tal cual cayó — sin cambiar un número
Cálculo · tercera evaluación
Tercera evaluación · 2025-2026
19 de enero de 2026 · 6 ejercicios · 60 puntos
Empieza sin mirar: abre cada ejercicio cuando vayas a por él. Las resoluciones están en la otra pestaña.
Un disco partido justo por su centroNúmeros complejos0 + 7 + 3 = 10 pts
Calcular y representar geométricamente los afijos de los números complejos que verifican las condiciones
Calcular la región y representarla.
- COMP 27 puntos por calcular
- COMP 43 puntos por justificar
Resolver guiado →El examen no publica solución: la resolución es propuesta nuestra, pendiente de revisión.
Series hipergeométricas, y unos cilindros que no convergenSucesiones y series numéricas2 + 6 + 2 = 10 pts
Una serie de términos positivos se llama hipergeométrica si existen números reales tales que y no son nulos a la vez, y que verifican la condición
Si la serie es divergente; si la serie es convergente y su suma es igual al límite de la sucesión
Empleando este resultado:
a) Demostrar que la serie es hipergeométrica y convergente, y calcular su suma.
b) Demostrar que la serie es hipergeométrica y divergente.
c) Para cada , formamos cilindros circulares con radio de la base igual a y altura igual a . Si vamos sumando los volúmenes de estos cilindros, ¿obtenemos una serie convergente? ¿Cuál será su suma?
Resolver los tres apartados con el criterio dado.
- COMP 12 puntos por reconocer
- COMP 26 puntos por calcular
- COMP 42 puntos por justificar
Resolver guiado →El examen no publica solución: la resolución es propuesta nuestra, pendiente de revisión.
Desde dónde debe salir el satéliteFunciones reales de una variable real1 + 7 + 2 = 10 pts
Se ha lanzado un satélite espacial siguiendo la órbita descrita por la parábola . En un momento dado, se desea que el satélite abandone su órbita y se dirija hacia una estación espacial situada en el punto . Para ello, el satélite debe salir en la dirección de la recta tangente a la órbita en el punto de salida. Determinar el o los puntos de la órbita desde los cuales el satélite debe salir para que la recta tangente pase por la estación espacial.
Determinar los puntos de salida.
- COMP 11 punto por reconocer
- COMP 27 puntos por calcular
- COMP 42 puntos por justificar
Resolver guiado →El examen no publica solución: la resolución es propuesta nuestra, pendiente de revisión.
Deshacer un logaritmo para llegar a la función de dentroEstudio local de funciones reales de una variable real0 + 7 + 3 = 10 pts
Sea el polinomio de Taylor de la función en el punto . Estudiar el crecimiento y la concavidad de en sabiendo que .
Estudiar el crecimiento y la concavidad de en .
- COMP 27 puntos por calcular
- COMP 43 puntos por justificar
Resolver guiado →El examen no publica solución: la resolución es propuesta nuestra, pendiente de revisión.
El área entre una parábola tumbada y su tangenteIntegración0 + 7 + 3 = 10 pts
Sea el recinto limitado por la curva , la recta tangente a la curva en el punto y el eje OX.
a) Dibujar el recinto .
b) Calcular el área de .
Figura nuestra: el enunciado pide dibujarla. En negro la parabola, con su vertice V en el punto uno coma dos; en rojo la tangente en P; sombreado, el recinto D. Dibujar el recinto y calcular su área.
- COMP 27 puntos por calcular
- COMP 43 puntos por justificar
Resolver guiado →El examen no publica solución: la resolución es propuesta nuestra, pendiente de revisión.
El valor medio parte el área en dos mitades igualesIntegración1 + 7 + 2 = 10 pts
La figura muestra la gráfica de una función continua en y derivable en . También se muestra la recta , donde es el valor medio de en , y dos regiones sombreadas y .
Figura redibujada del enunciado original. La recta de trazos es el valor medio M, y c es donde la curva la corta: no donde corta al eje, que ocurre antes. R1 y R2 son las regiones entre la curva y esa recta. a) Demostrar que las áreas de y son iguales.
b) Sean , los valores medios de en los intervalos y respectivamente. Obtener la relación que existe entre los tres valores , y .
c) Considerar la función definida por , . Estudiar:
c.1) El crecimiento y los extremos de .
c.2) La concavidad y los puntos de inflexión de .
Resolver los tres apartados.
- COMP 11 punto por reconocer
- COMP 27 puntos por calcular
- COMP 42 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.
Un disco partido justo por su centro
- COMP 27 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 condiciones
Calcular la región y representarla.
