1Eva_IT2019_T3 Vector perpendicular a plano

1ra Evaluación I Término 2019-2020. 2/Julio/2019. MATG1013

Tema 2. ( 30 puntos) Considere los siguientes vectores:
V1 = (2,-3,a)
V2=(b,1,-4)
V3= (3,c,2)

Se sabe que V1 es perpendicular a V y V3.

También se sabe que V2.V3=2.

Use un método para encontrar el valor de las incógnitas a,b,c

a) Plantee el sistema

b) Resuelva con el método de eliminación de Gauss

c) Vuelva a resolver con el método de Jacobi con x(0) = [0,0,0], realice tres iteraciones

d) Encuentre el residuo, cota del error absoluto y relativo

Rúbrica: literal a (5 puntos), literal b, ordenar las ecuaciones(5 puntos), método Gauss (10 puntos);  literal c, aplicarJacobi (5 puntos), literal d (5 puntos)


Notas:
– Todos los temas deben mostrar evidencia del desarrollo del método numérico planteado.
– En geometría euclídea se tiene, dos vectores v1 y v2 que son ortogonales forman un ángulo recto, por lo tanto v1 ⋅ v2 = 0. https://es.wikipedia.org/wiki/Ortogonalidad_(matem%C3%A1ticas)

Referencia: Chapra 5ed. problema 10.18 p304, pdf 328.

1Eva_IT2019_T2 Catenaria cable

1ra Evaluación I Término 2019-2020. 2/Julio/2019. MATG1013

Tema 2. (30 puntos) Un cable en forma catenaria es aquel que cuelga entre dos puntos que no se encuentran sobre la misma línea vertical. Como se muestra en la figura 1, no está sujeta a más carga que su propio peso. Así, su peso en N/m actúa como una carga uniforme por unidad de longitud a lo largo del cable. 

En la figura 2, se ilustra un diagrama de cuerpo libre de una sección AB, donde TA y TB son las fuerzas de tensión en el extremo.

Con base en los balances de fuerzas horizontal y vertical, se obtiene para el cable el siguiente modelo:

y = \frac{T_A}{w} cosh \Big( \frac{w}{T_A}x \Big) + y_0 - \frac{T_A}{w}

Donde la altura y del cable está en función de la distancia x.

Además se tiene que:

cosh(z) = \frac{e^z+ e^{-z}}{2}

Utilice el método de Newton-Raphson para hallar el valor del parámetro TA dado los valores de los parámetros w=12, y0=6 de modelo que el cable tenga una altura de 15 metros para x=50

Rúbrica: Planteamiento del problema (10 puntos), obtener la derivada (5 puntos), plantear el método (5 puntos), iteraciones (5 puntos), verificar tolerancia (5 puntos)


Nota: Todos los temas deben mostrar evidencia del desarrollo del método numérico planteado.

Referencia: Chapra 5Ed Problema 8.17 p219 pdf243. Sears&Zemanski Vol1 12Ed problema 5.63. Cuerda con masa p173. https://es.wikipedia.org/wiki/Catenaria

1Eva_IT2019_T1 Oxígeno y temperatura en mar

1ra Evaluación I Término 2019-2020. 2/Julio/2019. MATG1013

Tema 1. (40 puntos) La concentración de oxígeno disuelto a nivel del mar en agua dulce es función de la temperatura o(T)

T (℃) 0 8 16 24 32 40
o (mg/L) 14.6 11.5 9.9 8.4 7.3 6.4

a) Con los siguientes datos, encuentre un modelo polinómico de grado 3 y estime la concentración para la temperatura de 15 grados y estime el error.

b) Usando el polinomio del literal a, aproxime la derivada de la concentración de oxígeno en función de la temperatura en T = 16 grados.

c) Usando el polinomio del literal a y el método de la bisección encuentre T cuando o=9 mg/L, con una tolerancia de 10-3

Rúbrica: literal a, plantear polinomio (15 puntos), interpolar (5 puntos), literal b obtener derivada (5puntos), evaluar derivada (5 puntos) literal c, selección de rángo de búsqueda (3 puntos) desarrollo de al menos tres iteraciones (7 puntos)


Nota: Todos los temas deben mostrar evidencia del desarrollo del método numérico planteado.

tm = [0.,8,16,24,32,40]
ox = [14.6,11.5,9.9,8.4,7.3,6.4]

Referencia: Chapra 5ed, problema 19.15 p576, pdf600.  1Eva_IIT2014_T3 Oxigeno y temperatura en mar, http://blog.espol.edu.ec/matg1013/1eva_iit2014_t3-oxigeno-y-temperatura-en-mar/. La «gigantesca» reserva de agua dulce hallada bajo el océano Atlántico (y qué esperanzas brinda para las zonas áridas del planeta). eluniverso.com 25/junio/2019. https://www.eluniverso.com/noticias/2019/06/25/nota/7394484/gigantesca-reserva-agua-dulce-hallada-bajo-oceano-atlantico-que

 

 

1Eva_IIT2018_T4 Tasa de interés en hipoteca

1ra Evaluación II Término 2018-2019. 10/Noviembre/2018. MATG1013

Tema 4. Para pagar una hipoteca de una casa durante n periodos de tiempo se usa la fórmula:

P = A\Big(\frac{1-(1+i)^{-n}}{i} \Big)

En ésta ecuación, P es el valor presente de la casa, A es el valor del pago periódico de la deuda durante n periodos y la tasa de interés por periodo es i.

