Puesto que el Calculo Vectorial tiene gran aplicación en las áreas de la Ingeniería Mecánica, Industrial, Eléctrica, Electrónica y en la ciencias como la Física, Química , etc.
El presente trabajo es una serie de ejercicios resueltos de un selecto grupo de temas de calculo vectorial que tiene como propósito primordial contribuir a la mejora de la enseñanza de Calculo Vectorial
Al igual que otras asignaturas de Matemáticas, el Calculo Vectorial se aprende resolviendo ejercicios, por lo que se ha tenido el cuidado de seleccionar un gran numero de ellos.
Esta serie puede servir como practica adicional para aquellos quienes estén interesados en las áreas antes mencionadas, ya que se pretende que la misma sea un auxiliar didáctico y convertirse en una colaborador mas de la tarea docente y del aprendizaje
CURVAS EN EL ESPACIO, Ecuaciones vectoriales paramétricas
1- f (t) = 2i + 4 j – 2 k y que pasa por ( -2, 0. 4)
para
(-2, 0, 4) x = xo + tA
Ai + Bj + Ck = 2i + 4 j – 2 k y= yo + tB
Z= zo + tC
x =-2 + 2 t
y = 4t
z = 4 – 2 t
2- f (t) = 4i -3j +7k y que pasa por ( -3, 3 , -3)
x= -3 + 4t
y = 2 – 3t
z = -3 + 7 t
3- f (t) = 4i -3j +7k y que pasa por ( 1,-1, 4)
x= 1 + 4t
y = -1 – 3t
z = 4 + 7t
4- Ai+ Bj + Ck
P ( -3, 3, -3) Q (1 , -1, 4)
x= -3 + 4t
y = 2– 3t
z = -3+7t
5- f (t) = a sent i + b cos t j
x= a sen t
y= b cost
z= 0
1 - P’T = (-2sen2t, 2 cos2t,
) de (0,4П)
L(p)= (4 (sen2t)2 + 4 (cos2t)2 + 5 )1/2 = 91/2 = 3
L (p) =
2 – f (t) = (1- cost, sent)
f (t) = ![]()
2TT
0 = 8
3- La longitud del arco de la curva y=f(x) entre a y b es:
Para ver el grafico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
4 - y=ln(1-x2) en [1/3, 2/3].
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5- ( t, t -1/2, 0) en (-1,1) en R3
-1= to < t1 < ½= t2 < 1 = t3
(-1,0), (0,1/2) y (1/2,1)
(-1,0)
x(t) = -t
y (t)= -t
z (t) = 0
ds = 21/2
dt
(0,1/2)
x(t) = t
y (t)= -t + 1/2
z (t) = 0
ds = ( 21/2) 1/2
dt
(1/2, 1)
x(t) = t
y (t)= t – 1/2
z (t) = 0
= 2 (2) 1/2
1. Si Ø : t ( cost, sent, t)
v (t)= Ø’(t)=
v=(-sent, cost, 1)
S (t) = v(t) = ( sen2t+cos2t + 1)1/2 = 2 ½
rapidez = ![]()
2. Considerer la patricula movimeindose donde t= Π y hallar la ubicacion en 2 Π
Si Ø : t ( cost, sent, t)
v(Π) = ( 0, -1, 1)
v(Π) = Ψ’(Π)
c(Π)= Ψ= (-1, 0, Π)
w+tv(Π) = w + t ( 0, -1, 1)