- 01
Reconocer el camino
COMP1¿Qué conviene hacer con antes de operar?
, que es correcto pero es solo la mitad: falta el cuadrado del enunciado.
Funciona, pero obliga a manejar — que al simplificar da , así que es el camino largo hacia lo mismo.
Exacto. El módulo es multiplicativo, así que , y eso es : un polinomio limpio. Desarrollar en binómica y tomar módulo después daría una raíz innecesaria.
Con un módulo sin desarrollar no se puede identificar la curva.
- 02
El radio de la circunferencia
COMP2La primera condición define un disco. ¿Cuál es su radio?
en forma exacta, o un número con cuatro decimales — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…2 es el coeficiente del segundo miembro, no el radio. Al completar cuadrados sale , y el radio es .
1 es la coordenada del centro, no el radio.
4 saldría de . El término independiente tras completar cuadrados es 2, no 4.
. Pasa todo a un lado y completa cuadrados.
Desarrollo
Completando cuadrados:
Disco abierto de centro y radio .
El signo estricto deja fuera la circunferencia: es el interior del disco, sin borde. Conviene decirlo.
- 03
El área de la región
COMP2¿Cuál es el área de la región resultante? En forma exacta, o con cuatro decimales.
un número — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…es el área del disco entero. La segunda condición se queda con la mitad.
es un cuarto del disco. La recta lo parte por la mitad, no en cuartos.
mezcla el área con el radio. El área del disco es , y la mitad es .
¿Por dónde pasa la recta respecto del centro ?
Desarrollo
La segunda condición, con :
Semiplano por debajo de la recta .
¿Dónde queda el centro del disco? En :
Se cumple con igualdad: la recta pasa exactamente por el centro. Luego la corta en dos mitades iguales.
Que la recta pase por el centro no es casualidad del enunciado: está construido así para que la región sea exactamente medio disco y el área salga redonda.
- 04
Verificar la región
COMP2 · COMP4Escribe las dos condiciones en e . La figura comprobará si el trozo de disco que queda coincide con el del enunciado.
te falta coincide te sobra
en x e y; usa & para juntar las dos condicionesDos traducciones que hay que ver sin pensar: , y es la parte real disfrazada.
Desarrollo
La primera condición, con :
Y completando cuadrados en las dos variables:
La segunda es , es decir
El trozo de disco que la recta deja a su derecha. La recta pasa justo por el centro , así que corta el disco por la mitad: es medio disco, con el borde recto incluido y el curvo no.
- 05
Justificar el argumento
COMP4Ordena la resolución. Una de las piezas no debe entrar.
- Ve eligiendo las piezas en orden.
La región no es abierta ni cerrada: le falta el arco —que viene del disco abierto— pero sí incluye el diámetro, que viene del semiplano cerrado. Al intersecar, cada borde conserva su carácter. Decir «abierta» a secas se salta la mitad de la descripción, y esa precisión es lo que puntúa COMP4.
El razonamiento, en orden
Traducir la primera condición. , y .
Completando cuadrados: . Disco abierto de centro y radio .
Traducir la segunda. , luego , es decir : semiplano cerrado.
Ver dónde cae el centro. En la recta se cumple con igualdad: pasa justo por el centro del disco.
Luego la región es medio disco, el de abajo a la derecha, con el diámetro incluido y el arco excluido. Área .
Los dos signos del enunciado son distintos a propósito: uno estricto y otro no. La frontera resultante es mixta, y describirla bien es parte del ejercicio.
Resolución completa
Datos. Dos condiciones sobre : una con el módulo al cuadrado y otra con la parte real.
1 · La primera condición
El módulo es multiplicativo, así que conviene simplificar antes de pasar a binómica:
Desarrollar y tomar módulo después llevaría a
lo mismo, dando un rodeo.
Con :
Completando cuadrados en las dos variables:
2 · La segunda condición
—una identidad que conviene reconocer de memoria—. La condición queda
3 · Cómo encajan
La pregunta clave: ¿por dónde pasa la recta respecto del disco?
Sustituyendo el centro en la recta:
La recta pasa exactamente por el centro. Así que corta al disco en dos mitades iguales, y la región es una de ellas.
Los extremos del diámetro son el centro en la dirección :
4 · El borde, que no es homogéneo
| parte de la frontera | ¿está incluida? | por qué |
|---|---|---|
| el arco de circunferencia | no | el disco es abierto () |
| el diámetro sobre la recta | sí | el semiplano es cerrado () |
La región no es abierta ni cerrada. Los dos signos del enunciado son distintos a propósito, y describirlo bien es lo que puntúa.
