matematicas-aplicadas-a-las-ciencias-sociales-ii
Una empresa fabrica dos productos, y , a partir de tres recursos productivos: mano de obra, energía y capital.La disponibilidad anual de energía y de capital son unidades y unidades respectivamente. Para poder optar a una ayuda del gobierno para el fomento del empleo, la empresa va a contratar, al menos, horas anuales. Cada unidad de necesita para su fabricación horas de mano de obra, unidades de energía y unidades de capital; siendo el precio de cada unidad de euros. Cada unidad de necesita para su fabricación horas de mano de obra y unidades de energía; vendiéndose a euros la unidad de .La empresa vende todo lo que produce y quiere maximizar sus ingresos anuales por la venta de los dos productos.
a) ¿Cuántas unidades de cada producto han de fabricarse anualmente para maximizar los ingresos? ¿Cuál es dicho ingreso óptimo?b) ¿Es posible alcanzar el máximo elaborando un único producto?Sea la función definida por
siendo y números reales.
a) Determine los valores de y para que sea continua en su dominio y su gráfica pase por el punto .b) Para y :i) Determine las asíntotas de , en el caso de que existan.ii) Estudie la monotonía de y calcule sus extremos relativos.iii) Esboce la gráfica de .Se considera la función .
a) Halle su dominio y determine sus asíntotas.b) Estudie la monotonía y la curvatura, calculando los extremos relativos y los puntos de inflexión.c) Represente gráficamente .d) Determine la ecuación de la recta tangente a la gráfica de en todos aquellos puntos donde la pendiente de dicha recta vale .Sea una variable aleatoria que sigue una ley Normal de media desconocida y desviación típica .
a) Se selecciona una muestra de tamaño resultando una media de . Calcule un intervalo de confianza al para estimar la media poblacional. ¿Qué error máximo se comete en la estimación?b) Manteniendo el mismo nivel de confianza, ¿qué tamaño mínimo debería tener una nueva muestra para que la amplitud del intervalo para la media fuese inferior a ?c) Razone qué efecto produciría sobre la amplitud del intervalo una disminución del nivel de confianza.Sean y dos sucesos de un mismo espacio muestral tales que:
Una empresa de alquiler de patinetes eléctricos quiere analizar el comportamiento de sus usuarios durante la hora punta de la mañana en una determinada ciudad. La duración del trayecto de cada usuario (en minutos) se distribuye según una ley Normal con media y desviación típica .
a) ¿Cuál es la probabilidad de que un usuario tarde menos de minutos en hacer su trayecto?b) Se sabe que cada usuario que desbloquea un patinete tiene una probabilidad de de completar su trayecto sin incidencias. Si usuarios desbloquean un patinete para moverse por la ciudad, ¿cuál es la probabilidad de que al menos completen el trayecto sin incidencias?En un festival de cine con tres sesiones se venden tres tipos de entradas: Estándar, Premium y VIP. En la sesión inaugural se vendieron 5 entradas Premium, 20 Estándar y 20 VIP, obteniéndose una recaudación de 1800€. En la sesión nocturna se vendieron 10 VIP, 10 Estándar y 5 Premium, recaudándose 1000€. El día de la proyección de clausura, el número de entradas Premium superó en 4 al resto de entradas, que fueron 12 VIP y 4 Estándar, arrojando una recaudación de 1560€.
a) Calcule el precio de cada tipo de entrada y la recaudación total obtenida.b) Determine el tipo de entrada con la que se obtuvo una mayor recaudación y el valor de dicha recaudación.Una empresa maderera fabrica tableros de dos tipos, DM y aglomerado, a partir de madera triturada. Para producir 1 de tablero DM se consumen 10 de madera triturada y se obtiene un beneficio de 10€. Para producir 1 de tablero aglomerado se consumen 30 de madera triturada y se obtiene un beneficio de 20€. La empresa puede fabricar diariamente como máximo 12 de tableros DM y 18 de tableros de aglomerado. Además, la capacidad total de la empresa limita la producción conjunta a 26 diarios y dispone de 600 de madera triturada al día. Determine cuántos metros cuadrados de cada tipo de tablero deben producirse diariamente para maximizar el beneficio total y calcule cuál es ese beneficio.
