Introducción General:
Se adquirirán destrezas en el manejo de técnicas y procedimientos para la
solución de problemas. Se hará uso de lenguaje matemático, de la sistematización
de información y de las formas de representación gráfica y analítica. Manejará
los conocimientos, métodos y algoritmos matemáticos establecidos en los
programas, tanto básicos como auxiliares para abordar los contenidos de otras
materias. Elaborará y usará modelos matemáticos en la resolución de problemas
de optimización de recursos y en el análisis económico de problemas en el
ámbito de las empresas.
MODULO 1. Introducción al cálculo en dos variables.
Introducción:
En este
modulo comprenderá
los conceptos básicos del cálculo diferencial en varias variables, así como la
resolución de problemas en el entorno económico-administrativo, enfatizando
aquellos del área de optimización de recursos.
1.1 Funciones en dos variables.
“La derivada de un producto de dos funciones es
igual a la derivada de la primera función por la segunda sin derivar, más la
primera función sin derivar por la derivada de la segunda”
La derivada de una constante por una función es
igual al producto de la constante por la derivada de la función, siendo la
siguiente fórmula:
1.2 Derivadas parciales.
En matemáticas, , una derivada parcial de una función de diversas variables, es su derivada respecto a una de esas variables manteniendo las otras como constantes. Las derivadas parciales son útiles en calculo vectorial y geometría diferencial
Cuando
una magnitud A es función de diversas Variables (X,Y,Z), es decir:
A= f (x,y,z..)
Al
realizar esta derivada obtenemos la expresión que nos permite obtener la
pendiente de la recta tangente a dicha función A en un punto dado. Esta
recta es paralela al plano formado por el eje de la incógnita respecto a la
cual se ha hecho la derivada y el eje z.
Analíticamente el gradiente de una función
es la máxima pendiente de dicha función en la dirección que se elija. Mientras
visto desde el álgebra lineal, la dirección del gradiente nos indica hacia
donde hay mayor variación en la función.
1.3 Máximos y mínimos de funciones de
dos variables.
Los
máximos o mínimos de una función, conocidos como extremos de una función, son
los valores más grandes (máximos) o más pequeños (mínimos) que toma una función
en un punto situado ya sea dentro de una región en particular de la curva o en
el dominio de la función en su totalidad.
Máximo de
una función: Sea una función: f: A~R A(R. Se dice que f tiene un
máximo absoluto en A si existe por lo menos un punto en A tal que: f (x) sea
mayor que f (a).
Sea f A~R
se dice que f tiene un máximo relativo en aE A si existe un intervalo abierto
“I”.
La regla
para encontrar los máximos y mínimos es:
Se
encuentra la primera derivada de la función. Se iguala a cero la primera
derivada y se encuentran las raíces de la ecuación resultante. Estas raíces son
los valores críticos de la variable. Se consideran los valores críticos uno por
uno y se calculan los signos de la primera derivada en primer lugar para un
valor un poco menor que el valor crítico y después para un valor un poco mayor
que el valor crítico.
Si el
signo de la derivada es primeramente + y después – la función tiene un máximo
para este valor crítico de la variable, en caso contrario tiene un mínimo. Si
el signo no cambia la función no tiene ni máximo ni mínimo para el valor crítico
considerado.
Una
función es cóncava o presenta con cavidad hacia abajo cuando dados dos puntos
cualesquiera el segmento que los une queda por debajo de la curva
Una
función es convexa o presenta concavidad hacia arriba si dados dos puntos de la
curva el segmento que los une queda por encima de la curva.
1.4 Aplicaciones: Optimización de
funciones de dos variables que representen gastos, ingresos o utilidad.
Función
de costo: Una función costo especifica el costo C como
una función de la cantidad de artículos x. En
consecuencia, C(x) es el costo de x artículos, y tiene la
forma
Costo =
Costo variable + Costo fijo
en la que
el costo variable es una función de x y el costo fijo es constante.
Una función costo de la forma
C(x) = mx + b
se llama
una función costo lineal; el costo variable es mx y el
costo fijo es b. La pendiente m, el costo marginal, mide el
costo incremental por artículo.
Función
de ingreso: El ingreso que resulta de una o más transacciones
comerciales es el pago total recibido, y a veces se la llama ingreso bruto.
Si I(x) es el ingreso por vender x artículos al precio
de m cada uno, entonces I es la función lineal
I(x) = mx y el precio de venta m se puede también
llamar ingreso marginal.
Función
de utilidad: La utilidad es el ingreso neto, o lo
que queda de los ingresos después de restar los costos. Si la utilidad depende
linealmente en el número de artículos, entonces la pendiente m se
llama la utilidad marginal. La utilidad, el ingreso, y el costo son
relacionados por la siguiente formula:
Utilidad
|
=
|
Ingreso
− Costo
|
U
|
=
|
I − C
|
Si la
utilidad es negativa, por ejemplo −$500, se denomina pérdida (de $500
en este caso). El equilibrio, salir a la par o salir
tablas quiere decir no obtener utilidades ni tener pérdidas. De esta forma,
equilibrio ocurre cuando U = 0, o
I = C
|
Equilibrio
|
El punto equilibrio es el número de artículos x a
lo cual presenta el equilibrio.
Resumen:
Bibliografía
Resumen:
Una función de valor real, f, de x, y, z,
... es una regla para obtener un nuevo número, que se escribe como f(x,
y, z, ...), a partir de los valores de una secuencia de variables
independientes (x, y, z, ...).
La función f se
llama una función de valor real de
dos variables si hay dos variables independientes, una función de valor real de tres variables si
hay tres variables independientes, y así sucesivamente.
Como las funciones de
una variable, funciones de varias variables se pueden representar en forma
numérica (por medio de una tabla de valores), en forma algebraica (por medio de
una formula), y en forma gráfica (por medio de una gráfica).
Monografías. (2014). Funciones de dos o más variables.
Octubre 2015, de Monografías Sitio web: http://www.monografias.com/trabajos78/funciones-dominio-rango-curva-nivel/funciones-dominio-rango-curva-nivel.shtml
Elber GO9. (2014). Derivada de un producto de dos
funciones. Octubre 2015, de Elbet GO9 Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=8fs61kHD_xg
Wikipedia. (2010). Derivadas parciales. Octubre 2015, de
Wikipedia Sitio web: https://es.wikipedia.org/wiki/Derivada_parcial
Paul Arciniega. (Julio 2014). Máximos y mínimos de una
función. Octubre 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=sQoFI1piXzo
María Victoria. (2014). Funciones de Varias variables. Octubre
2015, de Google Sitio web: http://www.ciencias.ula.ve/matematica/publicaciones/guias/servicio_docente/maria_victoria/funciones_varias_variables2011.pdf
Jagdish C. Arya, Robin W. Lardner. (2009). Matemáticas
aplicadas a la administración y economía. México: Pearson
Conclusión:
Tras el estudio de las nombradas funciones
matemáticas, podemos concluir en que son muy importantes tanto para las
matemáticas como para muchas otras ciencias, en especial la física y la química.
