formulario y tablas · web viewel operador nabla se define así: en las fórmulas que vienen a...

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ÍNDICE MATEMÁTICAS 1 Geometría 1 Trigonometría 2 Números Complejos 2 Geometría Analítica del Espacio 3 Reglas Generales de Derivación 4 Tablas de Integrales 6 Vectores 10 Integrales Múltiples 11 Fórmulas Misceláneas 13 XV Evento Nacional de Ciencias Básicas de los Institutos Tecnológicos 2007 Etapa Regional

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Page 1: Formulario y Tablas · Web viewEl operador nabla se define así: En las fórmulas que vienen a continuación vamos a suponer que U=U(x,y,z), y A = A (x,y,z) tienen derivadas parciales

ÍNDICE

MATEMÁTICAS 1

Geometría 1Trigonometría 2Números Complejos 2Geometría Analítica del Espacio 3Reglas Generales de Derivación 4Tablas de Integrales 6Vectores 10Integrales Múltiples 11Fórmulas Misceláneas 13

XV Evento Nacional de Ciencias Básicas de los Institutos Tecnológicos 2007 Etapa Regional

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FORMULARIO DE MATEMÁTICAS

Geometría

Volumen 43

3 r

Área de la Superficie 4 2 r

Volumen r h2

Área de la superficie lateral 2 rh

r

h

Volumen 13

2 r h

Área de la superficie lateral r r h r l2 2

Volumen 13

2 2 h a ab b

Área de la superficie lateral

a b h b aa b l

2 2

h

a

b

l

XV Evento Nacional de Ciencias Básicas de los Institutos Tecnológicos 2007 Etapa Regional

1

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Trigonometría

sen sen cos cos senA B A B A B

cos cos cos sen senA B A B A B

tan A BtanA tanB

tanAtanB

1

sen sen A A

cos cos A A sen sen cos cosA B A B A B 12

sen cos sen senA B A B A B 12

cos cos cos cosA B A B A B 12

Las leyes siguientes son validas para cualquier triángulo plano ABC de lados a, b, c y de ángulos A, B, C.

Ley de los senos

Ley de los cosenosc a b a b C2 2 2 2 cos

Los otros lados y ángulos están relacionados en forma similar

Ley de las tangentes

a ba b

tan A Btan A B

1212

Los otros lados y ángulos están relacionados en forma similar

A

B

C

a

c

b

Números Complejos

Siendo p un número real cualquiera, el teorema de De Moivre establece que r i r p i pp pcos sen cos sen

Sea n cualquier entero positivo y , entonces

r i r in n kn

kncos sen cos sen 1 1 2 2

XV Evento Nacional de Ciencias Básicas de los Institutos Tecnológicos 2007 Etapa Regional

2

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donde k es un entero positivo. De aquí se pueden obtener las n raíces n-ésimas distintas de un número complejo haciendo

Geometría Analítica del Espacio

Considerando P x y z1 1 1 1 , , y P x y z2 2 2 2 , ,

Vector que une P1 y P2 : PP x x y y z z l m n1 2 2 1 2 1 2 1 , , , ,

Distancia entre dos puntos: d x x y y z z l m n 2 1

2

2 1

2

2 1

2 2 2 2

Recta que pasa por dos puntos:- Forma Paramétrica:

x x l t 1 y y mt 1 z z n t 1

-Forma Simétrica:

t x xl

1 t y y

m

1 t z zn

1

Cosenos Directores:

cos

x x

dld

2 1 cos

y y

dmd

2 1 cos

z z

dnd

2 1

donde , , denotan los ángulos que forman la línea que une los puntos P1 y P2 con la parte positiva de los ejes x, y, z respectivamente.

