Pregunta 1: Si y=sen x y x cambia de π/2 a 22/14, ¿cuál es el cambio aproximado en y?
Solución:
Según la condición dada,
x = π/2, y
x+△x = 22/14
△x = 22/14-x = 22/14 – π/2
Como, y = sen x
= cos x
= coseno (π/2) = 0
△y = △x
△y = 0 △x
△y = 0 (22/14 – π/2)
△y = 0
Por lo tanto, no habrá cambio en y.
Pregunta 2: El radio de una esfera se encoge de 10 a 9,8 cm. ¿Encuentra aproximadamente la disminución de su volumen?
Solución:
Según la condición dada,
Tomemos el radio como x
x = 10, y
Sea △x el error en el radio y △y el error en el volumen
x+△x = 9.8
△x = 9.8-x = 9.8-10 = -0.2
Como, Volumen de la esfera =
= 4πx 2
= 4π(10) 2 = 400 π
△y = △x
△y = (400 π) (-0.2)
△y = -80 π
Por lo tanto, la disminución aproximada de su volumen será -80 π cm 3
Pregunta 3: La placa de metal circular se expande al calentarse de modo que su radio aumenta en un k%. Encuentre el aumento aproximado en el área de la placa, si el radio de la placa antes del calentamiento es de 10 cm.
Solución:
Según la condición dada,
Tomemos el radio como x
x = 10, y
Sea △x el error en el radio y △y el error en el área de la superficie
△x/x × 100 = k
△x = (k × 10)/100 = k/10
Como, Área del metal circular = πx 2
= π(2x) = 2πx
= 2π(10) = 20π
△y = △x
△y = (20 π) (k/10)
△y = 2kπ
Por lo tanto, el aumento aproximado en el área de la placa es 2kπ cm 2
Pregunta 4: Encuentra el porcentaje de error al calcular el área de la superficie de una caja cúbica si se comete un error del 1% al medir las longitudes de las aristas del cubo.
Solución:
Según la condición dada,
Sea △x el error en la longitud y △y el error en el área de la superficie
Tomemos la longitud como x
△x/x × 100 = 1
△x = x/100
x+△x = x+(x/100)
Como, área de superficie del cubo = 6x 2
= 6(2x) = 12x
△y = △x
△y = (12x) (x/100)
△y = 0,12 x 2
Entonces, △y/y = 0.12 x 2 /6 x 2 = 0.02
Cambio porcentual en y = △y/y × 100 = 0,02 × 100 = 2
Por lo tanto, el porcentaje de error al calcular el área de superficie de una caja cúbica es del 2%
Pregunta 5: Si hay un error de 0.1% en la medida del radio de una esfera, encuentre aproximadamente el porcentaje de error en el cálculo del volumen de la esfera.
Solución:
Según la condición dada,
Como, Volumen de la esfera =
Sea △x el error en el radio y △y el error en el volumen
△x/x × 100 = 0,1
△x/x = 1/1000
como, y =
= 4πx 2
dy = 4πx 2 dx
△y = (4πx 2 ) △x
Cambio de volumen,
△y/y =
△y/y =
△y/y = = 3(0.001) = 0.003
Cambio porcentual en y = △y/y × 100 = 0,003 × 100 = 0,3
Por tanto, aproximadamente el porcentaje de error en el cálculo del volumen de la esfera es del 0,3%
Pregunta 6: La presión p y el volumen v de un gas están conectados por la relación pv 1.4 = constante. Encuentre el porcentaje de error en p correspondiente a una disminución de 1/2% en v.
Solución:
Según la condición dada,
= – 1/2%
pv 1.4 = constante = k(digamos)
Tomando log en ambos lados, obtenemos
log(pv 1.4 ) = log (k)
log(p)+log(v 1.4 ) = log k
log(p) + 1.4 log(v) = log k
Derivando wrt v, obtenemos
Cambio porcentual en p = △p/p × 100 = × 100 = -1.4
= -1.4
= 0,7 %
Por lo tanto, el error porcentual en p es 0.7%.
Pregunta 7: La altura de un cono aumenta en un k%, su ángulo semivertical sigue siendo el mismo. ¿Cuál es el porcentaje aproximado de aumento?
Solución:
Según la condición dada,
Sea h la altura, y el área de la superficie. V el volumen, l la altura inclinada y r el radio del cono.
Sea △h el cambio en la altura. △r el cambio en el radio de la base y △l el cambio en la altura inclinada.
Ángulo semi-vertical que permanece igual.
△h/h = △r/r = △l/l
y,
△h/h × 100 = k
△h/h × 100 = △r/r × 100 = △l/l × 100 = k
(i) en la superficie total, y
Solución:
Superficie total del cono
y = πrl + πr 2
Diferenciando ambos lados wrt r, obtenemos
= πl + πr + 2πr
= πl + πr + 2πr
= πl + πl + 2πr
= 2πl + 2πr = 2π(r+l)
△y = △r
△y = (2π(r+l))
Cambio porcentual en y = △y/y × 100 = × 100
= 2k %
Por lo tanto, porcentaje de aumento en el área de superficie total del cono 2k%.
(ii) en el volumen suponiendo que k es pequeño?
Solución:
Volumen del cono (y) =
Diferenciando ambos lados contra h, obtenemos
(r2 + h(2r )
(r2 + h(2r )
( r2 + 2r2 )
= πr 2
△y = △h
△y = (πr 2 )
Cambio porcentual en y = △y/y × 100 = × 100
= 3k %
Por lo tanto, porcentaje de aumento en el volumen del cono 3k%.
Pregunta 8: Muestre que el error relativo al calcular el volumen de una esfera, debido a un error al medir el radio, es aproximadamente igual a tres veces el error relativo en el radio.
Solución:
Según la condición dada,
Sea △x el error en el radio y △y el error en el volumen.
Volumen del cono (y) =
Diferenciando ambos lados de x, obtenemos
( 3×2 )
= 4πx 2
△y = △x
△y = (4πx 2 ) (△x)
△y/y =
△y/y =
Por lo tanto probado!!
Pregunta 9: Usando diferenciales, encuentre los valores aproximados de lo siguiente:
(i)
Solución:
Considerando la función como
y = f(x) =
Tomando x = 25, y
x+△x = 25.02
△x = 25,02-25 = 0,2
△y = dy = dx
△y = △x
△y = (0.02) = 0.002
Por lo tanto, = y+△y = 5 + 0.002 = 5.002
(ii)
Solución:
Considerando la función como
y = f(x) =
Tomando x = 0.008, y
x+△x = 0.009
△x = 0,009-0,008 = 0,001
△y = dy = dx
△y = △x
△y = (0.001) = = 0.008333
Por lo tanto, = y+△y = 0,2 + 0,008333 = 0,208333
(iii)
Solución:
Considerando la función como
y = f(x) =
Tomando x = 0.008, y
x+△x = 0.007
△x = 0,007-0,008 = -0,001
= 0,2
△y = dy = dx
△y = △x
△y = (-0.001) = = -0.008333
Por lo tanto, = y+△y = 0,2 + (-0,008333) = 0,191667
(iv)
Solución:
Considerando la función como
y = f(x) =
Tomando x = 400, y
x+△x = 401
△x = 401-400 = 1
△y = dy = dx
△y = △x
△y = (1) = 0.025
Por lo tanto, = y+△y = 20 + 0,025 = 20,025
(v)
Solución:
Considerando la función como
y = f(x) =
Tomando x = 16, y
x+△x = 15
△x = 15-16 = -1
△y = dy = dx
△y = △x
△y = (-1) = = -0.03125
Por lo tanto, = y+△y = 0,2 + (-0,03125) = 1,96875
(vi)
Solución:
Considerando la función como
y = f(x) =
Tomando x = 256, y
x+△x = 255
△x = 255-256 = -1
= 4
△y = dy = dx
△y = △x
△y = (-1) = = -0.003906
Por lo tanto, = y+△y = 0,2 + (-0,003906) = 3,9961
(vii)
Solución:
Considerando la función como
y = f(x) =
Tomando x = 2, y
x+△x = 2.002
△x = 2.002-2 = 0.002
△y = dy = dx
△y = △x
△y = (0.002) = -0.0005
Por lo tanto, = y+△y = + (-0.005) = 0.2495
(viii) log e 4.04, siendo log 10 4=0.6021 y log 10 e=0.4343
Solución:
Considerando la función como
y = f(x) = log e x
Tomando x = 4, y
x+△x = 4.04
△x = 4-4,04 = 0,04
y = logaritmo e x
= logaritmo e 4 = = 1.386368
△y = dy = dx
△y = △x
△y = (0.04) = 0.01
Por lo tanto, log e 4.04 = y+△y = 1.386368 + 0.01 = 1.396368
(ix) log e 10.02, dado que log e 10=2.3026
Solución:
Considerando la función como
y = f(x) = log e x
Tomando x = 10, y
x+△x = 10.02
△x = 10,02-10 = 0,02
y = logaritmo e x
= logaritmo e 10 = 2,3026
△y = dy = dx
△y = △x
△y = (0.02) = 0.002
Por lo tanto, log e 10.02 = y+△y = 2.3026 + 0.002 = 2.3046
(x) log 10 10.1, siendo log 10 e=0.4343
Solución:
Considerando la función como
y = f(x) = registro 10 x
Tomando x = 10, y
x+△x = 10.1
△x = 10,1-10 = 0,1
y = registro 10 x =
= registro 10 10 = 1
△y = dy = dx
△y = △x
△y = (0.1) = 0.004343
Por lo tanto, log e 10.1 = y+△y = 1 + 0.004343 = 1.004343
(xi) cos 61°, dado que sen 60°=0,86603 y 1°=0,01745 radianes.
Solución:
Considerando la función como
y = f(x) = cos x
Tomando x = 60°, y
x+△x = 61°
△x = 61°-60° = 1° = 0,01745 radianes
y = cos x
= cos 60° = 0,5
= – sen x
= – sen 60° = -0.86603
△y = dy = dx
△y = (-0.86603) △x
△y = (-0,86603) (0,01745) = -0,01511
Por lo tanto, cos 61° = y+△y = 0,5 + (-0,01511) = 0,48489
(xii)
Solución:
Considerando la función como
y = f(x) =
Tomando x = 25, y
x+△x = 25.1
△x = 25,1-25 = 0,1
△y = dy = dx
△y = △x
△y = (0.1) = = -0.0004
Por lo tanto, = y+△y = + (-0.0004) = 0.1996
(xii)
Solución:
Considerando la función como
y = f(x) = sen x
Tomando x = 22/7, y
x+△x = 22/14
△x = 22/14-22/7 = -22/14
pecado (-22/14) = -1
y = sen x
= pecado (22/7) = 0
= cos x
= porque (22/7)= -1
△y = dy = dx
△y = (-1) △x
△y = (-1) (-1) = 1
Por lo tanto, sen(22/14) = 0+1 = 1