Física con Zeuss

Intensivo PAES · Capítulo 21 · Opcional M2

Respuestas · Evaluación Formativa M2

Pauta y desarrollo de la evaluación opcional M2 del capítulo 21.

Esta pauta es opcional. Corresponde a la Competencia Matemática M2. Quienes solo rinden M1 no la aplican. Intenta cada pregunta antes de abrir el popup.
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1 Opcional M2

El producto de las desviaciones estándar de las muestras 1 – 3 – 5 – 7 – 9 y 2 – 4 – 6 – 8 – 10 es:

Pregunta 1

Desarrollo

Ambos conjuntos tienen la misma dispersión, pues el segundo se obtiene sumando 1 a cada dato del primero. Para \(1,3,5,7,9\), la media es \(5\):

\[ \sigma=\sqrt{\frac{(1-5)^2+(3-5)^2+(5-5)^2+(7-5)^2+(9-5)^2}{5}} =\sqrt{\frac{16+4+0+4+16}{5}}=\sqrt8. \]

La segunda muestra también tiene desviación estándar \(\sqrt8\). Por tanto:

\[ \sqrt8\cdot\sqrt8=8. \]

Alternativa correcta: D

2 Opcional M2

La desviación estándar de los datos \(5x,5y,5z\) es 1,5. ¿Cuál es la desviación estándar de \(x,y,z\)?

Pregunta 2

Desarrollo

Multiplicar todos los datos por una constante \(k\) multiplica la desviación estándar por \(|k|\). Si \(\sigma\) es la desviación de \(x,y,z\):

\[ 5\sigma=1,5. \]

Entonces:

\[ \sigma=\frac{1,5}{5}=0,3. \]

Alternativa correcta: A

3 Opcional M2

La tabla adjunta muestra el resultado obtenido por dos cursos de un colegio en un ensayo de matemática. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es siempre verdadera?

CursoPromedioDesviación estándar
IV° A52562
IV° B53584

Pregunta 3

Desarrollo

La desviación estándar mide la dispersión. Según la tabla:

\[ \sigma_A=62,\qquad \sigma_B=84. \]

Como \(62<84\), los puntajes del IV° A presentan menor dispersión y, por tanto, son más homogéneos. La alternativa C no puede asegurarse sin conocer cuántos estudiantes hay en cada curso.

Alternativa correcta: A

4 Opcional M2

El número de depósitos que se hicieron en la sucursal de un banco durante cinco días fue: 85, 90, 92, 90, 93. ¿Cuál es la desviación estándar?

Pregunta 4

Desarrollo

Primero calculamos la media:

\[ \bar x=\frac{85+90+92+90+93}{5}=\frac{450}{5}=90. \]

Las desviaciones al cuadrado son:

\[ 25,\;0,\;4,\;0,\;9. \]

Su suma es \(38\). Entonces:

\[ \sigma=\sqrt{\frac{38}{5}}. \]

Alternativa correcta: A

5 Opcional M2

En un conjunto en que todos los datos son distintos, el menor y el mayor dato aumentaron y disminuyeron en 2 unidades, respectivamente. ¿Cuál de las siguientes medidas siempre es posible afirmar que se mantuvo constante?

Pregunta 5

Desarrollo

El dato menor aumenta en \(2\) y el mayor disminuye en \(2\). Por tanto, el cambio total en la suma de los datos es:

\[ +2-2=0. \]

La suma total no cambia y la cantidad de datos tampoco, así que:

\[ \bar x=\frac{\sum x_i}{n} \]

permanece constante. La dispersión sí puede cambiar, porque los extremos se acercan.

Alternativa correcta: A

6 Opcional M2

Una colección de datos está formada por 7 números pares consecutivos. ¿Cuál es la desviación estándar de estos datos?

Pregunta 6

Desarrollo

Podemos representar los siete pares consecutivos alrededor de su media como:

\[ -6,-4,-2,0,2,4,6. \]

La suma de los cuadrados de las desviaciones es:

\[ 36+16+4+0+4+16+36=112. \]

Por tanto:

\[ \sigma=\sqrt{\frac{112}{7}}=\sqrt{16}=4. \]

La expresión que aparece entre las alternativas es la C.

Alternativa correcta: C

7 Opcional M2

Las calificaciones de 10 estudiantes tienen promedio 4,5 y desviación estándar 1,2. Si a cada estudiante se le agregan 3 décimas a su calificación, ¿cuál es la nueva desviación estándar?

Pregunta 7

Desarrollo

Sumar la misma constante a todos los datos desplaza el conjunto, pero no modifica las distancias respecto de la media. Por eso la desviación estándar no cambia:

\[ \sigma_{\text{nueva}}=\sigma_{\text{original}}=1,2. \]

Alternativa correcta: B

8 Opcional M2

En las tablas de frecuencias se muestran dos muestras para la variable \(A\), con \(a

Muestra X
Variable Af
a2
b7
c5
Muestra Y
Variable Af
a7
b2
c5

Pregunta 8

Desarrollo

Cada muestra contiene \(14\) datos. En X, los dos primeros valores son \(a\); en Y, los siete primeros son \(a\). El percentil 10 se ubica al comienzo de ambas distribuciones y corresponde a \(a\) en las dos muestras:

\[ P_{10}(X)=a,\qquad P_{10}(Y)=a. \]

Los demás cuartiles no coinciden necesariamente según las frecuencias mostradas.

Alternativa correcta: D

9 Opcional M2

La media de la población compuesta por \(a,b,c\) es igual a \(b\). Si \(a

Pregunta 9

Desarrollo

Como la media es \(b\):

\[ \frac{a+b+c}{3}=b \Rightarrow a+c=2b \Rightarrow c=2b-a. \]

Las desviaciones respecto de \(b\) son:

\[ a-b,\quad 0,\quad c-b=b-a. \]

Entonces:

\[ \sigma^2=\frac{(b-a)^2+0+(b-a)^2}{3} =\frac{2(b-a)^2}{3}. \]

Por tanto:

\[ \sigma=(b-a)\sqrt{\frac23} =\frac{\sqrt6}{3}(b-a). \]

Alternativa correcta: E

10 Opcional M2

La desviación estándar de un conjunto \(C\) es \(\sigma\). \(C_1\) se forma sumando \(n\) a cada dato y \(C_2\) multiplicando cada dato por \(n\), con \(n>1\). ¿Cuál afirmación es verdadera?

Pregunta 10

Desarrollo

Sumar una constante no cambia la desviación estándar:

\[ \sigma_{C_1}=\sigma. \]

Multiplicar todos los datos por \(n\) multiplica la desviación estándar por \(n\):

\[ \sigma_{C_2}=n\sigma. \]

Como \(n>1\):

\[ n\sigma>\sigma, \]

de modo que \(C_1\) presenta menor dispersión que \(C_2\).

Alternativa correcta: A

11 Opcional M2

Considere \(A=\{a+1,a,a-1,a+8\}\) y \(B=\{a+3,a+2,a+3,a\}\), con \(a\in\mathbb N\). ¿Cuál afirmación es verdadera?

Pregunta 11

Desarrollo

Restar \(a\) a todos los datos no cambia la dispersión. Podemos comparar:

\[ A'=\{1,0,-1,8\},\qquad B'=\{3,2,3,0\}. \]

Ambos tienen media \(2\). Para A:

\[ \sigma_A^2=\frac{(1-2)^2+(0-2)^2+(-1-2)^2+(8-2)^2}{4} =\frac{1+4+9+36}{4}=12,5. \]

Para B:

\[ \sigma_B^2=\frac{1+0+1+4}{4}=1,5. \]

Así:

\[ \sigma_A^2>\sigma_B^2. \]

Alternativa correcta: D

12 Opcional M2

Sean \(A=\{x_1,\dots,x_5\}\) y \(B=\{y_1,\dots,y_5\}\), ordenados crecientemente, con \(x_5

Pregunta 12

Desarrollo

La condición

\[ x_5indica que incluso el mayor dato de A es menor que el menor dato de B. Por tanto, todos los datos de B son mayores que todos los datos de A. En consecuencia:

\[ \bar y>\bar x. \]

No se puede asegurar cuál conjunto tiene mayor dispersión.

Alternativa correcta: A

13 Opcional M2

Sea \(\{a,b,c\}\), con desviación estándar \(k\). ¿Cuál es la desviación estándar de \(\{3a+2,3b+2,3c+2\}\)?

Pregunta 13

Desarrollo

La transformación tiene la forma:

\[ y=3x+2. \]

Sumar \(2\) no modifica la desviación estándar, mientras que multiplicar por \(3\) la multiplica por \(3\):

\[ \sigma_y=|3|\sigma_x=3k. \]

Alternativa correcta: D

14 Opcional M2

Los 4 datos de una muestra son positivos y están en la razón 1 : 2 : 5 : 8. ¿Cuál afirmación es verdadera?

Pregunta 14

Desarrollo

Representemos los datos como:

\[ k,2k,5k,8k. \]

La media es:

\[ \bar x=\frac{16k}{4}=4k. \]

Las desviaciones son:

\[ -3k,-2k,k,4k. \]

Entonces:

\[ \sigma^2=\frac{9k^2+4k^2+k^2+16k^2}{4} =\frac{30k^2}{4}. \]

Por tanto:

\[ \sigma=k\frac{\sqrt{30}}2. \]

Como \(k\) es precisamente el dato menor, coincide con C.

