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Fórmulas

Las 70 fórmulas más poderosas de la matemática y la física.

CARGANDO 3D…
∑k=1nk=1+2+⋯+n=n(n+1)2\sum_{k=1}^{n} k = 1 + 2 + \cdots + n = \frac{n(n+1)}{2}

Suma de Gauss

Aritmética
ab=cx  ⟹  x=b⋅ca\frac{a}{b} = \frac{c}{x} \;\Longrightarrow\; x = \frac{b \cdot c}{a}

Regla de tres

Aritmética
A=P(1+rn)ntA = P\left(1 + \frac{r}{n}\right)^{n t}

Interés compuesto

Aritmética
gcd⁡(a,b)=gcd⁡(b,  a mod b),gcd⁡(a,0)=a\gcd(a, b) = \gcd(b,\; a \bmod b), \qquad \gcd(a, 0) = a

Algoritmo de Euclides

Aritmética
ap≡a(modp)y, si p∤a,ap−1≡1(modp)a^{p} \equiv a \pmod{p} \qquad\text{y, si } p \nmid a,\quad a^{p-1} \equiv 1 \pmod{p}

Pequeño teorema de Fermat

Aritmética
φ=1+52≈1,6180339887,φ2=φ+1\varphi = \frac{1 + \sqrt{5}}{2} \approx 1{,}6180339887, \qquad \varphi^2 = \varphi + 1

Número áureo

Álgebra
n!≈2πn(ne)nn! \approx \sqrt{2\pi n}\left(\frac{n}{e}\right)^{n}

Aproximación de Stirling

Cálculo
∑k=0n−1ark=a 1−rn1−r,∑k=0∞ark=a1−r    (∣r∣<1)\sum_{k=0}^{n-1} a r^{k} = a\,\frac{1 - r^{n}}{1 - r}, \qquad \sum_{k=0}^{\infty} a r^{k} = \frac{a}{1 - r} \;\; (|r| < 1)

Serie geométrica

Álgebra
ax2+bx+c=0  ⟹  x=−b±b2−4ac2aax^2 + bx + c = 0 \;\Longrightarrow\; x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}

Fórmula cuadrática

Álgebra
(a+b)n=∑k=0n(nk)a n−kbk,(nk)=n!k! (n−k)!(a + b)^{n} = \sum_{k=0}^{n} \binom{n}{k} a^{\,n-k} b^{k}, \qquad \binom{n}{k} = \frac{n!}{k!\,(n-k)!}

Binomio de Newton

Álgebra
a2−b2=(a+b)(a−b)a^2 - b^2 = (a + b)(a - b)

Diferencia de cuadrados

Álgebra
log⁡b(xy)=log⁡bx+log⁡by,log⁡bxy=log⁡bx−log⁡by,log⁡bxn=nlog⁡bx\log_b(xy) = \log_b x + \log_b y, \quad \log_b \frac{x}{y} = \log_b x - \log_b y, \quad \log_b x^{n} = n \log_b x

Propiedades de los logaritmos

Álgebra
aman=am+n,aman=am−n,(am)n=amn,a0=1,a−n=1an,a1/n=ana^{m} a^{n} = a^{m+n}, \quad \frac{a^{m}}{a^{n}} = a^{m-n}, \quad (a^{m})^{n} = a^{mn}, \quad a^{0} = 1, \quad a^{-n} = \frac{1}{a^{n}}, \quad a^{1/n} = \sqrt[n]{a}

Leyes de los exponentes

Álgebra
an=a1+(n−1) d,Sn=n (a1+an)2a_n = a_1 + (n - 1)\,d, \qquad S_n = \frac{n\,(a_1 + a_n)}{2}

Progresión aritmética

Álgebra
det⁡(abcd)=∣abcd∣=ad−bc\det\begin{pmatrix} a & b \\ c & d \end{pmatrix} = \begin{vmatrix} a & b \\ c & d \end{vmatrix} = ad - bc

Determinante 2×2

Álgebra
ax2+bx+c=0  ⟹  x1+x2=−ba,x1⋅x2=caax^2 + bx + c = 0 \;\Longrightarrow\; x_1 + x_2 = -\frac{b}{a}, \qquad x_1 \cdot x_2 = \frac{c}{a}

Fórmulas de Vieta

Álgebra
p(z)=anzn+⋯+a1z+a0=an∏k=1n(z−zk),zk∈Cp(z) = a_n z^{n} + \cdots + a_1 z + a_0 = a_n \prod_{k=1}^{n} (z - z_k), \qquad z_k \in \mathbb{C}

Teorema fundamental del álgebra

Álgebra
{ax+by=ecx+dy=f  ⟹  x=∣ebfd∣∣abcd∣=ed−bfad−bc,y=∣aecf∣∣abcd∣=af−ecad−bc\begin{cases} ax + by = e \\ cx + dy = f \end{cases} \;\Longrightarrow\; x = \frac{\begin{vmatrix} e & b \\ f & d \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix} a & b \\ c & d \end{vmatrix}} = \frac{ed - bf}{ad - bc}, \quad y = \frac{\begin{vmatrix} a & e \\ c & f \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix} a & b \\ c & d \end{vmatrix}} = \frac{af - ec}{ad - bc}