Ecuación del Plano:- Que pasa por un punto P1(x1, y1, z1) y tiene vector normal a a a a

1 2 3, , :

a x x a y y a z z1 1 2 1 3 1 0

-Forma General:Ax By Cz D 0

cos cos cos2 2 2 1 o

Distancia del punto P0(x0, y0, z0) al plano Ax+By+Cz+D=0

en la cual el signo debe escogerse de tal manera que la distancia no resulte negativa.

XV Evento Nacional de Ciencias Básicas de los Institutos Tecnológicos 2007 Etapa Regional

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Coordenadas cilíndricas:

x ry rz z

cossen

o

r x ytan

z z

yx

2 2

1

r

z

y

x

y

z

P(x,y,z)(r,z){

x

O

Coordenadas esféricas:

x ry rz r

sen cossen sencos

o r x y z

tan yx

zx y z

2 2 2

1

12 2 2

cos

z

y

x

y

P (r,{

(x,y,z)

O

z

r

x

Ángulo entre dos rectas en el plano tan

m m

m m2 1

1 21

Reglas Generales de Derivación

ddx

cx c

ddx

cx ncxn n 1

ddx

u v wdudx

dvdx

dwdx

ddx

cu cdudx

ddx

uv udvdx

vdudx

ddx

uvw uvdwdx

u wdvdx

v wdudx

ddx

uv

v dudx u dv

dxv

2

ddx

u nududx

n n 1

(Regla de la cadena)

XV Evento Nacional de Ciencias Básicas de los Institutos Tecnológicos 2007 Etapa Regional

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Derivadas de las Funciones Exponenciales y Logarítmicas

