domingo, 12 de enero de 2014

PROBLEMA RESUELTO DE OPTIMIZACIÓN I

No puedo imaginar las matemáticas como algo difícil y aburrido.
                                                                               William Thomson Kelvin




Buenos días a todos. En esta nueva entrada resuelvo un problema de optimización que me han planteado. Recordando un poco la teoría, optimizar una función consiste en obtener los posibles máximos o mínimos que se consiguen haciendo la primera derivada de la función e igualándola a cero para después sustituir, estos valores obtenidos, en la segunda derivada. Si  resulta ser menor que cero estaremos ante un máximo para dicho valor y si el resultado es mayor que cero estaremos ante un mínimo. Generalmente, en este tipo de problemas, tendremos que plantear la función que queremos que sea máximo o mínimo la cuál estará establecida en forma de función de dos variables dependientes y por otro lado estableceremos la ecuación de condición que relaciona ambas variables. Una vez sustituida la segunda en la primera tendremos una función a optimizar con una sola variable, lo cuál resulta muy sencillo de resolver. Aquí os dejo el problema junto a su solución. Saludos.




viernes, 10 de enero de 2014

OBTENCIÓN DE PARÁMETROS Y APLICACIÓN DEL TEOREMA DE LAGRANGE


La historia hace ilustrado al hombre; la poesía, ingenioso; las matemáticas, sutil... 


                                                                                                                             Francis Bacon

En esta nueva entrada voy a resolver un problema propuesto en un examen en el que el alumno debe demostrar el grado de comprensión del concepto de continuidad y derivabilidad de una función en un punto, así como la aplicación a esa función del teorema de Lagrange. Aquí os dejo la propuesta y el resultado. Saludos.
 



LÍMITE, CONTINUIDAD Y DERIVABILIDAD DE FUNCIONES DE UNA VARIABLE


LO QUE SABEMOS ES GOTA DE AGUA, LO QUE IGNORAMOS ES OCÉANO
                                                                                                                          Isaac Newton
En esta nueva entrada voy a explicar un poco de teoría, de forma muy breve. Antes de avanzar en el estudio de funciones. Me han pedido que hiciera un breve inciso para recordar la base teórica en la que se basan muchos problemas relacionados con el cálculo. Procuraré ser conciso y claro en mi exposición. No pretendo aburriros, solamente que considero importante hacer esta mínima parada teórica  para aclarar conceptos que trataremos en próximas entradas.
 En primer lugar, defino límite de sucesión. Esta sucesión es un conjunto de elementos que guardan una cierta relación entre ellos y que ocupan una posición definida dentro del conjunto. La idea más intuitiva de límite es aquello a lo que nos vamos acercando pero nunca llegaremos a estar en  él aunque en cada paso que demos estamos más cerca del límite. En la definición rigurosa hago referencia a la monotonía (crecimiento) de la sucesión así como a la acotación de ésta ( ha de tener principio y fin); ambas condiciones, monotonía y acotación son condiciones necesarias y suficientes para que una sucesión tenga límite.
En segundo lugar hago referencia al límite de una función. Como no puede ser de otra forma, la idea de acercamiento al límite es la base de la definición rigurosa con la que las matemáticas nos definen el límite de función. Para puntos muy próximos a "a" en el eje X las imágenes de éstos han de estar muy próximas al límite en el eje Y.
En tercer lugar me refiero a la continuidad, todos conocemos qué es algo continuo, la expresión matemática que indica cuando una función es continua en el punto "a" ha de cumplirse que los límites laterales en el punto "a" han de ser iguales ( existe límite en "a" ) y además impone otra condición, dicha igualdad ha de coincidir con el valor de la función en el punto "a". Teniendo esta idea presente, analizo los diferentes casos de discontinuidad que pueden presentarse.
En cuarto lugar hablo de lo que en el cálculo es la "joya de la corona". Nunca las matemáticas se desarrollaron tanto como con la idea expresada por el genial Newton que él denominó "cálculo de fluxiones", emprendió el camino que matemáticos posteriores perfeccionaron llegando a la perfecta definición de derivabilidad, asunto que nos ocupa en este apartado. En él explico brevemente las condiciones que han de cumplir las funciones que llevan la "vitola" de derivables así como la interpretación geométrica de la derivabilidad. Pensemos que en este concepto junto con el de continuidad están cimentados los teoremas más importantes de las funciones de una variable como son el Teorema de Bolzano, Weierstrass y Darboux para la continuidad y Teorema de Rolle, Lagrange y Cauchy así como la regla de L´Hôpital para la derivabilidad.
En quinto y último lugar escribo una breve tabla de derivadas, formulación deducida de la aplicación de la definición de derivabilidad a cada función  que aparece en la tabla, además de un ejemplo de aplicación para cada caso.
Quizá la entrada de hoy haya sido un poquito aburrida pero es necesaria para poner al día algunos conceptos de los que estamos continuamente hablando y que tanta importancia tienen en la comprensión y desarrollo de esta parte del cálculo. Aquí dejo todo lo que os he hablado. Saludos.







jueves, 9 de enero de 2014

ESTUDIO DE LOS PUNTOS DE CORTE CON LOS EJES

Sigamos, en esta entrada, con el epígrafe que corresponde al ESTUDIO DE LOS PUNTOS DE CORTE CON LOS EJES. Este apartado es el más conocido de todos pues desde que aprendemos a resolver sistemas de ecuaciones ya estamos en disposición de poder resolverlo.
Tenemos una función f(x) de la que estamos interesados en conocer sus puntos de corte con los ejes X e Y. Solamente tenemos que resolver el sistema formado por y = f(x) e y = 0 . El resultado nos indica el punto o los puntos en los que la función corta al eje X. De la misma manera se resuelve el caso del corte de la función con el eje Y , resolviendo el sistema  formado por y = f(x) y x = 0. Aquí dejo un ejemplo de lo que acabo de explicar. Saludos.




UNA INTEGRAL GUERRERA

En esta nueva entrada de hoy voy a plantear y resolver una integral que he denominado guerrera. Se trata de una solución a la que se llega por algún que otro recoveco que nos ayuda, una vez resuelta, a ver como pueden gastárselas algunas de ellas. Ahí os dejo el problema y la solución. Saludos.

miércoles, 8 de enero de 2014

PROBLEMA DEL TEOREMA DE LAGRANGE I

Un problema típico de aplicación del teorema de Lagrange es el planteamiento de una demostración de una desigualdad. Planteo el problema y su solución. Véase la primera entrada relativa a este tema para ver las condiciones del teorema y cómo proceder para la solución del mismo.

Demostrar que si 0<r<s se verifica   1- (r/s) < Ln (s/r) < (s/r) - 1

UN PROBLEMA DE GEOMETRÍA

Un problema de geometría para resolver.
Un triángulo ABC es isósceles, los ángulos ABC y BCA son iguales y valen el doble del ángulo BDC, siendo DB y DC tangentes a la circunferencia. ¿Cuánto vale el ángulo A?.
 Para resolver el problema sin utilizar trigonometría, debemos tener claro algún concepto geométrico que puede estar un poquito olvidado. El triángulo isósceles tiene dos lados iguales y uno desigual. Las rectas tangentes a una circunferencia son perpendiculares a los radios de ésta. Un ángulo inscrito en una circunferencia que abarque el mismo arco que el ángulo central de la misma circunferencia tiene la mitad de valor que el ángulo central. Utilizando todos estos datos geométricos para la resolución del problema se procederá como explico en el archivo.