🇺🇾 PISA / AdmisiónSemana 11 · 20 preguntas

Tema W11

Bundle W11 de Matematicas para Grado 11 en Uruguay (ANEP - Plan 2006 Reformulación / Programa Ubicación): 20 preguntas con explicación pedagógica.

Alineación: ANEP - Plan 2006 Reformulación / Programa Ubicación

UY-MAT-11-2026-W11-tema-w11-001-MASTERY-bundle

Pregunta 1

Bloom: Remember

Un profesor de matemáticas en Montevideo repasa el concepto de grado de una función polinómica.

¿Cuál es el grado del polinomio P(x)=4x3−7x2+2x−9P(x) = 4x^3 - 7x^2 + 2x - 9?

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Respuesta correcta: D) 3

  • A) 4Incorrecto. El 4 es el coeficiente principal, no el exponente máximo de la variable.
  • B) 2Incorrecto. El término de grado 2 existe, pero no es el exponente más alto del polinomio.
  • C) -9Incorrecto. -9 es el término independiente, no el grado.
  • D) 3¡Correcto! El grado es el mayor exponente de xx con coeficiente distinto de cero, que es 3.

💡 Explicación

El grado de un polinomio en una variable es el mayor exponente al que está elevada la variable xx con coeficiente no nulo. En 4x3−7x2+2x−94x^3 - 7x^2 + 2x - 9, el exponente máximo es 3.

Pregunta 2

Bloom: Remember

Un grupo de estudiantes de Salto evalúa las raíces de una función dada en forma factorizada.

¿Cuáles son las raíces del polinomio P(x)=(x−2)(x+5)(x−1)P(x) = (x - 2)(x + 5)(x - 1)?

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Respuesta correcta: A) x=2,−5,1x = 2, -5, 1

  • A) x=2,−5,1x = 2, -5, 1¡Correcto! Se iguala cada factor a cero: x−2=0⇒x=2x - 2 = 0 \Rightarrow x = 2, x+5=0⇒x=−5x + 5 = 0 \Rightarrow x = -5, x−1=0⇒x=1x - 1 = 0 \Rightarrow x = 1.
  • B) x=−2,5,−1x = -2, 5, -1Incorrecto. Confundiste los signos de los factores (x−a)(x - a).
  • C) x=2,5,1x = 2, 5, 1Incorrecto. Para el factor (x+5)(x + 5), la raíz es x=−5x = -5.
  • D) x=10x = 10Incorrecto. Multiplicaste las constantes en lugar de hallar los ceros de cada factor.

💡 Explicación

Por la propiedad del producto nulo, P(x)=0P(x) = 0 cuando al menos uno de sus factores es nulo. Por ende, x−2=0⇒x=2x - 2 = 0 \Rightarrow x = 2, x+5=0⇒x=−5x + 5 = 0 \Rightarrow x = -5 y x−1=0⇒x=1x - 1 = 0 \Rightarrow x = 1.

Pregunta 3

Bloom: Understand

En un liceo de Maldonado se analiza la derivada de una función potencia.

Según la regla de la potencia, ¿cuál es la derivada de la función f(x)=x4f(x) = x^4?

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Respuesta correcta: B) f′(x)=4x3f'(x) = 4x^3

  • A) f′(x)=4x4f'(x) = 4x^4Incorrecto. Olvidaste restar 1 al exponente.
  • B) f′(x)=4x3f'(x) = 4x^3¡Correcto! La regla establece que ddx[xn]=nxn−1\frac{d}{dx}[x^n] = n x^{n-1}, por lo que ddx[x4]=4x3\frac{d}{dx}[x^4] = 4x^3.
  • C) f′(x)=x3f'(x) = x^3Incorrecto. Olvidaste multiplicar por el exponente original n=4n = 4.
  • D) f′(x)=3x4f'(x) = 3x^4Incorrecto. Intercambiaste el coeficiente con el nuevo exponente.

💡 Explicación

La regla básica de derivación para potencias enteras afirma que la derivada de xnx^n es n⋅xn−1n \cdot x^{n-1}. Aplicada a x4x^4, resulta 4x4−1=4x34x^{4-1} = 4x^3.

Pregunta 4

Bloom: Understand

Una estudiante de Rivera investiga la derivada de una función constante.

¿Cuál es la derivada de la función constante g(x)=15g(x) = 15?