Se considera la función
siendo y números reales.
a) Determine los valores de y para que la función sea continua en todo su dominio.b) Para y :i) Calcule los extremos relativos de .ii) Represente gráficamente .iii) Calcule el área del recinto acotado limitado por el eje y la gráfica de la función .Sean y dos sucesos del espacio muestral asociado a un experimento aleatorio. Se sabe que es el doble de , y .
a) Calcule la probabilidad de que ocurra .b) Calcule la probabilidad de que no ocurra ni ni . ¿Son los sucesos y incompatibles?c) Si el experimento se realiza 1350 veces de forma independiente:i) Determine la distribución de la variable aleatoria : "Número de veces que ocurre ".ii) Calcule la probabilidad de que ocurra a lo sumo 580 veces, pero más de 499 veces.Una empresa de transporte contrata una consultora para optimizar sus recursos. La consultora estudia la distancia en kilómetros que recorren en cada viaje los camiones de la empresa, sabiendo que la variable que mide dicha distancia se distribuye según una Normal de varianza 225 y media desconocida. Para ello, toma aleatoriamente una muestra de 49 viajes y obtiene una media de 325 recorridos por viaje.
a) Calcule un intervalo de confianza al 97% para que la consultora pueda estimar la distancia media que recorren por viaje los camiones de la empresa.b) A la vista del intervalo obtenido, razone si la consultora puede considerar que los camiones de la empresa recorren por término medio 310 por viaje que realizan.c) ¿Cuántos viajes, como mínimo, tendría que seleccionar aleatoriamente la consultora para estimar la distancia media que recorren por viaje los camiones de la empresa mediante un intervalo de confianza del 99% que tuviera una amplitud inferior a 4 ?Sea el precio de la entrada para el taller de repostería.Sea el precio de la entrada para la demostración de cocina gourmet.Sea el precio de la entrada para la cata de vinos.A partir de la información proporcionada, establecemos el siguiente sistema de ecuaciones lineales:1. El total recaudado por la venta de entradas es de :
Dividiendo por 10, simplificamos la ecuación a:
2. El precio de 10 entradas para el taller de repostería coincide con la suma de 2 entradas para la cata de vinos y 1 entrada para la demostración de cocina gourmet:
Reordenando la ecuación:
3. El coste de 2 entradas para el taller y 1 entrada para la cata de vinos supera en al de 2 entradas para la demostración de cocina gourmet:
Reordenando la ecuación:
Ahora, resolvemos el sistema de ecuaciones:
De la ecuación (2), despejamos : .Sustituimos en la ecuación (1):
Sustituimos en la ecuación (3):
Tenemos un nuevo sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas:
Restamos la ecuación (B) de la ecuación (A):
Sustituimos en la ecuación (B):
Finalmente, sustituimos y en la expresión para :
Por lo tanto, los precios de las entradas son:Entrada para el taller de repostería: .Entrada para la demostración de cocina gourmet: .Entrada para la cata de vinos: .
b) Dada la matriz , calculamos su rango.Para calcular el rango de , primero calculamos su determinante. Si , el rango es 3. Si , el rango es menor que 3.
Dado que , el rango de es menor que 3. Ahora buscamos un menor de orden 2 cuyo determinante no sea cero.Consideramos el menor formado por las primeras dos filas y columnas:
Como existe un menor de orden 2 con determinante no nulo, el rango de es 2.
Ahora, calculamos :
Para calcular el rango de , observamos que la primera columna de es una columna de ceros. Esto implica que , por lo que .Además, las columnas 2 y 3 de son idénticas, lo que significa que son linealmente dependientes (). Esto implica que no puede haber dos columnas linealmente independientes entre la segunda y la tercera.Considerando las filas, la fila 2 es , ya que . De manera similar, la fila 3 es , ya que . Esto indica que solo hay una fila linealmente independiente no nula.Para ser más formal, realizamos operaciones elementales por filas para encontrar el rango:
La matriz reducida tiene solo una fila no nula. Por lo tanto, el rango de es 1.
Un servicio técnico recibe un encargo para revisar lavadoras y frigoríficos de una empresa de apartahoteles. La revisión de cada lavadora requiere 100 minutos de trabajo, mientras que cada frigorífico requiere 50 minutos. El servicio técnico dispone de 26 horas y 40 minutos para hacer las revisiones. Por política de empresa, no se aceptan encargos de más de 12 lavadoras ni de más de 16 frigoríficos. Sabiendo que las revisiones se pagan a la hora, en ambos tipos de electrodomésticos, ¿cuántos electrodomésticos de cada clase debe revisar el servicio técnico para maximizar el ingreso con el encargo? ¿A cuánto asciende este ingreso máximo?
Definimos las variables del problema basándonos en las cantidades de cada electrodoméstico a revisar:: número de lavadoras a revisar. : número de frigoríficos a revisar.
