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Matemáticas AI NS

Prueba 1 Mayo 2025 TZ3

Práctica de Prueba 1 con preguntas de examen y soluciones desarrolladas en español.

Prueba 12 h
7preguntas

Estudio de caso

Calculadora gráfica requerida. Responde todas las preguntas en los espacios provistos. A menos que se indique lo contrario, da respuestas numéricas exactas o correctas a tres cifras significativas.

Preguntas y soluciones

Pregunta 1
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En el triángulo con puntos N, P y V del diagrama, se sabe que NP = 20 m, PV = 25 m y el ángulo VP̂N = 55.5°.

(a) Halla NV.

(b) Halla el ángulo PN̂V.

(c) Por consiguiente o de otro modo, halla la distancia más corta desde P al segmento [NV].

Diagrama del triangulo NPV con NP = 20 m, PV = 25 m y angulo en P de 55.5 grados.

(a) Regla del coseno sobre el lado opuesto al ángulo en P:

\[ NV^2 = 20^2 + 25^2 – 2\cdot 20\cdot 25\cos(55.5^\circ). \]

\(NV \approx 21.4149\,\text{m}\Rightarrow\) 21.4 m.

(b) Regla del seno usando el ángulo en P y el lado opuesto \(NV\):

\[ \frac{\sin\angle PN\!V}{25} = \frac{\sin(55.5^\circ)}{NV}. \]

Con \(NV\approx 21.4149\): \(\sin\angle PN\!V \approx \tfrac{25\sin55.5^\circ}{21.4149}\). Entonces \(\angle PN\!V \approx\) 74.2°.

(c) La distancia mínima desde P a la recta \([NV]\) es la altura desde P. Usando el área:

\[ \text{Área}=\tfrac12\cdot 20\cdot 25\sin(55.5^\circ)=\tfrac12\cdot NV\cdot h \Rightarrow h=\frac{20\cdot 25\sin(55.5^\circ)}{NV}. \]

Con \(NV\approx 21.4149\): \(h\approx\) 19.2 m.

Pregunta 2
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La sonoridad de un sonido \(L\) (en dB) depende de la intensidad \(I\) (en W m\(^{-2}\)) mediante \(L = 10\log_{10}(I/I_0)\), con \(I_0=10^{-12}\,\text{W m}^{-2}\).

En una calle concurrida \(I=10^{-5}\,\text{W m}^{-2}\).

(a) Calcula \(L\).

El sonido de un motor a reacción alcanza \(L=185\,\text{dB}\).

(b) Determina \(I\) en la forma \(a\times 10^k\), con \(1\le a\mathrel{\unicode{x003C}}10\), \(k\in\mathbb{Z}\).

(a) Sustituimos \(I=10^{-5}\) e \(I_0=10^{-12}\) en la fórmula:

\[L=10\log_{10}\left(\frac{10^{-5}}{10^{-12}}\right)=10\log_{10}(10^7).\]

Como \(\log_{10}(10^7)=7\),

\[L=10(7)=70\text{ dB}.\]

\(70\text{ dB}\)

(b) Despejamos la intensidad a partir de \(L=185\):

\[185=10\log_{10}\left(\frac{I}{10^{-12}}\right)\Rightarrow18.5=\log_{10}\left(\frac{I}{10^{-12}}\right).\]

Elevando 10 a ambos lados:

\[\frac{I}{10^{-12}}=10^{18.5}\Rightarrow I=10^{-12}10^{18.5}=10^{6.5}.\]

Para escribirlo en notación científica, \(10^{6.5}=10^{0.5}10^6=\sqrt{10}\,10^6\approx3.16\times10^6\).

\(I=3.16\times10^6\text{ W m}^{-2}\)

Pregunta 3
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Prakash quiere saber si existe relación entre el nivel de satisfacción del cliente y el tipo de interacción de servicio (presencial, chatbot en línea, formulario web). Muestra aleatoria de 250 clientes. Los recuentos se muestran en la tabla.