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Respuesta correcta: A) g′(x)=0g'(x) = 0

  • A) g′(x)=0g'(x) = 0¡Correcto! La tasa de cambio de una función constante es siempre cero.
  • B) g′(x)=15g'(x) = 15Incorrecto. La constante no cambia con xx, por lo que su derivada no es ella misma.
  • C) g′(x)=1g'(x) = 1Incorrecto. 1 es la derivada de xx, no de una constante sola.
  • D) g′(x)=15xg'(x) = 15xIncorrecto. Esa es la antiderivada (o primitiva), no la derivada.

💡 Explicación

Geométricamente, la gráfica de una función constante es una recta horizontal, cuya pendiente es 0 en todo punto. Por tanto, su derivada es idénticamente 0.

Pregunta 5

Bloom: Understand

Un taller de física en Colonia estudia la velocidad como derivada de la posición.

Si la posición de un objeto está dada por s(t)=3t2+2t−5s(t) = 3t^2 + 2t - 5, ¿cuál es su velocidad instantánea v(t)=s′(t)v(t) = s'(t)?

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Respuesta correcta: B) v(t)=6t+2v(t) = 6t + 2

  • A) v(t)=3t+2v(t) = 3t + 2Incorrecto. La derivada de 3t23t^2 es 2⋅3t=6t2 \cdot 3t = 6t, no 3t3t.
  • B) v(t)=6t+2v(t) = 6t + 2¡Correcto! s′(t)=3(2t)+2(1)−0=6t+2s'(t) = 3(2t) + 2(1) - 0 = 6t + 2.
  • C) v(t)=6t−5v(t) = 6t - 5Incorrecto. La derivada de la constante -5 es 0, y la de 2t2t es 2.
  • D) v(t)=3t2+2v(t) = 3t^2 + 2Incorrecto. No derivaste el primer término 3t23t^2.

💡 Explicación

Derivando término a término: ddt(3t2)=6t\frac{d}{dt}(3t^2) = 6t, ddt(2t)=2\frac{d}{dt}(2t) = 2 y ddt(−5)=0\frac{d}{dt}(-5) = 0. Por lo tanto, v(t)=6t+2v(t) = 6t + 2.

Pregunta 6

Bloom: Apply

Un estudiante de Paysandú evalúa el valor de la derivada en un punto específico.

Dada la función f(x)=2x3−4x+1f(x) = 2x^3 - 4x + 1, ¿cuál es el valor de la pendiente de la recta tangente f′(2)f'(2)?

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Respuesta correcta: B) 20

  • A) 8Incorrecto. Evaluaste mal los exponentes al calcular 6(2)2−46(2)^2 - 4.
  • B) 20¡Correcto! f′(x)=6x2−4f'(x) = 6x^2 - 4. Evaluando en x=2x=2: f′(2)=6(22)−4=6(4)−4=20f'(2) = 6(2^2) - 4 = 6(4) - 4 = 20.
  • C) 24Incorrecto. Olvidaste restar 4 al evaluar 6(4)6(4).
  • D) 9Incorrecto. Evaluaste la función original f(2)f(2) en lugar de su derivada f′(2)f'(2).

💡 Explicación

Primero hallamos la función derivada f′(x)=6x2−4f'(x) = 6x^2 - 4. Luego sustituimos x=2x = 2: f′(2)=6(4)−4=24−4=20f'(2) = 6(4) - 4 = 24 - 4 = 20.

Pregunta 7

Bloom: Apply

En Canelones, una producción agrícola analiza los puntos críticos de beneficio.

¿Para qué valor de xx la función f(x)=x2−8x+12f(x) = x^2 - 8x + 12 alcanza su punto crítico (donde f′(x)=0f'(x) = 0)?

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Respuesta correcta: B) x=4x = 4

  • A) x=8x = 8Incorrecto. Confundiste el coeficiente de xx con la solución de 2x−8=02x - 8 = 0.
  • B) x=4x = 4¡Correcto! f′(x)=2x−8=0⇒2x=8⇒x=4f'(x) = 2x - 8 = 0 \Rightarrow 2x = 8 \Rightarrow x = 4.
  • C) x=2x = 2Incorrecto. x=2x = 2 es una raíz de f(x)f(x), no la raíz de su derivada f′(x)f'(x).
  • D) x=−4x = -4Incorrecto. Error de signo al despejar 2x=82x = 8.

