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Mensajes - Samir M.

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Cálculo 1 variable / Re: Un problemilla interesante.
« en: 06 Enero, 2022, 08:51 pm »
Ah, sí, cierto, perdona. Mucho más fácil y directa tu solución. Pongo la mía:

Spoiler

Puesto que \( g(0)=0 \) entonces \( g(t) = \displaystyle \int_0^t g'(s) ds \). Si \( s=tx \) para \( t\neq 0 \) entonces podemos reescribir la integral como \( g(t) = \displaystyle \int_0^1 g'(tx)t dx = t\int_0^1 g'(tx) dx \). Por tanto, \( h(t) = g(t)/t =\displaystyle  \int_0^1 g'(tx) dx  \). Puesto que \( h \) es continua, observamos que en el límite \( t \to 0 \) tanto el extremo izquierdo de la anterior igualdad como el derecho tienden a \( g'(0) \) luego \( h(t) =\displaystyle  \int_0^1 g'(tx) dx  \) para todo \( t \). Puesto que el integrando es \( C^{\infty} \) entonces \( h(t) \) es \( C^{\infty} \) y así,

\begin{aligned}
h^{\prime}(t) &=\int_{0}^{1} x g^{\prime \prime}(t x) dx \\
h^{\prime \prime}(t) &=\int_{0}^{1} x^{2} g^{\prime \prime \prime}(t x) dx \\ \vdots \\
h^{(k)}(t) &=\int_{0}^{1} x^{k} g^{(k+1)}(t x) dx .
\end{aligned}

en particular: \( \displaystyle h^{(k)}(0)=\int_{0}^{1} x^{k} g^{(k+1)}(0) dx=\frac{g^{(k+1)}(0)}{k+1} \)

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Cálculo 1 variable / Re: Un problemilla interesante.
« en: 06 Enero, 2022, 06:56 pm »
Una manera:

Spoiler
Claramente solo hay que analizar lo que pasa en \[ 0 \].
Fijamos un \[ k>0 \]. Como \[ g \] es \[ C^\infty \] existe su polinomio de Taylor de orden \[ k \] y podemos poner
\[ g(t) = \sum_{i=1}^k \frac{g^{(i)}(0)}{i!}t^i + r(t)t^k \]
donde la suma empieza en \[ 1 \] por ser \[ g(0)=0 \] y donde el término \[ r(t)t^k \] es el resto y se cumple \[ \lim_{t \to 0} r(t) = 0 \].
Ahora, se tiene que:
\[ h(t) = \sum_{i=1}^k \frac{g^{(i)}(0)}{i!}t^{i-1} + r(t)t^{k-1} \]
De aquí se sigue que \[ h \] es de orden \[ C^{k-1} \], y de hecho se tiene que \[ h^{(i)}(0) = \frac{g^{i+1}(0)}{i+1} \] para todo \[ i < k \]. Como \[ k \] era arbitrario, deducimos que \[ h \] es de clase \[ C^{k-1} \] para todo \[ k \], es decir, es de clase \[ C^\infty \] y sus derivadas en \[ 0 \] son \[ h^{(i)}(0) = \frac{g^{(i+1)}(0)}{i+1} \] para todo \[ i \geq 0 \].

En realidad este es un argumento muy común en variable compleja. La dificultad añadida aquí es que \[ g \] no tiene por qué ser analítica, por lo que no se pueda hacer el argumento con la serie completa de Taylor y hay que recurrir al polinomio de Taylor con resto.
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Holap.

Estás suponiendo que la función \( g \) tiene una representación en serie en \( t=0 \) que converge a la función lo cuál no es necesariamente cierto, no?

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Cálculo 1 variable / Un problemilla interesante.
« en: 06 Enero, 2022, 07:04 am »
Hola.

Sea \( g : \Bbb R \to \Bbb R \) una función infinitamente diferenciable tal que \( g(0)=0 \). Demostrar que la función \( h(t)= \begin{cases}g(t) / t & \text { si } t \neq 0 \\ g^{\prime}(0) & \text { si } t=0\end{cases} \) es infinitamente diferenciable.


Spoiler
Obviamente lo interesante está para \( t=0 \). Pondré mi solución en unos días si nadie se anima-
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Saludos.

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Quizás integrando por partes varias veces y notando que \( f^{(n)}(x) \) es par si \( n \) es impar e impar si \( n \) es par pero no parece bonito.

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Off-topic / Re: ¡¡Feliz 2022!!
« en: 01 Enero, 2022, 02:07 am »
Feliz año nuevo a todos!

Pd: Llevo desde el año pasado mirándome un teorema (empecé a eso de las 23:30)  ;D ;D

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Cálculo 1 variable / Re: Convergencia serie
« en: 31 Diciembre, 2021, 09:19 pm »
Cierto es, leí mal el enunciado, disculpas.

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Cálculo 1 variable / Re: Convergencia serie
« en: 31 Diciembre, 2021, 04:41 pm »
Hola.

