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Mensajes - Marcos Castillo

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Cálculo 1 variable / Re: Crecimiento logístico
« en: 24 Julio, 2021, 02:07 pm »
¡Muchas gracias, Luis Fuentes!

Había derivado \( y \), y esperaba obtener \( \dfrac{dy}{dt}=ky_0\left({1-\dfrac{y_0}{L}}\right) \). Partía de dos premisas: \( L=y_0e^{kt} \), e \( y=y_0 \). Una chapuza.

¡Un saludo!

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Cálculo 1 variable / Crecimiento logístico
« en: 24 Julio, 2021, 11:22 am »
Hola

Tengo un texto y unas dudas. Primero cito el texto, y luego las dudas:

Citar
Crecimiento logístico

Pocas cantidades en la naturaleza pueden sostener un crecimiento exponencial durante períodos extensos de tiempo. El crecimiento generalmente estará limitado por restricciones externas. Por ejemplo, supongamos que un pequeño número de conejos (de ambos sexos) se introduce en una pequeña isla donde no había conejos previamente, y donde no existen depredadores que puedan comerse a los conejos. En virtud de su fertilidad natural, el número de conejos podría crecer exponencialmente, pero este crecimiento al final estará limitado por la cantidad de alimento disponible para los conejos. Supongamos que la isla puede proporcionar suficiente alimento para sostener indefinidamente una población de \( L \) conejos. Si hay \( y(t) \) en el instante \( t \), podemos esperar que \( y(t) \) crezca con una velocidad proporcional a \( y(t) \) siempre que  \( y(t) \) sea lo suficientemente pequeño (mucho menor que \( L \)). Un posible modelo para este comportamiento es la ecuación difrerencial

\( \dfrac{dy}{dt}=ky\left({1-\dfrac{y}{L}}\right) \)

que se denomina ecuación logística ya que modela un crecimiento limitado por el suministro de recursos necesarios. Obsérvese que \( dy/dt>0 \) si \( 0<y<L \) y que esta velocidad es pequeña si \( y \) es pequeña (hay pocos conejos para reproducirse) o si \( y \) tiene un valor cercano a \( L \) (hay casi tantos conejos como los recursos disponibles pueden alimentar). Obsérvese también que \( dy/dt<0 \) si \( y>L \). Si hay más animales de los que los recursos pueden alimentar, los conejos mueren con mayor velocidad que nacen. Por supuesto, las poblaciones en estado estacionario \( y=0 \) y \( y=L \) son soluciones de la ecuación logística: en ambos casos \( dy/dt=0 \). En la sección 7.9 examinaremos técnicas para resolver ecuaciones diferenciales como la ecuación logística. Por ahora, invitaremos al lector a verificar por diferenciación que la solución que cumple \( y(0)=y_0 \) es

\( y=\dfrac{Ly_0}{y_0+(L-y_0)e^{-kt}} \)

Me sale un enredo algebraico irreductible:

\( \dfrac{dy}{dt}=\dfrac{Ly_0^2e^{-kt}kt-L^2y_0kt}{y_0^2+e^{-2kt}L-y_0e^{-2kt}+2y_0L-2y_0^2e^{-kt}} \)

¡Un saludo!

3
 :laugh:

https://www.manualslib.com/download/1112279/Casio-Fx-82ms.html

Me refiero a que, aparte de la duda sobre la calculadora, he detectado que no he comprendido como a mí me gustaría las páginas que creo haber estudiado. Y no es una cuestión de disciplina académica, sino de actitud: estudio porque me lo paso bien. Ni siquiera me preocupa mi rendimiento efectivo en la Uned; incluso me siento incómodo diciendo que soy estudiante de Grado...Nada más ni menos que Físicas.

No, yo estoy...Pasándolo bien.  ;)

¡Un saludo!

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Libros / Re: Modelos de crecimiento y decrecimiento exponencial
« en: 22 Julio, 2021, 07:36 am »
Sí, intuyo que el libro se desarrolla de forma que el desenlace, la comprensión, se pospone continuamente.

¡Un saludo!

