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5 · Cálculo

Diploma del Bachillerato Internacional · IB Diploma · Mathematics: Applications and Interpretation · SL · Tema 5

5.1

Alcance y requisitos previos

Enfoque SL apoyado. Primera evaluación 2021; actual hasta 2028. El curso de primera-evaluación-2029 es independiente. Los requisitos restantes del guía, evaluación y práctica conservan sus retenciones registradas.

Requisitos previos: lea las cantidades y unidades indicadas, utilice aritmética y las condiciones del modelo a continuación. Cada lección desarrolla su propio método antes de la transferencia independiente.

Estos son ejemplos didácticos originales o explícitamente ficticios, no mediciones reales ni investigaciones evaluadas completas de estudiantes.

Vocabulario Entrenar
English Español
derivative/dɪˈrɪvətɪv/ derivada
iteration/ˌɪtəˈreɪʃn/ iteración
5.2

Derivadas y puntos estacionarios

¿Cuál es la pendiente en un punto?

  • Una carretera curva tiene diferentes pendientes en distintas posiciones. Una pendiente promedio no puede describir cada punto.
  • Esta lección estudia derivada: La tasa de cambio instantánea, también la pendiente de una tangente.

Elige la estructura matemática

  • Para y=ax^n, dy/dx=anx^(n-1). Un punto estacionario satisface dy/dx=0. Verifique el cambio de signo de la derivada, o la segunda derivada cuando sea distinta de cero, para clasificarlo.
  • Establezca las entradas permitidas y las unidades antes de calcular. Una ecuación debe expresar la relación, no solo registrar una entrada de calculadora.

Desarrolla un caso verificado

$$\frac{d}{dx}(ax^n)=anx^{n-1},\qquad f^{\prime}(x)=0$$
  • Verifique el resultado contra las cantidades iniciales. Sustituya en la relación original, o compare la gráfica y la respuesta numérica según corresponda.

Ejemplo:

Para y=x³-3x, dy/dx=3x²-3. En x=1, la pendiente es 0 y y=-2. La segunda derivada es 6x, positiva en x=1, por lo que se trata de un mínimo local. En x=-1, y=2 y la segunda derivada es negativa, lo que da lugar a un máximo local.

Derivadas y puntos estacionarios — diagrama didáctico original

Pon a prueba un atajo tentador

  • Una derivada nula no siempre significa un máximo o un mínimo: y=x³ es estacionaria en 0 pero sigue aumentando. Un extremo también puede aparecer en un dominio restringido.
  • Cuando un atajo falla, identifique la suposición que rompe. Mantenga un valor exacto hasta el redondeo final solicitado.

Advertencia:

Todo punto con derivada nula es un máximo o un mínimo local. Esta afirmación es falsa. Explique qué definición o suposición viola.


Interpreta una situación nueva

  • En GCSE/IGCSE use solo el alcance polinómico permitido según el nivel; no añada las reglas de la cadena, producto o cociente en ese nivel. En niveles avanzados, conecte la derivada con tasas y optimización dentro de un dominio válido.
  • Una solución completa proporciona el resultado matemático y explica lo que significa. Verifique si es posible en el contexto declarado.

Utilízalo en tu curso

  • Aplicaciones e Interpretación SL de primera evaluación-2021 actual. Este es apoyo conceptual redactado; se necesita la guía completa para certificar cada objetivo.
  • Proporcione el método antes de la respuesta final, y use las reglas de calculadora y fórmulas del examen. Revise una respuesta incorrecta localizando el primer paso inválido.

Clave:

La tasa de cambio instantáneo, también conocida como la pendiente de una tangente. Elija la relación, muestre el método, verifique sus supuestos e interprete el resultado.

5.3

Búsqueda de raíces e integración numérica

¿Qué fiabilidad tiene una aproximación?

  • Una ecuación no lineal no tiene una solución exacta conveniente. Una aproximación aún necesita evidencia de que es confiable.
  • Esta lección estudia iteración: Una actualización repetida en la que cada nueva aproximación se calcula a partir de la anterior.

Elige la estructura matemática

  • Una función continua con signos opuestos en dos extremos tiene una raíz entre ellos. El método de Newton usa x_siguiente=x-f(x)/f'(x), con una derivada distinta de cero. La regla del trapecio aproxima una integral definida usando alturas en los extremos.
  • Establezca las entradas permitidas y las unidades antes de calcular. Una ecuación debe expresar la relación, no solo registrar una entrada de calculadora.

Desarrolla un caso verificado

$$x_{n+1}=x_n-\frac{f(x_n)}{f^{\prime}(x_n)}$$
  • Verifique el resultado contra las cantidades iniciales. Sustituya en la relación original, o compare la gráfica y la respuesta numérica según corresponda.

Ejemplo:

Para f(x)=x²-2 y x₀=1.5, Newton da x₁=1.5-(2.25-2)/3=1.4166667. Con y=x² en [0,2] y dos franjas iguales, h=1 y área del trapecio=(1/2)(0+2×1+4)=3; el área exacta es 8/3.

Búsqueda de raíces e integración numérica — diagrama didáctico original

Pon a prueba un atajo tentador

  • Un cambio de signo a través de una discontinuidad no prueba la existencia de una raíz. La iteración puede divergir o ciclar. La sobreestimación o subestimación de la regla del trapecio depende de la curvatura, no solo de si la función aumenta.
  • Cuando un atajo falla, identifique la suposición que rompe. Mantenga un valor exacto hasta el redondeo final solicitado.

Advertencia:

Cada cambio de signo demuestra una raíz, incluido uno a través de una discontinuidad. Esta afirmación es falsa. Explica qué definición o suposición viola.


Interpreta una situación nueva

  • Proporcione un criterio de parada y informe una precisión razonable. Confirme la raíz aproximada mediante un intervalo de signos alrededor de la respuesta redondeada indicada; explique cualquier fallo en la iteración elegida.
  • Una solución completa proporciona el resultado matemático y explica lo que significa. Verifique si es posible en el contexto declarado.

Utilízalo en tu curso

  • Aplicaciones e Interpretación SL de primera evaluación-2021 actual. Este es apoyo conceptual redactado; se necesita la guía completa para certificar cada objetivo.
  • Proporcione el método antes de la respuesta final, y use las reglas de calculadora y fórmulas del examen. Revise una respuesta incorrecta localizando el primer paso inválido.

Clave:

Una actualización repetida en la que cada nueva aproximación se calcula a partir de la anterior. Elige la relación, muestra el método, verifica sus supuestos e interpreta el resultado.

Lecciones interactivas sobre este tema

Trátalo paso a paso, con ejercicios de verificación instantánea.

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