Guía de matemáticas y ciencias
Las matemáticas y la física son el lenguaje universal de la ciencia y la ingeniería. Esta guía reúne las fórmulas más consultadas (álgebra, geometría, cálculo, estadística, trigonometría, física clásica, electricidad) con 60+ calculadoras que verifican tu trabajo paso a paso. Útil para estudiantes secundarios y universitarios (CBC, Ingreso, Ingeniería, Física), profesionales que necesitan reverificar fórmulas, y curiosos que quieren entender cómo se calcula algo concreto. Referencias: Khan Academy, Wolfram MathWorld, Feynman Lectures, Ministerio Educación Argentina. Última revisión: 2026-05-18.
Álgebra y ecuaciones
Ecuación cuadrática ax² + bx + c = 0 — fórmula de Bhaskara (siglo XII):
x = (-b ± √(b²-4ac)) / 2a
El discriminante Δ = b² − 4ac determina las raíces:
Ejemplo: x² − 5x + 6 = 0. Δ = 25 − 24 = 1 > 0. Raíces: x = (5 ± 1)/2 = 3 ó 2.
Sistemas 2×2 de ecuaciones lineales se resuelven por:
Progresiones:
Ecuaciones exponenciales y logarítmicas:
Geometría: áreas, volúmenes, perímetros
Figuras planas (2D):
| Figura | Área | Perímetro |
|---|---|---|
| Cuadrado | l² | 4l |
| Rectángulo | b·h | 2(b+h) |
| Triángulo | b·h/2 | a+b+c |
| Triángulo equilátero | (√3/4)·l² | 3l |
| Círculo | π·r² | 2π·r |
| Trapecio | (B+b)·h/2 | suma lados |
| Rombo | (D·d)/2 | 4l |
| Pentágono regular | (5l·apotema)/2 | 5l |
| Hexágono regular | (3√3/2)·l² | 6l |
Fórmula de Herón para triángulo dado por sus 3 lados (a, b, c):
Cuerpos geométricos (3D):
| Sólido | Volumen | Superficie |
|---|---|---|
| Cubo | l³ | 6l² |
| Prisma rectangular | b·h·p | 2(bh+hp+bp) |
| Esfera | (4/3)π·r³ | 4π·r² |
| Cilindro | π·r²·h | 2π·r(r+h) |
| Cono | (1/3)π·r²·h | π·r(r+g) donde g=√(r²+h²) |
| Pirámide | (1/3)·b·h | b + (1/2)·perimetro·apot. |
| Toro | 2π²·R·r² | 4π²·R·r |
Teorema de Pitágoras (triángulo rectángulo): hipotenusa² = cateto₁² + cateto₂². Generalizable a 3D: diagonal cubo = l·√3.
Ley de cosenos (cualquier triángulo): c² = a² + b² − 2ab·cos(C). Pitágoras es caso especial cuando C = 90°.
Coordenadas y distancia entre dos puntos (x₁,y₁) y (x₂,y₂):
Cálculo: derivadas, integrales y límites
Derivada (d/dx) mide la tasa de cambio instantánea de una función. Geométricamente: pendiente de la recta tangente.
Reglas básicas:
Derivadas comunes:
Ejemplo: f(x) = 3x² + 2x − 5 → f'(x) = 6x + 2.
Integral indefinida (∫): operación inversa de la derivada. Geométricamente: área bajo la curva (definida).
Aplicaciones del cálculo:
Límites son la base del cálculo: lim_{x→a} f(x) = L significa que f(x) se acerca a L conforme x se acerca a a. Indeterminaciones (0/0, ∞/∞) se resuelven con L'Hôpital, factoreo o racionalización.
Combinatoria, factoriales y probabilidad
Factorial: n! = n × (n−1) × (n−2) × ... × 1. Por convención, 0! = 1 (necesario para que las fórmulas combinatorias funcionen).