El objetivo planteado en la introducción se cumplió, ya que se pudo observar a lo largo del desarrollo los diferentes usos de las funciones en la vida diaria y, al haber también estudiado las ecuaciones matemáticas, nos queda un modelo que podemos aplicar frente a cierta problemática.
Creemos que el resultado obtenido tras el trabajo de investigación fue positivo, ya que se cumple la consiga en cuanto a la información teórica, y creemos que también esta monografía nos será útil en la práctica.
El objetivo planteado en la introducción se cumplió, ya que se pudo observar a lo largo del desarrollo los diferentes usos de las funciones en la vida diaria y, al haber también estudiado las ecuaciones matemáticas, nos queda un modelo que podemos aplicar frente a cierta problemática.
Creemos que el resultado obtenido tras el trabajo de investigación fue positivo, ya que se cumple la consiga en cuanto a la información teórica, y creemos que también esta monografía nos será útil en la práctica.
MODULO 2. Integración
Introducción:
Este módulo le ayudará a entender el concepto de integral y su relación
con la derivada. Resolverá problemas de aplicación dando énfasis a aquellos
relacionados con las áreas económico-administrativas tales como: Economía,
Mercadotecnia, Administración, Turismo, Recursos Humanos, Sistemas de
Información y Negocios Internacionales.
2.1 Anti
derivada.
La anti
derivada es la función que resulta del proceso inverso de la derivación, es
decir, consiste en encontrar una función que, al ser derivada produce la
función dada.
Por ejemplo:
Si f(x) = 3×2, entonces, F(x) = x3, es una anti derivada de Observe que no
existe una derivada única para cada función. por ejemplo, si G(x) = x3+ 5,
entonces es otra anti derivada de f(x).
2.2 Integral
indefinida.
Integral
indefinida es el conjunto de las infinitas
primitivas que puede tener una función.
Se representa por ∫ f(x) dx.
Se lee: integral de f de x diferencial de x.
∫ es el signo de integración.
f(x) es el integrando o función a integrar.
dx es diferencial de x, e indica cuál es la variable de la
función que se integra.
C es la constante de integración y puede tomar cualquier
valor numérico real.
Si F(x) es una primitiva de f(x) se tiene
que:
∫ f(x) dx
= F(x) + C
Para comprobar que la primitiva de una
función es correcta basta con derivar.
Propiedades
de la integral indefinida:
1. La integral de una suma de
funciones es igual a la suma de las integrales de esas funciones.
∫[f(x) +
g(x)] dx =∫ f(x) dx +∫ g(x) dx
2. La integral del producto de una
constante por una función es igual a la constante por la
integral de la función.
∫ k f(x)
dx = k ∫f(x) dx
2.2.1 Integración con condiciones iniciales.
La ecuación y =∫f(x)dx admite infinitas soluciones
que difieren en una constante. Esto significa que las gráficas de dos
primitivas cualesquiera de f son traslaciones verticales una de la otra.
Por ejemplo,
y = 2 3 ∫ (3x −1)dx = − x x + C
(Solución general) para diversos valores enteros de
C. Cada una de esas primitivas es una solución de la ecuación dy 2 dx = 3x −1
Una solución particular de esta ecuación será una única primitiva, es decir,
conocemos el valor de la constante C. En muchas aplicaciones de la integración,
hay información suficiente como para conocer este valor particular de C. Esta
información se llama condición inicial (que abreviamos como c.i.), nombre
debido al hecho que en las aplicaciones, generalmente la variable independiente
es el tiempo t. Por ejemplo, en el caso anterior, una c.i. sería que la curva
debe pasar por el punto (2, 4). Para hallar esta curva en particular, usamos la
información: F(x) = x3 – x +C (solución general) F(2) = 4 (condición inicial)
Resulta que C = -2, como puede deducirse fácilmente.
2.3 Fórmulas
básicas de integración
2.3.1 Integral indefinida de una constante.
La
constante de integración "C", nos recuerda que podemos añadir
cualquier constante y así obtener una anti derivada.
2.3.2 Integral de una constante por una variable.
La integral de una constante es igual a la
constante por X
La fórmula
es:
Ejemplo:
Integral de cero:
2.3.3 Integral de xn
2.3.4 Integral de en
2.3.5 Integral de una constante por una función de
x.
La integral indefinida de una función
siempre va acompañada de una constante. Esta constante representa
una ambigüedad inherente a la construcción de primitivas. El conjunto de
todas las primitivas de f viene dado por las funciones F(X)+C.
La derivada de cualquier función
constante es cero. Una vez se ha encontrado una primitiva F,
sumándole o restándole una constante C se obtiene otra
primitiva, porque (F + C) ' = F '
+ C ' = F'. La constante es una manera de expresar
que cada función tiene un número infinito de primitivas diferentes.
2.3.6 Integral de una suma (diferencia) de
funciones.
2.3.7 Regla de la potencia.
La
derivada de una potencia o función potencial, es igual al exponente por la base
elevada al exponente menos uno y por la derivada de la base.
La regla
para la regla de la potencia es:
2.3.7.1 Integrales que incluyen un
El cambio
de variable es una herramienta necesaria en todo arsenal de integración
(normalmente no se ponen herramientas en arsenales, pero arsenal suena mejor
que caja de herramientas). En esencia es la regla de la cadena al revés. El
cambio de variable es muy útil para cualquier integral en la que la expresión
sea de la forma g(f(x))f'(x), (y unos cuantos casos más). Con el tiempo podrás
resolver estas integrales en tu cabeza, sin necesariamente hacer la sustitución
en papel. ¿Por qué para hacer el cambio de variable usamos la letra
"u"? Bueno, podría haber sido cualquier letra, pero es una
convención. Yo pienso, ¿por qué no la letra "u"?
2.3.7.2 Integrales que incluyen funciones
exponenciales.
En la imagen que se muestra, se encuentran las
reglas para las integrales que contienen exponenciales
2.3.8 Integrales que incluyen funciones
logarítmicas.
Es una función especial de relevancia significativa en problemas
de física y teoría de numerosos, ya .que da una estimación de la
cantidad de números primos menores que un determinado valor.
Se define como:
Representación
de la integral:
La
integral logarítmica tiene una representación en forma de integral definida
para todos los números reales positivos
mediante
la integral
Donde In
denota el logaritmo natural. La función 1/In (t) tiene la singularidad en t= 1
y la integral para x>1 tiene que ser interpretada utilizando el valor principal de
Cauchi:
2.3.9 Integrales que incluyen (1/u)du
En ocasiones es posible aplicar la relación dada por el teorema
fundamental del cálculo de forma directa. Esto es, si se conoce de antemano una
función cuya derivada sea igual a f(x) (ya sea por disponer
de una tabla de integrales o por haberse calculado previamente), entonces tal
función es el resultado de la anti derivada. La integración directa
requiere confeccionar una tabla de funciones y sus anti derivadas o
funciones primitivas.
Ejemplo
Calcular la integral indefinida
Una fórmula estándar sobre derivadas establece que:
para x>0 . De este modo se podría responder que
la solución del problema es:
pero ha que tener en cuenta que la fórmula solo es válida para valores
positivos de x. La restricción es muy razonable, ya que la función In(x), no
esta definida para valores negativos cero. Sin embargo, para valores negativos
también existe una integral definida de 1/x que es In(-X). Para incluir ambos
casos se dice que la solución es:
2.3.10 Integrales incluyen au
2.3.11 Integral por partes.
El método
de integración por partes permite calcular la integral de un producto de dos
funciones aplicando la fórmula:
Las
funciones logarítmicas "arcos" y polinómicas se eligen como
"u"
Las
funciones exponenciales y trigonométricas del tipo seno y coseno se eligen como
"v"
2.4 Aplicaciones: Determinación de funciones de costo, utilidades,
consumo, y ahorro a partir de sus marginales.
Costo:
Costo total (CT): representa el gasto monetario total mínimo necesario para
obtener cada nivel de producción Q. Aumenta a medida que aumenta Q.
Siempre, por definición CT = CF+CV, donde
Costo fijo (CF): representa el gasto monetario total en que se incurre
aunque no se produzca nada. No resulta afectado por las variaciones de la
cantidad de producción.
Costo variable (CV): representa los gastos que varían con el nivel de
producción- como las materias primas, los salarios y el combustible- y
comprende todos los costos que no son fijos.
Costo medio o unitario (Cme): es uno de los conceptos de costo más
importantes pues cuando se compara con el precio o el ingreso medio, permite
saber si la empresa está obteniendo o no un beneficio. Es el costo total
dividido por el número de unidades producidas.
Cme = CT/Q
Costo fijo medio (CFMe): es el costo fijo dividido por Q. Al aumentar la
producción el valor del CFMe disminuye.
CFMe = CF/Q
Costo variable medio (CVMe): es el costo variable dividido por el nivel
de producción Q.
CVMe =CV/Q
Costo marginal de producción (CM): es el costo adicional en que se
incurre al producir una unidad adicional.
en el caso que se conozca la función de costo total, CM = (CT)’.
- Incremento de los costos marginales:
Si el incremento del CM es mayor que 1, la producción de una unidad
adicional trae consigo un aumento mayor a la unidad en los costos totales.
Si el incremento es igual a 1, el cambio en los costos totales es
proporcional al aumento de la producción.
Si el incremento es menor que 1, el incremento en el costo es menor que
el incremento de la producción.
Elasticidad de los costos: indica cómo se adaptan los costos cuando
varía la cantidad producida. Específicamente se define como la variación
porcentual de los costos dividida por la variación porcentual de las cantidades
producidas.
Unidades
Matemáticamente puede demostrarse que si es posible modelizar la
conducta de un consumidor perfectamente racional mediante funciones de
utilidad convexa, entonces esta conducta puede resumirse mediante una curva de
demanda decreciente. Más sencillamente, si existe una función de
utilidad para el consumidor racional y se dan unos supuestos matemáticamente
razonables entonces existe una "curva de demanda".
Dada una economía en que un consumidor puede adquirir n mercancías
diferentes (las cuales se suponen infinitamente divisibles o altamente
divisibles), la función de utilidad se define como:
Donde Q1 se interpreta como la cantidad disponible del bien.
U Se interpreta como la unidad total de una cierta combinación de
bienes.
Algunas propiedades usualmente requeridas son:
1) Diferenciabilidad usualmente se supone que la función anterior es no
solo continúa si no también diferenciable
2) Mono tonicidad: Si la función es monótona creciente entonces todas
las derivadas parciales serán positivas o cero.
3) Convexidad: Si la función es convexa esto implicara que las derivadas
parciales segundas no mixta serán no negativas.
La condición (1) es mera conveniencia matemática, la condición (2) es
importante debe ser satisfecha por toda función de utilidad, mientras que la
condición (3) tiene que ver con el principio de utilidad
marginal decreciente.
Consumo:
En economía la función de consumo, o mejor dicho,
la función de gasto en consumo, es una simple función matemática usada
para expresar el gasto de consumidores Fue mencionada por primera vez
por John Maynard Keynes , que trató de
detallarla en su libro más famoso La Teoría General del Empleo, el interés y el
Dinero. La función se usa para calcular la cantidad total
de consumo en una economía Debido a la falta de
herramientas matemáticas cuando fue diseñada por primera vez, se ideó una
función muy simplista. Constaba de un consumo autónomo que no es
influenciado por la renta corriente y de un consumo
inducido que si resulta influido por el nivel de renta de la
economía.
Esta función podría escribirse de distintas formas, siendo la
más simplista
Una función refinada de la función de gasto en consumo inicial se
muestra a continuación:
donde C = consumo total,
c0= consumo autónomo (c0 > 0),
c1 es la propensión marginal a consumir (0 < c1 <
1), y
Y d= renta disponible (renta que queda tras la intervención del Gobierno –
beneficios, impuestos pagos por transferencia – o Y + (G – T)).
El consumo autónomo representa el consumo cuando la renta actual es
cero. Se considera normalmente asumido que este consumo es positivo. La
propensión marginal a consumir (PMC), por otro lado, mide la tasa a la que
cambia el consumo cuando cambia la renta. Desde el punto de vista de su
representación geométrica la PMC es la pendiente de la función de consumo.
La PMC se asume como positiva. De esta forma, según la renta se
incrementa, el consumo aumenta. Sin embargo, Keynes mencionó que los
incrementos (de la renta y el consumo) no son iguales. De acuerdo con su
exposición, "según la renta se incrementa, el consumo aumenta aunque no
tanto como aumenta la renta".
La función de consumo Keynesiana se conoce también como hipótesis
de la renta absoluta pues solo basa las variaciones del consumo en las
variaciones de la renta corriente e ignora la posible renta futura (o la falta
de ella).
Resumen:
Dada la integral, se
debe reconocer primero si es un tipo de integración inmediata o si se puede
reducir a alguno de ellos haciendo transformaciones elementales; en caso contrario
habrá que aplicar los métodos de integración.
Jagdish C. Arya, Robin W. Lardner. (2009). Matemáticas
aplicadas a la administración y economía. México: Pearson
Monografías. (2014). Anti derivada. Octubre 2015, de
Google Sitio web: http://www.monografias.com/trabajos73/antiderivadas/antiderivadas.shtml
UTTAB. (Nov 2011). Concepto de anti derivada. Octubre
2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=V5bcTzNuy6g
vitutor . (Noviembre 2012). Integral indefinida. Octubre
2015, de Google Sitio web: http://www.vitutor.com/integrales/indefinidas/integral_indefinida.html
Tareas Plus. (Junio 2012). Introducción al concepto de
anti derivada. Septiembre 2015, de Google Sitio web: http://www.vitutor.com/integrales/indefinidas/integral_indefinida.html
Slide Share . (ago. 2011). Constante de Integración.
Noviembre 2015, de Google Sitio web: http://es.slideshare.net/jagnegrete/constante-de-integracin
Salvador FI. (Febrero 2015). Ecuación diferencial con condiciones
iniciales. Octubre 2015, de Google Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=0h7CA4YOWCM
UTTAB. (2011). Concepto
de Antirevada. junio 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=V5bcTzNuy6g
Vitutor. (2013).
