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Unidades de AP Calculus

AP Calculus BC unidad 9: paramétricas, polares y vectores

Repaso de la unidad 9 de AP Calculus BC: derivadas y longitud de arco en paramétricas, movimiento vectorial, pendientes y áreas en polares, con práctica.

Unidades de AP Calculus Actualizado 4 min de lectura

De un vistazo

Peso en el examen AB
No entra en el examen AB
Peso en el examen BC
10–15%
Ideas clave
Derivadas paramétricas, longitud de arco, movimiento en el plano, áreas en polares
Solo BC
Toda la unidad
Va antes de
La unidad 10, sucesiones y series infinitas
En esta página
  1. Qué cubre la unidad 9
  2. Las ideas clave
  3. Preguntas de ejemplo
  4. Cómo estudiar la unidad 9

La unidad 9 de AP Calculus, ecuaciones paramétricas, coordenadas polares y funciones vectoriales (Parametric Equations, Polar Coordinates, and Vector-Valued Functions), es la primera de las dos unidades exclusivas de BC. Saca las derivadas y las integrales del eje x y las lleva al plano: una partícula que se mueve por una trayectoria, una curva dada por su ángulo y su distancia al origen, una posición escrita como vector. El cálculo es el mismo. Lo que cambia es cómo se plantea.

AP Calculus AB AP Calculus BC
Peso en el examen no entra en el examen AB 10–15% (solo BC)
Temas adicionales ninguno toda la unidad es solo de BC

Qué cubre la unidad 9

College Board divide la unidad en estos temas. Cada fila enlaza a una lección donde puedes practicarlo con números nuevos cada vez.

Tema Qué aprendes Práctica
Ecuaciones paramétricas Pendientes \frac{dy}{dx} = \frac{dy/dt}{dx/dt} y rectas tangentes Curvas paramétricas
Segundas derivadas de ecuaciones paramétricas Concavidad de una curva paramétrica Curvas paramétricas
Longitud de arco de curvas paramétricas \int_a^b \sqrt{(x')^2 + (y')^2}\,dt Longitud de arco paramétrica
Funciones vectoriales Derivar \langle x(t), y(t)\rangle Movimiento paramétrico
Integrar funciones vectoriales La posición a partir de la velocidad, componente a componente Movimiento paramétrico
Movimiento en el plano Velocidad, rapidez, aceleración y distancia recorrida Movimiento paramétrico
Coordenadas polares y derivación Cambio de coordenadas y pendientes de curvas polares Pendientes en polares
Área de una región polar \frac{1}{2}\int r^2\,d\theta para una curva Áreas en polares
Área entre dos curvas polares El cuadrado exterior menos el cuadrado interior Áreas en polares

Las ideas clave

Una curva paramétrica es una trayectoria recorrida en el tiempo. Tanto x como y dependen de un parámetro t. La pendiente es un cociente de tasas:

\frac{dy}{dx} = \frac{dy/dt}{dx/dt}, \qquad \frac{d^2y}{dx^2} = \frac{\frac{d}{dt}\left(\frac{dy}{dx}\right)}{dx/dt}
La circunferencia paramétrica x = 2cos t, y = 2sen t
Cuando t va de 0 a 2\pi, el punto recorre la circunferencia x^2 + y^2 = 4 una vez, en sentido antihorario. Su longitud de arco de t = 0 a t = \pi es 2\pi.

Los vectores agrupan el movimiento. Si la posición es \vec{r}(t) = \langle x(t), y(t)\rangle, la velocidad es \vec{v}(t) = \langle x'(t), y'(t)\rangle y la aceleración es \vec{a}(t) = \langle x''(t), y''(t)\rangle. La rapidez es el módulo del vector velocidad, y la distancia total es la integral de la rapidez.