Nivel de satisfacciónSatisfechoNeutralInsatisfecho
Presencial353023
Chatbots313923
Formularios web192822

Se realiza una prueba \(\chi^2\) de independencia al 5% con valor crítico 9.488. Hipótesis nula \(H_0\): la satisfacción y el tipo de interacción son independientes.

(a) Indica la hipótesis alternativa.

(b) Halla los grados de libertad.

(c) Calcula el estadístico de prueba \(\chi^2\).

Prakash concluye que hay evidencia suficiente para rechazar \(H_0\).

d)
  1. Indica si es correcto. Justifica.
  2. Escribe la conclusión en contexto.

(a) \(H_1\): el nivel de satisfacción y el tipo de interacción no son independientes (hay asociación).

(b) \(\text{gl}=(r-1)(c-1)=(3-1)(3-1)=\) 4.

(c) Totales: filas 88, 93, 69; columnas 85, 97, 68; total 250. Esperados \(E=\tfrac{(\text{fila})(\text{col})}{250}\). Suma \(\sum \tfrac{(O-E)^2}{E}\) da \(\chi^2\approx\) 3.32.

(d) (i) Como \(\chi^2_{\text{calc}}=3.32\mathrel{\unicode{x003C}}9.488\), no se rechaza \(H_0\). La afirmación de Prakash es incorrecta.

(ii) Conclusión: no hay evidencia suficiente para afirmar que la satisfacción y el tipo de interacción no sean independientes; en esta muestra se comportan como independientes.

Procedimiento general: identificamos los datos del apartado, sustituimos en la fórmula o modelo indicado y calculamos el resultado antes de redondear según el enunciado.

Pregunta 4
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Se registran los tiempos (s) de las 16 nadadoras más rápidas en 50 m libre (todos distintos). Parte del diagrama de caja y bigotes se muestra a continuación.

(a) Escribe cuántas nadadoras tardaron más de 24.70 s.

(b) Halla el rango intercuartílico (IQR).

Se considera atípico un valor más de 1.5×IQR por debajo de Q1 o por encima de Q3. Entre las 16, las dos más rápidas hicieron 23.96 s y 24.12 s; las dos más lentas, 25.12 s y 25.40 s.

c)
  1. Demuestra que solo uno de estos tiempos es atípico.
  2. Completa el diagrama de caja y bigotes.
Diagrama de caja y bigotes parcial para los tiempos de 50 m libre.

(a) El percentil 75 (Q3) es 24.70 s; el 25% superior: \(0.25\times 16=\) 4 nadadoras.

(b) Del gráfico: \(Q_1=24.28\) s y \(Q_3=24.70\) s. Entonces \(\text{IQR}=24.70-24.28=\) 0.42 s.

(c) (i) Umbrales: superior \(=Q_3+1.5\,\text{IQR}=24.70+0.63=25.33\) s; inferior \(=Q_1-0.63=23.65\) s.

Entre 23.96, 24.12, 25.12 y 25.40, solo \(25.40\mathrel{\unicode{x003E}}25.33\) ⇒ el único atípico es 25.40 s.

(ii) Completar: bigote superior hasta 25.12 s (excluyendo el atípico), marcar 25.40 s como punto fuera; bigote inferior hasta 23.96 s.

Pregunta 5
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Sofía pide un préstamo de 50 000 € al 4.2% nominal anual, capitalizado mensualmente. Se devuelve en 25 años con pagos mensuales al final de cada mes.

(a) Calcula el pago mensual (a 2 decimales).

Al final de 8 años, gana la lotería y cancela el resto en un único pago.

b)
  1. Calcula ese pago único (a 2 decimales).
  2. Calcula cuánto dinero ahorra al amortizar anticipadamente.

Datos: \(PV=50\,000\), \(i_m=0.042/12=0.0035\), \(n=25\cdot 12=300\).

