparto de puntos del examen: COMP1 2 · COMP4 8. Ni un punto de cálculo.
Los dos apartados están en el boletín del tema 2: el (a) es el ejercicio 2.2 y el (b) es el 2.5. Los tres ejercicios de este examen están en los boletines — el 1 es el 1.22 y el 2 es el 1.11 —, así que esta convocatoria se podía haber respondido entera con ellos delante.
1 · Apartado (a): las tres definiciones
Sucesión creciente.
Sin excepciones: basta un par consecutivo que falle para que deje de serlo.
Sucesión acotada.
Las dos cotas. Con solo la de arriba se tiene «acotada superiormente», que es más débil: la cumple y no está acotada. Equivalentemente: para todo .
Sucesión divergente hacia .
2 · Lo que de verdad se evalúa en (a): el orden de los cuantificadores
En la tercera definición, va después de , y eso significa que puede depender de él. Escribirlo al revés diría que un mismo índice sirve para todas las cotas, que es falso.
Se ve con un ejemplo, y conviene ponerlo: para ,
| menor que sirve | |
|---|---|
El índice crece con la exigencia. Ningún fijo vale para todos los .
Y el contraste entre las tres definiciones, que es lo que las une: las dos primeras hablan de todos los términos; la tercera, solo de los que hay a partir de cierto punto. Es la misma diferencia que separa la monotonía de la convergencia.
3 · Apartado (b): estrategia
Reducción al absurdo. La negación de es , y de esa diferencia positiva sale el épsilon.
4 · Apartado (b): la demostración
Supongamos y tomemos
Por converger , existe tal que para todo
Por converger , existe tal que para todo
Sea : las dos valen a la vez, y encadenando
es decir , en contra de la hipótesis. Contradicción, luego .
5 · Los dos detalles que valen la nota
Por qué la mitad y no la distancia entera. Con los dos entornos se tocarían en el punto medio y podría darse , que no contradice . Con la mitad los entornos quedan disjuntos y el choque es limpio.
El máximo de los dos índices. Cada sucesión aporta su propio y no tienen por qué coincidir. Sin el máximo no se sabe que las dos desigualdades valen en el mismo , y sin eso no se pueden encadenar.
6 · La desigualdad se debilita
Aunque la hipótesis fuera estricta, , la conclusión seguiría siendo y no . Contraejemplo inmediato:
cumplen para todo y sus límites son iguales, los dos 0.
7 · Comprobación
De (a), aplicando las tres definiciones a :
| definición | ¿la cumple? | por qué |
|---|---|---|
| creciente | no | |
| acotada | no | no hay cota inferior |
| divergente a | sí | dado , basta |
De (b), con e : tomando e , la desigualdad se cumple en y se rompe a partir de . Y con salen : el cruce aparece justo en ✔
Resultado
¿Esto está mal? Dilo →La resolución es nuestra y puede tener fallos. El enunciado es el original.