c(Π)= w + Π ( 0, -1, 1) = Ψ= (-1, 0, Π)
w= (-1, 0, Π)- ( 0- Π- Π) = (-1, Π,0) + t ( 0, -1, 1)
c (2Π)= ( -1, Π,0)+2 Π (0, -1, 1)= ( -1, - Π , 2 Π)
3. r (t)= 6t2 i – t3j + t2 k
x(t)i + y (t)j + z(t)k
v= x’(t) i + y’ (t) j + z’ (t) k
a= x’’(t) i + y’’ (t) j + z’’ (t) k
v= 12 t i – 3 t2 j + 2t k
a= 12 i – 6t j + 2 k
4. r (t) = (3cost)i + (3sent)j + t2 k
v= x’(t) i + y’ (t) j + z’ (t) k
a= x’’(t) i + y’’ (t) j + z’’ (t) k
v= -(3sent)i + (3cost) j + (2t)k = -3sent i + 3cost j + 2t k
a = -(3cost)i -3(sent)j + (2) k = -3 cost i - 3 sent j + 2 k
5- r (t) = (sent) i+ (cost) j + 31/2 k
v= x’(t) i + y’ (t) j + z’ (t) k
a= x’’(t) i + y’’ (t) j + z’’ (t) k
v= (cos t)i - (sen t) j + (o)k = (cos t)i - (sen t) j
a= -(sent) i - ( cost) j + o = -sen t i - cost j
DERIVACION DE FUNCIONES COMPUESTAS
1- g(x,y)= xy, 5x, y3 f(x,y)= 3x2+y2+z2, 5xyz
J(fog)= d (fog)1 d (fog)1 = Jf (g(x,y)) Jg(x,y) =
dx dy
d (fog)2 d (fog)2
dx dy
f1= 3x2+y2+z2 , f2= 5xyz , g1= xy, g2= 5x , g3= y3
6x 2y 2z y x
5xy 5xz 5xy 5 0
0 3y2
sustituyendo las variables y multiplicando por la matriz obtengo:
= 6xy2 + 50x 6x2y+ 6y5
50xy4 100x2y3
2- f(x,y)= x2+3y2 f2 (x,y)= 5x3+2y6
Jf= df1 df1 = 2x 6y
dx dy 15x2 12y5
df2 df2
dx dy
3- f(x,y,z)= x2+2, x+y2+z3 g(x,y,z)= x+y+z, xyz, x2+y3 en P(1,1,1)
J(fog) (1,1,1) = Jf (g(1,1,1)) Jg(1,1,1) = Jf(3,1,2) Jg(1,1,1)
Jf(3,1,2)= 2x 0 0 = 6 0 0
1 2y 3x2 1 2 12
Jg(1,1,1) = 1 1 1 = 1 1 1
yz xz xy 1 1 1
2x 3y2 0 2 3 0
= 6 0 0 1 1 1 = 6 6 6
1 2 12 1 1 1 27 39 3
2 3 0
4- f(x,y)= sen (x+y) f2(x,y)= xex+y f3(x,y)= x+y en P(0,0)
Jf(0,0)= df1 df1 = cos(x+y) cos(x+y) = 1 1
dx dy ex+y(x+1) xex+y 1 0
df2 df2 1 1 1 1
dx dy
df3 df3
x dy
5- f(x) = sen (x2) f(g) = sen(g)
Dx[sen(x2)] = Dg[sen(g)]·Dx[g(x)] =
cos(g)·2x =cos(x2)·2x =
2xcos(x2)
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1- f(x,y,z) = 2x3+7y2+9z2 v = (a,b,c)
x = xo+ as
y = yo+bs
z = zo+cs
gs = 2 (xo+ as)3+7(yo+bs)2+9(zo+cs)2
= 2 (xo3+3x2as+3xoa2s2+a3s3)+7(yo2+2 yobs+b2s2)+9(zo2+2 zocs+c2s2)
= 2 xo3+6 x2as+6 xoa2s2+2 a3s3+7 yo2+14yobs+7 b2s2+9 zo2+18 zocs+9 c2s2
g’(s) = 6ax2+12a2xs+6a3s2+14byo+14b2s+18czo+18c2s
= 6ax2+14byo+18czo
2- f(x,y) = 3x-2y v = (1/
, 1/
)
x = xo+ 1/
s
y = yo+ 1/
s
gs = 3(xo+ 1/
s)-2(yo+ 1/
s)
= 3xo+3/
s- 2 yo-2/
s)
g’(s) = 3/
- 2/
= 1/![]()
3- f(x,y) = x2+y2 v = (a,b) p= (0,0)
x = 0+as
y = 0+bs
gs = (0+as)2+( 0+bs)2
= 02+2 0as+a2s2+ 02+2 0bs+b2s2
g’(s) = 2 0a+2 a2s+2 0b+2 b2s
= 0
4- f(x,y) = x y2+ x2y v=(1,0)
x = xo+ s
y = yo+0
gs = xo+ s (yo+0)2+( xo+ s)2 yo+0
g’(s) = (yo+0)2 + yo+0 .2(xo+ s)
= yo2+2 xo yo+2s yo
= yo2+2 xo yo
5- f(x,y,z) = xyz v= (1/3, -2/3,- 2/3)
x = xo+ 1/3s
y = yo-2/3s
z = zo-2/3s
gs = (xo+ 1/3s)( yo-2/3s)( zo-2/3s)
= xo yo- xo 2/3s+1/3s yo-2/9s2(zo-2/3s)
= zo xo yo- zo xo 2/3s+ zo1/3s yo- zo2/9s2 -2/3s xo yo+4/9s2-2/9 yos3+4/27 s3
g’(s) = - zo xo 2/3+ zo1/3 yo-4/9s zo-8/9s-6/9syo+12/27s2
= -2 zo xo + yo zo- 2 xo yo
3
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1- f(x,y) = x2y3
x2(0)+ y32x
= 2xy3
x2 3 y2+ y3(0)
3 x2y2
2 - f(x,y) = Sen (
)
Cos (
) . 1/2 (
)-1/2 . 6x2
= 3x2cos(
)
(
)
Cos (
).1/2 (
)-1/2 . 2y
y Cos (
)
(
)
3- f(x,y) = xy+yx
= yxy-1 + yxlny
xylnx + xyx-1
4- f(x,y) = (2y)x + 2y
si
yxy-1 + yxlny
= (2y)x ln 2y
si
xylnx + xyx-1
x(2y)x-1 + 2y ln 2
5- f(x,y) = x ln y – y ln x
x(0)+lny(1)
-y(1/x)+lnx(0)
= lny – y
x
x(1/y)+(-y)(0)+lnx(-1)
x – lnx
y
DERIVADA DIRECCIONAL GRADIENTE
1- f(x, y, z)= x2y3z4
df = 2xy3z4 df = 3x2y2z4 df = 4x2y3z3
dx dy dz
En el punto (1,1,1) son:
df (1,1,1)= 2 df (1,1,1)= 3 df (1,1,1)= 4
dx dy dz
grad f (1,1,1)= (2,3,4)
2- f(x,y)= 3x2y+cos(xy) en p=(1,1)
df = 6xy -sen (xy) y df = 3x2 –sen (xy) x
dx dy
df (1,1) = 5.982 df (1,1)= 2.98
dx dy
grad f (1,1)= (5.982 , 2.98 )
3- f(x,y)= xy en p= (2,2)
df = yxy-1 df = xy ln x
dx dy
df (2,2) = 4 df (2,2)= 4 ln 2
dx dy
grad f (1,1)= (4, 4 ln 2 )
4- f(x,y)= ![]()
df = -x df = -x dx ![]()
![]()
En el punto (1,1)
df = -1 df = - 1
1 1
df (1,1) = -1 df (1,1)= -1
dx dy
grad f (1,1)= (-1, -1 )
5- f(x, y, z)= ln (x, y, z)
En el punto (1,1,1)
df = 1 df = 1 df = 1
dx x dy y dz z
df = 1 df = 1 df = 1
dx 1 dy 1 dz 1
df = 1 df = 1 df = 1
dx dy dz
grad f (1,1,1)= (1, 1, 1 )
PUNTOS CRITICOS DE UNA FUNCION
1- f(x,y)= 3x+ 8y – 2xy + 4
df = 3 – 2y= 0 -2y =-3 y= 3
dx 2
df = 8 – 2x = 0 -2x= -8 x= 4
dy
pc= ( 4, 3 )
2
2- f(x,y)= x2+x+ y2+1
df = 2x+1 = 0 2x = -1 x= -1
dx 2
df = 2y = 0 2y= 0 y= 0
dy
pc= ( -1 , 0 )
2
3- f(x,y)= x2 + 2x + y2 – 4y + 10
df = 2x+2 = 0 2x = -2 x= -1
dx
df = 2y- 4 = 0 2y= -4 y= -2
dy
pc= ( -1 , -2 )
4- f(x,y)= 2x3 + 3x2 + 6x +y3 + 3y + 12
df = 6x2+6x +6 = 0 6x2= -6x – 6 x2 = -x -1 raiz negativa
dx
df = 3y2+3y = 0 3y( y + 1) = 0 y = -1
dy y= 0
No hay puntos criticos
5- f(x,y)= x2y – x2 – 3xy + 3x + 2y -2
df = 2xy – 2x – 3y +3= 0 2x (y -1 ) -3 (y -1) = 0 y= 1
dx x= 1
df = x2 – 3x + 2 = 0 x(x-3) +2 = 0
dy
pc= ( 1 , 1 )
DERIVADA DIRECCIONAL GRADIENTE
1- f(x, y, z)= x2y3z4
df = 2xy3z4 df = 3x2y2z4 df = 4x2y3z3
dx dy dz
En el punto (1,1,1) son:
df (1,1,1)= 2 df (1,1,1)= 3 df (1,1,1)= 4
dx dy dz
grad f (1,1,1)= (2,3,4)
2- f(x,y)= 3x2y+cos(xy) en p=(1,1)
df = 6xy -sen (xy) y df = 3x2 –sen (xy) x
dx dy
df (1,1) = 5.982 df (1,1)= 2.98
dx dy
grad f (1,1)= (5.982 , 2.98 )
3- f(x,y)= xy en p= (2,2)
df = yxy-1 df = xy ln x
dx dy
df (2,2) = 4 df (2,2)= 4 ln 2
dx dy
grad f (1,1)= (4, 4 ln 2 )
DERIVADAS PARCIALES DE ORDEN SUPERIOR
(Teorema de Schwarz)
1- f(x,y) = x2+y2 si df = 2x , df = 2y
dx dy
d2f = d ( df ) = d (2x) = 2 d2f = d ( df ) = d (2y) = 0
dx2 dx dx dx dxdy dx dy dx
d2f = d ( df ) = d (2x) = 0 d2f = d ( df ) = d (2y) = 2
dydx dy dx dy dy2 dy dy dy
2- f(x,y) = x2e x2+y2 si df = x2e x2+y2 (2x) + 2xe x2+y2 = 2xe x2+y2(x3+x)
dx
df = x2e x2+y2 (2y) = 2x2ye x2+y2
dy
d2f = d ( df ) = d 2x (x3+x) = 2xe x2+y2(3x2+1)+4 x2e x2+y2 (x3+x)=
dx2 dx dx dx
2 e x2+y2(2x4+5x2+)
d2f = d ( df ) = d (2x e x2+y2(x3+x)= 4y e x2+y2(x3+x)
dydx dy dx dy
d2f = d ( df ) = d (2x2 ye x2+y2) = 2x2 ye x2+y2(2x)+ 4x ye x2+y2= 4y e x2+y2(x3+x)
dxdy dx dy dx
d2f = d ( df ) = d (2x2 ye x2+y2) = 2x2 ye x2+y2(2y)+ 2x2 e x2+y2 = 2x2 e x2+y2(2y2+1)
dy2 dy dy dy
3- f(x,y) = x3+6x2y4+7xy5+10x3y
si df = 3x2+12xy4+7y5+30x2y
dx
df = 24y3x2+35xy4+10x3
dy
d2f = d ( df ) = d (3x2+12xy4+7y5+30x2y ) = 6x+12y4+60xy
dx2 dx dx dx
d2f = d ( df ) = d (24y3x2+35xy4+10x3) = 48xy3+35y4+30x
dxdy dx dy dx
d2f = d ( df ) = d (3x2+12xy4+7y5+30x2y ) = 6x+12y4+60xy
dydx dy dx dy
d2f = d ( df ) = d (24y3x2+35xy4+10x3) = 72x2y2+140xy3
dy2 dy dy dy
4- f(x,y) = x+y Verificar que satisfaga lo siguiente: d2f + d2f = 0
x2+y2 dx2 dy2
df = y2-2xy-x2
dx (x2+y2)2
d2f = d ( df ) = 2x3-2y3+6x2y-6xy2
dx2 dx dx (x2+y2)3
df = x2-2xy-y2
dy (x2+y2)2
d2f = 2y3-2x3+6y2x-6xy2
dy2 (x2+y2)3
d2f + d2f = 2x3-2y3+6x2y-6xy2 + 2y3-2x3+6y2x-6xy2 = 0
dx2 dy2 (x2+y2)3 (x2+y2)3
5- f(x,y) = xy
df = yxy-1 df = xy lnx
dy dx
d2f = xy-2(y2-y) d2f = xyln2x
dy2 dx2
d2f = xy-1(ylnx+1) d2f = xy-1(ylnx+1)
dx dy dydx
1- f(x,y) = xy2
Δf= (x+Δx) (y+Δy)2= x+Δx (y2+2y ∆y + (∆y)2) - xy2=
xy2+2xy∆y+x(∆y)2+ Δx y2+ Δx2y ∆y+ Δx(∆y)2- xy2=
2xy∆y+x(∆y)2+ Δx y2+ Δx2y ∆y+ Δx(∆y)2
Si es diferenciable
2-f(x,y) = x2+y2
Δf= (x+Δx)2+(y+ Δy)2 –( x2+y2) =
x2+2x Δx+( Δx)2+ y2+2y ∆y + (∆y)2)- ( x2+y2)=
2x Δx+( Δx)2+2y ∆y + (∆y)2
Si es diferenciable
3- f(x,y) = e-(x2+y2)
df = -2xe-(x2+y2)
dx
df = -2y e-(x2+y2)
dy
Si es diferenciable
4- f(x,y,z) = cos (x+y2+z3)
df = -sen (x+y2+z3)
dx
df = -2ysen (x+y2+z3)
dy
df = -3z2 sen (x+y2+z3)
dz
Si es diferenciable
5- f(x,y) = 3x
Δf= 3(x+Δx)-3x =
3x+3 Δx-3x = 3 Δx
Si es diferenciable
Y LAPLACIANO
1. f (xyz) = x i + xy j + k
∇ x F = i j k
d d d =(0-0)i- (0-0)j + (y-0)k
dx dy dz
x xy 1
∇ x F = yk
2. f (xyz) = -wy i + wx j
rot = i j k
d d d = 2wk
dx dy dz
-wy wx 0
rot = 2w
3. F = x 2y i + z j + xyz k
div F = d (x 2y) + d (z) + d(xyz) = 2xy + 0 + xy = 3xy
dx dy dz
2xy + xy = 3xy
4. F = F1i + F2 j + F3 k
∇2 f = ∇. (∇f) = d2f + d2f + d2f
d x 2 dy 2 dz 2
∇2 f = ∇2 F1i +∇2 F2 j + ∇2F3 k
5. F = 3 x 2y i + 5xz3j – y2k
div F = d (x 2y) + d (z) + d(xyz) = 5xy + 0 + xy = 6xy
dx dy dz
5xy + xy = 6xy
ECUACIONES DEL PLANO OSCULADOR, NORMAL
Y RECTIFICANTE
1- F (s) = cos s , sen s , s p= f (
П) = (0 ,1, П)
![]()
![]()
![]()
T (s) = f’’(s) = -1 sen s , 1 cos s , s
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
f’’ (s) = -1 cos s , -1 sen s , 0
2
2 ![]()
k ( s) = ½
N (s) = 1 f’’ (s) = 1 -1 cos s , -1 sen s , 0
k ( s) ½ 2
2 ![]()
= - cos s , - sen s , 0
![]()
![]()
B (s) = T (s) x N (s) = det i j k
-1 sen s 1 cos s s
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
- cos s - sen s 0
![]()
![]()
= 1 sen s , -1 cos s , 1
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
T (
П)= 0 , -1 , 1 N (
П) = ( 1, 0, 0)
![]()
![]()
B (
П ) = 0 , 1 , 1
![]()
![]()
0 ( x-0) + 1 ( y-1) + 1 ( z- П) = 0 y+ z = П +1 Osculador
![]()
![]()
0 ( x-0) - 1 ( y-1) + 1 ( z- П) = 0 -y+ z = П +1 Normal
![]()
![]()
1 ( x-0) + 0 ( y-1) + 0 ( z- П) = 0 x = 0 Rectificante
2- F (t) = ( t , t2 , t3 ) p= f (2) = ( 2, 4, 8 )
u = f’(t) = (1, 2t, 3t2 ) , f’’’(t) =( 0, 2, 6t)
v= f’(t) x f´´(t) = det i j k
1 2t 3t2 = ( 6t2 – 6t, 2)
0 2 6t
w = v x u = det i j k
6 t 2 – 6t 2 = ( 18t3-4t, 3 – 18 t4, 12 t3 + 6t)
1 2t 3t2
24 ( x-2) – 12 ( y – 4) + 2 ( z – 8 ) = 0 Osculador
12x – 6y + z = 8
1 ( x-2) + 4 ( y – 4) + 12 ( z – 8 ) = 0 Normal