La siguiente respuesta no se corresponde con la pregunta del post (distintas funciones). No obstante, la dejo aquí por si alguien buscase esta solución.

Observa que si \( f(x)= \dfrac{1-{\frac{\pi}{x}}}{x} \) entonces se tiene que \( f(x) \) es monótona decreciente. Como \( \displaystyle \lim_{n\to\infty} \int_1^{n} f(x) dx = \infty  \) entonces \( \displaystyle \sum_{n=1}^{\infty} \dfrac{1-{\frac{\pi}{n}}}{n}  \), tu serie, diverge.


Saludos.

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Foro general / Re: Humor matemático.
« en: 31 Diciembre, 2021, 02:05 pm »


Has de usar la lupa archimediana:



La encontré hace tiempo en stackexchange y no he podido resistirme :D

Feliz año.

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Foro general / Re: Feliz día de los inocentes.
« en: 29 Diciembre, 2021, 03:27 pm »
En otro de sus vídeos, no recuerdo cuál, decía:

Teorema: \( 1 \) es el mayor entero positivo.

Demostración: Sea \( n \) un entero positivo distinto de 1. Como \( n^2 > n \), entonces \( n \) no puede ser el mayor entero positivo, luego \( 1 \) es el mayor entero positivo.

Son divertidos los vídeos así :P

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Hola.

Puede que tus dudas vengan de que \( A \subseteq B \iff A \cap B = A \)?

Saludos.

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Geometría y Topología / Re: Calcular el radio de una circunferencia
« en: 28 Diciembre, 2021, 11:26 pm »
Hola.

Si llamas \( r \) al radio de la circunferencia pequeña entonces, formando un triángulo rectángulo entre los centros de las circunferencias y el punto de intersección de una recta paralela al eje x que pasa por el centro de la circunferencia más pequeña, y una recta vertical paralela al eje y que pasa por el centro de la circunferencia más grande tienes que, por pitágoras, \( (r+4)^2 =  2(4-r)^2 \) luego \( r = 12 - 8 \sqrt{2} \).

Saludos.

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Foro general / Feliz día de los inocentes.
« en: 28 Diciembre, 2021, 10:43 pm »
Montaña rusa de emociones.

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Ecuaciones diferenciales / Re: Duda con clasificaciones
« en: 27 Diciembre, 2021, 05:44 pm »
Hola.

En una ecuación diferencial ordinaria (EDO en español u ODE en inglés), lo que buscamos es una función que cumpla la ecuación diferencial. Esta ecuación, puede involucrar a la función \( f \), a su variable independiente y sus derivadas, o una combinación. Hay varios tipos de ecuaciones atendiendo a esto último (autónomas, homogéneas, etc). Fíjate que aquí la función va de un intervalo \( I \), su dominio de definición, a los reales. O sea, \( f:I \to \Bbb  R \).

La diferencia entre una ODE y una EDP, es que ahora la función \( f \) depende de varias variables. En tu ejemplo, en EDP rodeada de rojo, tienes las funciones \( u=f(x,y) \) y \( v = g(x,y) \) y lo que te dice la ecuación es: "búscame una función \( u \) y una función \( v \) tal que la derivada parcial \( u \) respecto de \( y \) sea la derivada parcial de \( v \) respecto de \( x \) cambiada de signo. Estas suelen ser más complicadas porque las funciones dependen de dos o más variables. Las ODEs dependen de una.

Si quieres una definición desde un punto de vista más formal: sea \( I \subset \Bbb R \) un intervalo. Supongamos las funciones \( A:I\to \Bbb F^{n\times n} \text{ y } b : I \to \Bbb F^n \) son continuas. Entonces a la expresión \( x' = A(t)x + b(t) \) se le conoce como sistema lineal de ecuaciones diferenciales. Se habla más del tema desde un punto de vista formal, aquí. Esta es la manera más sencilla de dar una definición de ecuación diferencial, entendida como un sistema \( 1\times 1 \). Se supone que las funciones son continuas para no tener problemas con la solución, y se tiene la definición para una ecuación diferencial simple con \( n=1 \).
Saludos.

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Problemas resueltos / Re: Números primos mayores que tres.
« en: 26 Diciembre, 2021, 04:13 am »
Ah sí, está mal escrito, gracias lo corrijo.

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Problemas resueltos / Re: Números primos mayores que tres.
« en: 25 Diciembre, 2021, 09:44 pm »
El problema es casi el mismo(el mismo).

Sea \( a \) un entero tal que \( 2 \) y \( 3 \) no lo dividen entonces \( 24|a^2-1 \).
Podemos tomar \( a = 6 \cdot m + r \) con \( r \in \{1,5\} \) para que no pueda ser dividido por \( 2 \) ni \( 3 \).
Tenemos:
Si \( r=1 \)
\( a^2 - 1 = (a-1) \cdot (a+1) = 6m \cdot (6m+2) = 12m \cdot (3m+1)  \).
Si \( m \) es par lo tenemos.
Si \( m \) es impar entonces \( 3m+1 \) es par y lo tenemos.

