Diapositivas unidad de trabajo 7 sobre Coloración temporal y semipermanente
2017 ii formulario
1. DEPARTAMENTO DE ESTUDIOS GENERALES
FACULTAD DE CIENCIAS E
INGENIERÍA
E.P. de: INGENIERÍA DE SISTEMAS E
INFORMÁTICA
ÁREA: MATEMÁTICA MATEMÁTICA APLICADA A LA INGENIERÍA CICLO: III
Lic.: Miguel Ángel Tarazona Giraldo E_MAIL. mtarazona@uch.edu.pe
E_MAIL. contacto@miguelangeltarazona.com Web: http://migueltarazonagiraldo.com/ 999685938
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TEMA: FORMULARIO MATEMÁTICO MATERIAL ADICIONAL
TURNO: NOCHE PABELLÓN: B AULA: 503B SEMESTETRE: 2017 - II
FORMULARIO MATEMÁTICO
Geometría
Volumen 4
3
3
r
Área de la Superficie 4 2
r
r
Volumen r h2
Área de la superficie lateral 2rh
r
h
Volumen 1
3
2
r h
Área de la superficie lateral r r h r l2 2
h
r
l
Volumen 1
3
2 2
h a ab b
Área de la superficie lateral
a b h b a
a b l
2 2
h
a
b
l
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FACULTAD DE CIENCIAS E
INGENIERÍA
E.P. de: INGENIERÍA DE SISTEMAS E
INFORMÁTICA
ÁREA: MATEMÁTICA MATEMÁTICA APLICADA A LA INGENIERÍA CICLO: III
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Trigonometría
sen cos2 2
1A A sen cos2 1
2
1
2 2A A
sec tan2 2
1A A cos cos2 1
2
1
2 2A A
csc cot2 2
1A A sen sen cos2 2A A A
tan
sen
cos
A
A
A
cos cos sen2 2 2
A A A
cot
cos
sen
A
A
A
sen sen cos cos senA B A B A B
sen cscA A 1 cos cos cos sen senA B A B A B
cos secA A 1 tan A B
tanA tanB
tanAtanB
1
tan cotA A 1 sen
cosA A
2
1
2
sen sen A A cos
cosA A
2
1
2
cos cos A A sen sen cos cosA B A B A B 1
2
AA tantan sen cos sen senA B A B A B 1
2
cos cos cos cosA B A B A B 1
2
Las leyes siguientes son válidas para cualquier triángulo plano ABC de lados a, b, c y de ángulos A, B, C.
Ley de los senos
a
A
b
B
c
Csen sen sen
Ley de los cosenos
c a b ab C2 2 2
2 cos Los otros lados y ángulos están
relacionados en forma similar
Ley de las tangentes
a b
a b
tan A B
tan A B
1
2
1
2
Los otros lados y ángulos están relacionados en forma similar
A
B
C
a
c
b
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Números Complejos
Siendo p un número real cualquiera, el teorema de De Moivre establece que
r i r p i p
p p
cos sen cos sen
Sea n cualquier entero positivo y p n 1 , entonces
r i r in n k
n
k
ncos sen cos sen
1 1 2 2
donde k es un entero positivo. De aquí se pueden obtener las n raíces n-ésimas distintas de un número
complejo haciendo 1,,2,1,0 nk
Geometría Analítica del Espacio
Considerando P x y z1 1 1 1 , , y P x y z2 2 2 2 , ,
Vector que une P1 y P2: PP x x y y z z l m n1 2 2 1 2 1 2 1 , , , ,
Distancia entre dos puntos: d x x y y z z l m n 2 1
2
2 1
2
2 1
2 2 2 2
Recta que pasa por dos puntos:
- Forma Paramétrica:
x x l t 1 y y mt 1 z z nt 1
-Forma Simétrica:
t
x x
l
1
t
y y
m
1
t
z z
n
1
Cosenos Directores:
cos
x x
d
l
d
2 1
cos
y y
d
m
d
2 1
cos
z z
d
n
d
2 1
donde , , denotan los ángulos que forman la línea que une los puntos P1 y P2 con la parte positiva de
los ejes x, y, z respectivamente.
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Ecuación del Plano:
- Que pasa por un punto P1(x1, y1, z1) y tiene vector normal a a a a
1 2 3, , :
a x x a y y a z z1 1 2 1 3 1 0
-Forma General:
Ax By Cz D 0
cos cos cos2 2 2
1 o l m n2 2 2
1
Distancia del punto P0(x0, y0, z0) al plano Ax+By+Cz+D=0
d
Ax By Cz D
A B C
0 0 0
2 2 2
en la cual el signo debe escogerse de tal manera que la distancia no resulte negativa.
Coordenadas cilíndricas:
x r
y r
z z
cos
sen
o
r x y
tan
z z
y
x
2 2
1
r
z
y
x
y
z
P
(x,y,z)
(r,z){
x
O
Coordenadas esféricas:
x r
y r
z r
sen cos
sen sen
cos
o
r x y z
tan
y
x
z
x y z
2 2 2
1
1
2 2 2
cos
z
y
x
y
P (r,{
(x,y,z)
O
z
r
x
Ángulo entre dos rectas en el plano tan
m m
m m
2 1
1 21
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Limites notables
1) 1
0
x
senx
Lim
x
2) 1
0
senx
x
Lim
x
3) 0
0
senxLim
x
4) 1
0
Kx
senKx
Lim
x
5) 1cos
0
xLim
x
6) 0
cos1
0
x
x
Lim
x
7)
2
1cos1
20
x
x
Lim
x
8) 1
tan
0
x
x
Lim
x
9) 1
tan0
x
x
Lim
x
10) 1
tan
0
Kx
Kx
Lim
x
11)
1
lim 1
x
x
e
x
12)
1
0
lim 1 x
x
x e
Reglas Generales de Derivación
d
dx
c( ) 0
d
dx
cx c
d
dx
cx ncxn n
1
d
dx
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dx
dv
dx
dw
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d
dx
cu c
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2
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dx
n n
1 dF
dx
dF
du
du
dx
(Regla de la cadena)
du
dx dx
du
1 dF
dx
dF
du
dx
du
Derivadas de las Funciones Exponenciales y Logarítmicas
d
dx
u
e
u
du
dx
a aa
a
log
log
, 0 1
d
dx
u
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u
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eln log
1
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dx
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dx
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d
dx
u
d
dx
e e
d
dx
v u vu
du
dx
u u
dv
dx
v v u v u v v
ln ln
ln ln1
Derivadas de las Funciones Trigonométricas y de las Trigonométricas Inversas
d
dx
u u
du
dx
sen cos
d
dx
u u
du
dx
cot csc 2
d
dx
u u
du
dx
cos sen
d
dx
u u u
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dx
sec sec tan
d
dx
u u
du
dx
tan sec 2 d
dx
u u u
du
dx
csc csc cot
d
dx
u
u
du
dx
usen sen
1
2 2
1
2
1
1
d
dx
u
u
du
dx
ucos cos
1
2
11
1
0
d
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u
u
du
dx
utan tan
1
2 2
1
2
1
1
d
dx
u
u
du
dx
ucot cot
1
2
11
1
0
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u
u u
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si u
si u
sec
sec
sec
1
2 2
1
2
2
1
1
1
1
1
0
d
dx
u
u u
du
dx u u
du
dx
si u
si u
csc
csc
csc
1
2 2
1
2
2
1
1
1
1
1
0
0
Derivadas de las Funciones Hiperbólicas y de las Hiperbólicas Recíprocas
d
dx
u u
du
dx
senh cosh
d
dx
u u
du
dx
coth csc h2
d
dx
u u
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dx
cosh senh
d
dx
u u u
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dx
sec sec tanhh h
d
dx
u u
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dx
tanh sec h2 d
dx
u u u
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dx
csc csc cothh h
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d
dx
u
u
du
dx
senh-1
1
12
d
dx
u
u
du
dx
si u u
si u u
cos
cosh ,
cosh ,
h-1
1
1
0 1
0 12
1
1
d
dx
u
u
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dx
utanh
1
2
1
1
1 1
d
dx
u
u
du
dx
u o ucoth
1
2
1
1
1 1
d
dx
u
u u
du
dx
si u u
si u u
sec
sec ,
sec ,
h
h
h
-1
1
1
0 0 1
0 0 12
1
1
d
dx
u
u u
du
dx u u
du
dx
si u si ucsc ,h-1
1
1
1
1
0 02 2
Tablas de Integrales
udv uv vdu csc cot cscu udu u C
u du
n
u C nn n
1
1
11
Cuduu seclntan
du
u
u C ln cot ln senudu u C
e du e Cu u
Cuuduu tanseclnsec
a du
a
a
Cu
u
ln
csc ln csc cotudu u u C
sen cosudu u C du
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a
C2 2
1
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Cuduu sencos
C
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u
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22
tan
1
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Cuduu tansec2 du
u u a a
u
a
C2 2
11
sec
csc cot2
udu u C du
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u a
u a
C2 2
1
2
ln
Cuduuu sectansec du
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1
2
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2
2 2
2 2
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1
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u
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2
2 2
8
2
8
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1
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2
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2 2
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cos
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du
u a u a u
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1
2 3
2 11 1
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u a budu
b
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2
15
3 22
3
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1
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3
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2
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2
13
cot cot lnsen3 1
2
2
udu u u C
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sen sen
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a b
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sec sec lnsec3 1
2
1
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a b
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u
u u
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1
2
1
2
2 1
4
1
4
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C
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u
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2
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2
1
1 1
1
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n
cos cos ,
1 1 1
1
2
1
1 1
1
Cuuuduu 2
2
111
1lntantan
1,
1
tan
1
1
tan
2
1
111
n
u
duu
uu
n
duuu
n
nn
u u du
u
u
u u
Csen sen
1
2
1
2
2 1
4
1
4
ue du
a
au e Cau au
1
12
ln lnudu u u u C
u e du
a
u e
n
a
u e dun au n au n au
1 1
u u du
u
n
n u Cn
n
ln ln
1
2
1
1 1
e bu du
e
a b
a bu b bu Cau
au
sen sen cos
2 2
1
u u
du u C
ln
lnln
e bu du
e
a b
a bu b bu Cau
au
cos cos sen
2 2
senh coshudu u C Cuduu 2
1
tanlnsech
cosh senhudu u C Cuduu tanhsech 2
Cuduu coshlntanh Cuduu cothcsch 2
coth lnsenhudu u C Cuduuu sechtanhsech
Cutanduu senhsech 1
Cuduuu cschcothcsch
2
2
2
2
2 2
2
1
au u du
u a
au u
a a u
a
C
cos
du
au u
a u
a
C
2 2
1
cos
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u au u du
u au a
au u
a a u
a
C2
2 3
6
2
2
2
2
2
3
1
cos
udu
au u
au u a
a u
a
C
2
22
2 1
cos
2
2
2
2
2 1
au u
u
du a u u a
a u
a
C
cos
du
u au u
au u
au
C
2
2
2
2
2 2 22
2
2
1
a u u
u
du
a u u
u
a u
a
C
cos
C
a
uaa
uau
au
uau
duu 1
2
2
2
2
cos
2
3
2
2
3
2
Vectores
A B A B cos 0
donde es el ángulo formado por A y B
A B A B A B A B1 1 2 2 3 3
donde A i j k A A A1 2 3
, B i j k
B B B1 2 3
Son resultados fundamentales:
Producto cruz: AxB
i j k
A A A
B B B
1 2 3
1 2 3
kji ˆˆˆ 122131132332 BABABABABABA
Magnitud del Producto Cruz AxB A B sen
El operador nabla se define así:
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zyx
kji
En las fórmulas que vienen a continuación vamos a suponer que U=U(x,y,z), y A=A(x,y,z) tienen derivadas
parciales.
Gradiente de U = grad U
kjikji
z
U
y
U
x
U
U
zyx
U
Divergencia de A = div A
kjikjiA 321 AAA
zyx
A
x
A
y
A
z
1 2 3
Rotacional de A = rot A
kjixkjixA 321 AAA
zyx
321
kji
AAA
zyx
A
y
A
z
A
z
A
x
A
x
A
y
3 2 1 3 2 1
i j k
Laplaciano de U = 2
2
2
2
2
2
2
z
U
y
U
x
U
UU
Integrales Múltiples
F x y dydxy f x
f x
x a
b
,
( )
1
2
F x y dy dxy f x
f x
x a
b
,
( )
1
2
donde y f x 1 e y f x 2 son las ecuaciones de las curvas HPG y PGQ respectivamente, mientras que a y
b son las abscisas de los puntos P y Q. Esta integral también se puede escribir así:
F x y dxdyx g y
g y
y c
d
,
( )
1
2
F x y dx dyx g y
g y
y c
d
,
( )
1
2
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donde x g y 1( ), x g y 2 ( ) son las ecuaciones de las curvas HPG y PGQ respectivamente, mientras que c y
d son las ordenadas de H y G.
Estas son las llamadas integrales dobles o integrales de área. Los anteriores conceptos se pueden ampliar
para considerar integrales triples o de volumen así como integrales múltiples en más de tres dimensiones.
s s t r t dta
t
( ) ( )
Es la longitud de curva correspondiente al intervalo paramétrico a t, .
En parámetro arbitrario: En parámetro s:
Vector tangente unitario
t t
r t
r t
( )
( )
( )
t s r s( ) ( )
Vector normal principal )()()( tttbtn
x
n s
r s
r s
( )
( )
( )
Vector binormal )(
)(
)(
trr
trr
tb
x
x
b s
r s r s
r s
( )
( ) ( )
( )
x
Los vectores unitarios
t n b, , forman un triedo positivo
b t n n b t t n b x x x, ,
Recta tangente en t0
Ecuación vectorial: Ecuación paramétrica
r r t r t 0 0
x x
x
y y
y
z z
x
0
0
0
0
0
0
Plano osculador
t n, en t0
Ecuación vectorial Ecuación paramétrica
r r t r t xr t 0 0 0 0
x x y y z z
x y z
x y z
0 0 0
0 0 0
0 0 0
0
Curvatura y Torsión
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t
r t r t
r t
t
r t r t r t
r t r t
x x
x
3 2
s r s
2
3
]))('(1[
)(''
2
xf
xf
Plano Normal
Ecuación vectorial: Ecuación paramétrica:
r r t r t 0 0 0 x x x y y y z z z0 0 0 0 0 0 0
Plano Rectificante
t b, en t0
Ecuación vectorial: Ecuación paramétrica:
r r t n t 0 0 0
x x y y z z
x y z
y z y z z x z x x y x y
- - -0 0 0
0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0
Componentes Tangencial y Normal de la Aceleración
aT a T
a
.
aN a N
x a
.