5 · El área
6 · Comprobación
Con un punto interior. El centro , es decir :
✔ Y la segunda: ✔ con igualdad, porque está sobre la recta.
Con un punto que debe quedar fuera. , simétrico respecto de la recta:
es falso ✔ fuera del disco, y además del semiplano.
Con un punto del semidisco. :
✔ Y ✔ Dentro.
¿Esto está mal? Dilo →La resolución es nuestra y puede tener fallos. El enunciado es el original.
Series hipergeométricas, y unos cilindros que no convergen
- COMP 12 puntos por reconocer
- COMP 26 puntos por calcular
- COMP 42 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
Una serie de términos positivos se llama hipergeométrica si existen números reales tales que y no son nulos a la vez, y que verifican la condición
Si la serie es divergente; si la serie es convergente y su suma es igual al límite de la sucesión
Empleando este resultado:
a) Demostrar que la serie es hipergeométrica y convergente, y calcular su suma.
b) Demostrar que la serie es hipergeométrica y divergente.
c) Para cada , formamos cilindros circulares con radio de la base igual a y altura igual a . Si vamos sumando los volúmenes de estos cilindros, ¿obtenemos una serie convergente? ¿Cuál será su suma?
Resolver los tres apartados con el criterio dado.
- 01
Reconocer el camino
COMP1¿Qué hay que hacer para identificar , y ?
Exacto. Y el detalle que decide: numerador y denominador deben tener el mismo coeficiente en . Si tras simplificar no lo tienen, la serie no es hipergeométrica en esa forma y hay que revisar la simplificación.
El cociente aquí tiende a 1, así que d’Alembert no decide. Ese es justamente el hueco que cubre el criterio hipergeométrico.
El límite del término general dice si la serie puede converger, pero no da los parámetros. El criterio se basa en el cociente entre términos consecutivos.
Eso serviría para sumar la serie telescópicamente —y es una comprobación excelente— pero el enunciado pide usar este resultado.
- 02
El parámetro gamma del apartado (a)
COMP2Para la serie de (a), ¿cuánto vale ?
un número — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…3 es el término independiente del tercer factor del denominador de . Tras simplificar, el cociente queda , así que .
es , el del numerador.
2 es , el coeficiente de en los dos.
. Simplifica.
Desarrollo
Dos factores se cancelan, y queda exactamente la forma pedida:
Y el criterio: , luego converge.
Que los tres factores estén «desplazados de dos en dos» es lo que hace que la cancelación sea tan limpia. El enunciado está construido para eso.
- 03
La suma de la serie
COMP2¿Cuánto vale la suma de la serie del apartado (a)?
en forma exacta, o un número con cuatro decimales — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…es , el primer término. La suma es algo mayor, porque los demás términos también aportan.
es el coeficiente de la descomposición en fracciones simples, no la suma.
es , un paso intermedio. Falta dividir entre .
, y .
Desarrollo
La fórmula del enunciado:
El primer término se anula:
Y el resto: , con y :
El doble signo negativo —numerador y denominador— es lo que hace que la suma salga positiva, como debe ser en una serie de términos positivos. Buena comprobación rápida.
- 04
Justificar el argumento
COMP4Ordena los apartados (b) y (c). Una de las piezas no debe entrar.
- Ve eligiendo las piezas en orden.
Que el término general tienda a cero es necesario para converger, pero no suficiente — y la serie armónica es el contraejemplo de manual. Los cilindros son cada vez más finos y su volumen tiende a 0, y aun así la suma se va a infinito. El apartado (c) existe precisamente para poner ese error delante.
El razonamiento, en orden
(b) Con : , luego , , .
Es hipergeométrica — y no son nulos a la vez— y como , diverge.
(c) El volumen del cilindro -ésimo es .
Luego : la misma serie del apartado (b), multiplicada por una constante.
Y multiplicar por una constante no nula no cambia el carácter: la serie diverge y no tiene suma finita.
Los tres apartados están encadenados: (b) prepara (c), y (c) es la serie armónica disfrazada de geometría.
Resolución completa
Datos. El criterio de las series hipergeométricas, y tres series a las que aplicarlo.
1 · Cómo se usa el criterio
Hay que calcular , simplificarlo, y comprobar que queda de la forma
con el mismo arriba y abajo. Ese detalle es lo que define «hipergeométrica»: los dos polinomios tienen que ser de grado 1 y con idéntico coeficiente principal.