(a) Renta ordinaria: \[ \text{PMT}=\frac{PV\,i_m}{1-(1+i_m)^{-n}}=\frac{50\,000\cdot 0.0035}{1-(1.0035)^{-300}}\approx \text{\,} 269.47 \text{€}. \]269.47 €

(b) (i) Saldo tras 96 meses: \[ B_{96}=PV(1+i_m)^{96}-\text{PMT}\,\frac{(1+i_m)^{96}-1}{i_m}\approx \text{\,} 39\,243.42 \text{€}. \]\(39\,243.42 \text{€}\)

(ii) Sin cancelación: pago total \(=300\cdot 269.47=80\,841.00\,\text{€}\). Con cancelación: \(96\cdot 269.47+39\,243.42=65\,112.54\,\text{€}\). Ahorro: \(80\,841.00-65\,112.54=\) \(15\,728.46 \text{€}\).

Procedimiento general: identificamos los datos del apartado, sustituimos en la fórmula o modelo indicado y calculamos el resultado antes de redondear según el enunciado.

Pregunta 6
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Un disco circular tiene 10 sectores blancos y 10 sombreados. Los ángulos centrales de los sectores blancos siguen una sucesión aritmética con primer término 6° y diferencia 3°. Una flecha unida al centro se hace girar con probabilidad uniforme.

(a) Halla la probabilidad de que la flecha se detenga en un sector blanco.

En un juego, se hace girar 4 veces y el jugador gana si cae en blanco al menos 3 veces.

(b) Halla la probabilidad de ganar.

Disco circular dividido en sectores blancos y sombreados.

(a) Suma de 10 términos: \(S_{10}=\tfrac{10}{2}\,[2\cdot 6+(10-1)\cdot 3]=5\cdot 39=195^\circ\).

Probabilidad \(p=195/360=\) 13/24 \((\approx 0.542)\).

(b) Sea \(X\sim \text{Bin}(n=4,p=13/24)\). Se pide \(P(X\ge 3)=\binom{4}{3}p^3(1-p)+p^4\).

Con \(p=13/24\): \(P(X\ge 3)\approx\) 0.377.

Procedimiento general: identificamos los datos del apartado, sustituimos en la fórmula o modelo indicado y calculamos el resultado antes de redondear según el enunciado.

Pregunta 7
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Investigadores prueban un modelo que predice felicidad relativa con un valor \(x\). Se mide la felicidad real \(y\) (0–10) mediante encuesta en seis países A–F. La población mundial se estratifica en tres grupos por riqueza y se eligen dos países al azar de cada grupo.

(a) Nombra este tipo de muestreo.

Datos:

PaísABCDEF
Modelo (x)12.315.214.118.520.119.2
Felicidad (y)5.27.36.26.98.07.2

Se acepta el modelo si \(r\mathrel{\unicode{x003E}}0.8\) (correlación de Pearson).

b)
  1. Halla \(r\).
  2. Indica si el modelo se puede considerar válido.

(c) Halla la recta de regresión de \(y\) sobre \(x\).

(d) Predice \(y\) para \(x=17.2\).

(a) La población se divide primero en tres grupos según la riqueza y después se eligen países de cada grupo. Por definición, es

muestreo estratificado.

(b)(i) Introducimos las dos listas de datos en la calculadora y usamos el cálculo de correlación lineal. Se obtiene

\[r\approx0.853899.\]

\(r\approx0.854\)

(b)(ii) El criterio del enunciado acepta el modelo cuando \(r\mathrel{\unicode{x003E}}0.8\). Como \(0.854\mathrel{\unicode{x003E}}0.8\), la correlación lineal positiva es suficientemente fuerte según ese criterio.

El modelo se considera válido.

(c) Con la regresión lineal de \(y\) sobre \(x\), manteniendo los coeficientes completos en la calculadora, obtenemos

\[y=0.265851\ldots x+2.395735\ldots\]

A tres cifras significativas:

\(y=0.266x+2.40\)

(d) Para predecir la felicidad cuando \(x=17.2\), evaluamos la regresión usando los coeficientes no redondeados:

\[y=0.265851\ldots(17.2)+2.395735\ldots=6.96837\ldots\]

\(y\approx6.97\)