Integral Definida. Agosto 2015, de Google Sitio web: http://www.vitutor.net/1/integral_definida.html
Autonoma de las Américas
. (2013). Integral definida para una constante . julio 2015, de Google Sitio
web: https://www.youtube.com/watch?v=fiMBm-1OfQk
math2me. (2013).
Integrales definidas de tipo xn . octubre 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=yXN6H5lg054
math2me. (2012).
Integral de una función exponencial. julio 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=G2fJyo-T1_8
Vitutor. (2011).
Integral definida . febrero 2015, de Google Sitio web: http://www.vitutor.com/integrales/indefinidas/integral_indefinida.html
math2me. (2012).
Integral de suma o resta de funciones . julio 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=yn_hFO6W6Jk
profmena. (2013). Regla
de la potecia para las integrales. Agosto 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=PV6HEYzwh7s
julioprofe. (2012).
Integrales directas . mayo 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=1V3SFV8A5yw
Vitutor. (2014).
Integrales Logarítmicas. abril 2015, de Google Sitio web: http://www.vitutor.com/integrales/indefinidas/integrales_logaritmicas.html
julioprofe. (2012).
Integral por sustitución. junio 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=6Yer--EF1EY
Vitutor . (2013).
Integral por partes . Febrero 2015, de google Sitio web: http://www.vitutor.com/integrales/metodos/integral_partes.html
Jorge Cogollo. (2015).
Ejercicio de Utilidad. octubre 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=KYoxy_DO0oo
La integración es un concepto fundamental de las matemáticas avanzadas,
especialmente en los campos del cálculo y del análisis matemático. Básicamente,
una integral es una suma de infinitos sumandos, infinitamente pequeños convirtiéndolos
en un todo.
En el campo de la administración equivalentemente hablando la concepción seria la misma agregándole la lógica, la describiría como la sumatoria u ordenamiento inteligente de todos los parámetros operacionales concatenados eficientemente entre recursos humanos y logísticos con el objetivo de alcanzar un bien en común necesario para mejorar nuestra sociedad.
En el campo de la administración equivalentemente hablando la concepción seria la misma agregándole la lógica, la describiría como la sumatoria u ordenamiento inteligente de todos los parámetros operacionales concatenados eficientemente entre recursos humanos y logísticos con el objetivo de alcanzar un bien en común necesario para mejorar nuestra sociedad.
Módulo 3 Integral
Definida
Introducción:
Con la información proporcionada comprenderá el concepto de integral definida así como su interpretación
gráfica. Resolverá problemas de aplicación geométrica al mismo tiempo que
resolverá problemas del entorno económico-administrativo.
Aplicará técnicas adicionales para la resolución de integrales
que presentan estructuras complejas asociadas con modelos y problemas del
entorno económico-administrativo.
El
alumno entenderá los conceptos elementales del álgebra lineal y los aplicará en
problemas del ámbito económico y de gestión de negocios.
3.1 Área bajo la
curva.
Dada una función f(x) y un intervalo
[a, b] la integral definida es igual al área limitada entre la gráfica de f(x),
el eje de abscisas, y las rectas verticales x= a y x=b.
La integral definida se representa
por:
Donde:
∫ Es el signo de integración
a Límite inferior de la integración
b Límite superior de la integración
dx Es diferencial de x, e indica cuál es la variable de la función que se
integra
Imagen de cómo queda el área bajo la curva cuando la graficamos:
Las propiedades de la integral definida son:
1) El valor de la integral definida cambia de signo si se permutan los
límites de integración
2) Si los límites de integración coinciden, la integral definida vale
cero.
3) Si C es un punto interior del intervalo [a, b], la integral definida
se descompone como una suma de dos integrales extendidas a los intervalos [a,
c] y [c, b].
4) La integral definida de una suma de funciones es igual a la suma de
integrales
5) La integral del producto de una constante por una función es igual a
la constante por la integral de la función
3.2 Teorema Fundamental
del cálculo.
El teorema fundamental del cálculo consiste (intuitivamente) en la
afirmación de que la derivación y la integración de una función son
operaciones inversas. Esto significa que toda función acotada e
integrable (siendo continua o discontinua en un número finito de puntos),
verifica que la derivada de su integral es igual a ella misma. Este
teorema es central en la rama de las matemáticas denominada análisis matemático
o cálculo
Supóngase que se tiene una función continua y = f(x)
y que su representación gráfica es una curva. Entonces, para cada valor
de x tiene sentido de manera intuitiva pensar que existe una
función A(x) que representa el área bajo la curva entre 0
y x aún sin conocer su expresión.
Supóngase ahora que se quiere calcular el área bajo la curva entre x y x+h.
Se podría hacer hallando el área entre 0 y x+h y luego
restando el área entre 0 y x. En resumen, el área de esta especie
de "loncha" sería A(x+h) − A(x).
Otra manera de estimar esta misma área es multiplicar h por
f(x) para hallar el área de un rectángulo que coincide aproximadamente
con la "loncha". Nótese que la aproximación al área buscada es más
precisa cuanto más pequeño sea el valor de h.
Por lo tanto, se puede decir que A(x+h)
− A(x) es aproximadamente igual a f(x) · h,
y que la precisión de esta aproximación mejora al disminuir el valor de h.
En otras palabras, ƒ(x)·h ≈A(x+h)
− A(x), convirtiéndose esta aproximación en igualdad
cuando h tiende a 0 como límite.
Dividiendo los dos lados de la ecuación por h se obtiene
Cuando h tiende a 0, se observa que el miembro derecho
de la ecuación es sencillamente la derivada A’(x) de la
función A(x) y que el miembro izquierdo se queda en ƒ(x)
al ya no estar h presente.
Se muestra entonces de manera informal que ƒ(x) = A’(x),
es decir, que la derivada de la función de área A(x) es en
realidad la función ƒ(x). Dicho de otra forma, la función de área A(x)
es la anti derivada de la función original.
Lo que se ha mostrado es que, intuitivamente, calcular la derivada de
una función y "hallar el área" bajo su curva son operaciones
"inversas", es decir el objetivo del teorema fundamental del cálculo
integral.
3.3 Propiedades de la
integral definida.
Se enuncian algunas propiedades y teoremas básicos de las integrales
definidas que ayudarán a evaluarlas con más facilidad
1)
Donde C es una constante
2) Si f y g son integrables en [a, b] , y c es una constante entonces
las siguientes propiedades son verdaderas:
3) Si x está definida para x= a entonces:
4) Si f es integrable en [a, b], entonces:
5) Propiedad de aditividad del intervalo si f es integrable en los dos
intervalos cerrados definidos por a, b y c entonces:
3.4 Área entre una y
dos curvas.
El área comprendida entre dos funciones
es igual al área de la función que está situada por encima menos el área que
esta situada por debajo y su denotación es:
3.5 Aplicaciones:
Excedente del consumidor y del productor, valor presente y valor futuro.
Excedente del Consumidor y del Productor:
El excedente del consumidor es un concepto basado en la Ley de la Oferta
y la Demanda, y es la ganancia monetaria obtenida por los consumidores, ya que
son capaces de comprar un producto a un precio menor del que estarían
dispuestos a pagar. En otras palabras, la cantidad de dinero en que los
consumidores valoran un bien o servicio por encima de su precio de compra.
