a) ¿Cuánto tiempo debe mantener invertido el dinero si el capital final que se obtiene es de 5931.10euros?Tenemos que encontrar el valor de t para el cual f(t)=5931.10. Probaremos con ambas ramas de la función.Caso 1: 0≤t≤1
5000⋅(1+0.05t)=5931.10 1+0.05t=50005931.10 1+0.05t=1.18622 0.05t=0.18622 t=0.050.18622=3.7244 Este valor de t=3.7244 no está en el intervalo 0≤t≤1, por lo que esta rama no es aplicable.Caso 2: t>1
5000⋅1.05t=5931.10 1.05t=50005931.10 1.05t=1.18622 Aplicamos logaritmos para despejar t:
t⋅ln(1.05)=ln(1.18622) t=ln(1.05)ln(1.18622)≈0.048790.17079≈3.5 Este valor de t=3.5 está en el intervalo t>1. Por lo tanto, el tiempo que debe mantener invertido el dinero es 3.5 años.
b) Calcule los intereses que obtiene Trinidad entre el año 2 y el año 4, si se conoce que los intereses que genera esta inversión entre el año t1 y el año t2 vienen dados por I=f(t2)−f(t1).Para calcular los intereses entre el año t1=2 y el año t2=4, ambos valores de t son mayores que 1, por lo que utilizamos la segunda rama de la función: f(t)=5000⋅1.05t.Calculamos f(4):
f(4)=5000⋅1.054=5000⋅1.21550625=6077.53125 Calculamos f(2):
f(2)=5000⋅1.052=5000⋅1.1025=5512.5 Los intereses son I=f(4)−f(2):
I=6077.53125−5512.5=565.03125 Los intereses obtenidos entre el año 2 y el año 4 son 565.03euros.
c) Estudie la continuidad y derivabilidad de la función f.Continuidad
Cada una de las ramas de f(t) es continua en su dominio de definición: 5000⋅(1+0.05t) es un polinomio (función lineal) y 5000⋅1.05t es una función exponencial. Ambas son continuas en todos los números reales.Debemos estudiar la continuidad en el punto de unión de las ramas, t=1.1. Valor de la función en t=1:
f(1)=5000⋅(1+0.05⋅1)=5000⋅1.05=5250 2. Límites laterales en t=1:
limt→1−f(t)=limt→1−5000⋅(1+0.05t)=5000⋅(1+0.05)=5250 limt→1+f(t)=limt→1+5000⋅1.05t=5000⋅1.051=5250 Como f(1)=limt→1−f(t)=limt→1+f(t), la función f(t) es continua en t=1.Por lo tanto, la función f(t) es continua para t≥0.
Derivabilidad
Calculamos la derivada de cada rama:
f′(t)={dtd(5000+250t)dtd(5000⋅1.05t)0<t<1t>1 f′(t)={2505000⋅1.05t⋅ln(1.05)0<t<1t>1 Ahora estudiamos la derivabilidad en el punto de unión t=1 calculando las derivadas laterales:Derivada por la izquierda en t=1:
f′(1−)=250 Derivada por la derecha en t=1:
f′(1+)=5000⋅1.051⋅ln(1.05)=5250⋅ln(1.05) Usando el valor de ln(1.05)≈0.04879:
f′(1+)≈5250⋅0.04879≈256.1475 Dado que f′(1−)=250=f′(1+)≈256.1475, la función f(t) no es derivable en t=1.La función es derivable en (0,1)∪(1,∞).
d) Estudie la monotonía de la función f y esboce su gráfica.Monotonía
Estudiamos el signo de la primera derivada f′(t):Para 0<t<1:
f′(t)=250 Como f′(t)=250>0, la función es estrictamente creciente en el intervalo (0,1).Para t>1:
f′(t)=5000⋅1.05t⋅ln(1.05) Dado que 5000>0, 1.05t>0 para todo t, y ln(1.05)>0 (porque 1.05>1), entonces f′(t)>0.Por lo tanto, la función es estrictamente creciente en el intervalo (1,∞).Al ser la función continua en t=1 y estrictamente creciente en ambos intervalos adyacentes, concluimos que la función f(t) es estrictamente creciente para todo t≥0.
Esbozo de la gráfica
Para esbozar la gráfica, consideramos los siguientes puntos y comportamientos:* Punto inicial: f(0)=5000⋅(1+0.05⋅0)=5000. La gráfica comienza en (0,5000).* Punto de unión: f(1)=5250. La gráfica pasa por (1,5250).* Para 0≤t≤1: la función es lineal y creciente. Une el punto (0,5000) con (1,5250) con una línea recta.* Para t>1: la función es exponencial y creciente. A partir del punto (1,5250), la gráfica sigue aumentando, pero con una curvatura hacia arriba (crecimiento acelerado).* La gráfica será continua en t=1, pero no "suave" (tendrá un "pico" o "esquina") debido a la no derivabilidad en ese punto.