Regla de Cramer

Álgebra
a2+b2=c2a^2 + b^2 = c^2

Teorema de Pitágoras

Geometría
A=πr2A = \pi r^{2}

Área del círculo

Geometría
C=2πr=πdC = 2\pi r = \pi d

Longitud de la circunferencia

Geometría
A=b⋅h2=12 a b sin⁡CA = \frac{b \cdot h}{2} = \frac{1}{2}\,a\,b\,\sin C

Área del triángulo

Geometría
A=s (s−a)(s−b)(s−c),s=a+b+c2A = \sqrt{s\,(s - a)(s - b)(s - c)}, \qquad s = \frac{a + b + c}{2}

Fórmula de Herón

Geometría
V=43πr3V = \frac{4}{3}\pi r^{3}

Volumen de la esfera

Geometría
S=4πr2S = 4\pi r^{2}

Superficie de la esfera

Geometría
V=πr2hV = \pi r^{2} h

Volumen del cilindro

Geometría
V=13πr2hV = \frac{1}{3}\pi r^{2} h

Volumen del cono

Geometría
S=(n−2)⋅180∘,aˊngulo interior del polıˊgono regular=(n−2)⋅180∘nS = (n - 2) \cdot 180^\circ, \qquad \text{ángulo interior del polígono regular} = \frac{(n-2)\cdot 180^\circ}{n}

Suma de ángulos de un polígono

Geometría
r∥s∥t  ⟹  ABBC=A′B′B′C′r \parallel s \parallel t \;\Longrightarrow\; \frac{AB}{BC} = \frac{A'B'}{B'C'}

Teorema de Tales

Geometría
d=(x2−x1)2+(y2−y1)2d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}

Distancia entre dos puntos

Geometría
y=mx+b,m=y2−y1x2−x1y = mx + b, \qquad m = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}

Ecuación de la recta

Geometría
V−A+C=2V - A + C = 2

Fórmula de Euler para poliedros

Geometría
sin⁡2θ+cos⁡2θ=1\sin^2\theta + \cos^2\theta = 1

Identidad pitagórica

Trigonometría
asin⁡A=bsin⁡B=csin⁡C=2R\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C} = 2R

Ley de senos

Trigonometría
c2=a2+b2−2abcos⁡Cc^2 = a^2 + b^2 - 2ab\cos C

Ley de cosenos

Trigonometría
sin⁡(α+β)=sin⁡αcos⁡β+cos⁡αsin⁡β\sin(\alpha + \beta) = \sin\alpha\cos\beta + \cos\alpha\sin\beta

Seno de la suma de ángulos

Trigonometría
sin⁡2θ=2sin⁡θcos⁡θ,cos⁡2θ=cos⁡2θ−sin⁡2θ\sin 2\theta = 2\sin\theta\cos\theta, \qquad \cos 2\theta = \cos^2\theta - \sin^2\theta

Fórmulas del ángulo doble

Trigonometría
(cos⁡θ+isin⁡θ)n=cos⁡(nθ)+isin⁡(nθ)(\cos\theta + i\sin\theta)^n = \cos(n\theta) + i\sin(n\theta)

Fórmula de De Moivre

Trigonometría
θrad=θgrados⋅π180∘,s=r θ\theta_{\text{rad}} = \theta_{\text{grados}} \cdot \frac{\pi}{180^\circ}, \qquad s = r\,\theta

Radianes y grados

Trigonometría
tan⁡θ=sin⁡θcos⁡θ=cateto opuestocateto adyacente\tan\theta = \frac{\sin\theta}{\cos\theta} = \frac{\text{cateto opuesto}}{\text{cateto adyacente}}

La tangente

Trigonometría
f′(x)=lim⁡h→0f(x+h)−f(x)hf'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{f(x+h) - f(x)}{h}

Definición de derivada

Cálculo
ddxf(g(x))=f′(g(x))⋅g′(x)dydx=dydu⋅dudx\frac{d}{dx}f(g(x)) = f'(g(x))\cdot g'(x) \qquad \frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du}\cdot\frac{du}{dx}

Regla de la cadena

Cálculo
∫abf(x) dx=F(b)−F(a),donde F′(x)=f(x)\int_a^b f(x)\,dx = F(b) - F(a), \quad \text{donde } F'(x) = f(x)

Teorema fundamental del cálculo

Cálculo
∫u dv=uv−∫v du\int u\,dv = uv - \int v\,du

Integración por partes

Cálculo
f(x)=∑n=0∞f(n)(a)n!(x−a)nf(x) = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{f^{(n)}(a)}{n!}(x-a)^n