Las curvas polares usan ángulo y distancia. Un punto es (r, \theta) con x = r\cos\theta e y = r\sin\theta. Para las pendientes, deriva x e y respecto de \theta y divide. Para el área, suma sectores finos:

A = \frac{1}{2}\int_\alpha^\beta r^2\,d\theta

Preguntas de ejemplo

1. Pendiente y concavidad paramétricas. Para x = t^2 e y = t^3 - 3t:

\frac{dy}{dx} = \frac{3t^2 - 3}{2t} = \frac{3}{2}\left(t - \frac{1}{t}\right)

En t = 2 la pendiente es \frac{9}{4}. La curva tiene tangentes horizontales en t = \pm 1. Para la concavidad, \frac{d}{dt}\left(\frac{dy}{dx}\right) = \frac{3}{2}\left(1 + \frac{1}{t^2}\right), así que en t = 2:

\frac{d^2y}{dx^2} = \frac{\frac{3}{2}\cdot\frac{5}{4}}{4} = \frac{15}{32}

2. Longitud de arco paramétrica. Para x = 2\cos t e y = 2\sin t en [0, \pi], (x')^2 + (y')^2 = 4\sin^2 t + 4\cos^2 t = 4, así que la longitud es \int_0^\pi 2\,dt = 2\pi, la mitad de la longitud de una circunferencia de radio 2.

3. Movimiento en el plano. Una partícula tiene posición \vec{r}(t) = \langle t^2, 3t\rangle. Entonces \vec{v}(t) = \langle 2t, 3\rangle y \vec{a}(t) = \langle 2, 0\rangle. En t = 2 la rapidez es \sqrt{4^2 + 3^2} = 5.

4. Área en polares. El área encerrada por la cardioide r = 1 + \cos\theta es

\frac{1}{2}\int_0^{2\pi} (1 + \cos\theta)^2\,d\theta = \frac{1}{2}\left(2\pi + 0 + \pi\right) = \frac{3\pi}{2}

usando \int_0^{2\pi}\cos\theta\,d\theta = 0 y \int_0^{2\pi}\cos^2\theta\,d\theta = \pi.

Cómo estudiar la unidad 9

  • Divide entre \frac{dx}{dt} dos veces. Aparece en la primera derivada y otra vez en la segunda. Olvidarlo en \frac{d^2y}{dx^2} es el error más común de la unidad 9.
  • Trata los vectores componente a componente. Deriva, integra y suma las posiciones iniciales de x y de y por separado.
  • Halla primero las intersecciones en polares. Para el área entre dos curvas polares, iguala los valores de r para obtener los límites de \theta, y luego usa \frac{1}{2}\int \left(r_{\text{ext}}^2 - r_{\text{int}}^2\right)d\theta.
  • Usa la calculadora donde esté permitida. Muchas integrales de áreas polares y de longitud de arco no tienen una antiderivada sencilla, así que aparecen en la sección con calculadora.
  • Resuelve colecciones de ejercicios. Prueba los ejercicios de paramétricas y polares, todos con soluciones completas.

Para ver el mapa completo del curso, consulta la guía de AP Calculus BC, o compara los dos cursos en la guía de AP Calculus AB.

AP y Advanced Placement son marcas registradas de College Board, que no está afiliado a PracticeCalculus ni respalda esta guía. Los nombres y pesos de las unidades provienen del marco del curso de College Board; consúltalo por si hay cambios.

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Curvas paramétricas

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Preguntas frecuentes

¿De qué trata la unidad 9 de AP Calculus?

La unidad 9 extiende el cálculo a curvas que no son gráficas de y = f(x). Hallas primeras y segundas derivadas y longitudes de arco de curvas paramétricas, analizas el movimiento con funciones vectoriales y hallas pendientes y áreas de curvas en coordenadas polares.

¿Entra la unidad 9 en el examen AP Calculus AB?

No. La unidad 9 solo está en AP Calculus BC, donde supone entre el 10 y el 15 por ciento de la nota de opción múltiple. También aparece en la sección de respuesta libre, normalmente como una partícula que se mueve en el plano o una región polar.

¿Qué es lo más difícil de la unidad 9?

La segunda derivada paramétrica y el área en polares. Para \frac{d^2y}{dx^2}, muchos estudiantes olvidan dividir entre \frac{dx}{dt}. En el área en polares, los errores habituales son olvidar el \frac{1}{2} y usar límites de \theta equivocados.

¿Tengo que pasar las curvas polares a forma cartesiana?

A veces. Usa x = r\cos\theta e y = r\sin\theta para hallar pendientes de curvas polares. Para el área, quédate en forma polar y usa \frac{1}{2}\int r^2\,d\theta.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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