APLICACIONES DE LA MATEMATICA INTRODUCCION AL CALCULO AXIOMATICA DE LOS NUMEROS REALES



Documentos relacionados
Números Reales. MathCon c

ESTRUCTURAS ALGEBRAICAS

INECUACIONES: DESIGUALDADES. 3. Usa métodos para solucionar desigualdades lineales y cuadráticas.

ESTRUCTURAS ALGEBRAICAS

a < b y se lee "a es menor que b" (desigualdad estricta) a > b y se lee "a es mayor que b" (desigualdad estricta)

ESTRUCTURAS ALGEBRAICAS 1

DESIGUALDADES E INTERVALOS

Propiedades de les desigualdades.

NÚMERO REAL. 1. Axiomas de cuerpo y propiedades operatorias. Axioma 2 La suma es asociativa:

1. Números Reales 1.1 Clasificación y propiedades

Módulo 9 Sistema matemático y operaciones binarias

Una desigualdad se obtiene al escribir dos expresiones numéricas o algebraicas relacionadas con alguno de los símbolos

SECRETARIA DE EDUCACIÓN PÚBLICA SUBSECRETARIA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR DIRECCIÓN DE BACHILLERATOS ESTATALES Y PREPARATORIA ABIERTA

José de Jesús Ángel Ángel, c Factorización

INTERVALOS, DESIGUALDADES Y VALOR ABSOLUTO

SOLUCIÓN DE INECUACIONES DE UNA VARIABLE

MATEMÁTICAS BÁSICAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - SEDE MEDELLÍN CLASES # 13 y #14

1.4.- D E S I G U A L D A D E S

Nivelación de Matemática MTHA UNLP 1. Los números reales se pueden representar mediante puntos en una recta.

Multiplicación de Polinomios. Ejercicios de multiplicación de polinomios. José de Jesús Angel Angel.

Multiplicación. Adición. Sustracción

Números Reales y Fundamentos de Álgebra

VII. Estructuras Algebraicas

Espacios Vectoriales

AXIOMAS DE CUERPO (CAMPO) DE LOS NÚMEROS REALES

INSTITUTO VALLADOLID PREPARATORIA página 9

Relaciones binarias. ( a, b) = ( c, d) si y solamente si a = c y b = d

Material N 15 GUÍA TEÓRICO PRÁCTICA Nº 12

Operatoria algebraica

Operaciones Booleanas y Compuertas Básicas

Matrices invertibles. La inversa de una matriz

INSTITUTO VALLADOLID PREPARATORIA página 57

Lección 9: Polinomios

Inecuaciones y Sistemas de Inecuaciones Lineales con una Incóg

Tema 1: Preliminares

EXPRESIONES ALGEBRAICAS. POLINOMIOS

Polinomios: Definición: Se llama polinomio en "x" de grado "n" a una expresión del tipo

INSTITUTO VALLADOLID PREPARATORIA página 37

CURSO BÁSICO DE MATEMÁTICAS PARA ESTUDIANTES DE ECONÓMICAS Y EMPRESARIALES

Matrices Invertibles y Elementos de Álgebra Matricial

3.1 DEFINICIÓN. Figura Nº 1. Vector

A estas alturas de nuestros conocimientos vamos a establecer dos reglas muy prácticas de cómo sumar dos números reales:

Números Reales DESIGUALDADES DESIGUALDADES. Solución de desigualdades. 2x + 4 < 6x +1 6x + 3 8x 7 x 2 > 3x 2 5x + 8. INECUACIONES o DESIGUALDADES

Definición Dados dos números naturales m y n, una matriz de orden o dimensión m n es una tabla numérica rectangular con m filas y n columnas.

Tema 3. Espacios vectoriales

Factorización. Ejercicios de factorización. José de Jesús Angel Angel.