x + 4y + 12 z = 114
-152 ( x-2) – 286 ( y – 4)+ 108 ( z – 8 ) = 0 Rectificante
76x + 143 y – 54z= 292
3- f ( t) = (
cost,
sent , 2 ) p= (1 , 1, 2 )
f’(t) x f´´(t) = (-
sent,
cost , 0 ) x (-
cost, -
sent , 0)
= det i j k
-
sent
cost 0 = ( 0, 0, 2)
-
cost -
sent 0
0 ( x-1) + 0 ( y-1) + 2 ( z-2) = 0 Osculador
4 - si T ( - 3/5, 0, 4/5) ; p ( 0, 3 , 2 П)
-3 ( x-0) + 0 ( y-3) + 4 (z- 2 П) = 0
5 5
-3 x- + 0 + 4 z- 8 П = 0
5 5 5
- 3x + 4z – 8 П = 0
3x – 4z + 8 П = 0 Normal
4x + 3z – 6 П =0 Osculador
5- x= t – cost y= 3 + sen 2t z= 1 + cos 3 t p= t= П
2
x’ = 1 + sen t = 2
y’= 3 + sen2t = -2
z’= 1 + cos 3t = 3
x= t – cos t = П - cos П = П
2 2 2
y= 3 + sen 2t = 3
z= 1 + cos 3t = 1
2x- П – 2y + 6 + 3z – 3 = 0
2x- 2y + 3z + 3 – П = 0 Normal
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1. f(x,y)= 2 (x-1)2 + 3(y-2)2
df = 4 (x-1) = 0 df = 6(y-2) = 0
dx dy
x= 1 y= 2
d2f d2f 4 0
dx2 dydx = 0 6
d2f d2f
dxdy dy2
(1,2 ) mínimo local
2 - f(x,y,z)= senx + sen y + sen z – sen (x+y+z)
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El dominio del logaritmo mayor que cero.
Solo puede tomar valores positivos (x,y), entonces:
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1. Considrear el punto con funcion de posicion ס : t (1- cost, sent) hallar la velocidad, rapidez y longitud de arco
ס (t) = ![]()
![]()
1- cost = 2 sen2 t y sen t > 0 en ( 0 ,2 П)
2 2
2TT
0 = 8
2. Considerar una particula de masa m moviendose con rapidez constante S en una trayectoria circular de radio ro . ro = 5 s= 2 m= 3 t=1
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a (t)= r’’(t) = - s2 cos ts, - s2 sen ts = - S2 r (t)
ro ro ro ro ro2
r (t) = 5 cos 2, 5 sen 2
5 5
r (t) = .9 , .03
a (t)= r’’(t) =.8
3. De la helice definida p: (0, 4П) hallar longitud de arco. si el vector velocidad es:
P’T = (-2sen2t, 2 cos2t,
)
L(p)= (4 (sen2t)2 + 4 (cos2t)2 + 5 )1/2 = 91/2 = 3
L (p) =
4. f (t) = (1- cost, sent)
f (t) = ![]()
2TT
0 = 8
5. Si Ө = 200 y ro= 5, de la posicion de la particula
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PROPIEDADES E DIENTIFICACION FISICA
DE LA DIVERGENCIA
1. fF tiene componenete f Fi i= 1,2,3
div F = d (fF1) + d (fF2) + d(fF3) =
dx dy dz
f df1 + df2 + df3 + F1 df + F2 df + F3 df
dx dy dz dx dy dz
= f (∇.F)+ F. ∇f
2. r (x,y,z) = (x,y,z)
