MATEMÀTIQUES II - RESUM PAU (UIB)

1. ÀLGEBRA LINEAL (Matrius i Sistemes)

Operacions i Propietats: Per multiplicar matrius (ABA \cdot B), el nombre de columnes de AA ha de coincidir amb el nombre de files de BB. (AB)T=BTAT;(AB)1=B1A1(A \cdot B)^T = B^T \cdot A^T \quad ; \quad (A \cdot B)^{-1} = B^{-1} \cdot A^{-1}

Matriu Inversa: Una matriu AA és invertible si i només si A0|A| \neq 0. A1=1AAdj(A)TA^{-1} = \frac{1}{|A|} \text{Adj}(A)^T

Equacions Matricials: Compte amb l’ordre en multiplicar per la inversa (no hi ha propietat commutativa). Si AX=BA1AX=A1BX=A1BA \cdot X = B \Rightarrow A^{-1} \cdot A \cdot X = A^{-1} \cdot B \Rightarrow X = A^{-1} \cdot B Si XA=BXAA1=BA1X=BA1X \cdot A = B \Rightarrow X \cdot A \cdot A^{-1} = B \cdot A^{-1} \Rightarrow X = B \cdot A^{-1}

Discussió de Sistemes (Teorema de Rouché-Frobenius): Sempre s’ha d’anomenar el teorema a l’examen. Sigui AA la matriu de coeficients i AA^* la matriu ampliada de dimensió n×(n+1)n \times (n+1).

  1. Si A0Rang(A)=Rang(A)=n|A| \neq 0 \Rightarrow \text{Rang}(A) = \text{Rang}(A^*) = n \Rightarrow Sistema Compatible Determinat (SCD) (1 solució).
  2. Si A=0Rang(A)<n|A| = 0 \Rightarrow \text{Rang}(A) < n. Calculem Rang(A)\text{Rang}(A^*):
    • Si Rang(A)=Rang(A)<n\text{Rang}(A) = \text{Rang}(A^*) < n \Rightarrow Sistema Compatible Indeterminat (SCI) (\infty solucions).
    • Si Rang(A)Rang(A)\text{Rang}(A) \neq \text{Rang}(A^*) \Rightarrow Sistema Incompatible (SI) (0 solucions).

2. GEOMETRIA ESPACIAL

Vectors:

Plans (π\pi): Equació general: Ax+By+Cz+D=0Ax + By + Cz + D = 0. El vector normal (perpendicular) al pla és n=(A,B,C)\vec{n} = (A, B, C). Per comprovar si 3 punts i l’origen formen un “pla orbital” (coplanaris), l’origen (0,0,0)(0,0,0) ha de complir l’equació del pla format pels 3 punts.

Distàncies: Distància d’un punt P(x0,y0,z0)P(x_0, y_0, z_0) a un pla π:Ax+By+Cz+D=0\pi: Ax + By + Cz + D = 0: d(P,π)=Ax0+By0+Cz0+DA2+B2+C2d(P, \pi) = \frac{|A x_0 + B y_0 + C z_0 + D|}{\sqrt{A^2 + B^2 + C^2}}

Projecció Ortogonal d’un Punt sobre un Pla:

  1. Crear una recta rr que passi pel punt PP amb vector director vr=nπ\vec{v}_r = \vec{n}_\pi.
  2. Fer la intersecció entre la recta rr i el pla π\pi (substituint x,y,zx,y,z de la recta a l’equació del pla per trobar λ\lambda).

3. ANÀLISI (Funcions, Límits, Derivades i Integrals)

Límits i Regla de L’Hôpital: Si tenim indeterminacions 00\frac{0}{0} o \frac{\infty}{\infty}, derivem numerador i denominador per separat: limxcf(x)g(x)=limxcf(x)g(x)\lim_{x \to c} \frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to c} \frac{f'(x)}{g'(x)} Nota UIB: Si tenim 0()0 \cdot (-\infty), s’ha de transformar primer en \frac{\infty}{\infty} baixant una funció al denominador (ex: xln(x)ln(x)1/xx \cdot \ln(x) \rightarrow \frac{\ln(x)}{1/x}).

Teorema de Bolzano (Molt recurrent a la UIB): Si f(x)f(x) és contínua en un interval tancat [a,b][a, b] i canvia de signe en els extrems (f(a)f(b)<0f(a) \cdot f(b) < 0), llavors existeix almenys un punt c(a,b)c \in (a, b) tal que: f(c)=0f(c) = 0 (Sempre s’ha de comprovar la continuïtat abans d’aplicar-lo).

Derivades i Optimització:

Integrals i Àrees (Regla de Barrow): Sempre posar el dxdx per evitar penalitzacions. Àrea compresa entre dues funcions f(x)f(x) i g(x)g(x) entre x=ax=a i x=bx=b: A=abf(x)g(x)dxA = \int_{a}^{b} |f(x) - g(x)| \,dx Integració per parts: udv=uvvdu(Regla ALPES/ILATE per triar la u)\int u \,dv = u \cdot v - \int v \,du \quad \text{(Regla ALPES/ILATE per triar la } u \text{)}


4. PROBABILITAT (Sempre definir els successos AA i BB)

Fórmules Bàsiques: P(AB)=P(A)+P(B)P(AB)P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B) Probabilitat del contrari: P(A)=1P(A)P(\overline{A}) = 1 - P(A). Lleis de De Morgan: P(AB)=P(AB)P(\overline{A} \cap \overline{B}) = P(\overline{A \cup B}).

Probabilitat Condicionada: La probabilitat que passi AA sabent que ha passat BB: P(AB)=P(AB)P(B)P(AB)=P(AB)P(B)P(A|B) = \frac{P(A \cap B)}{P(B)} \Rightarrow P(A \cap B) = P(A|B) \cdot P(B)

Teorema de la Probabilitat Total (Diagrames d’Arbre): P(B)=P(BA1)P(A1)+P(BA2)P(A2)+P(B) = P(B|A_1) \cdot P(A_1) + P(B|A_2) \cdot P(A_2) + \dots Consell UIB: Fer servir diagrames d’arbre (per experiments seqüencials) o diagrames de Venn (quan donen percentatges globals).