💡 Explicación

Para hallar el punto crítico resolvemos f′(x)=0f'(x) = 0. Como f′(x)=2x−8f'(x) = 2x - 8, igualando a cero obtenemos 2x=82x = 8, de donde x=4x = 4.

Pregunta 8

Bloom: Apply

Un estudiante de Rocha investiga la regla del producto para derivadas.

Si f(x)=u(x)⋅v(x)f(x) = u(x) \cdot v(x), ¿cuál es la expresión correcta para su derivada f′(x)f'(x)?

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Respuesta correcta: D) u′(x)⋅v(x)+u(x)⋅v′(x)u'(x) \cdot v(x) + u(x) \cdot v'(x)

  • A) u′(x)⋅v′(x)u'(x) \cdot v'(x)Incorrecto. La derivada del producto NO es el producto de las derivadas.
  • B) u′(x)⋅v(x)−u(x)⋅v′(x)u'(x) \cdot v(x) - u(x) \cdot v'(x)Incorrecto. Ese signo negativo aparece en la regla del cociente.
  • C) u′(x)v′(x)\frac{u'(x)}{v'(x)}Incorrecto. Esta no es la regla del producto.
  • D) u′(x)⋅v(x)+u(x)⋅v′(x)u'(x) \cdot v(x) + u(x) \cdot v'(x)¡Correcto! Es la regla de Leibniz para la derivada de un producto.

💡 Explicación

La regla del producto (o regla de Leibniz) establece que la derivada de un producto de dos funciones es la derivada de la primera por la segunda sin derivar, más la primera sin derivar por la derivada de la segunda.

Pregunta 9

Bloom: Apply

Un grupo de Tacuarembó deriva la función g(x)=(2x+1)(x−3)g(x) = (2x + 1)(x - 3).

Utilizando la regla del producto o desarrollando el polinomio, ¿cuál es la derivada de g(x)=(2x+1)(x−3)g(x) = (2x + 1)(x - 3)?

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Respuesta correcta: C) g′(x)=4x−5g'(x) = 4x - 5

  • A) g′(x)=2g'(x) = 2Incorrecto. Solo derivaste el primer factor sin considerar la interacción con el segundo.
  • B) g′(x)=4x+1g'(x) = 4x + 1Incorrecto. Error en el signo del término lineal al expandir o al aplicar la regla del producto.
  • C) g′(x)=4x−5g'(x) = 4x - 5¡Correcto! Desarrollando g(x)=2x2−5x−3g(x) = 2x^2 - 5x - 3, su derivada es 4x−54x - 5.
  • D) g′(x)=2x−5g'(x) = 2x - 5Incorrecto. Derivaste 2x22x^2 como 2x2x en lugar de 4x4x.

💡 Explicación

Desarrollando: g(x)=2x2−6x+x−3=2x2−5x−3g(x) = 2x^2 - 6x + x - 3 = 2x^2 - 5x - 3. Derivando: g′(x)=2(2x)−5=4x−5g'(x) = 2(2x) - 5 = 4x - 5.

Pregunta 10

Bloom: Apply

Una estudiante de San José determina los intervalos de crecimiento de una parábola.

¿En qué intervalo es estrictamente creciente la función f(x)=x2−6x+5f(x) = x^2 - 6x + 5?

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Respuesta correcta: B) (3,+∞)(3, +\infty)

  • A) (−∞,3)(-\infty, 3)Incorrecto. En este intervalo f′(x)=2x−6<0f'(x) = 2x - 6 < 0, por lo que es decreciente.
  • B) (3,+∞)(3, +\infty)¡Correcto! La derivada es f′(x)=2x−6f'(x) = 2x - 6. f′(x)>0⇔2x>6⇔x>3f'(x) > 0 \Leftrightarrow 2x > 6 \Leftrightarrow x > 3.
  • C) (−∞,5)(-\infty, 5)Incorrecto. 5 es una raíz de f(x)f(x), no el punto donde cambia el signo de la derivada.
  • D) (1,5)(1, 5)Incorrecto. Ese es el intervalo donde la función es negativa, no necesariamente creciente.

💡 Explicación

Una función es estrictamente creciente donde su derivada es positiva. Como f′(x)=2x−6f'(x) = 2x - 6, tenemos 2x−6>0⇒x>32x - 6 > 0 \Rightarrow x > 3, es decir el intervalo (3,+∞)(3, +\infty).

Pregunta 11

Bloom: Analyze

En un laboratorio de Minas se estudia la aceleración como segunda derivada de la posición.

Dada la posición s(t)=2t3−9t2+12ts(t) = 2t^3 - 9t^2 + 12t, ¿cuál es la aceleración a(t)=s′′(t)a(t) = s''(t) en el instante t=2t = 2?

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Respuesta correcta: C) 6

  • A) 0Incorrecto. 0 es la velocidad s′(2)=6(4)−36+12=0s'(2) = 6(4) - 36 + 12 = 0, no la aceleración.
  • B) 12Incorrecto. Evaluaste solo el primer término 12t12t de la segunda derivada sin restar 18.
  • C) 6¡Correcto! s′(t)=6t2−18t+12s'(t) = 6t^2 - 18t + 12, luego s′′(t)=12t−18s''(t) = 12t - 18. Para t=2t=2: 12(2)−18=612(2) - 18 = 6.
  • D) -6Incorrecto. Error de signo en la resta 24−1824 - 18.

💡 Explicación

La velocidad es v(t)=s′(t)=6t2−18t+12v(t) = s'(t) = 6t^2 - 18t + 12. La aceleración es a(t)=v′(t)=s′′(t)=12t−18a(t) = v'(t) = s''(t) = 12t - 18. En t=2t = 2, a(2)=12(2)−18=24−18=6a(2) = 12(2) - 18 = 24 - 18 = 6.

Pregunta 12

Bloom: Analyze

Un profesor en Melo presenta el teorema de la regla de la cadena.

¿Cuál es la derivada de la función compuesta h(x)=(3x2+1)4h(x) = (3x^2 + 1)^4?

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Respuesta correcta: D) h′(x)=24x(3x2+1)3h'(x) = 24x(3x^2 + 1)^3

  • A) h′(x)=4(3x2+1)3h'(x) = 4(3x^2 + 1)^3Incorrecto. Olvidaste multiplicar por la derivada de la función interna (3x2+1)′=6x(3x^2 + 1)' = 6x.
  • B) h′(x)=12x(3x2+1)3h'(x) = 12x(3x^2 + 1)^3Incorrecto. Derivaste 3x23x^2 como 3x3x en lugar de 6x6x.
  • C) h′(x)=24x2(3x2+1)3h'(x) = 24x^2(3x^2 + 1)^3Incorrecto. Multiplicaste por 6x26x^2 en lugar de 6x6x.
  • D) h′(x)=24x(3x2+1)3h'(x) = 24x(3x^2 + 1)^3¡Correcto! Por regla de la cadena: 4(3x2+1)3⋅(6x)=24x(3x2+1)34(3x^2 + 1)^3 \cdot (6x) = 24x(3x^2 + 1)^3.

💡 Explicación

Por la regla de la cadena, ddx[g(x)n]=ng(x)n−1g′(x)\frac{d}{dx}[g(x)^n] = n g(x)^{n-1} g'(x). Para g(x)=3x2+1g(x) = 3x^2 + 1, se tiene g′(x)=6xg'(x) = 6x. Por lo tanto, h′(x)=4(3x2+1)3⋅6x=24x(3x2+1)3h'(x) = 4(3x^2 + 1)^3 \cdot 6x = 24x(3x^2 + 1)^3.

Pregunta 13

Bloom: Analyze

Un estudiante de Florida analiza los puntos de inflexión de una cúbica.

¿En qué valor de xx presenta un punto de inflexión la función f(x)=x3−6x2+9x+2f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x + 2?

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Respuesta correcta: B) x=2x = 2

  • A) x=1x = 1Incorrecto. x=1x = 1 es un máximo relativo (donde f′(1)=0f'(1) = 0).
  • B) x=2x = 2¡Correcto! La segunda derivada es f′′(x)=6x−12f''(x) = 6x - 12. Igualando a cero: 6x=12⇒x=26x = 12 \Rightarrow x = 2.
  • C) x=3x = 3Incorrecto. x=3x = 3 es un mínimo relativo.
  • D) x=6x = 6Incorrecto. Valor tomado del coeficiente de x2x^2.

💡 Explicación

Un punto de inflexión ocurre donde la concavidad cambia de signo, requiriendo que f′′(x)=0f''(x) = 0. Derivando: f′(x)=3x2−12x+9f'(x) = 3x^2 - 12x + 9, f′′(x)=6x−12f''(x) = 6x - 12. Igualando a cero: 6x−12=0⇒x=26x - 12 = 0 \Rightarrow x = 2.

Pregunta 14

Bloom: Apply

Un proyecto de diseño en Punta del Este busca la ecuación de la recta tangente a una curva.

¿Cuál es la ecuación de la recta tangente a la curva f(x)=x2+3xf(x) = x^2 + 3x en el punto donde x=1x = 1?

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Respuesta correcta: A) y=5x−1y = 5x - 1

  • A) y=5x−1y = 5x - 1¡Correcto! f(1)=4f(1) = 4, f′(x)=2x+3⇒f′(1)=5f'(x) = 2x + 3 \Rightarrow f'(1) = 5. Recta: y−4=5(x−1)⇒y=5x−1y - 4 = 5(x - 1) \Rightarrow y = 5x - 1.
  • B) y=5x+4y = 5x + 4Incorrecto. Sumaste la ordenada al origen en lugar de resolver y−4=5(x−1)y - 4 = 5(x - 1).
  • C) y=2x+3y = 2x + 3Incorrecto. Confundiste la recta tangente con la función derivada f′(x)f'(x).
  • D) y=4x+1y = 4x + 1Incorrecto. Usaste la ordenada y=4y=4 como pendiente en lugar de f′(1)=5f'(1)=5.

💡 Explicación

1) Punto de contacto: f(1)=12+3(1)=4⇒(1,4)f(1) = 1^2 + 3(1) = 4 \Rightarrow (1, 4).
2) Pendiente: f′(x)=2x+3⇒m=f′(1)=5f'(x) = 2x + 3 \Rightarrow m = f'(1) = 5.
3) Ecuación punto-pendiente: y−4=5(x−1)⇒y=5x−5+4⇒y=5x−1y - 4 = 5(x - 1) \Rightarrow y = 5x - 5 + 4 \Rightarrow y = 5x - 1.

Pregunta 15

Bloom: Analyze

Una estudiante de Treinta y Tres investiga el comportamiento de las raíces complejas de polinomios con coeficientes reales.

Si un polinomio con coeficientes reales P(x)P(x) tiene a z=3+2iz = 3 + 2i como raíz, ¿qué otra raíz obligatoriamente posee?

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Respuesta correcta: C) z=3−2iz = 3 - 2i

  • A) z=−3+2iz = -3 + 2iIncorrecto. La conjugación afecta la parte imaginaria, no la parte real.
  • B) z=−3−2iz = -3 - 2iIncorrecto. Cambiaste ambos signos; solo la parte imaginaria debe cambiar de signo.
  • C) z=3−2iz = 3 - 2i¡Correcto! Por el Teorema de las Raíces Complejas Conjugadas, las raíces no reales aparecen en pares conjugados.
  • D) z=2+3iz = 2 + 3iIncorrecto. Intercambiaste las partes real e imaginaria.

💡 Explicación

El Teorema de las Raíces Conjugadas establece que si un polinomio con coeficientes reales tiene como raíz a a+bia + bi, su conjugado a−bia - bi también es necesariamente raíz del polinomio.

Pregunta 16

Bloom: Analyze

En Fray Bentos se analiza la divisibilidad polinómica mediante el esquema de Ruffini.

Al dividir P(x)=2x3−3x2+4x−5P(x) = 2x^3 - 3x^2 + 4x - 5 entre (x−2)(x - 2), ¿cuál es el resto de la división?

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Respuesta correcta: A) 7

  • A) 7¡Correcto! Por el Teorema del Resto: R=P(2)=2(23)−3(22)+4(2)−5=16−12+8−5=7R = P(2) = 2(2^3) - 3(2^2) + 4(2) - 5 = 16 - 12 + 8 - 5 = 7.
  • B) 3Incorrecto. Evaluaste P(1)P(1) o cometiste un error aritmético al aplicar Ruffini.
  • C) 11Incorrecto. Error de cálculo en la combinación de sumas y restas de 16−12+8−516 - 12 + 8 - 5.
  • D) -5Incorrecto. -5 es el término independiente, no el resto de la división por (x−2)(x-2).