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Hola Juan Pablo Sancho

No he entendido tus mensajes. También he detectado lagunas retrotayéndome en el temario. Como voy tan atrasado en el temario, tendré que volver a matricularme de esta asignatura el próximo curso. Ahora voy a seguir leyendo. A ver.

¡Un saludo!

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Hola, creo que tenemos diferentes calculadoras. ¿Puede ser algo así tu teclado?


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Jusatamente dice eso y lo puede ver en la calculadora, la calculadora interpreta \( y^x = e^{x \cdot \log(y)}  \).
Supón \( x = e  \) e \( y=\sqrt{2} \) entonces haces \( \color{red}e\color{black} \cdot \log(\sqrt{2})  \) en la calculadora, llamas a la función \( e^x \) y le pones este resultado.
Directamente con la función \( x^{\blacksquare} \) escribes \( (\sqrt{2}) \) luego aprietas la función en la calculadora y luego pones el numero \( e \) elevado a uno.


Hola, Juan Pablo Sancho, Rincón.

Supongo \( x = e  \) e \( y=\sqrt{2} \):

\( e^{\sqrt 2}=4.113250379 \)...\( e^{\sqrt 2\ln e} \) es lo mismo.


 está usando que por definición \( y^x = e^{x \cdot \log(y)}  \).


Sí, pero, ... :( No entiendo la primera cita que hago...Bueno, la duda está solucionada, pero me queda esa espina.

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Hola, tengo un texto del libro "Cálculo", de Robert A. Adams, Capítulo 3, "Funciones transcendentes", y una duda. Primero cito, y luego la duda:

Citar
En el caso de \( x=1 \) la fórmula dada en el Teorema 6 toma la siguiente forma:

\( e=\displaystyle\lim_{n \to{}\infty}{\left({1+\dfrac{1}{n}}\right)^n} \)

Podemos utilizar esta fórmula para calcular aproximaciones a \( e \), como se muestra en la Tabla 2. Al obtener los números de esta tabla hemos hecho trampa en cierto sentido. Se obtuvieron utilizando la función \( y^x \) en una calculadora científica. Sin embargo, esta función se calcula realmente como \( e^{x\ln y} \).

(...)



Duda: la calculadora científica que yo tengo, Casio fx-82MS, no tiene la función \( y^x \). Es una curiosidad: ¿lo que quiere decir el texto es que cuando se emplea \( y^x \), la calculadora efectúa el cálculo \( e^{x\ln y} \)?

Un saludo

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Libros / Re: Modelos de crecimiento y decrecimiento exponencial
« en: 15 Julio, 2021, 10:14 pm »
He revisado el concepto de ED, que es lo que me faltaba por leer. Tengo ahora la sensación de haber publicado sin estudiar previamente...No, espero que no. Porque las respuestas del Rincón me han hecho reflexionar...Había algo evidente que tenía que encajar, pero yo solo no podía. Suelo anotar el título del hilo en el margen de la página donde he tenido la duda, y ahora añado un recordatorio: "Pg. 178, qué es una ED".

feriva, piensa que hablamos de una placa petri, o mejor, de una inversión. :laugh:

¡Gracias, Rincón!

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Libros / Modelos de crecimiento y decrecimiento exponencial
« en: 15 Julio, 2021, 06:50 am »
Hola, RM

En "Cálculo", de Robert A. Adams, en la sección 3.4, el segundo apartado, "Modelos de crecimiento y decrecimiento exponencial", tengo dos dudas. Primero lo cito:
Citar
Modelos de crecimiento y decrecimiento exponencial

En muchos procesos naturales intervienen cantidades que crecen o decrecen con una velocidad proporcional a su tamaño. Por ejemplo, la masa de un cultivo de bacterias que crece en un medio que proporciona los nutrientes adecuados crecerá con una velocidad proporcional a dicha masa. El valor de una inversión con interés compuesto crece con una velocidad proporcional a dicho valor. La masa de material radiactivo no descompuesto en una muestra decrece con una velocidad proporcional a dicha masa.