Si \( r=5 \)
\( a^2 - 1 = (a-1) \cdot (a+1) = (6m + 4) \cdot (6m+6) = 12 \cdot (3m +2 )\cdot (m+1)  \).
Si \( m \) es par \( 3m+2 \) es par.
Si \( m \) es impar entonces \( m+1 \) es par y lo tenemos.

Muy bonito, gracias por compartirlo. Me gustan bastante este tipo de razonamientos que parecen elementales pero a los ojos de los más peques son como magia (como me lo pareció a mí en su momento :D)

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Problemas resueltos / Números primos mayores que tres.
« en: 25 Diciembre, 2021, 04:48 pm »
Este es un problema de la OME del un año entre 2008-2010. Demostrar que si \( p>3 \) es primo entonces \( p^2=\dot{24}+1 \).

________

Notamos que   \( \begin{aligned} &1^{2} \equiv 1 \bmod 3 \\ &2^{2} \equiv 1 \bmod 3 \\ &3^{2} \equiv 0 \bmod 3 \\ \end{aligned} \)    y además    \( \begin{array}{lll} 1^{2} \equiv 1  \bmod  8 & 4^{2} \equiv 0  \bmod  8 & 7^{2} \equiv 1  \bmod  8\\ 2^{2} \equiv 4  \bmod  8 & 5^{2} \equiv 1  \bmod  8  & \text{etc...}\\ 3^{2} \equiv 1  \bmod  8 & 6^{2} \equiv 4  \bmod  8  \end{array} \)    (observad el ciclo) luego si \( p \) es primo distinto de \( 2 \) y \( 3 \), \( p^2 \equiv 1 \bmod 24 \)


Otro camino más elemental y el que más me gusta a mí: tenemos que \( p^2=24k+1 \to p^2-1=24k \to (p-1)(p+1)=2^2\cdot2 \cdot 3k \). Si \( p \) es primo tal que \( p>3 \) entonces tanto \( (p-1) \) como \( (p+1) \) son pares y múltiplos de dos, y, además, uno de los dos ya sea \( (p-1) \) o \( (p+1) \) es múltiplo de \( 4 \).  Puesto que en tres números consecutivos (\( (p-1),p,(p+1) \)) siempre uno es múltiplo de \( 3 \), concluimos.



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Cálculo 1 variable / Re: Convergencia serie seno
« en: 25 Diciembre, 2021, 12:55 am »
Quizá considerando que \( \displaystyle \sum_{n=1}^{k} \frac{\sin{nx}}{n} = \int_0^x \sum_{n=1}^{k} \cos{nt}\space dt \) pero no sé cómo de elemental es esto. No sé yo si va a haber algo más elemental que esto pues es similar a integrar \( \displaystyle \int_0^{\infty} \frac{\sin{x}}{x} \).

Saludos.

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Cálculo 1 variable / Re: Convergencia serie seno
« en: 25 Diciembre, 2021, 12:03 am »
Con el test de Abel deberías concluir, no?

Spoiler
\( a_n = \dfrac{n}{n+1} \) y \( b_n=\dfrac{\sin{nx}}{n} \)
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Geometría Diferencial - Variedades / Re: Parametrización regular.
« en: 24 Diciembre, 2021, 06:42 pm »
Ah pues tiene más chicha de la que pensaba. Se discute este tema en este paper. https://www.researchgate.net/publication/222470960_Detecting_Cusps_and_Inflection_Points_in_Curves

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Geometría Diferencial - Variedades / Parametrización regular.
« en: 24 Diciembre, 2021, 06:01 pm »
Hola.

Supongamos que tenemos una curva \( \gamma : I \to \mathbb{R}^2 \) dada por \( x=f(t) \) e \( y=g(t) \), supongamos que \( f,g \in C^1 \). Supongamos que existe un \( t_0 \) tal que \( f'(t_0) = g'(t_0) = 0 \). Si \( dy/dx \) (resp \( dx/dy \)) tiende a cero y \( g'(t) \) no cambia de signo en \( t_0 \) (resp \( f'(t_0) \)), es \( \gamma \) necesariamente regular? Por ejemplo, si \( \gamma = (t \sin t, t^3) \) entonces \( x'(t) = y'(t) = 0 \) en \( t = 1 \). \( dx/dy \to 0 \) cuando \( t \to 1 \) y además \( y'(t) \) no cambia de signo en \( t = 1 \), y así la curva es regular en \( t = 1 \).  Si \( y'(t) \) cambiase de signo en \( t_0 \) la curva no sería regular (por ejemplo \( \gamma = (t^3,t^2) \).

No sé si esto es siempre cierto (intuyo que sí) pero no veo una manera de demostrarlo. Estaba pensando en buscar una extensión continua del \( T(t) = \dfrac{\gamma'(t)}{\|\gamma'(t)\|} \) pero no consigo precisarlo con las condiciones dadas en el párrafo anterior.

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