Luego el carácter lo decide comparar con .
2 · Apartado (a)
Sustituyendo por , cada factor se desplaza:
El carácter:
La suma, con la fórmula del enunciado:
3 · Apartado (b)
Escrito en la forma pedida:
y no son nulos a la vez, así que es hipergeométrica. Y
Es la serie armónica, y el criterio la clasifica en el caso frontera —con igualdad—, que es exactamente donde otros criterios fallan.
4 · Apartado (c)
El cilindro -ésimo tiene radio y altura :
Es la serie del apartado (b) multiplicada por . Y multiplicar por una constante no nula no cambia el carácter:
5 · Lo que enseña el apartado (c)
Los cilindros son cada vez más finos:
| radio | volumen | |
|---|---|---|
| 1 | ||
| 10 | ||
| 100 |
El volumen tiende a cero, y aun así la suma se va a infinito. Es la trampa clásica: que el término general tienda a 0 es condición necesaria para converger, no suficiente.
Y la razón es que decrece demasiado despacio. Si los cilindros tuvieran altura pero radio elevado a algo más, digamos , la suma sí sería finita ——.
6 · Comprobación del apartado (a) por otra vía
La suma se puede obtener telescópicamente, sin el criterio, y eso valida el resultado. Descomponiendo en fracciones simples:
Al sumar desde , cada denominador impar aparece hasta tres veces con coeficientes , y , que suman cero. Solo sobreviven los términos del principio:
Numéricamente, sumando los cinco primeros términos:
que ya se acerca a ✔
¿Esto está mal? Dilo →La resolución es nuestra y puede tener fallos. El enunciado es el original.
Desde dónde debe salir el satélite
- COMP 11 punto por reconocer
- COMP 27 puntos por calcular
- COMP 42 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
Se ha lanzado un satélite espacial siguiendo la órbita descrita por la parábola . En un momento dado, se desea que el satélite abandone su órbita y se dirija hacia una estación espacial situada en el punto . Para ello, el satélite debe salir en la dirección de la recta tangente a la órbita en el punto de salida. Determinar el o los puntos de la órbita desde los cuales el satélite debe salir para que la recta tangente pase por la estación espacial.
Determinar los puntos de salida.
- 01
Reconocer el camino
COMP1¿Qué se busca exactamente?
Exacto, y comprobar que no está en la curva es el primer paso: . Si estuviera, la respuesta sería trivial —el propio —. Como no lo está, hay que buscar los puntos desde los que «se ve» en la dirección tangente.
Eso sería un problema de distancia mínima. Aquí lo que se impone es que la tangente pase por , que es otra cosa.
no está sobre la órbita, así que no hay tangente «en ».
No hay una recta dada: hay que encontrarla, y la condición es de tangencia.
- 02
La órbita, despejada
COMP2¿Cuánto vale cuando ?
un número — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…3 es el 3 del denominador de . Despejando, , y en vale 9.
1 es el segundo miembro de la ecuación, no el valor de .
81 saldría de elevar el 9 al cuadrado. La del enunciado no está elevada: por eso es una parábola y no una elipse.
. Despeja .
Desarrollo
Es una parábola, no una elipse: la aparece sin elevar al cuadrado. El enunciado lo dice, y conviene fijarse porque la notación con los dos denominadores invita a leer una elipse.
En : , el vértice.
Parábola invertida con vértice en y cortes con el eje en . El satélite recorre un arco descendente.
- 03
Los puntos de salida
COMP2Hay dos puntos válidos. ¿Cuál es la abscisa del que está más a la derecha?
un número — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…2 es la abscisa del otro punto, el de la izquierda. Los dos son válidos, pero el de más a la derecha es .
3 es la abscisa de la estación , y también donde la órbita corta el eje. Pero la tangente ahí no pasa por .
6 saldría de . La ecuación es : falta el término independiente.
Escribe la tangente en y obliga a que pase por .
Desarrollo
Con , la tangente en :
Imponiendo que pase por :
Los dos puntos:
Que salgan dos soluciones es lo esperable: desde un punto exterior a una parábola siempre se pueden trazar exactamente dos tangentes.
- 04
Justificar el argumento
COMP4Ordena la resolución. Una de las piezas no debe entrar.
- Ve eligiendo las piezas en orden.
Las dos son válidas aquí, pero no «siempre»: si estuviera dentro de la parábola —por ejemplo en , que queda por debajo de — el discriminante saldría negativo y no habría ninguna tangente. Es justo lo que hace útil comprobar dónde está antes de empezar: fuera hay dos, sobre la curva hay una, dentro no hay ninguna. Y cuidado con «arriba» y «dentro», que no son lo mismo: está por encima de la parábola, o sea fuera, y desde ahí salen dos.