Todos estos fenómenos, y otros que muestran un comportamiento similar, se pueden modelar matemáticamente de la misma forma. Si \( y=y(t) \) indica el valor de una cantidad \( y \) en el instante \( t \), y si \( y \) cambia con una velocidad proporcional a su tamaño, entonces

\( \dfrac{dy}{dt}=ky \)

siendo \( k \) la constante de proporcionalidad. La ecuación anterior se denomina ecuación diferencial de crecimiento o decrecimiento exponencial ya que, para cualquier valor de la constante \( C \), la función \( y=Ce^{kt} \) cumple la ecuación. De hecho, si \( y(t) \) representa cualquier solución de la ecuación diferencial \( y'=ky \), entonces

\( \dfrac{d}{dt}\left({\dfrac{y(t)}{e^{kt}}}\right)=\dfrac{e^{kt}y'(t)-ke^{kt}y(t)}{e^{2kt}}=\dfrac{y'(t)-ky(t)}{e^{kt}}=0\quad\mbox{para todo}\;{t} \)

Entonces \( y(t)/e^{kt}=C \), una constante, e \( y(t)=Ce^{kt} \). Como \( y(0)=Ce^0=C \),

El problema de valor inicial \( \begin{cases}{\dfrac{dy}{dt}=ky}\\y(0)=y_0\end{cases} \) tiene como solución única \( y=y_0e^{kt} \)

Si \( y_0>0 \), entonces \( y(t) \) es una función creciente con \( t \) si \( k>0 \) y es una función decreciente con \( t \) si \( k<0 \). Se dice que la cantidad \( y \) presenta un crecimiento exponencial si \( k>0 \) y un decrecimiento exponencial si \( k<0 \). Véase la figura 3.15.



Figura 3.15 Soluciones del problema del valor inicial \( dy/dt=ky \), \( y(0)=y_0 \) para \( k>0 \), \( k=0 \) y \( k<0 \)

Dudas:
- ¿qué diferencia hay entre \( y \) e \( y(t) \)?
- ¿por qué \( \dfrac{d}{dt}\left({\dfrac{y(t)}{e^{kt}}}\right)=0 \)?
Vamos, que  :banghead:
Un saludo

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¿Pero exactamente qué duda tienes al respecto?.


La respuesta de Masacroso lo ha dejado todo claro


Pero estás confundiendo dos cosas distintas:

- Una cosa es que la función \( x^x \) no esté definida para \( x=0 \).

- Otra cosa distinta es que la función \( f(x)=x^x \) con \( x>0 \) nunca tome el valor \( 0 \), es decir, no exista un \( a>0 \) tal que \( a^a=0 \). Esto es consecuencia directa de la definición:

\(  a^a=e^{a\cdot ln(a)} \)

 y de las propiedades/definición de la exponencial sabes que esta nunca sea anula.


Estaba más despistado que despistado; me hacías notar que  una duda mía era acerca del dominio de \( x^x \); y otra  era una duda acerca de su imagen

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Rincón, otro escollo salvado. ¡Sigo adelante!

¡Un saludo!


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Hola, feriva, Masacroso, franma, Luis, Rincón


Lo que nos puede servir es calcular el limite por derecha (ya que es solo para x>0) y ver que valor obtenemos.
Luego recordar que para x>0 tenemos base positiva y exponente positivo por lo que siempre será positiva.

Vamos con ello:
\( \displaystyle\lim_{x \to{0^+}}{e^{x\ln(x)}}=e^{\lim_{x \to{0^+}}{x\ln(x)}}=e^{\lim_{x \to{0^+}}{\frac{\ln(x)}{1/x}}} \)

Aquí aplicamos L'hopital:

\( \displaystyle e^{\lim_{x \to{0^+}}{-x}}=1 \)

Luego no puede tener raices.


Perfecto. Pregunta del libro, resuelta


Lo que vale \( 0^0 \) depende de la convención que se tome y el contexto. Si lo que quieres es continuar la función \( f(x)=x^x \) en el cero lo puedes hacer definiendo \( f(0):= \lim_{x\to 0}f(x) \), si tal límite existe (que en este caso existe y es \( 1 \), como se ve en la gráfica). Debido a lo anterior la convención usual es definir \( 0^0:=1 \). Pero en este caso sería una función diferente a la original, ya que su dominio es distinto.