ddx

ue

ududx

a aaalog

log, 0 1

Derivadas de las Funciones Trigonométricas y de las Trigonométricas Inversas

ddx

uu u

dudx u u

dudx

si u

si usec

sec

sec

12 2

12

21

1

1

1

1

0

ddx

uu u

dudx u u

dudx

si u

si ucsc

csc

csc

12 2

12

21

1

1

1

1

0

0

Derivadas de las Funciones Hiperbólicas y de las Hiperbólicas Recíprocas

ddx

u u dudx

coth csc h2

ddx

u u u dudx

sec sec tanhh h

ddx

u u u dudx

csc csc cothh h

5

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ddx

uu

dudx

si u u

si u ucos

cosh ,

cosh ,h-1

1

1

0 1

0 12

1

1

ddx

uu

dudx

u o ucoth

12

11

1 1

ddx

uu u

dudx

si u u

si u usec

sec ,

sec ,h

h

h-1

1

1

0 0 1

0 0 12

1

1

ddx

uu u

dudx u u

dudx

si u si ucsc ,h-1

11

11

0 02 2

Tablas de Integrales

u dv uv v du csc cot cscu u du u C u du

nu C nn n

1

111

duu

u C ln cot ln senudu u C

e du e Cu u

a dua

aCu

u

lncsc ln csc cotudu u u C

sen cosu du u C dua u

ua

C2 2

1

sen

duu u a a

ua

C2 2

11

sec

csc cot2 u du u C dua u a

u au a

C2 2

12

ln

duu a a

u au a

C2 2

12

ln

a u duu

a ua

u a u C2 2 2 22

2 2

2 2 ln du

u a u aa u a

uC

2 2

2 21

ln

u a u duu

a u a ua

u a u C2 2 2 2 2 2 22

2 2

82

8 ln du

u a ua ua u

C2 2 2

2 2

2

a u

udu a u a

a a uu

C2 2

2 22 2

ln du

a u

ua a u

C2 2 3 2 2 2 2

/

a uu

dua u

uu a u C

2 2

2

2 22 2

lna u du

ua u

a ua

C2 2 2 22

1

2 2 sen

6

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dua u

u a u C2 2

2 2

ln

u dua u

ua u

au a u C

2

2 22 2

22 2

2 2 ln

a uu

du a u aa a u

uC

2 22 2

2 2

ln

a uu

duu

a uua

C2 2

22 2 11

sen u a duu

u aa

u u a C2 2 2 22

2 2

2 2 ln

u du

a u

ua u

a ua

C2

2 22 2

21

2 2 sen

Cdu

u a u aa a u

uC

2 2

2 21

lnu a

udu u a a

au

C2 2

2 2 1 cos

duu a u a u

a u C2 2 2 2

2 21

u au

duu a

uu u a C

2 2

2

2 22 2

ln

duu a

u u a C2 2

2 2

ln

du

a u

u

a a uC

2 23

2 2 2 2

du

u u a

u aa u

C2 2 2

2 2

2

du

u a

u

a u aC

2 23

2 2 2 2

udua bu b

a bu a a bu C

12 ln u du

a bu ba b u abu a bu

2

32 2 22

158 3 4

duu a bu a

a bu a

a bu aC a

1

0ln , si

2 01

aa bu

aC atan , si

du

u a bu au

a buC

1

ln a buu

du a bu adu

u a bu

2

du

u a bu auba

a buu

C2 2

1

ln a buu

dua bu

ub du

u a bu

2 2

udu

a bua

b a bu ba bu C

2 2

1ln

u a budu

b nu a bu na u a budun n n

2

2 332 1

du

u a bu a a bu aa bu

uC

2 2

1 1ln

u dua bu

u a bub n

nab n

u dua bu

n n n

2

2 122 1

1

du

u a bua bu

a n ub n

a ndu

u a bun n n

1

2 32 11 1

u a budub

bu a a bu C 215

3 22

32

7

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udua bu b

bu a a bu

23

22

sen sen2 12

14 2udu u u C csc csc cot ln csc cot3 1

212u du u u u u C

cos sen2 12

14 2udu u u C sen sen cos senn

nn nu du u u

nn

udu 1 1 21

cos cos sen cosnn

n nu du u un

nu du

1 1 21

sen sen cos3 13

22udu u u C cot cot cotn n nudun

u u du

11

1 2

cos cos sen3 13

22u du u u C sec sec secn n nu dun

tanu unn

u du

11

21

2 2

csc cot csc cscn n nu dun

u unn

u du

11

21

2 2

cot cot ln sen3 12

2u du u u C

sen sen

sen senau bu du

a b ua b

a b ua b

C

2 2sec sec lnsec3 1

212u du u tanu u tanu C

cos cos

sen senau bu du

a b ua b

a b ua b

C

2 2

sen cos

cos cosau bu du

a b ua b

a b ua b

C

2 2u udu u u n u udun n ncos sen sen 1

u udu u u u Csen sen cos sen cosn mu u du

sen cos

sen cosn m

n mu un m

nn m

u udu1 1

21

sen cos

sen cosn m

n mu un m

mn m

u udu1 1

21

u u du u u u Ccos cos sen u u du

uu

u uCcos cos

1

21

22 14

14

u udu u u n u u dun n nsen cos cos 1

sen sen 1 1 21udu u u u Cu u du

nu u

u du

unn n

n

sen sen ,

1 1 1

1

2

11 1

1

cos cos 1 1 21udu u u u Cu u du

nu u

u duu

nn nn

cos cos ,

1 1 1

1

2

11 1

1

u u duu

uu u

Csen sen

12

122 1

414

ue dua

au e Cau au 112

ln lnudu u u u C

8

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u e dua

u ena

u e dun au n au n au 1 1

u u du

un

n u Cnn

ln ln

1

211 1

e bu due

a ba bu b bu Cau

au

sen sen cos

2 2

1u u

du u Cln

ln ln

e bu due

a ba bu b bu Cau

au

cos cos sen

2 2

senh coshudu u C cosh senhudu u C

coth ln senhu du u C

22

22

2 22

1au u duu a

au ua a u

aC

cos

du

a u u

a ua

C2 2

1

cos

u au u duu au a

au ua a u

aC2

2 36

22

22

23

1

cos

uduau u

a u u aa u

aC

22

22 1

cos

22

2

22 1a u u

udu a u u a

a ua

C

cos

duu a u u

a u ua u

C2

22

2

2 2 22

2

21a u u

udu

a u uu

a ua

C

cos

9

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Vectores

A B A B cos 0

donde es el ángulo formado por A y B

A B A B A B A B1 1 2 2 3 3

donde A i j k A A A1 2 3 , B i j k

B B B1 2 3

Son resultados fundamentales:

