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sábado, 20 de junio de 2015

Selectividad 2015 Murcia


PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD–MURCIA–JUNIO-2015
MATEMÁTICAS APLICADAS A LAS C.C.SS. II
OPCIÓN A


CUESTIÓN A1. Dadas las matrices:

a)Calcula Bt + 2C.
b)Halla la matriz X que cumple AX = Bt + 2C, siendo:


Solución:

a) 


b)
Este sistema es equivalente a:


Por tanto:

CUESTIÓN A2. Dada la función:


calcula:


a)Los intervalos de crecimiento y decrecimiento.
b)Los máximos y los mínimos relativos.
c)Los puntos de corte con los ejes.

Solución:

a)Al tratarse de una función polinómica, el dominio es el conjunto de todos los números reales. Para hallar los intervalos de monotonía, igualamos a cero la derivada de la función y resolvemos la ecuación que se obtiene:

f´(x) = 0
x – x2 = 0
x(1 – x) = 0

Las soluciones de la ecuación son x = 0 y x = 1, puntos en los que puede haber extremos relativos.

Si x < 0, x(1 – x) < 0, es decir, f´(x) < 0
Si 0 < x < 1, x(1 – x) > 0, es decir, f´(x) > 0
Si x > 1, x(1 – x) < 0, es decir, f´(x) < 0

Así:

f(x) es estrictamente creciente en el intervalo (0, 1) y es estrictamente decreciente en los intervalos (- ∞,0) y (1, + ∞)

b)Los puntos en los que se anula la derivada de la función f(x) son x = 0 y x = 1. Vemos el signo que toma la segunda derivada de la función en estos puntos:

f´´(x) = 1 – 2x
f´´(0) = 1 > 0, por lo que se alcanza un mínimo relativo
f´´(1) = - 1 < 0, por lo que se alcanza un máximo relativo

Además, f(0) = 0 y f(1) = 1/2 - 1/3 = 1/6, luego tenemos un mínimo relativo que es el punto (0, 0) y un máximo relativo que es el punto (1, 1/6).

c)El punto de corte con el eje Y es el que corresponde al valor de  x = 0, es decir el punto (0, 0).

Calculamos los puntos de corte con el eje X, para lo que debe cumplirse que f(x) = 0.


Así, los puntos de corte con el eje X son: (0,0) y (3/2, 0).


CUESTIÓN A3. Halla una primitiva F(x) de la función f(x) que cumpla que F(1) = 0, siendo f(x) = x3 – 2x2 + x – 2.

Solución:

Hallamos la integral indefinida de f(x):


La primitiva F(x) será aquella cuyo valor de K haga que se cumpla la condición pedida.


Por tanto:



CUESTIÓN A4. La probabilidad de aprobar la asignatura A es 2/3 y la de aprobar la asignatura B es 1/2. Además, la probabilidad de aprobar las dos es 1/4.

a)Halla la probabilidad de no aprobar ninguna de las dos asignaturas
b)Calcula la probabilidad de aprobar A pero no B.

Solución:

Si P(A)= 2/3 es la probabilidad de aprobar A, la de no aprobarla es P(Ac) = 1 – 2/3 = 1/3.

Análogamente, si P(B)= 1/2 es la probabilidad de aprobar B, la de no aprobarla es P(Bc) = 1 – 1/2 = 1/2.

Sabemos además, que la probabilidad de aprobar A y B es 1/4. Así, podemos colocar estos datos en la tabla siguiente:


Y, a partir de ellos, completamos los datos que faltan en la tabla:


Por tanto, ya tenemos las soluciones de ambos apartados:

a)  La probabilidad de no aprobar ninguna de las dos asignaturas es 1/12.
b)  La probabilidad de aprobar A pero no B es 5/12.


CUESTIÓN A5. Un estudio sociológico afirma que la proporción de estudiantes de una población es 2/5. Si en una muestra aleatoria de 700 individuos de la población hay 100 estudiantes, ¿puede admitirse a un nivel de confianza del 99% la afirmación del estudio?

Solución:

Se trata de un contraste de hipótesis bilateral, con las siguientes hipótesis:
Como en la muestra de n = 700 individuos de la población hay 100 estudiantes, tenemos que:

Como el nivel de confianza es del 99%, tenemos que:


Utilizando la tabla de la distribución normal, resulta:


Por tanto, el intervalo de aceptación es (- 2,575, 2,575).

