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Nivelación · Matemáticas para ADE y Economía
Funciones y continuidad · Funciones y modelos

Exponenciales, logaritmos y crecimiento

Una comunidad de 800 usuarios crece un 5 % cada mes. ¿Cuántos tendrá dentro de un año? ¿Y cuándo llegará al doble? Sumar 40 usuarios cada mes no responde a estas preguntas: el crecimiento es proporcional a lo que ya hay. Aquí aprenderás el modelo que lo describe, la herramienta para despejar el tiempo (el logaritmo) y cómo distinguirlo del crecimiento lineal.

Crecimiento y decrecimiento con factor constante

¿Por qué? Aumentar un $5\%$ es multiplicar por $1{,}05$. Hacerlo $t$ veces seguidas es multiplicar por $1{,}05^t$. Perder un $20\%$ es conservar el $80\%$, es decir, multiplicar por $0{,}8$.

Gráficas de dos exponenciales con el mismo valor inicial: una creciente de factor mayor que 1 y otra decreciente de factor entre 0 y 1. A b > 1: crece 0 < b < 1: decrece t
Practica★☆☆Sin empezar
Una población se triplica cada periodo. Si empieza en $40$, calcula el tamaño tras tres periodos.

Una población se triplica cada periodo. Si empieza en $40$, calcula el tamaño tras tres periodos.

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Una comunidad comienza con $800$ usuarios y crece un $5\%$ mensual compuesto. La figura representa los datos del enunciado. Escribe $N(t)$ para meses enteros y calcula…

Una comunidad comienza con $800$ usuarios y crece un $5\%$ mensual compuesto.

La figura representa los datos del enunciado.

Mes 0 800 usuarios +5 % Mes 1 ? usuarios +5 % Mes 2 ? usuarios

Escribe $N(t)$ para meses enteros y calcula $N(2)$.

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Una máquina conserva cada año el $80\%$ de su valor anterior. Su valor inicial es $15000\ \text{€}$. Escribe $V(t)$ y calcula su valor tras dos años.

Una máquina conserva cada año el $80\%$ de su valor anterior. Su valor inicial es $15000\ \text{€}$. Escribe $V(t)$ y calcula su valor tras dos años.

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Hallar el factor y el valor inicial a partir de datos

Si conoces dos observaciones de $Q(t)=A\cdot b^t$, el cociente elimina $A$ y deja una ecuación solo en $b$.

Dos puntos de una curva exponencial en t=1 y t=3 con sus valores 60 y 135, y el cociente de ambos igual al factor elevado a la diferencia de tiempos. (1; 60) (3; 135) 135/60 = b²
Practica★★☆Sin empezar
Un índice pasa de $80$ a $125$ en dos periodos con factor constante positivo. Halla el factor y la tasa por periodo.

Un índice pasa de $80$ a $125$ en dos periodos con factor constante positivo. Halla el factor y la tasa por periodo.

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Un índice pasa de $120$ a $145,2$ en dos años con una tasa anual compuesta constante. Calcula la tasa y escribe el modelo para $t\geq0$.

Un índice pasa de $120$ a $145,2$ en dos años con una tasa anual compuesta constante. Calcula la tasa y escribe el modelo para $t\geq0$.

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Practica★★★Sin empezar
Una cantidad sigue $Q(t)=A\cdot b^t$ y cumple $Q(1)=60$, $Q(3)=135$, con $b>0$. Halla $A,b$ y $Q(0)$.

Una cantidad sigue $Q(t)=A\cdot b^t$ y cumple $Q(1)=60$, $Q(3)=135$, con $b>0$. Halla $A,b$ y $Q(0)$.

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Logaritmos: la operación inversa

¿Por qué? Una exponencial responde «¿cuánto vale tras $t$ periodos?»; el logaritmo responde a la pregunta contraria: «¿cuántos periodos hacen falta?».

La gráfica de $\ln x$ es la de $e^x$ reflejada respecto a la recta $y=x$.

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Compara $2^x$ y $\left(\frac12\right)^x$: indica cuál crece y el valor de ambas en cero.

Compara $2^x$ y $\left(\frac12\right)^x$: indica cuál crece y el valor de ambas en cero.

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Practica★☆☆Sin empezar
Para $f(x)=\ln(x-2)$, indica el dominio, el corte con el eje horizontal y si la función crece o decrece.

Para $f(x)=\ln(x-2)$, indica el dominio, el corte con el eje horizontal y si la función crece o decrece.

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Resuelve $\ln x=2$ y da una expresión exacta.

Resuelve $\ln x=2$ y da una expresión exacta.

