Physics exam questions and solutions

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¡Hola! Con gusto te ayudaré a resolver estos ejercicios de física. Vamos a empezar con los primeros tres problemas de límites.

Задание 12

El límite a calcular es:

$\lim_{x \to \infty} \frac{5x+x}{3x}$

Primero, simplificamos la expresión:

$\lim_{x \to \infty} \frac{6x}{3x}$

Luego, simplificamos aún más:

$\lim_{x \to \infty} 2 = 2$

Por lo tanto, el límite es 2.

Respuesta: a) 2

Задание 13

El límite a calcular es:

$\lim_{x \to 2} \frac{x^2 - 5x + 6}{x - 2}$

Primero, factorizamos el numerador:

$x^2 - 5x + 6 = (x - 2)(x - 3)$

Entonces, la expresión se convierte en:

$\lim_{x \to 2} \frac{(x - 2)(x - 3)}{x - 2}$

Cancelamos el término $(x - 2)$:

$\lim_{x \to 2} (x - 3)$

Sustituimos $x = 2$:

$2 - 3 = -1$

Por lo tanto, el límite es -1.

Respuesta: a) -1

Задание 14

El límite a calcular es:

$\lim_{x \to 1} \frac{\sqrt[3]{x} - \sqrt{x}}{x - 1}$

Este límite es indeterminado de la forma $\frac{0}{0}$. Para resolverlo, podemos usar la regla de L'Hôpital o manipular algebraicamente la expresión. Usaremos la regla de L'Hôpital, que consiste en derivar el numerador y el denominador con respecto a $x$:

$\frac{d}{dx}(\sqrt[3]{x} - \sqrt{x}) = \frac{1}{3}x^{-2/3} - \frac{1}{2}x^{-1/2}$
$\frac{d}{dx}(x - 1) = 1$

Entonces, el límite se convierte en:

$\lim_{x \to 1} \left(\frac{1}{3}x^{-2/3} - \frac{1}{2}x^{-1/2}\right)$

Sustituimos $x = 1$:

$\frac{1}{3}(1)^{-2/3} - \frac{1}{2}(1)^{-1/2} = \frac{1}{3} - \frac{1}{2} = \frac{2 - 3}{6} = -\frac{1}{6}$

Por lo tanto, el límite es -1/6.

Respuesta: a) -1/6

Continúa resolviendo las siguientes preguntas del examen.

¡Claro! Continuemos con la resolución de los ejercicios.

Задание 15

El límite a calcular es:

$\lim_{x \to 0} \frac{\ln(1-x) - \sin x}{1 - \cos^2 x}$

Primero, simplificamos el denominador usando la identidad trigonométrica $1 - \cos^2 x = \sin^2 x$:

$\lim_{x \to 0} \frac{\ln(1-x) - \sin x}{\sin^2 x}$

Este límite es indeterminado de la forma $\frac{0}{0}$. Podemos usar la regla de L'Hôpital. Derivamos el numerador y el denominador con respecto a $x$:

$\frac{d}{dx}(\ln(1-x) - \sin x) = \frac{-1}{1-x} - \cos x$
$\frac{d}{dx}(\sin^2 x) = 2\sin x \cos x$

Entonces, el límite se convierte en:

$\lim_{x \to 0} \frac{\frac{-1}{1-x} - \cos x}{2\sin x \cos x}$

Este límite sigue siendo indeterminado. Aplicamos la regla de L'Hôpital nuevamente:

$\frac{d}{dx}\left(\frac{-1}{1-x} - \cos x\right) = \frac{-1}{(1-x)^2} - (-\sin x) = \frac{-1}{(1-x)^2} + \sin x$
$\frac{d}{dx}(2\sin x \cos x) = 2(\cos^2 x - \sin^2 x) = 2\cos(2x)$

Entonces, el límite se convierte en:

$\lim_{x \to 0} \frac{\frac{-1}{(1-x)^2} + \sin x}{2\cos(2x)}$

Sustituimos $x = 0$:

$\frac{\frac{-1}{(1-0)^2} + \sin 0}{2\cos(2 \cdot 0)} = \frac{-1 + 0}{2 \cdot 1} = -\frac{1}{2}$

Por lo tanto, el límite es -1/2. Sin embargo, esta opción no está disponible. Revisemos el desarrollo.

Otra forma de resolverlo es usando series de Taylor:
$\ln(1-x) = -x - \frac{x^2}{2} - \frac{x^3}{3} - ...$
$\sin x = x - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} - ...$
$\sin^2 x = (x - \frac{x^3}{3!} + ...)^2 = x^2 - \frac{x^4}{3} + ...$

$\lim_{x \to 0} \frac{-x - \frac{x^2}{2} - x + \frac{x^3}{6}}{x^2} = \lim_{x \to 0} \frac{-2x - \frac{x^2}{2}}{x^2}$

Este límite tiende a infinito.

Respuesta: b) infinito

Задание 16

¿Qué describe el modelo del Big Bang?

El modelo del Big Bang describe:

b) La expansión del universo desde un estado inicial denso y caliente.

Respuesta: b)

Задание 17

La inflación cósmica se refiere a:

a) Un periodo de expansión acelerada en los primeros momentos del universo.

Respuesta: a)

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