Problemas Resueltos de Desigualdades y Programación Lineal

4º ESO 1. ECUAC. 2º GRADO Y UNA INCÓGNITA

MATEMÁTICAS BÁSICAS. Autora: Jeanneth Galeano Peñaloza Edición: Oscar Guillermo Riaño

Apuntes de Matemática Discreta 9. Funciones

Tarea 4 Soluciones. la parte literal es x3 y 4

CURSO CERO. Departamento de Matemáticas. Profesor: Raúl Martín Martín Sesiones 18 y 19 de Septiembre

TEMA 3: CONTINUIDAD DE FUNCIONES

Índice Introducción Números Polinomios Funciones y su Representación. Curso 0: Matemáticas y sus Aplicaciones Tema 1. Números, Polinomios y Funciones

MINISTERIO DE EDUCACIÓN Concurso Nacional de Matemática Educación Preuniversitaria Curso Temario por Grados

UNIDAD I NÚMEROS REALES

Números y desigualdades

Semana 08 [1/15] Axioma del Supremo. April 18, Axioma del Supremo

Grupos. Subgrupos. Teorema de Lagrange. Operaciones.

Área: Matemática ÁLGEBRA

Ecuaciones e Inecuaciones

Anexo 1: Demostraciones

Colegio Hermanos Carrrera. Departamento de Matemática Prof. Roberto Medina

UNIDAD 4: PLANO CARTESIANO, RELACIONES Y FUNCIONES. OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Representar gráficamente relaciones y funciones en el plano cartesiano.

Estructuras Algebraicas Una estructura algebraica es un objeto matemático consistente en un conjunto no vacío, con por lo menos una operación binaria.

Capítulo 2 Números Reales

Sistemas de ecuaciones lineales

Ejercicios Resueltos del Tema 4

Tema 1: Fundamentos de lógica, teoría de conjuntos y estructuras algebraicas: Apéndice

EJERCICIOS DEL CAPÍTULO I

Conjuntos, Relaciones y Grupos. Problemas de examen.

TEMA 3 POLINOMIOS NOMBRE Y APELLIDOS... HOJA 1 - FECHA...

I. RELACIONES Y FUNCIONES 1.1. PRODUCTO CARTESIANO { }

1. Producto escalar, métrica y norma asociada

Polinomios y Fracciones Algebraicas

Capítulo 5. Valor Absoluto. M.Sc. Alcides Astorga M., Lic. Julio Rodríguez S. Instituto Tecnológico de Costa Rica Escuela de Matemática

NÚMEROS NATURALES Y NÚMEROS ENTEROS

Capítulo 4. Productos notables y factorización

ESTRUCTURAS ALGEBRAICAS

Teoría Tema 1 Inecuaciones


Divisibilidad y números primos

Ejemplos: Sean los conjuntos: A = { aves} B = { peces } C = { anfibios }

MATEMÁTICAS para estudiantes de primer curso de facultades y escuelas técnicas

Matemáticas I (Álgebra) Manual de bachillerato. Primera Edición, 2009 Compilación y Asesoría Pedagógica Erika Alejandra López Estrada

9.1 Primeras definiciones

Parte I. Iniciación a los Espacios Normados

Qué son los monomios?

MA-0125 MATEMÁTICA ELEMENTAL -Décimo Año- I EXAMEN PARCIAL 2012

Álgebra y Trigonometría CNM-108

CONJUNTOS Y RELACIONES BINARIAS

1 v 1 v 2. = u 1v 1 + u 2 v u n v n. v n. y v = u u = u u u2 n.

Fundación Uno. ) 2n, el resultado es: D) b a E)1. entonces el valor de "y" es: II) x y = 3 A)16 B)9 C)4 D)1 E)2. Desarrollo

personal.us.es/elisacamol Elisa Cañete Molero Curso 2011/12

MATEMÁTICAS para estudiantes de primer curso de facultades y escuelas técnicas

CONCEPTOS ALGEBRAICOS BASICOS

Lección 1-Introducción a los Polinomios y Suma y Resta de Polinomios. Dra. Noemí L. Ruiz Limardo 2009

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA VENEZUELA CURSO PROPEDÉUTICO TALLER DE MATEMÁTICA

Análisis de una variable real I. Tijani Pakhrou

Transcripción:

APLICACIONES DE LA MATEMATICA INTRODUCCION AL CALCULO AXIOMATICA DE LOS NUMEROS REALES PROFESOR: CHRISTIAN CORTES D. I) LOS NUMEROS REALES. Designaremos por R, al conjunto de los números reales. En R existen dos operaciones bináreas internas llamadas suma (o adición) y multiplicación ( o producto). La suma de los reales x e y se denota por x+y El producto de los reales x e y se denota por xy R, satisface los siguientes axiomas: A1) Asociatividad de la suma. Para todo x, y, z R, x+(y+z)=(x+y)+z A2) Conmutatividad de la suma. Para todo x,y R, x+y = y+x A3) Elemento neutro aditivo. Existe en R un elemento llamado cero y denotado por 0, tal que para todo x R, x+0=x A4) Elemento inverso aditivo. Para todo número real x, existe otro número real llamado el inverso aditivo de x y denotado por -x, tal que x+(-x)=0 A5) Asociatividad del producto. Para todo x,y,z R, x(yz)=(xy)z A6) Conmutatividad del producto. Para todo x,y R, xy=yx A7) Neutro multiplicativo. Existe en R un elemento llamado "uno", y denotado por 1, tal que para todo x R, x1=x A8) Inverso multiplicativo. Para todo número real x distinto de 0, existe otro real llamado inverso multiplcativo de x y denotado por x -1, tal que xx -1 =1. A9) Distributividad de la multiplicación con respecto a la suma. Para todo número real x, y, z R, x(y+z)=xy+xz. Obs.: Por el hecho de satisfacer R, los axiomas A1 a A9, diremos que R, es un cuerpo. Obs.: Por ser la suma y la multiplicación operaciones bináreas en R, se tiene que: (i) S x,y R, entonces x+y R. (ii) S x, y R, entonces xy R. Algunas reglas algebraicas deducidas de los axiomas. 1) Ley de cancelación de la suma. Sí a+x=a+y, entonces x=y Observacion: Este teorema claramente presenta la forma habitual: hipótesis implica tesis. Hipótesis (lo que se sabe) : a+x=a+y Tesis ( lo que hay que demostrar): x=y

Es decir debemos demostrar que x=y, si ocurre que a+x=a+y, solamente usando los axiomas. Fundamento x = x + 0 A3) x + 0 = x + (a + (-a)) A4) x + (a + (-a)) = (x + a) + (-a) A1) (x + a) + (-a) = (a + x) + (-a) A2) (a + x) + (-a) = (a + y) + (-a) hipótesis (a + y) + (-a) = (y + a) + (-a) A2) (y + a) + (-a) = y + (a + (-a)) A1) y + (a + (-a)) = y + 0 A3) y + 0 = y A4) 2) a 0 = 0 Demostración. a 0 = a (0 + 0) A3) = a 0 + a 0 A9) Luego a 0 = a 0 + a 0 0 = a 0 Cancelación 3) La ecuación a+x = b, tiene solución única. Demostración: Acá debemos demostrar dos cosas: a) La ecuación a+x=b tiene solución. Sea x= a+(-b), entonces, x es solución de la ecuación. b) Unicidad. Supongamos que x1 y x2 son soluciones de la ecuación. Sí es así a+x 1 =b, y a+x 2 =b, Por lo tanto, a+x 1 =a+x 2 usando la ley de cancelación de la suma, se tiene que x 1 =x 2. Luego podemos concluir que no hay dos valores para x, sino sólo 1. 4) Ley de cancelación del producto. Sí ax=ay, entonces x=y siempre que "a" sea distinto de cero Demostración: tarea Definición 1 : 1) La solución de a+x = b se llama diferencia entre a y b y se denota por b-a, es decir a+(-b) = a-b. 2) la solución de ax=b, se llama cuociente entre b y a y se denota por b/a ó b:a, es decir ba -1 = b/a. 5) La ecuación ax=b con "a" distinto de 0, tiene solución única. 2

Demostración: tarea 6) Cero es único. Demostración : tarea 7) -a es único. demostración: tarea 8) 1 es único. demostración: tarea 9) a -1 es único. demostración: tarea 10) -(-a) = a 11) (a -1 ) -1 = a 12) a(-b) = -ab 13) (-a)(-b) = ab 14) Sí ab= 0 entonces a=0 o b=0 15) -(a+b) = (-a) + (-b) 16) (ab) -1 = a -1 b -1 17) a - (b + c) = a - b - c 18) a - (b - c) = a - b + c 19) ac = a bc b 20) a + c = ad + bc b d bd 21) a _ c = ad -bc b d bd 22) a. c = ac b d bd 23) a : c = ad b d bc 24) a. c = ac b b 25) a : c = a 3

b bc ORDEN EN R En R, existen algunos elementos llamados reales positivos, que forman un subconjunto de R, denotado por R+. El conjunto de los reales positivos satisface los dos siguientes axiomas: O1) Sí x,y R +, entonces x+y R +, y xy R +. O2) Dado cualquier real x, una y solo una de las siguientes afirmaciones es verdadera: (i) x R + (ii) x = 0 (iii) -x R + Obs.: Un cuerpo en el cual se cumplen los dos axiomas anteriores, se llama un cuerpo ordenado. Def. 2: x R, se llama negativo, si -x R + Def. 3: x < y es equivalente con (y-x) R + Sí x < y, podemos escribir y > x, es decir x < y es equivalente con y > x. Def. 4: x y es equivalente con (x < y o x = y) x y es equivalente con (x > y o x = y). PROPIEDADES DE LAS DESIGUALDADES. 1) x R + es equivalente con x > 0. Dem.: Sea x R +, entonces x = x-0 R + (0 es neutro) 0 < x ( def.) x > 0 (def.). 2) x R - es equivalente con x < 0. Dem.: Sí x < 0, entonces -x > 0 (def.) 0 < -x (def.) -x+0 R + (def.) -x R + (def.) x R - 3) Tricotomía. Para todo par de reales x,y una y solo una de las tres siguientes proposiciones es verdadera: (i) x < y (ii) x = y (iii) x > y Dem.: Consideremos el real y-x, al cual le aplicaremos el axioma O2), luego: y-x R +, implica que y > x ó y-x=0, implica que y=x ó -(y-x) î R+, implica que -y+x R+, lo cual implica que x > y. 4) La relación " " en R, es una relación de orden total, es decir: i) x x, para todo x R (reflexividad) Dem. evidente por la definición de ii) Sí x y y y x implica que x = y 4

Dem. evidente por definición de iii) Sí x y y y z implica que x z Dem. Sí x y, implica que y-x 0, Sí y z, implica que z-y 0, sumando ambas desigualdades se tiene que z-x 0, lo que implica que x z. iv) Para todo x,y R, x y ó x y. Dem. evidente por la propiedad de tricotomía. EJERCICIOS DE DEMOSTRACION. Demostrar las siguientes propiedades: 5) x < y sí y solo sí x+z < y+z 6) x > y sí y solo sí x+z > y+z 7) x y sí y solo sí x+z y+z 8) x y sí y solo sí x+z y+z 9) x < y, y z > 0, implica que xz > yz 10) x < y, y z < 0 implica que xz > yz 11) S x > 0, x² > 0 12) Sí x < y, y u < v, implica que x+u < y+v 13) Sí x > y, y u > v, implica que x+u > y+v 14) Sí x < y, y u > v, implica que x+v < y+u 15) Sí x > y, y u < v, implica que x+v > y+u 16) Sí 0 < x < y, y 0 < u < v, implica que xu < yv (lo mismo con,, >) 17) Sí x > 0, y y < 0, implica que xy < 0. 18) Sí x < 0, y y < 0, implica que xy > 0. 19) Sí x,y R +, implica que: xy x+y 2 (El medio geométrico, es menor o igual que el medio aritmético.) 20) Sí a 1 < b 1, a 2 < b 2, a 3 < b 3,...a n < b n, entonces, n ai < n b i. 22) Sí a,b,c R, a²+b²+c² > bc+ca+ab Dem: Este tipo de ejercicios, se demuestra partiendo de la tesis y trabajando algebraicamente hasta llegar a una relación conocida y verdadera. 5