Propiedades de la Divergencia
i) div (
F +
G ) = div (
F ) +div (
G )
ii) div (
F ) = div(
F ) + ( grad )
F
iii) div (
F +
G ) = G rot (
F ) -
F rot (
G )
Transformada de Laplace
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0
)()}({ dttfetf ts
L
No f(t) F(s)
1 C (constante)
s
C
2 tn
1
!
n
s
n
, n = 0 y n N
3 tn
1
)1(
n
s
n
, n > -1
4 eat
as
1
5 senhat 22
as
a
6 coshat 22
as
s
7 senkt 22
ks
k
8 coskt 22
ks
s
9 )(tfeat
)( asF
10 )()( atUatf )(sFe as
11 )(tftn
)()1( )(
sF nn
12
t
tf )(
s
dppF )(
13 )()(
tf n
)0(...)0(')0()( )1(21
nnnn
ffsfssFs
14
t
df
0
)(
s
sF )(
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15
t
dtgfgf
0
)()( )()( sGsF
16
)(tf . Función periódica
de periodo T
T
st
sT
dtetf
e 0
)(
1
1
Fórmulas misceláneas
Área en coordenadas polares
drr2
2
1
Ecuaciones paramétricas de la cicloide para Rt
ttax sen tay cos1
Trabajo W
b
a
rdF
b
ba
aCompb
Longitud de arco de y f x en a b y dxa
b
, ( ) 1 2
R
dAyxm ,
R
x dAyxyM ,
R
y dAyxxM ,
Centro de gravedad de una región plana
b
a
b
a
dxxf
dxxxf
x
)(
)(
,
b
a
b
a
dxxf
dxxf
y
)(
)(
2
1 2
Longitud de arco en forma paramétrica
dt
dt
dy
dt
dx
L
22
Momento de inercia de R respecto al origen
R
o dAyxyxI ,22
Área de la superficie generada al girar la gráfica f alrededor de x: xdxfxFS
b
a
2
)(1)(2
Volumen del sólido de revolución generado al girar la gráfica de f alrededor del eje y
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b
a
tdtFtV )(2
Cálculo del volumen
b
a
dxxAV )(
b
a
dxxfV
2
Ecuación diferencial de primer orden
y P x y Q x( ) ( ) Solución ye Q x e dx k
P x dx P x dx( ) ( )
( )
Ecuación del resorte helicoidal r t t t
t
( ) cos ,sen ,
2
Derivada direccional D f x y z f x y zu
, , , , u (
u vector unitario)
Ecuación satisfecha por la carga de un circuito LRC Lq Rq
C
q E t
1
Fuerza ejercida por un fluído dyyLyF
b
a
)(
Fuerza que actúa sobre un líquido encerrado en un tubo F A x g A x g 2 20
Series de Fourier
Serie de Fourier para una función suave a tramos en [-L, L]
1
0
sincos
2
)(
n
nn
L
xn
b
L
xn
a
a
xf
Donde
L
L
dxxf
L
a )(
1
0
L
L
n dx
L
xn
xf
L
a
cos)(
1
L
L
n dx
L
xn
xf
L
b
sin)(
1
Serie de Fourier para una función par en [-L, L]
1
0
cos
2
)(
n
n
L
xn
a
a
xf
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Donde
L
dxxf
L
a
0
0 )(
2
L
n dx
L
xn
xf
L
a
0
cos)(
2
Serie de Fourier para una función impar en [-L, L]
1
sin)(
n
n
L
xn
bxf
Donde
L
n dx
L
xn
xf
L
b
0
sin)(
2
Serie de Fourier para una función definida en [0, L]
a) Serie de Cosenos
1
0
cos
2
)(
n
n
L
xn
a
a
xf
Donde
L
dxxf
L
a
0
0 )(
2
L
n dx
L
xn
xf
L
a
0
cos)(
2
b) Serie de Senos
1
cos)(
n
n
L
xn
bxf
Donde
L
n dx
L
xn
xf
L
b
0
sin)(
2
Serie Compleja de Fourier en [-L, L]
L
xni
eCxf n
)(
Donde
dxexfC L
xni
n )(
2
1