Cálculo III
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Cálculo 3

Escuela de Matemáticas
Facultad de Ciencias
Universidad Industrial de Santander

Módulo 2. Derivada de funciones.

Lección 2.2 Multiplicadores de Lagrange y la integral doble en coordenadas rectangulares.

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1. Preparación de la lección

Competencias de la lección

  • Al finalizar la lección, el estudiante podrá utilizar los multiplicadores de Lagrange para encontrar los puntos óptimos (máximos o mínimos) de una función sujeta a una o más restricciones, comprendiendo el significado de las ecuaciones resultantes y cómo relacionan la función objetivo con las restricciones.
  • Entender y explicar cómo el método de Lagrange implica que los gradientes de la función objetivo y de las restricciones sean paralelos en los puntos óptimos, lo que corresponde a la interpretación geométrica del problema.
  • Resolver integrales dobles sobre regiones rectangulares, utilizando correctamente los límites de integración y aplicando la técnica de integración iterada para calcular áreas, volúmenes o valores promedio de funciones sobre dichas regiones.
  • Calcular integrales dobles sobre regiones generales (como regiones definidas por curvas), aplicando adecuadamente los límites de integración que dependen de las características de la región.
  • Resolver problemas del mundo real que involucran el cálculo de cantidades físicas sobre regiones bidimensionales, como masas distribuidas, áreas de figuras complejas, y volúmenes bajo superficies.

Resumen

2. Profundización de la lección

Lección 1.2 Límites y continuidad de una función de varias variables. Derivadas parciales

  1. (T2.3) Optimización restringida y multiplicadores de Lagrange:

    1. Máximos y mínimos con restricciones. (Bibliografía: Thomas p.845-848, Stewart p.976-977, Smith p.886-887).
    2. Multiplicadores de Lagrange. (Bibliografía: Thomas p.848-852, Stewart p.971-976, Smith p.887-893).
  2. (T2.4) Integrales dobles sobre regiones rectangulares y regiones generales:

    1. Integrales dobles. (Bibliografía: Thomas p.870-872, Stewart p.988-992, Smith p.899-904).
    2. Integral iterada y teorema de Fubini. (Bibliografía: Thomas p.872-874, Stewart p.993-996, Smith p.905).
3. Reto de la lección

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4. Cierre de la lección

Autoevaluación

  • ¿En qué consiste el método de los multiplicadores de Lagrange para la optimización restringida?
  • ¿Cómo se interpretan geométricamente los multiplicadores de Lagrange en la optimización con restricciones?
  • ¿Cómo se interpretan las derivadas parciales de una función de dos variables?
  • ¿Qué diferencia existe entre el cálculo de integrales dobles sobre regiones generales y sobre regiones rectangulares?
  • ¿Cuáles son las aplicaciones del cálculo de integrales dobles en problemas de física y geometría?

Estimados estudiantes,
Ahora que hemos concluido nuestra lección, es importante reflexionar sobre lo aprendido y consolidar nuestros conocimientos. A continuación, repasaremos los puntos clave de cada tema y evaluaremos nuestra comprensión a través de algunas preguntas reflexivas.