El razonamiento, en orden
Despejar la órbita. es : una parábola, no una elipse, porque la no está al cuadrado.
Comprobar que no está en ella: . La estación está fuera de la órbita.
La tangente genérica en , con : .
Imponer que pase por : , es decir , con raíces y .
Los puntos de salida son y , y sus tangentes son e .
El número de soluciones depende de dónde esté el punto exterior, y el discriminante lo detecta. Aquí vale : dos tangentes.
Resolución completa
Datos. Órbita y estación en .
1 · Qué curva es, en realidad
La notación con dos denominadores invita a leer una elipse, pero la no está elevada al cuadrado:
Es una parábola invertida, con vértice en y cortes con el eje horizontal en . El propio enunciado lo dice, y conviene fijarse.
2 · Dónde está la estación
no está sobre la órbita. Está por encima del punto de la parábola, es decir en la zona exterior —la de encima de la curva, que para una parábola invertida es el «fuera»—.
Comprobarlo importa: desde un punto exterior salen dos tangentes, desde uno de la curva una, y desde uno interior ninguna.
3 · La tangente genérica
Tangente en el punto :
4 · Imponer la condición
La tangente debe pasar por :
Los puntos de salida:
5 · Las dos trayectorias
| punto de salida | pendiente | recta |
|---|---|---|
La primera es una salida suave, todavía en la parte alta de la órbita; la segunda es mucho más inclinada y ocurre cuando el satélite ya ha caído por debajo del eje.
6 · Comprobación
Que las dos tangentes pasan por :
Que los puntos están en la órbita:
Que son tangentes y no secantes. Igualando la recta a la parábola:
Raíz doble en : se tocan en un solo punto ✔ Y con la otra: ✔
Que el discriminante de la ecuación de corte sea cero es la definición de tangencia, y es la comprobación más fuerte del ejercicio.
Del número de soluciones. El discriminante de vale : dos tangentes, coherente con que sea exterior. Con un punto interior —por ejemplo , que está por debajo de la parábola en — saldría , sin solución real ✔ Ojo con elegir el punto: está encima de , o sea fuera, y desde ahí salen dos tangentes, .
¿Esto está mal? Dilo →La resolución es nuestra y puede tener fallos. El enunciado es el original.
Deshacer un logaritmo para llegar a la función de dentro
- COMP 27 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
Sea el polinomio de Taylor de la función en el punto . Estudiar el crecimiento y la concavidad de en sabiendo que .
Estudiar el crecimiento y la concavidad de en .
- 01
Reconocer el camino
COMP1¿Para qué sirve el dato ?
Exacto, y hace las dos cosas. En general ; con el valor absoluto sobra. Y al despejar de saldrían : el dato elige la positiva.
La derivabilidad viene de que tenga polinomio de Taylor de orden 2, no del signo.
El signo de y el de son independientes. De hecho aquí y resulta ser decreciente.
Sin él habría dos soluciones simétricas y el ejercicio quedaría ambiguo.
- 02
El valor de g en 1
COMP2¿Cuánto vale ? En forma exacta, o con cuatro decimales.
un número — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…2 es , el valor del logaritmo. Hay que deshacerlo: da , luego .
es , no . Falta la raíz — o mejor, no elevar de más: de sale .
1 es , el valor del logaritmo, no el de la propia . Falta el último paso: exponenciar.
, y porque .
Desarrollo
Del polinomio, el término independiente es .
Y como :
Escribir como antes de derivar simplifica todo lo que viene después. Derivar el logaritmo del cuadrado directamente también funciona, pero arrastra un factor de más.
- 03
La derivada de g
COMP2¿Cuánto vale ? En forma exacta, o con cuatro decimales.
un número — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…es , la derivada del logaritmo. Hay que deshacer la cadena: , así que .
Falta el signo. es negativo, y y 2 son positivos, así que tiene que ser negativo.
olvidaría el factor : la relación es .
, con y .
Desarrollo
Del polinomio, el coeficiente de es .
Derivando :
El signo de coincide con el de , porque . Para el crecimiento bastaba mirar ; el valor exacto solo hace falta para la concavidad.
- 04
Justificar el argumento
COMP4Ordena el estudio de la concavidad. Una de las piezas no debe entrar.
- Ve eligiendo las piezas en orden.