Serie de Taylor

Cálculo
e=lim⁡n→∞(1+1n)n≈2,718281828…e = \lim_{n \to \infty}\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n \approx 2{,}718281828\ldots

El número e como límite

Cálculo
lim⁡x→af(x)g(x)=lim⁡x→af′(x)g′(x)si da 00 o ∞∞\lim_{x \to a}\frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to a}\frac{f'(x)}{g'(x)} \quad \text{si da } \tfrac{0}{0} \text{ o } \tfrac{\infty}{\infty}

Regla de L'Hôpital

Cálculo
ddxxn=n xn−1∫xn dx=xn+1n+1+C    (n≠−1)\frac{d}{dx}x^n = n\,x^{n-1} \qquad \int x^n\,dx = \frac{x^{n+1}}{n+1} + C \;\; (n \neq -1)

Regla de la potencia

Cálculo
∫−∞∞e−x2 dx=π\int_{-\infty}^{\infty} e^{-x^2}\,dx = \sqrt{\pi}

Integral de Gauss

Cálculo
∑n=1∞1n2=1+14+19+116+⋯=π26\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^2} = 1 + \frac{1}{4} + \frac{1}{9} + \frac{1}{16} + \cdots = \frac{\pi^2}{6}

Problema de Basilea

Cálculo
eiπ+1=0e^{i\pi} + 1 = 0

Identidad de Euler

Cálculo
f′(c)=f(b)−f(a)b−apara alguˊn c∈(a,b)f'(c) = \frac{f(b) - f(a)}{b - a} \quad \text{para algún } c \in (a, b)

Teorema del valor medio

Cálculo
P(A∣B)=P(B∣A) P(A)P(B)P(A \mid B) = \frac{P(B \mid A)\,P(A)}{P(B)}

Teorema de Bayes

Probabilidad
f(x)=1σ2π e−(x−μ)22σ2f(x) = \frac{1}{\sigma\sqrt{2\pi}}\, e^{-\frac{(x-\mu)^2}{2\sigma^2}}

Distribución normal

Probabilidad
xˉ=1n∑i=1nxi=x1+x2+⋯+xnn\bar{x} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n} x_i = \frac{x_1 + x_2 + \cdots + x_n}{n}

Media aritmética

Probabilidad
σ=1n∑i=1n(xi−xˉ)2\sigma = \sqrt{\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}(x_i - \bar{x})^2}

Desviación estándar

Probabilidad
(nk)=C(n,k)=n!k! (n−k)!\binom{n}{k} = C(n,k) = \frac{n!}{k!\,(n-k)!}

Combinaciones

Probabilidad
P(n)=n!,P(n,k)=n!(n−k)!P(n) = n!, \qquad P(n,k) = \frac{n!}{(n-k)!}

Permutaciones

Probabilidad
P(X=k)=(nk) pk (1−p)n−kP(X = k) = \binom{n}{k}\,p^k\,(1-p)^{n-k}

Distribución binomial

Probabilidad
E[X]=∑ixi P(X=xi)E[X] = \sum_{i} x_i\,P(X = x_i)

Valor esperado

Probabilidad
F⃗=m a⃗F⃗=dp⃗dt\vec{F} = m\,\vec{a} \qquad \vec{F} = \frac{d\vec{p}}{dt}

Segunda ley de Newton

Física
F=G m1m2r2F = G\,\frac{m_1 m_2}{r^2}

Ley de gravitación universal

Física
E=mc2E = mc^2

E = mc²

Física
V=I RV = I\,R

Ley de Ohm

Física
Ec=12 m v2E_c = \frac{1}{2}\,m\,v^2

Energía cinética

Física
∇⋅E⃗=ρε0∇⋅B⃗=0∇×E⃗=−∂B⃗∂t∇×B⃗=μ0J⃗+μ0ε0∂E⃗∂t\nabla \cdot \vec{E} = \frac{\rho}{\varepsilon_0} \quad \nabla \cdot \vec{B} = 0 \quad \nabla \times \vec{E} = -\frac{\partial \vec{B}}{\partial t} \quad \nabla \times \vec{B} = \mu_0\vec{J} + \mu_0\varepsilon_0\frac{\partial \vec{E}}{\partial t}

Ecuaciones de Maxwell

Física
iℏ ∂Ψ∂t=−ℏ22m∇2Ψ+VΨi\hbar\,\frac{\partial \Psi}{\partial t} = -\frac{\hbar^2}{2m}\nabla^2\Psi + V\Psi

Ecuación de Schrödinger

Física
S=kBln⁡WS = k_B \ln W

Entropía de Boltzmann

Física
F=k ∣q1 q2∣r2,k=14πε0≈8,99×109 N⋅m2/C2F = k\,\frac{|q_1\,q_2|}{r^2}, \qquad k = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \approx 8{,}99 \times 10^9 \ \text{N·m}^2/\text{C}^2

Ley de Coulomb

Física
E=h ν=h cλE = h\,\nu = \frac{h\,c}{\lambda}

Relación de Planck-Einstein

Física