Calculamos el estadístico de contraste para ver si pertenece o no a dicho intervalo:


Este valor no pertenece al intervalo de aceptación y, por ello, se rechaza la hipótesis de que la proporción de estudiantes de la población es de 2/5.

viernes, 1 de mayo de 2015

Optimización

Se va a construir un depósito cilíndrico de aluminio para almacenar 2000 litros de agua. ¿Cuáles deben ser sus dimensiones para que la cantidad de aluminio utilizada sea mínima?


Solución:

Si llamamos r al radio de la base y h a la altura del cilindro, sabiendo que su volumen debe coincidir con los 2000 litros de agua, obtenemos que:


Y de aquí, podemos despejar su altura:  h = 2000/πr2

La función que queremos minimizar es la superficie del cilindro, es decir:
S = 2 π r2 + 2 π r h

Para que la función dependa de una sola variable, sustituimos la altura por la expresión despejada anteriormente:


Derivamos e igualamos a cero, en busca de extremos relativos:


Comprobamos si en este punto se alcanza un extremo, sustituyendo en la segunda derivada de la función:


Así, queda comprobado que la función alcanza un mínimo relativo en este valor de r. Y la altura correspondiente es:


Por tanto, el gasto en aluminio será mínimo si las dimensiones del depósito son:


(Puede observarse que la altura del cilindro coincide con el diámetro de su base)

jueves, 30 de abril de 2015

Producción de limones

Un agricultor tiene plantados 250 limoneros en su finca, cada uno de los cuales produce una media de 25 kg de limones. Con los años, ha comprobado que, por cada limonero que planta, la producción media de cada uno de los árboles baja en 0,05 kg.



¿Cuánto limoneros se deben añadir a los existentes para que la cosecha de limones de la finca sea máxima? ¿Cuál sería esa cosecha?

Solución:

Supongamos que se añaden x limoneros a la plantación de la finca.

El número de árboles será 250 + x, y la producción media de cada uno de ellos será 25 – 0,05x kg de limones.

Así, la cosecha total de la finca, que queremos maximizar, es:

C(x) = (250 + x)·(25 – 0,05x)= -0,05x2 + 12,5x + 6250

Derivamos e igualamos a cero, en busca de extremos relativos:

C´(x) = - 0, 1 x + 12,5 = 0; x = 12,5/0,1 = 125

Comprobamos con la segunda derivada si se trata de un máximo:

C´´(x) = - 0,1; C´´(125) = - 0,1 <0, luego es máximo

La cosecha máxima se obtendría plantando 125 nuevos limoneros y ascendería a C(125) = -0,05·1252 + 12,5·125 + 6250 = 7031,25 kg de limones.

Reto en la clase

Un profesor propone un reto a sus alumnos: a cada uno de ellos le entrega un alambre de 20 cm de longitud y les dice que construyan con él un cuadrilátero con cuatro ángulos rectos, de forma que a cada uno le subirá en la nota final de la evaluación tantos puntos como dm2 tenga la superficie del polígono que haya  construido.

¿Cómo debe ser dicho polígono para obtener la mayor subida posible de nota? ¿Cuánto supondría dicha subida en la nota?


Solución:

Suponemos que el cuadrilátero tiene como dimensiones x e y cm.






Al medir el alambre 20 cm, se deduce que 2x + 2y = 20; es decir, que x  + y = 10; o también, y = 10 – x.

Queremos que la superficie sea máxima, por lo que la función que debemos maximizar es S = x·y pero para que dependa de una sola variable, sustituimos la expresión de y en función de x:

S(x) = x·(10 – x) = 10x – x2

Derivamos e igualamos a cero, en busca de extremos relativos:

S´(x) = 10 – 2x = 0; 2x = 10; x = 5

Calculamos la segunda derivada de la función para comprobar si en el punto de abscisa x = 5 la función alcanza un máximo:

S´´(x) = -2; S´´(5) = -2 < 0

Así, en x = 5 se alcanza dicho máximo y, en ese caso:

y = 10 – x = 10 – 5 = 5

Por tanto, el cuadrilátero que debe construirse es el de mayor superficie, que es un cuadrado de lado 5 cm.

La superficie de este cuadrado es 52 = 25 cm2 = 0,25 dm

La subida de la nota sería de 0,25 puntos.

domingo, 26 de abril de 2015

Optimización

Con planchas cuadradas de cartón de 400 cm2 cada una, se van a construir cajas sin tapa. Para ello, se recortarán cuadrados iguales en cada vértice de una plancha.

¿Cuál debe ser el lado del cuadrado que se recorta para que el volumen de la caja sea máximo?



Solución:

Como el área de cada una de las planchas cuadradas es 400 cm2, se deduce que la longitud de su lado es 20 cm. Por lo tanto, la figura que se obtiene al recortar los cuadrados de lado x en las esquinas es la siguiente:


La base de la caja que se va a formar es un cuadrado de 20-2x cm de lado y la altura de la caja será x cm. Así, la función que se quiere maximizar, su volumen, es:

f(x) = (20 – 2x)2·x = (400 + 4x2 – 80x)x = 4x3 – 80x2 + 400x

Derivamos e igualamos a cero, buscando extremos relativos:

f´(x) = 12x2 – 160x + 400 = 0; 3x2 – 40x + 100 = 0

Resolvemos la ecuación:


Las dos soluciones de la ecuación son x = 10 y x = 20/6 = 10/3, pero la primera no tiene sentido en este problema.

Para ver si en la segunda se alcanza el máximo, calculamos la segunda derivada de la función:

f´´(x) = 24x – 160
f´´(40/3) = 24·(10/3) – 160 = 80 -160 < 0

De esta forma, queda comprobado que si recortamos un cuadrado de lado 10/3 cm en las esquinas, el volumen de la caja será máximo.

viernes, 24 de abril de 2015

Extremos relativos

Se sabe que la función f(x) = (x + a)(x2 – 4), donde a es un número real, tiene un mínimo y un máximo relativo.

Si el máximo relativo se alcanza en x = -1/3, encuentra la abscisa del punto en el que se alcanza el mínimo relativo.

Solución:

La derivada de f(x) es:

f´(x) = (x2 – 4)+(x + a)·2x = x2 – 4 + 2x2 + 2ax = 3x2 + 2ax – 4

Como en x = - 1/3 se alcanza un máximo relativo, debe cumplirse la condición de que f´(- 1/3) = 0. Así, se tiene que:

3(-1/3)2 + 2a(-1/3)- 4 = 0; 1/3 – 2a/3 – 4 = 0;

(1 – 2a)/3 = 4; 1 – 2a = 12; a = -11/2


Al ser a = -11/2, resulta que f´(x) = 3x2 – 11x – 4, y esta función derivada se anula en los puntos que son solución de la siguiente ecuación:

De esta manera, los extremos relativos se alcanzan en los puntos de abscisa x1 = 4 y x2 = -1/3, y, como en x2 hay un máximo, el mínimo relativo se alcanza en x = 4.

martes, 21 de abril de 2015

Optimización

Se quiere cercar  un terreno rectangular con 60 m de valla de forma que la superficie encerrada sea máxima. ¿Cuáles deben ser las dimensiones del terreno?


Solución:

Sean x e y el largo y el ancho del terreno, respectivamente. 

Como la valla que se va a utilizar mide 60 m, dicha longitud ha de coincidir con el perímetro del terreno y, de esta forma, sabemos que se debe cumplir 2x + 2y = 60, lo que equivale a que x + y = 30.
Es decir, y = 30 – x.

El área del rectángulo, en este caso el terreno, es S = x·y.
Como esta superficie debe ser máxima, la función que vamos a optimizar es S(x) = x·(30 – x) = 30x – x2.

Derivamos la función y la igualamos a cero:
S´(x) = 30 – 2x = 0; 30 = 2x; x = 15

Calculamos la segunda derivada de la función en x = 15:
S´(x) = - 2, para cualquier x

Por tanto, se cumple que S´(15) = 0 y S´´(15) < 0, lo que nos asegura que la función alcanza el máximo en x = 15. Y para este valor de x, se tiene que y = 30-15 = 15.

Luego el terreno de mayor superficie encerrada por la valla es un cuadrado de lado 15 m.

domingo, 15 de marzo de 2015

Aplicación de derivadas

De la función f(x) = x2 + ax + b, sabemos que tiene un mínimo en el punto de abscisa x = 2 y que su gráfica pasa por el punto (2, 2). ¿Cuánto vale la función en x = -1?

Solución:

Como el punto (2, 2) pertenece a la gráfica de f(x) cumple que: 

f(2) = 2 Þ 4 + 2a + b = 2 Þ 2a + b = - 2

Al tener un mínimo en x = 2, se cumple que  f ´(2) = 0, luego:

f´(2) = 0 Þ 4 + a = 0 Þ a = - 4

Sustituyendo el valor de a en la ecuación anterior tenemos:

2a + b = - 2 Þ b = - 2 – 2a Þ b = - 2 + 8 = 6

Por lo tanto, la función es:

f(x) = x2 - 4x + 6

Y en x = - 1 la función toma el valor siguiente:

f(- 1) = (- 1)2 – 4 (- 1) + 6 = 1 + 4 + 6 = 11