Si lo que quiero es continuar en el 0, el límite cuando \( x \) tiende a 0 por la derecha, ¿no debe ser igual al valor de la función en 0?


La pregunta es: ¿por qué nunca vale cero?. Se me ocurre que la forma de probarlo es probar la discontinuidad en ese punto; o que no esté definido:

\( x^0=1 \), y \( 0^x=0 \)

Pero estás confundiendo dos cosas distintas:

- Una cosa es que la función \( x^x \) no esté definida para \( x=0 \).

- Otra cosa distinta es que la función \( f(x)=x^x \) con \( x>0 \) nunca tome el valor \( 0 \), es decir, no exista un \( a>0 \) tal que \( a^a=0 \). Esto es consecuencia directa de la definición:

\(  a^a=e^{a\cdot ln(a)} \)

 y de las propiedades/definición de la exponencial sabes que esta nunca sea anula.


¿Puedes explicarme un poco más este error de conceptos que estoy teniendo?

¡Un saludo!

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- Otra cosa distinta es que la función \( f(x)=x^x \) con \( x>0 \) nunca tome el valor \( 0 \), es decir, no exista un \( a>0 \) tal que \( a^a=0 \). Esto es consecuencia directa de la definición:

\(  a^a=e^{a\cdot ln(a)} \)

 y de las propiedades/definición de la exponencial sabes que esta nunca sea anula.




Lo que nos puede servir es calcular el limite por derecha (ya que es solo para x>0) y ver que valor obtenemos.
Luego recordar que para x>0 tenemos base positiva y exponente positivo por lo que siempre será positiva.

Vamos con ello:
\( \displaystyle\lim_{x \to{0^+}}{e^{x\ln(x)}}=e^{\lim_{x \to{0^+}}{x\ln(x)}}=e^{\lim_{x \to{0^+}}{\frac{\ln(x)}{1/x}}} \)

Aquí aplicamos L'hopital:

\( \displaystyle e^{\lim_{x \to{0^+}}{-x}}=1 \)

Luego no puede tener raices.

Espero que esto te aclare la duda, si no, pregunta nuevamente :).


Bien, pero también he preguntado en Physics Forums, y me comentan que puedo definir \( 0^0 \) si quiero. Y creo que tienen razón. En este caso concreto, \( 0^0=1 \). En la gráfica se visualiza. Creo que GeoGebra lo da por válido:



Ya sé que me salgo un poco del tiesto, pero el dominio, en un momento dado, puede ser \( [0,\infty) \). Me salgo del guión de todo lo que dice el libro...

Pongo el enlace, con el ánimo de sólo ilustrar el punto de vista.

https://www.physicsforums.com/threads/calculate-and-argue-the-critical-points-of-an-exponential-function.1004933/#post-6513115

Espero no estar liándola. Es únicamente... Vamos, que ya la he liado, tal vez.

Un saludo




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Hola

Tengo un ejercicio resuelto y una duda. Primero cito:

Citar
Ejemplo 7 Calcule el punto crítico de \( y=x^x \)
Solución No se puede diferenciar \( x^x \) tratándolo como una potencia (como \( x^a \)), ya que el exponente varía. Tampoco se puede tratar como una función exponencial (como a^x) porque la base varía. Pero podemos diferenciarlo si lo escribimos primero en términos de la función exponencial \( x^x=x^{x\mbox{ln}\;x} \) y utilizamos después la Regla de la Cadena y la Regla del Producto:

\( \dfrac{dy}{dx}=\dfrac{d}{dx}e^{x\mbox{ln}\;x}=e^{x\mbox{ln}\;x}\left({\mbox{ln}\;x+x\left({\dfrac{1}{x}}\right)}\right)=x^x(1+\mbox{ln}\;x) \)

\( x^x \) está definida sólo para \( x>0 \) y nunca vale 0 (¿por qué?). Por tanto el punto crítico se produce cuando \( 1+\mbox{ln}\;x=0 \), es decir, \( \mbox{ln}x=-1 \) o \( x=1/e \)


La pregunta es: ¿por qué nunca vale cero?. Se me ocurre que la forma de probarlo es probar la discontinuidad en ese punto; o que no esté definido:

\( x^0=1 \), y \( 0^x=0 \)

Un saludo cordial.

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Libros / Re: La exponencial y el logaritmo natural
« en: 08 Julio, 2021, 11:35 am »

Hola, Marcos.

A mí esto me pasaba mucho cuando estaba en la UNED y estudiaba solo con los libros. Cuando algo es sencillo, muchas veces, le buscamos cinco pies al gato, nos decimos: “no puede ser sólo eso”. Esperamos de antemano que todo sea más o menos difícil y cueste esfuerzo. Con un profesor delante, en cambio, es mucho más raro que ocurra, aunque sea sólo por el tono de voz y por los gestos. Si, en directo, por ejemplo (esto es una exageración en cuanto a sencillez) un profesor te dice que para todo real conocemos la propiedad \( a\cdot1=a
  \), que se había visto para \( r \cdot 1=r \) y que ahora podemos ver que tampoco hay problema para \( x\cdot1=x
  \), lo cuenta como quien no quiere la cosa, sin darle mucha importancia, y continúa explicando. Cuando realmente hay algo que requiere esfuerzo en cuanto entendimiento, el profesor se para, pide especial atención... no es igual.

En fin, que es el problema de estudiar solo (Solo en casa, como la peli).

Saludos.

¡JeJe...! Ahora que lo dices, tienes razón. ¡Un abrazo!


No tienes que pedir perdón


Creo me lo estaba pidiendo a mí mismo. No me digas que no. Estaba preguntando una chapuza.  ;)

Me faltó también explicar mejor sobre tu segunda duda. La notación \( A:=B \) significa que el símbolo \( A \) se va a utilizar como sinónimo del símbolo \( B \) (del cual ya supuestamente conocemos su significado). Entonces decimos que definimos lo que significa \( A \) como sinónimo de \( B \). Por ejemplo si escribo \( f(x):=\sen x \) estoy diciendo que el símbolo (o conjunto de símbolos más bien) \( f(x) \) es lo mismo que si hubiese escrito \( \sen x \), donde se sobreentiende que \( x \) es una variable, entonces la igualdad \( f(\pi/2)=1 \) es cierta, ya que hemos definido el símbolo \( f(\pi/2) \) como sinónimo de \( \sin (\pi/2) \).

Esto se usa muchísimo en matemáticas, ya que si tenemos una expresión muy complicada podemos darle un nombre más corto para no tener que escribirla cada vez. En tu caso el libro define \( e^x:=\exp(x) \) cuando \( x \) es irracional, lo que significa que los símbolos \( e^x \) van a significar lo mismo que los símbolos \( \exp(x) \) cuando \( x \) es irracional. Como tenías la igualdad (no definición) \( e^x=\exp(x) \) para todo número racional \( x \), entonces con la definición anterior tienes que \( e^x=\exp(x) \) para todo número real \( x \). Espero que quede más claro, aunque con la explicación de Luis seguro ya te quedó claro.

Esto es importante para mí. No entendía el matiz entre := y =. ¡Estamos!

Un saludo

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Libros / Re: La exponencial y el logaritmo natural
« en: 07 Julio, 2021, 11:11 pm »
el_manco :aplauso:

Era problema al que no veía solución. Sigo adelante.

¡Un abrazo!

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Libros / Re: La exponencial y el logaritmo natural
« en: 07 Julio, 2021, 10:00 pm »
Hola, feriva, Masacroso, Luis

Sobre la primera duda: ahí mismo te están diciendo que \( \ln x \) está definido para todo \( x>0 \), si \( x\in (0,1) \) entonces \( \ln x =-A_x \), y si \( x\geqslant 1 \) entonces \( \ln x=A_x \). Es decir. ahí sólo se define el logaritmo para \( x>0 \) solamente.

¡Perdón! :-X. Quería preguntar: ¿\( \mbox{dom}=\{x\in\mathbb R:x>0\} \)? Duda solucionada


- Ahora no sabemos que significa \( e^x \) cuando \( x \) es irracional, porque aun no te han definido las potencias irracionales de un número. Pues bien el libro propone DEFINIR:

 \( e^x=exp(x) \) cuando \( x \) es irracional

 La definición es coherente en cuanto que de manera independiente sabemos que significa \( e^r \) y \( exp(r) \) cuando \( r \) es racional y hemos demostrado que en ese caso ambas nociones coinciden \( e^r=exp(r) \).


Hacemos una analogía entre algo probado, \( \mbox{exp}\;r=\mbox{exp}\;(1r)=e^r \), \( r\in\mathbb Q \), y \( \mbox{exp}\;x=\mbox{exp}\;(1x)=e^x \), \( x\in\mathbb R \), ¿no?

¿Pero por el momento, es un "plan de trabajo"?

porque aun no te han definido las potencias irracionales de un número

Sin embargo, en la página siguiente, lo da por probado. ¿O todavía no?. ¿Qué diferencia hay entre "definido" y "probado"? En este contexto, vamos.

¡Un saludo!

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Libros / La exponencial y el logaritmo natural
« en: 07 Julio, 2021, 08:44 am »
Hola

En la 6ª edición de "Cálculo", de Robert A. Adams, en la sección 3.3 y siguientes, introduce la exponencial y el logaritmo natural.

Primero aborda el logaritmo natural, y luego las propiedades del logaritmo natural.

Spoiler
DEFINICIÓN 6 Logaritmo natural

Para \( x>0 \), sea el área de la región plana encerrada por la curva \( y=1/t \), el eje \( t \) y las rectas verticales \( t=1 \) y \( t=x \). La función \( \mbox{ln}\;x \) se define como

\( \mbox{ln}=\;x\begin{cases}{A_x}&\text{si}& x\geq{1}\\-A_x & \text{si}& 0<x<1\end{cases} \)
[cerrar]

Citar
Primera duda: ¿lo hace para todo \( x \) real?

En la siguiente página, Teorema 2, "Propiedades del logaritmo natural"

Spoiler
"TEOREMA 2 Propiedades del logaritmo natural

(i)\( \mbox{ln}\;(xy)=\mbox{ln}\;x+\mbox{ln}\;y \)

(ii)\( \mbox{ln}\;\left ({\dfrac{x}{y}}\right )=\mbox{ln}\;x-\mbox{ln}\;y \)

(iii)\( \mbox{ln}\;\left ({\dfrac{1}{x}}\right )=-\mbox{ln}\;x \)

(iv)\( \mbox{ln}\;(x^r)=r\mbox{ln}\;x \)
[cerrar]

Menciona: "Como no deseamos suponer que las exponenciales son continuas (como hicimos en la sección 3.2)", diremos por el momento que (iv) sólo es válido para exponentes \( r \) que sean números racionales, pero no podremos demostrarlo hasta la sección siguiente".

Tres páginas más adelante dice: el Teorema 3(i) indica que \( \mbox{exp}\;r=\mbox{exp}\;(1r)=(\mbox{exp}\;1)^r=e^r \) se cumple para todo número racional \( r \). Realizaremos ahora una observación crucial. Sólo conocemos el significado de \( e^r \) si \( r \) es un número racional (si \( r=m/n \)), entonces \( e^r=\sqrt[n]{e^m} \). Pero \( \mbox{exp}\;x \) está definida para todo \( x \) real, sea racional o no. Como \( e^r=\mbox{exp}\;r \) cuando \( r \) es racional, se puede usar \( \mbox{exp}\;r \) como definición de lo que significa \( e^x \) para cualquier número real \( x \), y no habrá contradicción en el caso de que \( x \) sea racional.

\( e^x=\mbox{exp}\;x\quad\mbox{para todo}\;x\;\mbox{real} \)

Citar
Segunda duda: no entiendo esta observación crucial. He perdido la visión de conjunto. :( ¿Qué significa?

¡Un saludo!

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Libros / Re: ¿Teorema 3 o Teorema 2?
« en: 06 Julio, 2021, 12:33 am »
¡Gracias, franma!

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