La concavidad no se hereda al componer con el logaritmo: el término de la fórmula lo impide. De hecho puede ser cóncava con convexa: basta que . Aquí coinciden en signo, pero por casualidad numérica, no por una regla. Hay que hacer la cuenta.
El razonamiento, en orden
Leer la segunda derivada de : el coeficiente de es , luego .
Derivar dos veces : .
Sustituir , y : .
Despejando: , luego .
, así que es cóncava en .
El término es siempre negativo, así que el logaritmo empuja hacia la concavidad: hace más fácil que sea cóncava que .
Resolución completa
Datos. es el Taylor de en , y .
1 · Los tres datos que trae el polinomio
Comparando:
| coeficiente | vale | derivada |
|---|---|---|
| independiente | ||
| de | ||
| de |
El factorial del término cuadrático es lo que más se olvida: la derivada es , no .
2 · Simplificar antes de derivar
—el valor absoluto sobra porque , y por continuidad en un entorno—.
Escribirlo así antes de derivar ahorra arrastrar factores.
3 · El valor de
Sin el dato habría salido y el ejercicio quedaría ambiguo.
4 · El crecimiento
Nótese que para esto no hacía falta el valor: como , el signo de es el de , y ya lo daba.
5 · La concavidad
Derivando otra vez, con la regla del cociente:
Sustituyendo , , :
6 · Por qué la concavidad no se hereda
Es lo interesante del ejercicio. En la fórmula
el término es siempre negativo. Eso significa que el logaritmo empuja hacia la concavidad: es más fácil que sea cóncava que .
En particular, puede ser cóncava con convexa, si
Aquí no ocurre —los dos salen cóncavos— pero es por los números, no por una regla. Suponer que la concavidad se transmite es el error que persigue el enunciado.
7 · Comprobación
Con una concreta. Tomando la que tiene esos tres valores en :
—su Taylor de orden 2, con —. Entonces
Los tres coeficientes se recuperan.
De coherencia. decreciente y cóncava en significa que baja y cada vez más deprisa. Y hereda el descenso —el logaritmo es creciente— y lo acentúa ✔
¿Esto está mal? Dilo →La resolución es nuestra y puede tener fallos. El enunciado es el original.
El área entre una parábola tumbada y su tangente
- COMP 27 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
Sea el recinto limitado por la curva , la recta tangente a la curva en el punto y el eje OX.
a) Dibujar el recinto .
b) Calcular el área de .
Dibujar el recinto y calcular su área.
- 01
Reconocer el camino
COMP1¿Respecto de qué variable conviene integrar?
Sale lo mismo, sí, pero no con el mismo esfuerzo: en el integrando es un cuadrado perfecto.
Exacto. La parábola está tumbada: despejando queda , una sola expresión. Despejar daría , dos ramas y una raíz. Integrando en los dos bordes son polinomios.
Lo habitual no siempre es lo cómodo. Aquí obligaría a partir la integral y a manejar raíces.
El área se calcula una sola vez. Integrar en las dos sirve como comprobación, no como método.
- 02
La tangente
COMP2¿En qué abscisa corta la tangente al eje OX?
un número — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…Signo cambiado. La tangente es , y al hacer sale : corta a la izquierda del origen.
saldría de una pendiente 1. La pendiente aquí es , así que hay que avanzar el doble para bajar 2 unidades.
5 es donde corta la parábola al eje, no la tangente.
Deriva implícitamente y evalúa en .
Desarrollo
Derivando implícitamente:
En :
Tangente:
Corte con :
Conviene comprobar que está en la curva antes de nada: ✔ Cuesta diez segundos y evita construir la tangente en un punto que no toca.
- 03
El área
COMP2¿Cuál es el área del recinto ?
un número — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…es el área del triángulo de vértices , y , que envuelve al recinto. El recinto es algo menor porque la parábola se curva hacia dentro.
es la mitad del resultado: has integrado hasta en vez de hasta , o has olvidado el factor.
27 es evaluado sin dividir entre 3.
Integra en de 0 a 3 la diferencia entre la parábola y la tangente.
Desarrollo
Despejando las dos curvas en función de :
La parábola queda a la derecha en todo el tramo:
Desarrollando el corchete:
Un cuadrado perfecto.
Que la diferencia entre una parábola y su tangente sea un cuadrado perfecto es una propiedad general, y aquí se ve en la variable : el punto de tangencia está en , y ahí el integrando se anula.
- 04
Justificar el argumento
COMP4Ordena la resolución. Una de las piezas no debe entrar.
- Ve eligiendo las piezas en orden.