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Resolver ecuaciones exponenciales y logarítmicas

Esquema del procedimiento para ecuaciones logarítmicas: dominio, agrupar logaritmos, resolver y comprobar soluciones. dominio agrupar resolver comprobar
Practica★☆☆Sin empezar
Resuelve $3^{x+1}=81$ y $\log_2(x-1)=3$, respetando el dominio de la segunda ecuación.

Resuelve $3^{x+1}=81$ y $\log_2(x-1)=3$, respetando el dominio de la segunda ecuación.

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Resuelve $\ln(x)+\ln(x-3)=\ln(10)$ y descarta las raíces incompatibles con el dominio.

Resuelve $\ln(x)+\ln(x-3)=\ln(10)$ y descarta las raíces incompatibles con el dominio.

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Practica★★★Sin empezar
Resuelve $\ln(x-1)+\ln(x+1)=\ln8$, indicando el dominio antes de combinar logaritmos.

Resuelve $\ln(x-1)+\ln(x+1)=\ln8$, indicando el dominio antes de combinar logaritmos.

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Tiempos de duplicación, vida media y funciones inversas

Para saber cuándo un modelo alcanza un valor, se aísla la exponencial y se aplica $\ln$.

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Un fondo ficticio evoluciona según $A(t)=4000\cdot1,06^t$, con $t\geq0$ en años. Calcula el tiempo real para duplicarse y el primer aniversario en que ya se ha…

Un fondo ficticio evoluciona según $A(t)=4000\cdot1,06^t$, con $t\geq0$ en años. Calcula el tiempo real para duplicarse y el primer aniversario en que ya se ha duplicado. Redondea el tiempo real a dos decimales.

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Una concentración evoluciona según $Q(t)=90\cdot e^{-0,2t}$, con $t$ en horas. Determina el tiempo exacto para quedar reducida a un tercio y aproxímalo a dos decimales.

Una concentración evoluciona según $Q(t)=90\cdot e^{-0,2t}$, con $t$ en horas. Determina el tiempo exacto para quedar reducida a un tercio y aproxímalo a dos decimales.

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Practica★★★Sin empezar
Una demanda es $q(p)=500\cdot e^{-0,08p}$ para $p\geq0$. Obtén su inversa con el dominio correcto y el aumento de precio necesario para reducir cualquier demanda inicial…

Una demanda es $q(p)=500\cdot e^{-0,08p}$ para $p\geq0$. Obtén su inversa con el dominio correcto y el aumento de precio necesario para reducir cualquier demanda inicial a la mitad.

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Lineal frente a exponencial y comparación de modelos

Un modelo lineal suma una cantidad fija por periodo ($A(t)=100+20t$); uno exponencial multiplica por un factor fijo ($B(t)=100\cdot1{,}2^t$). Empiezan igual, pero no se parecen después.

$t$ 0 1 2 3
$A(t)$ 100 120 140 160
$B(t)$ 100 120 144 172,8
Comparación de un crecimiento lineal que suma una cantidad fija y un crecimiento exponencial que multiplica, con la curva exponencial superando a la recta. lineal: suma exponencial: multiplica

Coinciden en $t=0$ y $t=1$ (mismo crecimiento inicial), pero desde $t=2$ la exponencial gana, porque cada aumento se calcula sobre una base mayor.

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Los modelos $A(t)=100+20t$ y $B(t)=100\cdot1,2^t$ representan usuarios para años enteros $t\geq0$. Compara sus valores en $t=0,1,2,3$ y explica la diferencia entre sus…

Los modelos $A(t)=100+20t$ y $B(t)=100\cdot1,2^t$ representan usuarios para años enteros $t\geq0$. Compara sus valores en $t=0,1,2,3$ y explica la diferencia entre sus reglas de crecimiento.

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Dos modelos de población de clientes son $A(t)=1200\cdot1,04^t$ y $B(t)=900\cdot1,08^t$, con $t\geq0$ en años. Obtén cuándo se igualan y el primer año entero en que $B$…

Dos modelos de población de clientes son $A(t)=1200\cdot1,04^t$ y $B(t)=900\cdot1,08^t$, con $t\geq0$ en años. Obtén cuándo se igualan y el primer año entero en que $B$ supera a $A$.

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Practica★★★Sin empezar
Dos procesos reducen un stock inicial positivo: el primero conserva un $70\%$ cada tres días y el segundo un $88\%$ cada día. Modela ambos para tiempo real no negativo,…

Dos procesos reducen un stock inicial positivo: el primero conserva un $70\%$ cada tres días y el segundo un $88\%$ cada día. Modela ambos para tiempo real no negativo, calcula sus factores diarios y determina cuál reduce más rápido el stock.

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Vuelve al principio: los 800 usuarios al $5\%$ mensual son $800\cdot1{,}05^{12}\approx1437$ en un año, y duplicarse lleva $\ln2/\ln1{,}05\approx14{,}2$ meses.

Resumen

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