AndalucíaAndalucía
MadridMadrid
CataluñaCataluña
GaliciaGalicia
MurciaMurcia
ValenciaValencia
En construcciónAñadimos comunidades, materias, años y soluciones de forma progresiva y constante.
Optimización y recta tangente
Problema
2021 · Ordinaria · Suplente
4
Examen

Una fábrica estima que sus costes de producción, expresados en miles de euros, vienen dados por la función f(x)=x26x+10f(x) = x^2 - 6x + 10, donde xx es la cantidad semanal a producir expresada en miles de kilogramos.

a) ¿Cuál debe ser la producción semanal para que el coste sea mínimo? ¿Cuál es dicho coste?b) Calcule la recta tangente a la función de costes en el punto de abscisa x=4x = 4. Represente gráficamente la función de costes y la recta tangente hallada.
OptimizaciónRecta tangenteFunciones de coste
a) ¿Cuál debe ser la producción semanal para que el coste sea mínimo? ¿Cuál es dicho coste?

La función de costes es f(x)=x26x+10f(x) = x^2 - 6x + 10. Para encontrar el mínimo, calculamos la primera derivada y la igualamos a cero.

f(x)=ddx(x26x+10)=2x6f'(x) = \frac{d}{dx}(x^2 - 6x + 10) = 2x - 6

Igualamos la derivada a cero para encontrar los puntos críticos:

2x6=0    2x=6    x=32x - 6 = 0 \implies 2x = 6 \implies x = 3

Para confirmar que es un mínimo, calculamos la segunda derivada:

f(x)=ddx(2x6)=2f''(x) = \frac{d}{dx}(2x - 6) = 2

Dado que f(x)=2>0f''(x) = 2 > 0, el punto crítico x=3x=3 corresponde a un mínimo.La producción semanal para que el coste sea mínimo debe ser de 33 miles de kilogramos.El coste mínimo se obtiene sustituyendo x=3x=3 en la función de costes:

f(3)=(3)26(3)+10=918+10=1f(3) = (3)^2 - 6(3) + 10 = 9 - 18 + 10 = 1

El coste mínimo es de 11 mil de euros.

b) Calcule la recta tangente a la función de costes en el punto de abscisa x=4x = 4. Represente gráficamente la función de costes y la recta tangente hallada.

La ecuación de la recta tangente en un punto (x0,f(x0))(x_0, f(x_0)) es yf(x0)=f(x0)(xx0)y - f(x_0) = f'(x_0)(x - x_0).Para x0=4x_0 = 4, primero calculamos f(4)f(4):

f(4)=(4)26(4)+10=1624+10=2f(4) = (4)^2 - 6(4) + 10 = 16 - 24 + 10 = 2

Ahora, calculamos la pendiente de la recta tangente, que es f(4)f'(4):

f(4)=2(4)6=86=2f'(4) = 2(4) - 6 = 8 - 6 = 2

Sustituimos estos valores en la ecuación de la recta tangente:

y2=2(x4)y - 2 = 2(x - 4)

Desarrollando la ecuación, obtenemos:

y2=2x8    y=2x6y - 2 = 2x - 8 \implies y = 2x - 6

La ecuación de la recta tangente a la función de costes en x=4x = 4 es y=2x6y = 2x - 6.Representación gráfica:La función de costes f(x)=x26x+10f(x) = x^2 - 6x + 10 es una parábola que se abre hacia arriba. Su vértice (mínimo) está en (3,1)(3, 1). Intersecta el eje y en f(0)=10f(0) = 10. No tiene raíces reales, ya que el discriminante es negativo ((6)24(1)(10)=3640=4(-6)^2 - 4(1)(10) = 36 - 40 = -4). Otros puntos de referencia podrían ser f(1)=5f(1) = 5, f(2)=2f(2) = 2, f(4)=2f(4) = 2, f(5)=5f(5) = 5.La recta tangente y=2x6y = 2x - 6 pasa por el punto (4,2)(4, 2) y tiene una pendiente de 22. Intercepta el eje y en (0,6)(0, -6) y el eje x en (3,0)(3, 0).Para la representación gráfica, se dibuja la parábola con su vértice en (3,1)(3,1) y se traza la línea recta y=2x6y = 2x - 6 que pasa por el punto (4,2)(4,2) y es tangente a la parábola en ese punto.