Si el precio fuese A, la demanda sería mínima (precio muy
alto hace lo los consumidores no quieran comprar) y la oferta grandísima
(precio muy alto hace que los productores obtengan muchos beneficios a ese
precio si consiguen vender la producción).
Si el precio fuese B, la demanda sería altísima ya que el
producto se vendería muy barato, pero la oferta sería bajísima ya que a pocos
productores les interesaría producir.
En el precio de equilibrio se iguala la cantidad de interesados en
consumir a ese precio y los interesados en producir. El excedente del
consumidor será el valor acumulativo de todos aquellos que estaban dispuestos a
pagar más pero que al ser el precio más bajo tienen un excedente.
Por su parte, desde el punto de vista de los productores estos tendrán
un excedente del productor.
Valor Presente y valor Futuro:
El Valor Futuro no es otra cosa, que el
valor que tendrá una inversión en un tiempo posterior (del presente al futuro).
VFinv = VPinv (1+i)n
Donde: VPinv: Valor actual de la
inversión n: número de años de la inversión i: tasa de interés anual expresada
en tanto por uno VFinv: Valor futuro de la inversión Aumenta, a medida que
aumenta la tasa y el tiempo. Suponga una inversión de 150,000, a 3 años con una
tasa del 7.8%: VFinv = 150,000 (1.078)3 = $187,908.98 Se capitaliza en períodos
anuales
Con capitalización mensual
VFinv=150,000 (1 + i/12)n
VFinv=150,000(1+0.078/12)36 VFinv=150,000(1.0065)36 VFinv=150,000(1.262688)=
$189,403.20 Se capitaliza mensualmente
El Valor Presente es el valor que
tendrá una inversión futura en el presente, o sea hoy. (Del futuro al presente)
Misma notación, pero ahora la fórmula es:
Capitalización mensual
El VPinv será mayor cuando menor sean i
y n. Recordando que los logaritmos son números artificiales, creados para
simplificar las operaciones
Para calcular el número de períodos,
tenemos los siguientes datos: Suponga una inversión de 150,000, a 3 años con
una tasa del 7.8%: Con logaritmos neperianos: Loge(x) = Ln(x)
Con logaritmos base 10: Log 10(x) = Log
(x).
Resumen:
Fuentes:
Conclusión:
La
integral definida es el límite de los sumas de Riemann cuando el número de
subdivisiones vuelve más y más grande (tiende a +∞).
La función f se llama le integrando, los números a y b son los límites
de integración, y el variable x se llama la
variable de integración.
Aproximando la integral definida Para aproximar la integral definida, usamos una suma de Riemann
con un número grande de subdivisiones.
Fuentes:
Jagdish C. Arya, Robin
W. Lardner. (2009). Matemáticas aplicadas a la administración y economía.
México: Pearson
Google. (2012). Área
bajo la curva . julio 2014, de Google Sitio web: http://centros5.pntic.mec.es/ies.de.melilla/area_bajo_curva.htm
Tareas Plus. (2012).
Integral definida y teorema fundamental del cálculo. Septiembre 2014, de YouTube
Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=4rqv70-XC7E
Vitutor . (2013).
Integral definida . diciembre 2014, de Google Sitio web: http://www.vitutor.com/integrales/definidas/integral_definida.html
Julio profe. (2010). Área
entre curvas . abril 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=0hs3v3lilT8
Academy Plus 1. (2011).
Valor presente y valor futuro . Enero 2015, de Youtube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=pKD8cmh7nvo
Conclusión:
La integral definida, que se puede tomar una herramienta de calculo importantísima no tan solo por sus usos actuales, si no por la gran influencia que ha tenido en muchas otros tópicos de las matemáticas y física aplicadas a nivel industrial, ya que al utilizarlas en el cálculo de áreas, volúmenes de distintas regiones y sólidos de revolución, son de gran ayuda en las bases de distintas ramas de las ciencias exactas, como análisis de estructuras, estabilidad y control, mecánica de fluidos y dinámica entre muchas otras áreas donde se ven involucradas las integrales definidas.
MODULO 4. Sistemas de
ecuaciones lineales y matrices
Introducción:
En este módulo, entenderá los conceptos elementales del álgebra lineal y los aplicará en
problemas del ámbito económico y de gestión de negocios
4.1 Sistemas de
ecuaciones lineales.
4.1.1 Definición
Es un sistema de ecuaciones en donde cada ecuación es de
primer grado, definidas sobre un cuerpo o un anillo conmutativo. Un
ejemplo de una ecuación lineal es el siguiente:
El problema consiste en encontrar lo
valores desconocidos de las variables x1, x2 y x3 que
satisfacen las tres ecuaciones.
El problema de los sistemas lineales de ecuaciones es uno de los más
antiguos de la matemática y tiene una infinidad de aplicaciones, como en
procesamiento digital de señales, análisis estructural,estimación, predicción y
más generalmente en programación lineal así como en
la aproximación de problemas no lineales de análisis
numérico.
4.1.2 Sistemas de ecuaciones lineales: consistentes, inconsistentes, y
su representación paramétrica del conjunto solución.
Consistentes
Consistente dependiente: Si todas las ecuaciones en un sistema de
ecuaciones lineales calculan la misma recta en un pedazo de papel milimetrado,
de manera que todas las rectas se superpongan unas sobre otras, podemos llamar
a tal sistema de ecuaciones como un sistema de ecuaciones lineales
inconsistente e independiente. En este caso obtenemos un número infinito de
soluciones porque todos los puntos por encima de la recta son puntos de
intersección. -
Consistente dependiente: Si todas las ecuaciones en un sistema de
ecuaciones lineales calculan la misma recta en un pedazo de papel milimétrico
de manera que todas las rectas se supongan unas sobre otras, podemos llamar a
tal sistema de ecuaciones como un sistema de ecuaciones
lineales inconsistente e independiente. En este caso obtenemos un
número infinito de soluciones porque todos los puntos por encima de la
recta son puntos de intersección.
La solución dependiente es aquella por medio de la
cual se obtienen numerosas soluciones para una sola variable, este es el caso
de las soluciones múltiples. Para este sistema de ecuaciones, si aplicamos la
operación de transformación de fila generalmente obtendremos pocos términos de
cero. Usualmente, es el caso donde el número de variables es mayor que el
número de ecuaciones en el sistema. Muchas veces este sistema contiene una fila
cero.
La solución del sistema es x = 4 - 3t,
y = 3 + 2t, z = t.
La gráfica queda así:
Inconsistentes
La solución es inconsistente, cuando no obtenemos
ninguna solución para el sistema de ecuaciones lineales.
Consistente dependiente: Si todas las ecuaciones en un sistema de
ecuaciones lineales calculan la misma recta en un pedazo de papel milimetrado,
de manera que todas las rectas se superpongan unas sobre otras, podemos llamar
a tal sistema de ecuaciones como un sistema de ecuaciones lineales
inconsistente e independiente. En este caso obtenemos un número infinito de
soluciones porque todos los puntos por encima de la recta son puntos de
intersección.
4.1.3 Métodos para resolución de sistemas de ecuaciones lineales: método
gráfico, igualación, sustitución, eliminación (sumas y restas).
Método gráfico:
Un sistema con
incógnitas se puede representar en el n-
espacio correspondiente.
En los sistemas con 2 incógnitas, el universo de nuestro sistema será
el plano bidimensional, mientras que cada una de
las ecuaciones será representada por una recta. La
solución será el punto (o línea) donde se intersequen
todas las rectas representan a las ecuaciones. Si no existe ningún punto en el
que se intersequen al mismo tiempo todas las líneas, el sistema es incompatible,
o lo que es lo mismo, no tiene solución.
En el caso de un sistema con 3 incógnitas, el universo será el espacio
tridimensional, siendo cada ecuación un plano dentro del mismo. Si todos los
planos intersecan en un único punto, las coordenadas de este serán la solución
al sistema. Si, por el contrario, la intersección de todos ellos es una recta o
incluso un plano, el sistema tendrá infinitas soluciones, que serán las
coordenadas de los puntos que forman dicha línea o superficie.
Para sistemas de 4 o más incógnitas, la representación gráfica no
existe, por lo que dichos problemas no se enfocan desde esta óptica.
Igualación:
El método de igualación consiste en lo siguiente:
Supongamos que tenemos dos ecuaciones:
a = b
a = c
Donde a, b y c representan
simplemente los miembros de estas ecuaciones (son expresiones algebraicas).
De las dos igualdades anteriores se deduce que
b = c
Si resulta que una incógnita del sistema de ecuaciones no
aparece ni en a ni en b, entonces la ecuación
B= c
no contendría dicha incógnita.
Este proceso de eliminación de incógnitas se puede repetir
varias veces hasta llegar a una ecuación con solo una incógnita,
digamos
.
Una vez que se obtiene la solución de esta ecuación se sustituye
por su solución en otras ecuaciones donde aparezca
para reducir el número de incógnitas en dichas
ecuaciones.
Ejemplo
El sistema de ecuaciones
2 x – 3 y = -1
2 x + 4 y = 6
es equivalente a este otro
2 x = -1 + 3 y
2 x = 6 – 4 y
El segundo sistema lo he obtenido pasando
los términos en
del miembro de la izquierda al miembro de la derecha en
cada una de las ecuaciones del primer sistema.
Del segundo sistema se deduce que
-1 + 3 y = 6 – 4 y
que es una ecuación con una sola incógnita cuya solución es y = 1.
Sustituyendo
por 1 en la primera ecuación del sistema de partida se
tiene que
2 x – 3 = - 1
que es una ecuación con una sola incógnita y cuya solución es
x = 1.
Sustitución:
Supongamos que un sistema de ecuaciones se puede poner de la forma
Entonces podemos despejar
en la segunda ecuación y sustituirla en la primera, para
obtener la ecuación (f- e).b + c = d
Lo que se busca es que esta ecuación dependa de
menos incógnitas que las de partida.
Aquí a, b, c, d, e
y f son expresiones
algebraicas de las incógnitas del sistema.
Ejemplo
Intentemos resolver
4 x + 3 y = 7
2 x – y = 1
La primera ecuación se puede reescribir de la forma 2. (2 x) + 3 y = 7.
Por otra parte, de la segunda ecuación del sistema se deduce que 2x=1+y.
Sustituyendo 2x
por 1+y en 2.(2x)+3y=7
se tiene que 2.(1+y)+3y = 7
que es una ecuación con solo una incognita y cuya solución es y=1.
Sustituyendo y por uno
en la primera ecuación del sistema de ecuaciones de partida obtenemos una
ecuación de una sola incognita 4 + 3y=7
Eliminación (sumas y restas)
4.1.4 Sistemas de ecuaciones equivalentes.
Los sistemas de ecuaciones equivalentes son aquellos que
tienen las mismas soluciones o raíces, aunque posean distintos números de
ecuaciones. Una de las reglas de equivalencia en los sistemas de ecuaciones es
que si a ambos miembros de una ecuación les sumamos o restamos una misma
cantidad (no una incógnita), dará como resultado un sistema equivalente (de
esta se pasa de un miembro a otro miembro sumando lo que resta o restando lo
que se suma). También si procedemos a multiplicar o dividir a los dos miembros
pertenecientes a la ecuación de un sistema por un número que sea distinto de
cero, el sistema que resultará será equivalente (así lo que se multiplica a un
miembro pasa a dividir al otro miembro y viceversa).
Una ecuación es equivalente, si a los dos miembros se les suma o resta
un mismo valor:
x + 3 = −2
x + 3 − 3 = −2 − 3
x = −5
4.1.5 Eliminación de Gauss y Gauss-Jordan.
Una variante de este método, denominada eliminación de Gauss-Jordán, es
un método aplicable únicamente a los sistemas lineales de ecuaciones, y
consistente en triangular la matriz aumentada del sistema
mediante transformaciones elementales, hasta obtener ecuaciones de una sola
incógnita, cuyo valor será igual al coeficiente situado en la misma fila de la
matriz. Este procedimiento es similar al anterior de reducción, pero ejecutado
de manera reiterada y siguiendo un cierto orden algorítmico.
El método de eliminación de Gauss o simplemente método de Gauss consiste
en convertir un sistema lineal de n ecuaciones con n incógnitas,
en uno escalonado, en el que la primera ecuación tiene n incógnitas,
la segunda ecuación tiene n - 1 incógnitas, ..., hasta la
última ecuación, que tiene 1 incógnita. De esta forma, será fácil partir de la
última ecuación e ir subiendo para calcular el valor de las demás incógnitas.
4.1.5.1 Definición de matriz.
En matemática una matriz es un
arreglo bidimensional de números. Dado que puede definirse tanto la suma
como el producto de matrices, en mayor generalidad se dice que son elementos de
un anillo La notación de una matriz A tiene la
forma:
Las matrices se utilizan para múltiples aplicaciones y sirven, en
particular, para representar los coeficientes de los sistemas de ecuaciones
lineales o para representar transformaciones lineales dadas
una base. En este último caso, las matrices desempeñan el mismo papel que
los datos de un vector para las aplicaciones lineales.
Pueden sumarse,
multiplicarse y descomponerse de varias formas, lo que también las hace un
concepto clave en el campo del álgebra lineal
4.1.5.2 Expresión matricial de un sistema de ecuaciones lineales.
Dado un sistema de ecuaciones:
Se puede expresar de forma matricial de la siguiente manera:
La expresión anterior, de forma abreviada A.X= B se llama
expresión matricial del sistema. Las matrices se conocen como:
A Matriz de coeficientes
X Matriz de las incógnitas
B Matriz de los términos independientes
Matriz Ampliada
Se representa por A*
se le llama matriz ampliada a la matriz de los coeficientes ampliada
con la columna de los términos independientes.
Es frecuente expresar la matriz de los coeficientes (a) y la matriz
ampliada (A*) en una única expresión.
4.1.5.3 Operaciones elementales sobre renglones.
Para una matriz A se definen tres operaciones
elementales por renglones (o columnas), nos remitiremos a las operaciones por
renglones. Cuando se efectúan las operaciones elementales se obtiene una matriz
equivalente y se utiliza el símbolo de equivalencia.
Intercambiar dos renglones
Ejemplo: si intercambiamos el renglón 1 y
3:
Multiplicar un renglón por una constante distinta de cero
Ejemplo: si multiplicamos el renglón 3 por
2:
Sumar un renglón a otro renglón
Ejemplo: si sumamos el renglón 3 al
renglón 2:
Las operaciones II y III se combinan para sumar un múltiplo de un
renglón a otro.
Ejemplo
1) Comenzamos con la matriz:
2) Multiplicamos el renglón 1 por 2:
3) Sumamos el renglón 1 al renglón 2:
4) Finalmente multiplicamos por 1/2 el renglón 1:
4.1.5.4 Reducción de Gauss y Gauss-Jordan.
4.1.5.5 Sistemas homogéneos.
Si un sistema de m ecuaciones
y n incógnitas tiene todos los términos independientes
nulos se dice que es homogéneo.
Sólo admite la solución trivial: x1 =
x2 =... = xn = 0.
La condición necesaria y suficiente para que un
sistema homogéneo tenga soluciones distintas de la trivial es que el rango de
la matriz de los coeficientes sea menor que el nº de incógnitas, o dicho de
otra forma, que el determinante de la matriz de los coeficientes sea nulo.
r < n
Observemos que esto se debe a que:
De este modo estamos en el caso del teorema de
Rouche en el que r(A)=r(A') y su valor es menor al número de incógnias, siendo
así el sistema compatible indeterminado.
4.2 Álgebra de
Matrices
4.2.1 Tipos de matrices (cuadrada, rectangular, triangular, matriz
identidad, matriz transpuesta).
Cuadrada:
Se dice que una matriz A es cuadrada si tiene el mismo número de filas
que de columnas. Ejemplos de matriz cuadrada:
Puede ser una matriz con valores:
O también una matriz con subíndices:
Puede ser otro tamaño e incluso con variables:
Se llama diagonal principal de una matriz A a la diagonal formada por
los elementos aii.
Se llama diagonal secundaria a la diagonal del cuadrado que no es la principal,
tiene por extremos los elementos an,1 y an,1, como características,
todos los elementos tienen la particularidad que sus subíndices suman (n+1),
por ejemplo a8, n-7, donde 8 + (n - 7 ) = n + 1.
Rectangular:
Es aquella matriz que no es cuadrada, esto es que la cantidad de filas
es diferente de la cantidad de columnas.
Puede ser de dos formas; vertical u horizontal.
Triangular:
Triangular Superior:
Se dice que una matriz (cuadrada) es triangular superior si todos los
elementos que están por debajo de la diagonal principal son nulos.
Triangular Inferior:
Se dice que una matriz es triangular inferior si todos los elementos que
están por encima de la diagonal principal son ceros.
Identidad:
Se llama matriz identidad
de orden n y se nota In a una matriz cuadrada de orden n en la que los
elementos de la diagonal principal son 1 y el resto 0
La matriz identidad puede ser de cualquier tamaño, siempre y cuando sea
cuadrada
Transpuesta:
Matriz traspuesta (At). Se llama matriz traspuesta de una matriz A a
aquella matriz cuyas filas coinciden con las columnas de A y las columnas
coinciden con las filas de A.
4.2.2 Operaciones con matrices (suma, diferencia, multiplicación por
escalar y producto de matrices).
Suma:
Interna:
La suma de dos matrices de orden m x n es otra
matriz dimensión m x n.
Asociativa:
A + (B + C) = (A + B) + C
Elemento neutro:
A + 0 = A
Donde O es la matriz nula de la misma
dimensión que la matriz A.
Elemento opuesto:
A + (−A) = O
La matriz opuesta es aquella en que todos los
elementos están cambiados de signo.
Conmutativa:
A + B = B + A
Diferencia:
La diferencia de matrices es un caso particular de la suma. Restar dos
matrices es lo mismo que sumarle a la primera la opuesta de la segunda.
Multiplicación:
Dos matrices A y B son multiplicables si el número de columnas de A coincide con el número de filas de B.
Mm x n x Mn x p =
M m x p
El elemento cij de
la matriz producto se obtienemultiplicando cada
elemento de la fila i de
la matriz A por cada elemento de la columna j de la matriz B y sumándolos.
Por escalar:
Dada una matriz A=(aij) y un
número real k
R, se define el producto de un número real por una matriz: a
la matriz del mismo orden que A, en la que cada elemento está multiplicado por
k.
kA=(k aij).
Producto de matrices:
Dos matrices A y B son multiplicables si
el número de columnas de A coincide con el número de filas de B.
Mm x n x Mn
x p = M m x p
El elemento cij de la matriz
producto se obtiene multiplicando cada elemento de la fila
i de la matriz A por cada elemento de la columna j de la matriz
B y sumándolos.
4.2.3 Propiedades de las operaciones con matrices.
Asociativa:
A · (B · C) =
(A · B) · C
Elemento neutro:
A · I = A
Donde I es la matriz identidad del mismo
orden que la matriz
A.
No es Conmutativa:
A · B ≠ B · A
Distributiva del producto respecto de la suma:
A · (B + C) = A · B +
A · C
4.2.4 Matriz inversa.
La inversa de una matriz, si existe, es única.
La inversa del producto de dos matrices es el producto de las inversas
cambiando el orden:
Si la matriz es invertible, también lo es su transpuesta, y el inverso
de su transpuesta es la transpuesta de su inversa,
Una matriz es invertible si y sólo si el determinante de A es distinto
de cero. Además la inversa satisface la igualdad:
Donde A es el determinante de
A y adj A es la matriz de
adjuntos de A.
4.3 Determinantes
4.3.1 Definición de un determinante.
En Matemáticas se define el determinante como
una forma multilineal alineada de un cuerpo. Esta definición indica
una serie de propiedades matemáticas y generaliza el concepto de determinante
haciéndolo aplicable en numerosos campos. Sin embargo, el concepto de
determinante o de volumen orientado fue introducido para estudiar el
número de soluciones de los sistemas de ecuaciones lineales.
4.3.2 Expansión por coefactores.
4.3.3 Propiedades de los determinantes.
El valor absoluto del determinante es igual a la superficie del paralelogramo definido por X y X' (x sin 0 es
en efecto la altura del paralelogramo, por lo que A = Base × Altura).
El determinante es nulo si y sólo si los dos vectores son coliniales (el
paralelogramo se convierte en una línea).
Su signo es estrictamente positivo si y sólo si la medida del
ángulo (X, X ') se encuentra en ]0,
[.
La aplicación del determinante es bilineal: la linealidad respecto al
primer vector se escribe y respecto al segundo
La figura, en el plano, ilustra un caso particular de esta fórmula.
Representa dos paralelogramos adyacentes, uno definido por los vectores u y v
(en verde), y otro por los vectores u' y v (en azul). Es fácil ver sobre este
ejemplo el área del paralelogramo definido por los vectores u+u' y v (en gris):
es igual a la suma de los dos paralelogramos precedentes a la cual se sustrae
el área de un triángulo y se añade el área de otro triángulo. Ambos triángulos
se corresponden por translación y la fórmula siguiente se verifica Det (u+u',
v)=Det (u, v)+Det (u', v).
El dibujo corresponde a un caso particular de la fórmula de bilinealidad
ya que las orientaciones han sido elegidas de manera que las áreas tengan el
mismo signo, aunque ayuda a comprender el contenido geométrico.
4.3.4 Regla de Cramer.
La regla de Cramer es de importancia teórica porque da una expresión
explícita para la solución del sistema. Sin embargo, para sistemas de
ecuaciones lineales de más de tres ecuaciones su aplicación para la resolución
del mismo resulta excesivamente costosa: computacionalmente, es ineficiente
para grandes matrices y por ello no es usado en aplicaciones prácticas que
pueden implicar muchas ecuaciones. Sin embargo, como no es necesario pivotar
matrices, es más eficiente que la eliminación
gaussiana para matrices pequeñas, particularmente cuando son usadas
operaciones SIMD
Si Ax=b es un sistema de
ecuaciones. A es la matriz de
coeficientes del sistema, X= (X1,……Xn) es
el vector columna de las incógnitas y b es
el vector columna de los términos independientes. Entonces la solución al
sistema se presenta así:
Donde Aj es la matriz
resultante de reemplazar la j-ésima columna de A por el vector columna b.
Hágase notar que para que el sistema sea compatible determinado, el determinante
de la matriz A ha de ser no
nulo.
Sistema de 2x2:
Para la resolución de un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas,
de la forma. Dado el sistema de ecuaciones:
Se representa matricialmente:
Entonces, x e y pueden ser encontradas con la regla de
Cramer, con una división de determinantes,, de la siguiente manera:
Sistema de 3 x 3
La regla para un sistema de 3x3, con una división de determinantes:
Que representadas en forma de matriz es:
4.4 Aplicaciones: Modelo insumo-producto, análisis de ventas y comportamiento del consumidor.
Modelo insumo- producto:
Caracteriza la demanda y oferta que cada sector productivo hace a los
demás (incluyéndose a sí mismo). Además de describir las transacciones entre
diversos sectores de la economía real, estudia que el efecto de la variación de
la demanda final de cualquiera de ellos tiene sobre todos los demás cuando se
alcanza la situación de equilibrio.
Análisis de ventas:
Se refiere a la comparación de las ventas reales de una empresa contra
sus objetivos de ventas, considerando zonas geográficas, el número de
vendedores por zona, etc.
Comportamiento
del consumidor
El comportamiento
del consumidor es el estudio del comportamiento que los
consumidores muestran al buscar, comprar, utilizar, evaluar y desechar los
productos y servicios que, consideran, satisfarán sus necesidades. El
comportamiento del consumidor, como una disciplina del marketing existe
desde los años 60 y se enfoca en la forma que los individuos toman decisiones
para gastar sus recursos disponibles (tiempo, dinero y esfuerzo) en artículos
relacionados con el consumo.
Resumen:
Fuentes:
Conclusión:
Una solución de una ecuación lineal
con dos incógnitas x y y consiste en una
pareja de números: un valor de x y un valor de y,
que satisfacen la ecuación. En un sentido más amplio, una solución de un sistema de dos o
más ecuaciones lineales es una solución que satisface a la vez todas las
ecuaciones en el sistema.
Podemos resolver un sistema
de ecuaciones lineales gráficamene, por
dibujar las gráficas y determinar donde se cruzan, o algebráicamente, por combinar las
ecuaciones para eliminar cada incógnita salvo que una, y entonces despejarla.
Un sistema de dos
ecuaciones lineales tiene:
(1) Una sola (única) solución. Ocurre este caso cuando las dos rectas correspondientes no están
paralelas, y entonces se cruzan en un solo punto.
(2) Ninguna solución. Ocurre este caso cuando las dos rectas son paralelas y distintas.
(3) Un número infinito de soluciones. Ocurre este caso cuando las dos ecuaciones representan la
misma recta. En este caso, se represente las soluciones por designar una
variable como arbitraria y despejar a la otra.
Fuentes:
Jagdish C. Arya, Robin
W. Lardner. (2009). Matemáticas aplicadas a la administración y economía.
México: Pearson
Wikipedia. (2011).
Sistemas de ecuaciones lineales. Mayo 2015, de Google Sitio web: https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_ecuaciones_lineales
Duvis Silva . (2013).
Sistemas de ecuaciones lineales . noviembre 2014, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=rgyVIHE_JfU
Julio Profe. (2009).
Sistemas de ecualciones lineales 2 x 2 . Diciembre 2014, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=v6iKv3QXqNs
Vitutor . (2011).
Sistemas de ecuaciones equivalentes . agosto 2015, de Google Sitio web: http://www.vitutor.com/algebra/sistemas%20I/equi.html
Wikipedia. (2012).
Eliminacion de Gauss- Jordan . octubre 2015, de Google Sitio web: https://es.wikipedia.org/wiki/Eliminaci%C3%B3n_de_Gauss-Jordan
jvcontrerasj. (2011).
Determinantes por Eliminación de Gauss. julio 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=9TcdXsKuOv0
Tareas Plus. (2012).
Matrices: Definición . noviembre 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=oGUA5PMcILk
Hotmath. (2014).
Operaciones en renglones . julio 2015, de Google Sitio web: http://hotmath.com/hotmath_help/spanish/topics/matrix-row-operations.html
UTVPAV. (2014).
Operaciones Elementales . agosto 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=y3F1B4-sVko
Tareas Plus . (2011).
Ejemplo de reducción de Gauss Jordan . abril 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=M1mvVy6347U
Vitutor . (2013). Tipos
de Matrices. Noviembre 2015, de Google Sitio web: http://www.vitutor.com/algebra/matrices/tipos.html
Unicoos. (2011). Matriz
inversa. octubre 2015, de Youtube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=3BpGef99HEs
Wikipedia. (2011).
Determinante. octubre 2015, de Google Sitio web: https://es.wikipedia.org/wiki/Determinante_(matem%C3%A1tica)
Marcel Ruiz . (2009). Se
explica como calcular determinantes con coefactores . octubre 2015, de Youtube
Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=AFOEaV228EA
Vitutor . (2011).
Propiedades de los Determinantes . Abril 2015, de Google Sitio web: http://www.vitutor.com/algebra/determinantes/propiedades.html
Julio Profe. (2010).
Regla de Cramer. Julio 2015, de YouTube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=yVRpljpObDU
Mediante el uso de las matrices se resuelven sistemas de ecuaciones
lineales, además se resalta la importancia que tienen en la resolución de
problemas de la vida cotidiana con lo cual se llega a dar una solución exacta y
mejores resultados en un determinado proceso.
Conclusión General
Con los temas proporcionados, debemos ser capaces de resolver los problemas relacionados con los temas de cada módulo, enfocándonos a la Administración de Empresas debemos saber que hacer ante un problema.






















































