∇r = (x/r, y/r, z/r)
div (∇fx∇g) = ∇g. (∇fx∇) - ∇f. (∇gx∇) = 0
∇fx∇ = 0
∇gx∇= 0
3. v= (x+3y)i + (y-2z)j + (x+az) k
∇x V = = d (fF1) + d (fF2) + d(fF3) =
dx dy dz
∇x V = = d (x+3y) + d (y-2z) + d(x+az) =
dx dy dz
∇. V = 1 +1 + a = 0
2+a= 0+a= -2
. v= (x+3y)i + (y-2z)j + (x+az) k
4. V= (x+2y)i + (z+y)j + (x+az)
∇x V = = d (fF1) + d (fF2) + d(fF3) =
dx dy dz
∇x V = = d (x+2y) + d (y+z) + d(x+az) =
dx dy dz
∇. V = 1 +1 + a = 0
2+a= 0+a= -2
5. F = x 2y i + z j + xyz k
div F = d (x 2y) + d (z) + d(xyz) = 2xy + 0 + xy = 3xy
dx dy dz
si x=1 y =2
2xy + xy = 3xy
= 6
DEL ROTACIONAL
1. Verificar que el campo vectorial es irrotacional en cada punto (x,y) ≢ 0
V(x,y) = yi - x j = y , - x
x2+y2 x2+y2 x2+y2 x2+y2
∇ x V = i j k
d d d =
dx dy dz
y - x 0
x2+y2 x2+y2
= 0i + 0 j + d -x - d y k
dx x2+y2 dy x2+y2
= -( x2+y2 ) + 2x2 + - ( x2+y2) + 2y2 k
( x2+y2 )2 ( x2+y2)2
= 0
2. V(x,y,z) = yi – xj
rot(V) = i j k
d d d =
dx dy dz
y -x 0
= - 2k ≢ 0
3. f (xyz) = -wy i + wx j
rot = i j k
d d d = 2wk
dx dy dz
-wy wx 0
= 2w ≢ 0
4.. A(xyz) = x i + xy j + k
rot ( A) = i j k
d d d =(0-0)i- (0-0)j + (y-0)k
dx dy dz
x xy 1
= yk ≢ 0
5. F = - ∇Ø
∇ x V = 0
∇ x F = i j k
d d d =
dx dy dz
-kx -ky -kz
∇ x F = d -kz + d ky i - d –kz + d -kx j + d -ky + d -kz k
dy dz dx dz dx dy
= 0 i + 0j + 0k
1- f ( x, y, z) = x2 + y2 +z2
sujeto a
x2 + 1 y2 + 1 z2 = 1
4 9
f ( x,y,z, λ) = x2 + y2 + z2 + λ ( x2 + 1 y2 + 1 z2 – 1)
4 9
df = 2x + 2 λx = 0
dx
df = 2y + 1 λy = 0
dy 2
df = 2z + 2 λz = 0
dz 9
df = x2 + 1 y2 + 1 z2 -1 = 0
dλ 4 9
p1( 1, 0, 0 ) p2 (0, 2, 0) p3(0, 0, 3) p4 ( -1, 0, 0 ) p5(0, -2, 0) p6(0, 0, -3)
x2 + 1 y2 + 1 z2 = 1 p1( 1, 0, 0 ) = 1
4 9 p4 ( -1, 0, 0 ) =1
p2 (0, 2, 0 ) = 4
p5 (0, -2, 0) = 4
p3 (0, 0, 3) = 9
p6 (0, 0, -3) = 9
minimo ( 1, 0, 0 ) , ( -1, 0, 0 ) = 1
maximo (0, 0, 3) , (0, 0, -3) = 9
2- f ( x, y, z) = xyz
sujeto a
g1( x, y, z) = x2 + y2 +z2 -1 = 0 y g2 = ( x, y, z) = x + y +z = 0
f ( x,y,z, λ1, λ2) = xyz + λ1 (x2 + y2 +z2 -1) + λ2 (x + y +z )
df = yz + 2 λ1x + λ2 = 0
dx
df = xz + 2 λ1y + λ2 = 0 (z-y) (x-2 λ1)= 0 z= y x = 2 λ1
dy
df = xy + 2 λ1z + λ2 = 0
dz
df = x2 + y2 +z2 -1 = 0 x2 + 2 y2 = 1
dλ1 x = + 2 y = + 1
![]()
![]()
df = x + y +z = 0 x+ 2y = 0
dλ2
p1( -2, 1, 1 ) p2 (2, -1, -1) p3(1 , 1, -2 ) p4 (-1, -1 , -2 ) p5(-2 , 1 , 1 )