Suponga que la casa tiene un valor presente de 70000 dólares y deberá ser pagada mediante 1200 dólares mensuales por 25 años (300 meses).

a) Plantee la ecuación

b) Encuentre un intervalo para i donde haya un cambio de signo en la función

c) Aplique el método de Newton

1Eva_IIT2018_T3 Interpolar con sistema de ecuaciones

1ra Evaluación II Término 2018-2019. 10/Noviembre/2018. MATG1013

Tema 3. Encuentre el polinomio:

p_2(x) = b_0 + b_1x + b_2 x^2

tal que se ajuste a tres puntos de y(x) para x = 1.0, 1.5 y 2.1 de la tabla presentada.
Resuelva usando un sistema de ecuaciones.

x 1.0 1.1 1.3 1.5 1.9 2.1
y(x) 1.84 1.90 2.10 2.28 2.91 3.28

a) Plantee el sistema Ax=B resultante con las variables b0, b1, b2

b) Calcule ||Tj||  y comente

c) Encuentre el número de condición K(A) =||A||||A-1||  y comente

d) Resuelva el sistema con el método de eliminación de Gauss

1Eva_IIT2018_T2 Distancia mínima a un punto

1ra Evaluación II Término 2018-2019. 10/Noviembre/2018. MATG1013

Tema 2. Aproxime con un grado de exactitud de 0.0001 el valor de x que en la gráfica de y=ex está más cerca al punto P(1,1).

a) Plantear la ecuación

b) Hallar un intervalo de existencia y de convergencia


Referencias: 

Gigante asteroide con su propia Luna pasará en cercanías de la Tierra . https://www.eluniverso.com/noticias/2019/05/23/nota/7344362/gigante-asteroide-su-propia-luna-pasara-cercanias-tierra

 Un asteroide dos veces más grande que un avión Boeing 747 pasará muy cerca la Tierra. https://www.eluniverso.com/noticias/2018/08/28/nota/6927335/asteroide-dos-veces-mas-grande-que-avion-pasara-muy-cerca-tierra

 

Referencia: https://spaceplace.nasa.gov/comet-quest/sp/

1Eva_IIT2018_T1 Interpolar velocidad del paracaidista

1ra Evaluación II Término 2018-2019. 10/Noviembre/2018. MATG1013 https://www.dreamstime.com/stock-photo-skydiving-formation-group-people-image62015024

Tema 1. Un paracaidista con masa de 75 Kg salta de un globo aerostático fijo.

La velocidad del paracaidista se registra como se indica en la tabla.

t [s] 0 2 4 6 8
v(t) [m/s] 0.0 16.40 27.77 35.64 41.10

a) Construya un polinomio P2(t) para 0 ≤ t ≤ 8

b) Mediante integración encuentre la distancia recorrida en el tiempo de 0 a 8 segundos.


t = [0.0, 2, 4, 6, 8]
v = [0.0, 16.40, 27.77, 35.64, 41.10]

1Eva_IT2018_T2 Teorema Punto Fijo

1ra Evaluación I Término 2018-2019. 26/junio/2018. MATG1013

Tema 2. (25 puntos) Sea g:[a,b] → R una función continua tal que g(x) ∈ [a,b] para toda x ∈ [a,b] .
Suponga además que g es una función contractiva en [a,b] esto es
\forall x,y \in [a,b]: |g(x)-g(y)| \lt |x-y|

Demuestre o refute las siguientes afirmaciones:

a) g tiene al menos un punto fijo en [a,b]

b) g tiene un punto fijo único en [a,b]

Rúbrica:
Literal a. Construye la función f(x)=x-g(x)=0 , verifica el cambio de signo de f(x) en los extremos del intervalo y concluye que p =g(p) (hasta 15 puntos),
literal b. Supone dos puntos fijos, calcula | p-q |, utiliza la propiedad contractiva y concluye que se produce una contradicción (hasta 10 puntos)

1Eva_IT2018_T1 Tanque esférico canchas deportivas

1ra Evaluación I Término 2018-2019. 26/junio/2018. MATG1013

Tema 1. (25 puntos) Suponga que se está diseñando un tanque esférico para almacenamiento de agua para las canchas de la ESPOL. 

El volumen del líquido se calcula con:

V = \frac{\pi h^{2} (3R-h)}{3}

donde
V: volumen,
h: profundidad en el tanque,
R: radio.

Si R=3 m, ¿a qué profundidad debe llenarse el tanque tal que contenga 30 m3?

a) Seleccione un valor inicial adecuado y

b) Realice las iteraciones con el método de Newton-Raphson y una tolerancia de 10-6.

c) Con los errores en las iteraciones verifique el orden de convergencia

Rúbrica: Literal a (5 puntos), literal b (15 puntos), literal c (5 puntos)

1Eva_IT2018_T3 Temperatura en nodos de placa

1ra Evaluación I Término 2018-2019. 26/junio/2018. MATG1013

Tema 3. (25 puntos). La temperatura en los nodos de la malla de una placa se puede calcular con el promedio de las temperaturas de los 4 nodos vecinos de la izquierda, derecha, arriba y abajo.

Una placa cuadrada de 3 m de lado tiene la temperatura en los nodos de los bordes como se indica en la figura,

a) Plantee el sistema de ecuaciones y resuelva con eliminación de Gauss, encontrar a, b, c, d.

b) Encuentre la matriz T de Jacobi y comente sobre la convergencia

c) Con X[0]=[a=60, b=40, c=70, d=50], realice 3 iteraciones, estime el error, comente.

d) Con la tercera iteración calcule el residuo y encuentre una cota del error absoluto y error relativo

Rúbrica: Literal a (5 puntos), literal b (5 puntos), literal c (10 puntos), literal d (5 puntos).