💡 Explicación

Por el Teorema del Resto, el resto de dividir un polinomio P(x)P(x) entre (x−a)(x - a) es igual a P(a)P(a). En este caso a=2a = 2, por lo que R=P(2)=2(8)−3(4)+4(2)−5=16−12+8−5=7R = P(2) = 2(8) - 3(4) + 4(2) - 5 = 16 - 12 + 8 - 5 = 7.

Pregunta 17

Bloom: Evaluate

Un equipo de ingenieros en Montevideo optimiza el volumen de una caja sin tapa construida a partir de una lámina metálica cuadrada de 12 cm de lado.

Se recortan cuadrados de lado xx en las cuatro esquinas y se doblan las pestañas. ¿Qué valor de xx maximiza el volumen de la caja?

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Respuesta correcta: C) x=2 cmx = 2\text{ cm}

  • A) x=3 cmx = 3\text{ cm}Incorrecto. Evaluando V(3)=3(6)2=108V(3) = 3(6)^2 = 108, mientras que V(2)=2(8)2=128V(2) = 2(8)^2 = 128.
  • B) x=4 cmx = 4\text{ cm}Incorrecto. V(4)=4(4)2=64<128V(4) = 4(4)^2 = 64 < 128.
  • C) x=2 cmx = 2\text{ cm}¡Correcto! V(x)=x(12−2x)2=4x3−48x2+144xV(x) = x(12-2x)^2 = 4x^3 - 48x^2 + 144x. V′(x)=12x2−96x+144=0⇒x2−8x+12=0⇒x=2V'(x) = 12x^2 - 96x + 144 = 0 \Rightarrow x^2 - 8x + 12 = 0 \Rightarrow x = 2 o x=6x = 6. Como x<6x<6, el máximo es x=2x = 2.
  • D) x=6 cmx = 6\text{ cm}Incorrecto. Si x=6x = 6, las dimensiones de la base se reducen a 0, dando un volumen nulo.

💡 Explicación

1) Función volumen: V(x)=x(12−2x)2=4x3−48x2+144xV(x) = x(12 - 2x)^2 = 4x^3 - 48x^2 + 144x, con 0<x<60 < x < 6.
2) Derivada: V′(x)=12x2−96x+144=12(x2−8x+12)V'(x) = 12x^2 - 96x + 144 = 12(x^2 - 8x + 12).
3) Puntos críticos: (x−2)(x−6)=0⇒x=2(x - 2)(x - 6) = 0 \Rightarrow x = 2 o x=6x = 6.
4) Como x=6x=6 anula la base, la solución físicamente válida que maximiza el volumen es x=2 cmx = 2\text{ cm}.

Pregunta 18

Bloom: Evaluate

En un curso avanzado de Durazno se analiza la aproximación por el Teorema del Valor Medio (Lagrange).

Dada f(x)=x2f(x) = x^2 en el intervalo [1,3][1, 3], ¿qué valor c∈(1,3)c \in (1, 3) satisface el Teorema del Valor Medio tal que f′(c)=f(3)−f(1)3−1f'(c) = \frac{f(3) - f(1)}{3 - 1}?

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Respuesta correcta: C) c=2c = 2

  • A) c=1.5c = 1.5Incorrecto. La tasa media de cambio es 4, por lo que 2c=4⇒c=22c = 4 \Rightarrow c = 2.
  • B) c=2.5c = 2.5Incorrecto. f′(2.5)=5≠4f'(2.5) = 5 \neq 4.
  • C) c=2c = 2¡Correcto! Tasa de cambio: 9−12=4\frac{9 - 1}{2} = 4. Como f′(x)=2xf'(x) = 2x, se tiene 2c=4⇒c=22c = 4 \Rightarrow c = 2.
  • D) c=3c = \sqrt{3}Incorrecto.Confundiste el valor medio de la derivada con la media geométrica.

💡 Explicación

1) Pendiente de la secante: f(3)−f(1)3−1=32−122=82=4\frac{f(3) - f(1)}{3 - 1} = \frac{3^2 - 1^2}{2} = \frac{8}{2} = 4.
2) Derivada: f′(x)=2xf'(x) = 2x.
3) Buscamos cc tal que f′(c)=4⇒2c=4⇒c=2f'(c) = 4 \Rightarrow 2c = 4 \Rightarrow c = 2. Note que c=2c = 2 pertenece al intervalo abierto (1,3)(1, 3).