Alternativa correcta: C

15 Opcional M2

El menor valor de un conjunto es \(M\) y el mayor es \(N\). Si cada puntaje se incrementa en \(x\), ¿cuál afirmación es verdadera?

Pregunta 15

Desarrollo

Al sumar \(x\) a cada dato, la nueva media es:

\[ \bar x_{\text{nueva}}=\bar x_{\text{original}}+x. \]

El rango no cambia:

\[ (N+x)-(M+x)=N-M. \]

Los cuartiles también aumentan en \(x\), y la desviación estándar permanece constante.

Alternativa correcta: A

16 Opcional M2

Sean las colecciones A y B, ambas con desviación estándar igual a 0. ¿Cuál afirmación es siempre verdadera?

Pregunta 16

Desarrollo

Una desviación estándar igual a cero significa que no existe dispersión:

\[ \sigma=0. \]

Esto solo ocurre cuando todos los datos de la colección tienen exactamente el mismo valor. Por ello, todos los datos de A son iguales entre sí. No es necesario que ese valor coincida con el valor común de B.

Alternativa correcta: A

17 Opcional M2

Sea \(\sigma_A\) la desviación estándar de la Tabla A y \(\sigma_B\) la de la Tabla B. ¿Cuál es la relación correcta?

Tabla A
VariableFrecuencia
36
54
72
Tabla B
VariableFrecuencia
2.2236
2.2254
2.2272

Pregunta 17

Desarrollo

La Tabla A contiene los valores \(3,5,7\) con frecuencias \(6,4,2\). La Tabla B contiene \(2.223,2.225,2.227\) con las mismas frecuencias. Cada valor de B se obtiene sumando \(2.220\) al correspondiente valor de A:

\[ 3+2220=2223,\quad 5+2220=2225,\quad 7+2220=2227. \]

Sumar una constante a todos los datos no cambia la desviación estándar. Por tanto:

\[ \sigma_A=\sigma_B. \]

Alternativa correcta: E

18 Opcional M2

En la tabla se registran edades: 15 años con frecuencia p, 16 años con frecuencia q y 17 años con frecuencia 14. Se puede determinar p si: (1) el promedio es 17; (2) la desviación estándar es 0.

Edad (años)Frecuencia
15p
16q
1714

Pregunta 18

Desarrollo

Con (1):

\[ \frac{15p+16q+17\cdot14}{p+q+14}=17. \]

Multiplicando:

\[ 15p+16q+238=17p+17q+238 \] \[ 2p+q=0. \]

Como las frecuencias no pueden ser negativas:

\[ p=0,\qquad q=0. \]

Así, (1) por sí sola determina \(p\). Con (2), una desviación estándar igual a 0 exige que todas las edades observadas sean iguales. Como existen 14 estudiantes de 17 años, no puede haber estudiantes de 15 ni de 16:

\[ p=q=0. \]

Por tanto, (2) también determina \(p\) por sí sola.

Alternativa correcta: D

19 Opcional M2

Sean \(A=\{2,3,7,8\}\) y \(B=\{20,30,70,80\}\). ¿Cuál afirmación es verdadera?

Pregunta 19

Desarrollo

Cada dato de B es 10 veces el correspondiente dato de A:

\[ B=10A. \]

Cuando todos los datos se multiplican por 10, la desviación estándar también se multiplica por 10:

\[ \sigma_B=10\sigma_A. \]

Despejando:

\[ \sigma_A=0,1\sigma_B. \]

Alternativa correcta: C

20 Opcional M2

En un cumpleaños hay \(X\) niños de 5 años, \(Y\) niños de 6 años y \(Z\) niños de 7 años. ¿Cuál alternativa representa la desviación estándar de sus edades si el promedio es \(M\)?

Pregunta 20

Desarrollo

La desviación estándar se calcula como:

\[ \sigma=\sqrt{\frac{\sum f_i(x_i-M)^2}{N}}. \]

Aquí:

\[ N=X+Y+Z. \]

Por tanto:

\[ \sigma= \sqrt{\frac{X(5-M)^2+Y(6-M)^2+Z(7-M)^2}{X+Y+Z}}. \]

La alternativa D corresponde a la varianza, pues le falta la raíz cuadrada.

Alternativa correcta: C

Clave 1: D · 2: A · 3: A · 4: A · 5: A · 6: C · 7: B · 8: D · 9: E · 10: A · 11: D · 12: A · 13: D · 14: C · 15: A · 16: A · 17: E · 18: D · 19: C · 20: C