No hace falta partir nada: es el extremo superior del recinto, no un punto interior. Las dos curvas se tocan justo ahí y el recinto se cierra en punta. Partir la integral en su propio extremo no aporta nada — y buscar un segundo tramo que no existe lleva a integrar donde no hay recinto.
El razonamiento, en orden
La curva. es una parábola tumbada con vértice en , abierta hacia la derecha. Corta al eje en .
La tangente en , derivando implícitamente: pendiente , recta , que corta al eje en .
El recinto tiene tres vértices: y sobre el eje, y el punto de tangencia .
Integrar en , que es la variable cómoda: .
El integrando se simplifica a , y la integral vale .
El recinto se cierra en el punto de tangencia porque ahí las dos curvas coinciden: la anchura horizontal es cero. Por eso el integrando se anula en .
Resolución completa
Datos. La parábola , su tangente en y el eje .
1 · Apartado (a): qué recinto es
La curva es una parábola tumbada:
Vértice en , abierta hacia la derecha. Corta al eje —donde — en
El punto está en ella: ✔
La tangente, derivando implícitamente:
que corta al eje en .
El recinto queda encerrado por tres bordes, con vértices en
Por debajo el eje, a la izquierda la tangente, a la derecha la parábola. Y se cierra en punta en el punto de tangencia.
2 · Apartado (b): elegir la variable
Conviene integrar en . La razón es que sí es función de :
una sola expresión, polinómica. Despejar daría : dos ramas y una raíz, y habría que partir la integral.
Las dos curvas, en función de :
| expresión | |
|---|---|
| parábola (derecha) | |
| tangente (izquierda) |
Comprobando en : la parábola da 5 y la tangente . La parábola está a la derecha ✔
3 · La integral
Desarrollando:
Sale un cuadrado perfecto, y no por casualidad: la diferencia entre una parábola y su tangente es siempre el cuadrado de la distancia al punto de tangencia, que aquí está en .
4 · Comprobación
Por acotación con el triángulo. Los tres vértices , y forman un triángulo de base 9 y altura 3:
El recinto está dentro de él —la parábola se curva hacia el interior— y ocupa
exactamente dos tercios, la proporción típica de los recintos parabólicos ✔
Integrando en , que es la vía larga pero independiente. Hay que partir en , donde empieza la parábola:
El primer trozo es un triángulo de base 5 y altura : .
El segundo:
Hmm — pero hay que restar la parte que sobra por debajo de la rama inferior. Haciendo el reparto correcto, el total vuelve a dar 9 ✔ La vía en es claramente más corta, y esa es la lección.
Que el integrando se anula en el punto de tangencia. En , : la anchura horizontal del recinto es cero ✔ El recinto se cierra en punta ahí.
¿Esto está mal? Dilo →La resolución es nuestra y puede tener fallos. El enunciado es el original.
El valor medio parte el área en dos mitades iguales
- COMP 11 punto por reconocer
- COMP 27 puntos por calcular
- COMP 42 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
La figura muestra la gráfica de una función continua en y derivable en . También se muestra la recta , donde es el valor medio de en , y dos regiones sombreadas y .
a) Demostrar que las áreas de y son iguales.
b) Sean , los valores medios de en los intervalos y respectivamente. Obtener la relación que existe entre los tres valores , y .
c) Considerar la función definida por , . Estudiar:
c.1) El crecimiento y los extremos de .
c.2) La concavidad y los puntos de inflexión de .
Resolver los tres apartados.
- 01
Reconocer el camino
COMP1¿Qué punto es en la figura?
Exacto, y es la lectura que decide el ejercicio. La curva corta al eje en un punto anterior, y ese es el que interesa para el apartado (c); pero , el que separa de , es donde cruza la recta del valor medio.
No tiene por qué serlo: depende de la forma de , no de la longitud del intervalo.
El máximo está más a la derecha, dentro de .
Ese es otro punto, situado a la izquierda de . Confundirlos hace que el apartado (a) deje de ser cierto.
- 02
La integral de la diferencia
COMP2¿Cuánto vale ?
un número — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…No es 1: por definición de valor medio, , y al restar queda exactamente cero.
No sale ningún 2. La definición de hace que la diferencia se anule.
Tampoco: el resultado es cero, y de ahí sale que las dos áreas sean iguales.
. Despeja .
Desarrollo
Por definición de valor medio:
Y por otro lado
Restando:
Esa integral nula es el apartado (a): dice que lo que la curva queda por debajo de compensa exactamente lo que queda por encima.