Producto cruz:

Magnitud del Producto Cruz

El operador nabla se define así:

En las fórmulas que vienen a continuación vamos a suponer que U=U(x,y,z), y A=A(x,y,z) tienen derivadas parciales.

Gradiente de U = grad U

Divergencia de A = div A

Ax

Ay

Az

1 2 3

Rotacional de A = rot A

Ay

Az

Az

Ax

Ax

Ay

3 2 1 3 2 1i j k

Laplaciano de U =

10

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Integrales Múltiples

donde y f x 1 e y f x 2 son las ecuaciones de las curvas HPG y PGQ respectivamente, mientras que a y b son las abscisas de los puntos P y Q. Esta integral también se puede escribir así:

donde , son las ecuaciones de las curvas HPG y PGQ respectivamente, mientras que c y d son las ordenadas de H y G.

Estas son las llamadas integrales dobles o integrales de área. Los anteriores conceptos se pueden ampliar para considerar integrales triples o de volumen así como integrales múltiples en más de tres dimensiones.

Es la longitud de curva correspondiente al intervalo paramétrico .

En parámetro arbitrario: En parámetro s:

Vector tangente unitario

t tr tr t

( )( )( )

t s r s( ) ( )

Vector normal principal

n sr sr s

( )( )( )

Vector binormal

Los vectores unitarios t n b, , forman un triedo positivo

b t n n b t t n b x x x, ,

Recta tangente en Ecuación vectorial: Ecuación paramétrica

r r t r t 0 0

Plano osculador t n, en

Ecuación vectorial Ecuación paramétrica

r r t r t xr t 0 0 0 0

x x y y z zx y zx y z

0 0 0

0 0 0

0 0 0

0

11

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Curvatura y Torsión

tr t r t

r tt

r t r t r tr t r t

x x

x3 2

Plano Normal

Ecuación vectorial: Ecuación paramétrica:

r r t r t 0 0 0 x x x y y y z z z0 0 0 0 0 0 0

Plano Rectificante t b, en

Ecuación vectorial: Ecuación paramétrica:

r r t n t 0 0 0

x x y y z zx y z

y z y z z x z x x y x y

- - -0 0 0

0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0

Componentes Tangencial y Normal de la Aceleración

Propiedades de la Divergencia

i) div ( + ) = div ( ) +div ( )ii) div ( ) = div( ) + ( grad ) iii) div ( + ) = G rot ( ) - ( )

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Fórmulas misceláneas

Ecuaciones paramétricas de la cicloide para

Trabajo W

Longitud de arco de y f x en

Centro de gravedad de una región plana ,

Longitud de arco en forma paramétrica

Momento de inercia de R respecto al origen

Área de la superficie generada al girar la gráfica f alrededor de x

Volumen del sólido de revolución generado al girar la gráfica de f alrededor del eje y

Cálculo del volumen

Ecuación diferencial de primer orden y P x y Q x( ) ( )Solución ye Q x e dx kP x dx P x dx( ) ( )( )

Ecuación del resorte helicoidal r t t tt

( ) cos ,sen ,2

Derivada direccional D f x y z f x y zu, , , , u (

u vector unitario)

Ecuación satisfecha por la carga de un circuito LRC Lq RqC

q E t 1

Fuerza ejercida por un fluído

Fuerza que actúa sobre un líquido encerrado en un tubo F A x g A x g 2 20

Ley de Torricelli v =

13