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
p6(2, -1, -1)
![]()
![]()
![]()
maximos p2, p4 , p6 = 1 minimos p1, p3 , p5 = - 1
3
3![]()
3- f ( x, y, z) = 2xz+ 2yz + xy
sujeto a
g( x, y, z) = xyz- v
f ( x,y,z, λ) = 2xz + 2yz + xy + λ (xyz- v)
df = 2z + y + λyz = 0 (y-x ) ( λ +1)= 0 x= y
dx
df = 2z + x + λxz = 0 z= x
dy 2
df = 2y + 2 y + λxy = 0 λ = -4
dz x
df = xyz - v = 0 x (x) ( x ) = V
dλ 2
minimo = 3 (2v)2/3
4 - f ( x, y, z) = d2 = (x-xo)2 + (y-yo)2 + (z-zo)2
sujeto a
Ax + By +Cz = D
f ( x,y,z, λ) = (x-xo)2 + (y-yo)2 + (z-zo)2 + λ ( D – Ax – By – Cz )
df = 2 (x-xo)2 - λA = 0
dx
df = 2 (y-yo)2 - λB = 0
dy
df = 2(z-zo)2 - λC= 0
dz
df = D – Ax – By - Cz = 0
dλ
f ( x, y, z) = (x-xo)2 + (y-yo)2 + (z-zo)2 = (D –Axo – Byo – Czo)2
( A2 +B2 + C2 )1/2
minimo = AxO +By0 + Czo - D
( A2 +B2 + C2 )1/2
5- f ( x, y, z) = Ax + By +Cz
sujeto a
xaybzc = N
f ( x, y, z, λ ) = Ax + By +Cz + λ (xaybzc-N)
df = A + λaxa-1ybzc = 0
dx
df = B+ λ bxa yb-1zc= 0 y= bA x z= cA x
dy aB aC
df = C + λcxa yb zc-1 = 0
dz
df = xaybzc –N = 0 xa (bA ) xb (cA)c xc = N
dλ aB aC
x = (bA ) -b (cA)-c N 1/a+b+c
aB aC
y = (bA ) –b+1 (cA)-c N 1/a+b+c
aB aC
z= (bA ) –b (cA)-c +1 N 1/a+b+c
aB aC
1- r (t) = (cost) i + (sent) j + t k
v= (-sent)i + (cost)j + k
v = (-sent)2 + (cost)2 + 12 ½ = 21/2
T = v = -sent i + cost j + 1 k
v 21/2 21/2 21/2
2- r (t) = (cost + tsnet) i + (sent – tcost)j, t > 0
v = dr = ( -sent + sent + cost)i + ( cost- cost + tsent)j
dt
= (tcost)i + (tsent) j
2
v = ( t2cos2t + t2sen2t )1/2 = (t2) ½ = t
T = (cost)i + ( sent) j
3- r (t) = (cost) i + (sent) j
v= (-sent)i + (cost)j
es un vector unitario entonces
T = V
T= (-sent)i + (cost)j
4- r (t) = (2cost)i + (2sent)j + 51/2t k
v= (-2sent) i + (2cost) j + 51/2
v = (-2sent)2 + (2cost)2 +5 ½ = 4sen2t + 4 cos2t +5 ½ = 3
T= ( - 2 sent ) i + (2 cos t) j + 51/2 k
3 3
5- r (t) = ti + (sen2t)j + (cos 2t) k en p = (Π/4)
= i + 2 cos Π/2 j – 2 sen Π/2 k
= i + 2 (0) – 2 ( 1)
v = 51/2
T = 1 i - 2
51/2 51/2
Trabajo enviado por;
FRANCO LUPIO BOBADILLA
aun no lo lei, pero...abdar | 2007-01-07 16:49:40
Espero que tenga todo lo que necesito, dado que mi examen en la universidad sobre estos temas es en 2 días, estoy tan nervioso y se los agradezco de antemano, y deséeme suerte para mi prueba.
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