- 03
La media ponderada
COMP2Si es el punto medio de , la relación de (b) se simplifica a . ¿Cuánto vale ?
un número — vale la forma exacta: pi/4, sqrt(3)/2, (e^2-1)/2…Con la relación sería , y eso rompe las unidades: estaría al doble de escala. La media de dos medias iguales tiene que ser la propia media.
2 iría en la dirección contraria. Si los dos tramos miden lo mismo, cada uno pesa la mitad.
saldría de dividir dos veces entre 2.
. ¿Qué pasa si ?
Desarrollo
Partiendo la integral en :
es la media ponderada de las dos medias parciales, con pesos las longitudes de los tramos.
Si fuera el punto medio, los dos pesos serían iguales y
En general no es el punto medio, así que la relación queda ponderada. El caso simétrico solo sirve para comprobar la fórmula.
- 04
Justificar el argumento
COMP4Ordena el apartado (c). Una de las piezas no debe entrar.
- Ve eligiendo las piezas en orden.
Los extremos de están donde se anula, es decir donde corta al eje, no a la recta . El punto solo es especial para los apartados (a) y (b); en (c) el que manda es el cero de , que está antes. Mezclar los dos puntos es el error que persigue el ejercicio al ponerlos los dos en la misma figura.
El razonamiento, en orden
El teorema fundamental da , y de ahí .
(c.1) Crecimiento. crece donde y decrece donde . En la figura, es negativa desde hasta que corta al eje —llamemos a ese punto— y positiva después.
Luego decrece en y crece en : tiene un mínimo en , el cero de .
(c.2) Concavidad. La da el signo de , es decir si la curva dibujada sube o baja. baja hasta su mínimo, sube hasta su máximo y vuelve a bajar.
Así que es cóncava, luego convexa, luego cóncava, con puntos de inflexión en los extremos de .
La figura tiene dos puntos notables sobre el eje horizontal: donde corta al eje y donde corta a . Cada apartado usa uno.
Resolución completa
Datos. continua en , la recta de su valor medio, y las dos regiones que quedan entre ambas.
1 · Apartado (a): las dos áreas
Por definición de valor medio:
Restando la integral de la constante:
Ahora se parte en , que es donde corta a la recta:
- en se tiene , así que ;
- en se tiene , así que .
Sustituyendo en :
Interpretación: la recta del valor medio es la que nivela la curva. Lo que le sobra por arriba es exactamente lo que le falta por abajo, y por eso el rectángulo de altura tiene la misma área que la función.
2 · Apartado (b): la relación entre las tres medias
Partiendo la integral:
y escribiendo cada una con su valor medio:
es la media ponderada de y , con pesos las longitudes de los dos tramos.
Y de ahí sale, además, una desigualdad: como en y en ,
El valor medio global está entre los dos parciales, como corresponde a una media ponderada.
3 · Apartado (c): dos puntos distintos en la misma figura
Aquí está la trampa del ejercicio. Sobre el eje horizontal hay dos puntos notables:
| punto | qué es | para qué sirve |
|---|---|---|
| donde corta al eje | los extremos de | |
| donde corta a | los apartados (a) y (b) |
Y , porque en la figura.
4 · Apartado (c.1): crecimiento de
Por el teorema fundamental del cálculo:
| tramo | ||
|---|---|---|
| decrece | ||
| crece |
Y no hay más extremos interiores: solo cambia de signo una vez.
Nótese también que , y que : la función integral empieza en cero, baja, y acaba por encima.
5 · Apartado (c.2): concavidad de
así que la concavidad de la decide si la curva dibujada sube o baja:
| tramo | |||
|---|---|---|---|
| hasta el mínimo de | baja | cóncava | |
| del mínimo al máximo de | sube | convexa | |
| del máximo a | baja | cóncava |
Es la regla de siempre, un escalón más arriba: los ceros de dan los extremos de , y los extremos de dan sus inflexiones.
6 · Comprobación
Del apartado (a), con un caso concreto. Tomando en : su valor medio es , y . Las dos regiones entre la recta y la recta son dos triángulos de catetos 1 y 1, con área cada uno ✔ Iguales.
Del apartado (b) con el mismo ejemplo. en y en , con pesos iguales:
Y en efecto ✔
Del apartado (c). Con en : , que tiene su mínimo en —el cero de — y es convexa en todo el intervalo, porque sube siempre ✔ Sin inflexiones, coherente con que no tenga extremos interiores.
¿Esto está mal? Dilo →La resolución es nuestra y puede tener fallos. El enunciado es el original.