a²+b²+c² > bc+ca+ab /2 2(a²+b²+c²) > 2(bc+ca+ab) a²+b²+c²+a²+b²+c² > 2bc+2ca+2ab de acá tenemos que: a²+b² > 2ab c²+a² > 2ac b²+c² > 2bc, las cuales son conocidas y ciertas, ya que por ejemplo, tomando la primera de ellas, se tiene: a²+b² >2ab a²+b²-2ab > 0 (a-b)² > 0, lo cu l es conocido y cierto. 23) Sí a,b,c R +, entonces: 2(a 3 +b 3 +c 3 ) > bc(b+c)+ca(c+a)+ab(a+b) 24) (ab+xy)(ax+by) > 4abxy, a,b,c R + 25) (b+c)(c+a)(a+b) > 8abc, a,b,c R + 26) Demostrar que la suma de todo número real positivo con su inverso multiplicativo, es mayor o igual que 2. 27) 2 > 1 28) 2 > 0 29) 0 < 1/2 < 1 30) 1/2 < 3/4 < 1 31) a²+3b² > 2b(a+b) 32) (a²+b²)(a 4 +b 4 ) > (a 3 +b 3 )² 33) a²b+a²c+ab²+b²c+ac²+bc² > 6abc 34) ab+ac+bc < (a+b-c)²+(a+c-b)²+(b+c-a)² 35) (a²+b²)(c²+d²) > (ac+bd)² INTERVALOS DE NUMEROS REALES. Son ciertos conjuntos de números reales con caracteristicas definidas. Sean a,b números reales, tales que a < b. 1) El conjunto {x R / a < x < b}, se llama intervalo abierto y se denota por ]a,b[. 2) El conjunto {x R / a ó x ó b}, se llama intervalo cerrado y se denota por [a,b]. 3) El conjunto {x R / a x < b}, se llama intervalo semiabierto ( o semicerrado), y se denota por [a,b[ 6

4) El conjunto { x R / a < x b}, se llama intervalo semiabierto (o semicerrado), y se denota por ]a,b]. Describir y graficar los siguientes conjuntos de n meros reales: 1) ]a, [ 2) [a, [ 3) ]-,a] 4) ]-,a[ 5) ]-, [. Obs.: Los intervalos siempre van abiertos por el lado de + ó de -. INECUACIONES. Def. 5: Es una desigualdad, donde existe una o más variables que se desconocen. Cabe señalar que la solución de una inecuación, está constituída por un conjunto de números reales. Ejemplos: a) Inecuación de Primer grado y una incógnita. 5x - 8 > 12 b) Inecuación de Primer grado y dos incógnitas. 7x + 5y < 15 c) Sistema de inecuaciones de Primer grado con una incógnita. 5x + 6 < 18 3x + 1 > 12 d) Sistema de inecuaciones de Primer grado con dos incógnitas. 3x - 5y < 10 2x + y > 5 e) Inecuación de Segundo grado. 5x² - 8x + 5 > 0 f) Inecuación fraccionaria. (2x-1)(3x+2) > 0 (x+5)(x-1) Para resolver inecuaciones se procede de la siguiente manera: i) Sí es de Primer grado, se despeja x ii) De Segundo grado, son las del tipo ax²+bx+c < 0, o que se reducen a ella. Caso particular: El trinomio ax²+bx+c, se puede factorizar en R. Ejemplo: x²-5x+6 < 0 (x-2)(x-3) < 0 Método 1. Para que exista solución, se debe tener que: 7

a) x-2>0 y x-3<0 ó b) x-2<0 y x-3>0 x>2 y x<3 ó x<2 y x>3 S 1 = ]2,3[ S 2 = Luego, la solución es S 1 U S 2 = ]2,3[ U = ]2,3[ Método 2.(de los puntos críticos) Este método consiste fundamentalmente en el desarrollo de los siguientes pasos: i) Buscar los puntos críticos de los polinomios.( Los puntos críticos, son aquellos valores para los cuales el polinomio se hace cero). ii) Ordenar de menor a mayor los puntos críticos. iii) Construir una tabla de doble entrada: en la parte horizontal, se ubican los puntos críticos, partiendo de - y terminando en + ; en la parte vertical, se ubican los polinomios mónicos (de primer grado). iv) Se analizan, los signos que cada polinomio produce en los respectivos intervalos en forma horizontal. v) Se aplica la regla de los signos en forma vertical, para determinar el signo del resultado. vi) Sí la inecuación, es > 0 se consideran los signos más (+); y si dice< 0, se consideran los signos menos (-). Ejemplo: x²-5x+6 < 0. (x-2)(x-3) < 0 i) Puntos críticos: {2,3} - 2 3 + (x-2) - + + (x-3) - - + (x-2)(x-3) + - + Solución= ]2,3[ 8