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Cálculo 11 2016, Exámenes de Cálculo

Parcial 1 cálculo

Tipo: Exámenes

2015/2016

Subido el 31/10/2016

floanita
floanita 🇪🇸

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Examen de alculo y etodos Num´ericos
25 de noviembre del 2016
Bloque I y II
1. a) Estudiar la continuidad y derivabilidad de la funci´on f(x) = 1
2x|x|. En caso
de existir, calcular la recta tangente en a= 0. ¿Tiene un extremo relativo en
a= 0? Razona la respuesta. (6 puntos)
b) Calcular el l´ımite
l´ım
xaxaax
xxaa
donde a > 0 y a6= 1. (4 puntos).
Soluci´on.
a) La funci´on f(x) es continua por ser el producto del polinomio 1
2x(continua)
por la funci´on valor absoluto |x|que tambi´en es continua.
La funci´on es derivable para todo a6= 0 por tratarse del producto de funciones
derivables. Analicemos el punto a= 0.
f0(0) = ım
x0
f(x)f(0)
x0= l´ım
x0
1
2x|x| 0
x0= l´ım
x0
1
2|x|= 0
Cumple la condici´on necesaria de extremo relativo f0(0) = 0 pero en este
caso no es suficiente para la existencia de extremo. Para los x6= 0 derivamos
la funci´on f(x) como producto de funciones, teniendo en cuenta que |x|=
x·signo(x), el resultado es f0(x) = 1
2|x|+1
2x·signo(x) = 1
2|x|+1
2|x|=|x|>0.
Por tanto la funci´on es creciente y no posee un extremo relativo.
b) Aplicando la Regla de L’Hoptial y considerando que la ecnica de la derivaci´on
logar´ıtmica para obtener que la derivada de g(x) = xxes g0(x) = xx(ln(x) + 1)
l´ım
xaxaax
xxaa= l´ım
xaaxa1ln(a)ax
xx(ln(x) + 1) =aaln(a)aa
aa(ln(a) + 1) =1ln(a)
1 + ln(a)
2. a) Calcula el polinomio de Taylor de orden nde la funci´on f(x) = senh(x) en el
punto a= 0.(4 puntos).
b) Aproximar el valor de senh(1) utilizando el polinomio de Taylor obtenido en el
apartado a) de orden n= 3. (1 punto).
c) Acotar el error cometido en la anterior aproximaci´on. (5 puntos).
Soluci´on:
1
pf3
pf4

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Examen de C´alculo y M´etodos Num´ericos

25 de noviembre del 2016

Bloque I y II

1. a) Estudiar la continuidad y derivabilidad de la funci´on f (x) = 12 x|x|. En caso

de existir, calcular la recta tangente en a = 0. ¿Tiene un extremo relativo en a = 0? Razona la respuesta. (6 puntos) b) Calcular el l´ımite l´ım x→a

xa^ − ax xx^ − aa

donde a > 0 y a 6 = 1. (4 puntos). Soluci´on.

a) La funci´on f (x) es continua por ser el producto del polinomio 12 x (continua) por la funci´on valor absoluto |x| que tambi´en es continua. La funci´on es derivable para todo a 6 = 0 por tratarse del producto de funciones derivables. Analicemos el punto a = 0.

f ′(0) = l´ım x→ 0

f (x) − f (0) x − 0

= l´ım x→ 0

1 2 x|x| −^0 x − 0

= l´ım x→ 0

|x| = 0

Cumple la condici´on necesaria de extremo relativo f ′(0) = 0 pero en este caso no es suficiente para la existencia de extremo. Para los x 6 = 0 derivamos la funci´on f (x) como producto de funciones, teniendo en cuenta que |x| = x · signo(x), el resultado es f ′(x) = 12 |x| + 12 x · signo(x) = 12 |x| + 12 |x| = |x| > 0. Por tanto la funci´on es creciente y no posee un extremo relativo. b) Aplicando la Regla de L’Hoptial y considerando que la t´ecnica de la derivaci´on logar´ıtmica para obtener que la derivada de g(x) = xx^ es g′(x) = xx^ (ln(x) + 1)

l´ım x→a

xa^ − ax xx^ − aa

= l´ım x→a

axa−^1 − ln(a)ax xx(ln(x) + 1)

aa^ − ln(a)aa aa(ln(a) + 1)

1 − ln(a) 1 + ln(a)

2. a) Calcula el polinomio de Taylor de orden n de la funci´on f (x) = senh(x) en el

punto a = 0. (4 puntos). b) Aproximar el valor de senh(1) utilizando el polinomio de Taylor obtenido en el apartado a) de orden n = 3. (1 punto). c) Acotar el error cometido en la anterior aproximaci´on. (5 puntos). Soluci´on:

a) Calculemos la derivada n−´esima

f (x) = senh(x) ⇒ f (0) = 0 f ′(x) = cosh(x) ⇒ f ′(0) = 1 f ′′(x) = senh(x) ⇒ f ′′(0) = 0 f IV^ )(x) = cosh(x) ⇒ f IV^ )(0) = 1

Por tanto los t´erminos pares del polinomio desaparecen y queda:

P 2 n+1(x) = x +

x^3 3!

x^5 5!

x^2 n+ (2n + 1)!

b) El polinomio de orden 3 queda

P 3 (x) = x +

x^3 3! y obtenemos senh(1) ≈ P 3 (1) = 1 +

c) La expresi´on del resto de Lagrange queda:

R 3 (x) =

f IV^ )(ξ) 4!

x^4 donde ξ ∈ { 0 , x}

y para nuestro caso, obtenemos:

R 3 (1) =

senh(ξ) 4!

14 donde ξ ∈ (0, 1)

Acotemos el error

|R 3 (1)| =

senh(ξ) 4!

∣ ≤^

Maximizar z∈[0,1] senh(z)

Como la derivada de g(z) = senh(z) es g′(z) = cosh(z) > 0 la funci´on es estrictamente creciente y su valor m´aximo se alcanza en el extremo 1 y por tanto la cota del error obtenida es (^) 4!^1 senh(1).

3. a) Demostrar que la funci´on f (x) = |x| − 2 | 1 − x| + 3|x + 2| tiene por lo menos

una ra´ız. (3 puntos). b) Aplicar 3 iteraciones del m´etodo de la bisecci´on para aproximar una de sus ra´ıces. Dar una cota del error cometido. (4 puntos). c) Calcular los m´aximos y m´ınimos absolutos de f (x) en el intervalo [− 3 , 3]. ( puntos) Soluci´on:

a) Aplicamos el teorema de Bolzano. La funci´on f (x) es suma de funciones con- tinuas por lo que es una funci´on continua. Adem´as se tiene que f (0) = 4 y f (−3) = −2. Por tanto existe un c ∈ (− 3 , 4) cumpliendo que f (c) = 0.

−− (^43) − 2 − 1 0 1 2 3

− 2

0

2

4

6

8

10

12

14

Figura 1: Gr´afica de f (x) en [− 3 , 3]