Permutaciones P(n,k) = n!/(n−k)!: cuenta arreglos de k elementos tomados de n, donde el orden importa.
Combinaciones C(n,k) = n!/(k!(n-k)!): cuenta selecciones de k elementos de n, donde el orden NO importa.
Distinción clave:
Probabilidad básica:
Distribución binomial: P(X=k) = C(n,k) × pᵏ × (1−p)ⁿ⁻ᵏ.
Distribución normal (Gauss): la 'campana'. Caracterizada por μ (media) y σ (desviación estándar). Regla 68-95-99.7:
Teorema de Bayes: P(A|B) = P(B|A)·P(A)/P(B). Usado en medicina (probabilidad de enfermedad dado test +), AI/ML, spam filters.
MCD y MCM (Máximo Común Divisor y Mínimo Común Múltiplo): obtener por algoritmo de Euclides (MCD) y MCM(a,b) = a·b/MCD(a,b). Aplicación: simplificar fracciones, frecuencias periódicas.
Estadística descriptiva e inferencial
Medidas de tendencia central:
Medidas de dispersión:
Regresión lineal y = m·x + b por mínimos cuadrados:
Test de hipótesis básico:
Intervalo de confianza (95%): μ ± 1.96·σ/√n para muestra grande. Cuanto mayor el n, más angosto el intervalo.
Correlación vs causalidad: una correlación alta NO implica que una variable cause la otra. Ejemplo clásico: las ventas de helado y los ahogamientos correlacionan, pero ambas dependen del verano (variable oculta).
Trigonometría y conversiones
Triángulo rectángulo con ángulo θ, lados a (opuesto), b (adyacente), c (hipotenusa):
Funciones inversas (arcoseno, arcocoseno, arcotangente): devuelven el ángulo dado el ratio. tan⁻¹(1) = 45°.
Valores notables:
| θ | 0° | 30° | 45° | 60° | 90° |
|---|---|---|---|---|---|
| sen | 0 | 1/2 | √2/2 | √3/2 | 1 |
| cos | 1 | √3/2 | √2/2 | 1/2 | 0 |
| tan | 0 | √3/3 | 1 | √3 | — |
Radianes ↔ grados:
Los radianes son la unidad natural en cálculo (las derivadas funcionan limpias). En ingeniería y vida cotidiana se prefieren grados.
Conversiones SI (Sistema Internacional):
- °C → °F: F = C × 9/5 + 32
- °C → K: K = C + 273.15
- °F → °C: C = (F − 32) × 5/9
Bases numéricas:
Matrices y álgebra lineal
Una matriz es un arreglo rectangular de números organizados en m filas y n columnas. Las matrices son el lenguaje de la álgebra lineal y aparecen en física cuántica, gráficos 3D, machine learning, sistemas de ecuaciones y criptografía.
Operaciones básicas:
Matriz 2×2 [[a, b], [c, d]]:
Matriz 3×3:
Aplicaciones:
Física clásica: mecánica y energía
Cinemática (descripción del movimiento sin causas):
Dinámica (causas del movimiento):
Energía y trabajo:
Ondas y oscilaciones:
Electricidad, magnetismo y circuitos
Conceptos básicos:
Ley de Ohm: V = I·R. Una de las leyes más importantes en electrónica práctica.
Potencia eléctrica: P = V·I = I²·R = V²/R. En watts (W).
Asociación de resistencias:
Divisor de voltaje (R₁ y R₂ en serie, V_out tomado en R₂): V_out = V_in × R₂/(R₁+R₂). Usado en electrónica para reducir voltaje sin transformador.
Capacitores e inductores:
Circuitos RLC (CA):
Código de colores de resistencias (4 bandas):
Magnetismo y electromagnetismo:
Química básica y termodinámica
Mol y número de Avogadro:
Ley de gases ideales: PV = nRT.
Concentraciones:
pH (escala 0-14):
Reacciones químicas:
Termodinámica: