Ejercicios: Problemas de optimización
Descompón el número $24$ como suma de dos números positivos de modo que su producto sea máximo. Plantea la función que hay que optimizar y resuélvelo con la derivada.
Descompón el número $24$ como suma de dos números positivos de modo que su producto sea máximo. Plantea la función que hay que optimizar y resuélvelo con la derivada.
Entre todos los rectángulos de perímetro $36\ \text{m}$, halla las dimensiones del que tiene área máxima y calcula dicha área.
Entre todos los rectángulos de perímetro $36\ \text{m}$, halla las dimensiones del que tiene área máxima y calcula dicha área.
Entre todos los rectángulos de área $100\ \text{m}^2$, halla las dimensiones del que tiene perímetro mínimo y el valor de ese perímetro.
Entre todos los rectángulos de área $100\ \text{m}^2$, halla las dimensiones del que tiene perímetro mínimo y el valor de ese perímetro.
El área de un corral rectangular que se construye con $80\ \text{m}$ de valla viene dada, en función de uno de sus lados $x$, por $A(x) = 40x - 2x^2$. Halla el valor de…
El área de un corral rectangular que se construye con $80\ \text{m}$ de valla viene dada, en función de uno de sus lados $x$, por $A(x) = 40x - 2x^2$. Halla el valor de $x$ que hace máxima el área y el valor de dicha área máxima.
¿Qué número positivo excede a su cuadrado en la mayor cantidad posible? Expresa esa cantidad en función del número y maximízala con la derivada.
¿Qué número positivo excede a su cuadrado en la mayor cantidad posible? Expresa esa cantidad en función del número y maximízala con la derivada.
Un hortelano quiere vallar un huerto rectangular apoyado en el muro de su casa, de modo que solo necesita vallar tres lados. Dispone de $60\ \text{m}$ de valla. a)…
Un hortelano quiere vallar un huerto rectangular apoyado en el muro de su casa, de modo que solo necesita vallar tres lados. Dispone de $60\ \text{m}$ de valla.
- a) Expresa el área del huerto en función del lado $x$ perpendicular al muro.
- b) Halla las dimensiones que hacen máxima el área y el valor de dicha área.
Halla dos números positivos que sumen $18$ y cuya suma de cuadrados sea mínima.
Halla dos números positivos que sumen $18$ y cuya suma de cuadrados sea mínima.
Razona si la siguiente afirmación es verdadera o falsa: «El valor máximo de una función continua en un intervalo cerrado siempre se alcanza en un punto donde…
Razona si la siguiente afirmación es verdadera o falsa: «El valor máximo de una función continua en un intervalo cerrado siempre se alcanza en un punto donde $f'(x) = 0$». Si es falsa, pon un contraejemplo con una función sencilla en un intervalo concreto.
Con una cartulina cuadrada de $24\ \text{cm}$ de lado se quiere construir una caja sin tapa recortando cuatro cuadrados iguales de lado $x$ en las esquinas y doblando…
Con una cartulina cuadrada de $24\ \text{cm}$ de lado se quiere construir una caja sin tapa recortando cuatro cuadrados iguales de lado $x$ en las esquinas y doblando los laterales, como indica la figura.
- a) Expresa el volumen de la caja $V(x)$ en función de $x$ e indica el dominio de validez de $x$.
- b) Halla el valor de $x$ que hace máximo el volumen.
- c) Calcula el volumen máximo y comprueba, con el signo de $V'(x)$ a ambos lados, que se trata de un máximo.
Un ganadero dispone de $240\ \text{m}$ de valla para construir un corral rectangular dividido en dos parcelas por una valla interior paralela a uno de los lados, como en…
Un ganadero dispone de $240\ \text{m}$ de valla para construir un corral rectangular dividido en dos parcelas por una valla interior paralela a uno de los lados, como en la figura.
- a) Expresa el área total del corral en función de uno de sus lados.
- b) Determina las dimensiones que hacen máxima el área total y calcula dicha área.
Una conservera diseña latas cilíndricas con tapa de $500\ \text{cm}^3$ de capacidad, como la de la figura. a) Expresa la superficie total de chapa $S(r)$ en función del…
Una conservera diseña latas cilíndricas con tapa de $500\ \text{cm}^3$ de capacidad, como la de la figura.
- a) Expresa la superficie total de chapa $S(r)$ en función del radio $r$ de la base, usando la condición de volumen para despejar la altura.
- b) Halla el radio que minimiza la cantidad de chapa (basta dar su valor exacto y una aproximación con dos decimales).
- c) ¿Qué relación guardan la altura y el radio en la lata óptima?
Una tienda de ropa vende cada semana $80$ camisetas a $12\ \text{€}$ la unidad. Estima que por cada euro que rebaje el precio venderá $10$ camisetas más a la semana. a)…
Una tienda de ropa vende cada semana $80$ camisetas a $12\ \text{€}$ la unidad. Estima que por cada euro que rebaje el precio venderá $10$ camisetas más a la semana.
- a) Expresa el ingreso semanal $I(x)$ en función de la rebaja $x$ en euros.
- b) Halla el precio que maximiza el ingreso y el ingreso máximo semanal.
Se busca el punto de la parábola $y = x^2$ más cercano al punto $P(0, 3)$. a) Expresa el cuadrado de la distancia de un punto genérico de la parábola a $P$ (minimizar el…
Se busca el punto de la parábola $y = x^2$ más cercano al punto $P(0, 3)$.
- a) Expresa el cuadrado de la distancia de un punto genérico de la parábola a $P$ (minimizar el cuadrado de la distancia equivale a minimizar la distancia).
- b) Halla los puntos de la parábola que minimizan esa distancia y calcula la distancia mínima.
Un diseñador maqueta un póster con $400\ \text{cm}^2$ de área impresa y márgenes de $4\ \text{cm}$ en los cuatro lados. a) Expresa el área total del papel en función del…
Un diseñador maqueta un póster con $400\ \text{cm}^2$ de área impresa y márgenes de $4\ \text{cm}$ en los cuatro lados.
- a) Expresa el área total del papel en función del ancho $x$ de la zona impresa.
- b) Halla las dimensiones de la hoja completa que minimizan el gasto de papel.
Con un cable de $12\ \text{m}$ se cortan dos trozos: con uno se forma un cuadrado y con el otro una circunferencia, como en la figura. a) Si $x$ es la longitud de cable…
Con un cable de $12\ \text{m}$ se cortan dos trozos: con uno se forma un cuadrado y con el otro una circunferencia, como en la figura.
- a) Si $x$ es la longitud de cable destinada al cuadrado, expresa el área total encerrada $A(x)$.
- b) Halla el valor de $x$ que minimiza el área total (deja el resultado en función de $\pi$).
- c) ¿Qué área se obtiene si no se corta el cable y se usa entero para la circunferencia? ¿Es mayor o menor que la mínima?
Un ayuntamiento va a construir una piscina rectangular de $200\ \text{m}^2$ rodeada por una acera de $2\ \text{m}$ de ancho en dos lados opuestos y de $1\ \text{m}$ en…
Un ayuntamiento va a construir una piscina rectangular de $200\ \text{m}^2$ rodeada por una acera de $2\ \text{m}$ de ancho en dos lados opuestos y de $1\ \text{m}$ en los otros dos, como muestra la figura.
- a) Expresa el área total del terreno (piscina más acera) en función de un lado $x$ de la piscina.
- b) Halla las dimensiones de la piscina que hacen mínimo el terreno necesario y el área total mínima.
De una chapa rectangular de $60\ \text{cm} \times 30\ \text{cm}$ se recortan cuadrados de lado $x$ en las esquinas para construir una caja sin tapa. a) Expresa el…
De una chapa rectangular de $60\ \text{cm} \times 30\ \text{cm}$ se recortan cuadrados de lado $x$ en las esquinas para construir una caja sin tapa.
- a) Expresa el volumen $V(x)$ e indica el dominio de validez de $x$.
- b) Halla los valores de $x$ que anulan $V'(x)$ y descarta el que no pertenece al dominio.
- c) Comprueba que el valor válido proporciona el volumen máximo y calcúlalo.
Una ventana está formada por un rectángulo rematado en su parte superior por un semicírculo, como muestra la figura. El perímetro total de la ventana es $6\ \text{m}$.…
Una ventana está formada por un rectángulo rematado en su parte superior por un semicírculo, como muestra la figura. El perímetro total de la ventana es $6\ \text{m}$.
- a) Expresa el área total en función del radio $r$ del semicírculo.
- b) Halla el valor de $r$ que maximiza la entrada de luz (deja el resultado en función de $\pi$ y da una aproximación con dos decimales).
- c) ¿Qué relación hay entonces entre la altura del rectángulo y el radio?
De un tronco de sección circular de diámetro $d$ se quiere cortar una viga de sección rectangular, como muestra la figura. La resistencia de la viga a la flexión es…
De un tronco de sección circular de diámetro $d$ se quiere cortar una viga de sección rectangular, como muestra la figura. La resistencia de la viga a la flexión es proporcional al producto de su base por el cuadrado de su altura: $R = k \cdot b \cdot h^2$.
- a) Expresa la resistencia en función de la base $b$ usando la relación que liga $b$, $h$ y $d$.
- b) Halla las dimensiones de la viga de máxima resistencia.
Se inscribe un rectángulo con la base sobre el eje de abscisas bajo la parábola $y = 4 - x^2$, como muestra la figura. a) Expresa el área del rectángulo en función de la…
Se inscribe un rectángulo con la base sobre el eje de abscisas bajo la parábola $y = 4 - x^2$, como muestra la figura.
- a) Expresa el área del rectángulo en función de la abscisa $x$ de su vértice superior derecho.
- b) Halla las dimensiones del rectángulo de área máxima y el valor de dicha área.
Con un sector circular de cartulina de $9\ \text{cm}$ de radio se forma un cono cuya generatriz mide $9\ \text{cm}$, como esquematiza la figura. a) Expresa el volumen…
Con un sector circular de cartulina de $9\ \text{cm}$ de radio se forma un cono cuya generatriz mide $9\ \text{cm}$, como esquematiza la figura.
- a) Expresa el volumen del cono en función de su altura $h$ usando la relación entre generatriz, radio y altura.
- b) Halla la altura del cono de volumen máximo.
- c) Calcula el radio de la base de dicho cono.
Para el problema de la caja sin tapa construida con una cartulina cuadrada de $32\ \text{cm}$ de lado, cuyo volumen es $V(x) = x \cdot (32 - 2x)^2$ con $0 < x < 16$, un…
Para el problema de la caja sin tapa construida con una cartulina cuadrada de $32\ \text{cm}$ de lado, cuyo volumen es $V(x) = x \cdot (32 - 2x)^2$ con $0 < x < 16$, un alumno escribe: «$V'(x) = 12x^2 - 256x + 1024 = 0$ da $x = 16$ y $x = \frac{16}{3}$; como el volumen crece con el tamaño del recorte, elijo $x = 16\ \text{cm}$». Señala los dos errores cometidos en la conclusión (uno de dominio y otro de justificación) y resuelve correctamente el problema.
Demuestra, usando la derivada, el siguiente resultado general: de todos los rectángulos de perímetro $4p$, el de área máxima es el cuadrado de lado $p$. Plantea la…
Demuestra, usando la derivada, el siguiente resultado general: de todos los rectángulos de perímetro $4p$, el de área máxima es el cuadrado de lado $p$. Plantea la función área en función de uno de los lados, justifica que el valor crítico es un máximo y concluye.
Dos postes de $6\ \text{m}$ y $8\ \text{m}$ de altura están separados $10\ \text{m}$ en terreno llano. Se quiere anclar un cable tenso desde la cima de cada poste hasta…
Dos postes de $6\ \text{m}$ y $8\ \text{m}$ de altura están separados $10\ \text{m}$ en terreno llano. Se quiere anclar un cable tenso desde la cima de cada poste hasta un mismo punto del suelo situado entre ambos.
- a) Si el punto de anclaje dista $x$ metros de la base del poste de $6\ \text{m}$, expresa la longitud total del cable $L(x)$.
- b) Halla el valor de $x$ que minimiza $L(x)$. (Sugerencia: al igualar $L'(x) = 0$ llegarás a una proporción entre catetos e hipotenusas; resuélvela sin desarrollar de más.)
- c) Calcula la longitud mínima del cable. (Pista: coincide con la distancia en línea recta entre la cima de un poste y el reflejo de la cima del otro respecto del suelo.)