Pregunta 19

Bloom: Evaluate

Un estudiante de Rivera demuestra propiedades de las derivadas de funciones pares e impares.

Si f(x)f(x) es una función derivable y par en todo R\mathbb{R} (es decir, f(−x)=f(x)f(-x) = f(x)), ¿qué propiedad cumple su función derivada f′(x)f'(x)?

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Respuesta correcta: C) f′(x)f'(x) es una función impar (satisface f′(−x)=−f′(x)f'(-x) = -f'(x)).

  • A) f′(x)f'(x) es una función par (satisface f′(−x)=f′(x)f'(-x) = f'(x)).Incorrecto. Al derivar cambia la paridad debido al signo negativo de la regla de la cadena.
  • B) f′(x)f'(x) es necesariamente idénticamente nula.Incorrecto. La constante es par y su derivada es nula, pero x2x^2 es par y su derivada 2x2x no es nula.
  • C) f′(x)f'(x) es una función impar (satisface f′(−x)=−f′(x)f'(-x) = -f'(x)).¡Correcto! Derivando f(−x)=f(x)f(-x) = f(x) mediante regla de la cadena se obtiene −f′(−x)=f′(x)⇒f′(−x)=−f′(x)-f'(-x) = f'(x) \Rightarrow f'(-x) = -f'(x).
  • D) f′(x)f'(x) no está definida en x=0x = 0.Incorrecto. Si ff es derivable en todo R\mathbb{R}, f′(0)f'(0) existe y de hecho f′(0)=0f'(0) = 0.

💡 Explicación

Aplicando la regla de la cadena a la identidad f(−x)=f(x)f(-x) = f(x):
ddx[f(−x)]=ddx[f(x)]⇒f′(−x)⋅(−1)=f′(x)⇒f′(−x)=−f′(x)\frac{d}{dx}[f(-x)] = \frac{d}{dx}[f(x)] \Rightarrow f'(-x) \cdot (-1) = f'(x) \Rightarrow f'(-x) = -f'(x).
Esto demuestra por definición que la derivada de una función par es una función impar.

Pregunta 20

Bloom: Evaluate

Un seminario académico en Salto aborda el Teorema de Rolle para estudiar el número de raíces reales de un polinomio.

Demostrando por contradicción mediante el Teorema de Rolle, ¿cuántas raíces reales como máximo puede tener el polinomio P(x)=x5+4x+1P(x) = x^5 + 4x + 1?

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Respuesta correcta: D) Exactamente 1 raíz real.

  • A) 3 raíces reales.Incorrecto. Si tuviera 3 raíces reales, P′(x)P'(x) debería anularse al menos 2 veces, pero 5x4+4>05x^4 + 4 > 0.
  • B) 5 raíces reales.Incorrecto. Un polinomio de grado 5 tiene hasta 5 raíces en C\mathbb{C}, pero aquí solo 1 es real.
  • C) Ninguna raíz real.Incorrecto. Como es de grado impar (5), por el Teorema de Bolzano / TVI tiene al menos una raíz real.
  • D) Exactamente 1 raíz real.¡Correcto! P′(x)=5x4+4>0P'(x) = 5x^4 + 4 > 0 para todo xx. Como P′(x)P'(x) nunca se anula, por el Teorema de Rolle no puede tener 2 o más raíces reales. Por el TVI posee al menos una.

💡 Explicación

1) Por ser de grado impar, lim⁡x→−∞P(x)=−∞\lim_{x\to -\infty} P(x) = -\infty y lim⁡x→+∞P(x)=+∞\lim_{x\to +\infty} P(x) = +\infty, luego por continuidad tiene al menos 1 raíz real.
2) Su derivada es P′(x)=5x4+4≥4>0P'(x) = 5x^4 + 4 \ge 4 > 0 para todo x∈Rx \in \mathbb{R}.
3) Si tuviera 2 o más raíces reales, entre ellas existiría un valor donde P′(c)=0P'(c) = 0 (Teorema de Rolle), lo cual es imposible porque P′(x)>0P'(x) > 0. Por lo tanto, posee exactamente 1 raíz real.

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