Convertimos el tiempo disponible a minutos: . Las restricciones son:
Tiempo de trabajo: . Simplificando (dividiendo entre 50): .Límite de lavadoras: .Límite de frigoríficos: .Condiciones de no negatividad: .El ingreso se calcula en función del tiempo trabajado a razón de ():
Calculamos los vértices de la región factible mediante el sistema de desigualdades:
: Origen.: Intersección de e .: Intersección de y ().: Intersección de y ().: Intersección de e .Evaluamos en cada vértice para hallar el máximo:
Se obtiene un ingreso máximo de . Este valor se alcanza en cualquier punto del segmento que une los vértices y . Considerando valores enteros, el servicio técnico puede elegir cualquiera de las siguientes combinaciones:
8 lavadoras y 16 frigoríficos.9 lavadoras y 14 frigoríficos.10 lavadoras y 12 frigoríficos.11 lavadoras y 10 frigoríficos.12 lavadoras y 8 frigoríficos.La función del índice de audiencia es .Sabemos que cuando comienza el programa (), el índice de audiencia es 20 puntos. Por lo tanto, :
La función ahora es . También sabemos que a los 40 minutos se alcanza el máximo índice de audiencia, que es 36 puntos. Esto significa que y que la derivada en ese punto es cero, .Primero, calculamos la derivada de :
Aplicamos la condición :
Ahora aplicamos la condición :
Sustituimos en la ecuación anterior:
Con el valor de , calculamos :
Por lo tanto, los valores de los coeficientes son:
La función obtenida es:
Representación gráfica de la función:La función es una parábola que se abre hacia abajo (porque ). Los puntos clave para la representación en el intervalo son:1. El punto inicial: . Coordenada . 2. El máximo: a minutos, . Coordenada . 3. El punto final del intervalo: minutos.
Coordenada . La gráfica es una parábola con vértice en , que pasa por y . Se eleva desde hasta y luego desciende suavemente hasta .
b) Cálculo de las derivadas de las siguientes funciones:Para :Primero, usamos las propiedades de los logaritmos para simplificar la expresión:
Ahora, derivamos usando la regla de la cadena, donde :
Combinamos los términos en una sola fracción:
Para :Usamos la regla del producto , donde y .Calculamos las derivadas de y :
Para , usamos la regla de la cadena para la función exponencial, :
Ahora aplicamos la regla del producto:
Factorizamos :
Expandimos el término cuadrático:
Sustituimos y simplificamos:
Se considera la función
Para que sea continua en , se deben cumplir las siguientes condiciones:1. debe existir.
2. Los límites laterales en deben existir e ser iguales.
Dado que , el límite de cuando existe y es .3. El valor de la función en el punto debe ser igual al límite.
Por lo tanto, la función es continua en .
Primero, calculamos la función derivada por tramos:
Para que sea derivable en , las derivadas laterales deben ser iguales:
Dado que y , las derivadas laterales no son iguales (). Por lo tanto, la función no es derivable en .
b) Calcule la ecuación de la recta tangente a la gráfica de la función con pendiente .La pendiente de la recta tangente es . Analizamos cada tramo de la función derivada:1. Para : . Como , no hay puntos de tangencia en este tramo.2. Para : . Igualamos a :
Este valor de está en el intervalo , por lo que es un punto válido. Calculamos el valor de la función en este punto:
El punto de tangencia es . La ecuación de la recta tangente es :
3. Para : . Como , no hay puntos de tangencia en este tramo.La ecuación de la recta tangente a la gráfica de la función con pendiente es .
c) Represente la región del plano acotada superiormente por la gráfica de e inferiormente por el eje de abscisas. Calcule el área de dicha región.Para representar la función, analizamos cada tramo y sus intersecciones con el eje X (es decir, cuando ):1. Para : . Es una recta. Intersección con el eje X:
Puntos de interés: , y en , , por lo que .2. Para : . Es una parábola con vértice en . Intersección con el eje X:
No tiene soluciones reales, lo que significa que este tramo de la parábola está siempre por encima del eje X. Puntos de interés: en , ; en , , por lo que , y .3. Para : . Es una recta. Intersección con el eje X:
Puntos de interés: , y en , , por lo que .La región acotada se encuentra entre y .
El área total se calcula como la suma de tres integrales definidas, correspondientes a cada tramo de la función:
Calculamos la primera integral:
Calculamos la segunda integral:
Calculamos la tercera integral:
Sumamos las áreas de los tres tramos:
El área de la región es unidades cuadradas.
Una encuesta realizada a personas que utilizan productos de cosmética arroja los siguientes datos: el de las personas encuestadas son mujeres y, de estas, el utilizan cosmética natural. Además, se sabe que el son hombres que no utilizan cosmética natural. Se selecciona una de estas personas al azar.
a) Calcule la probabilidad de que sea mujer o use cosmética natural.b) Calcule la probabilidad de que sea hombre y utilice cosmética natural.c) Sabiendo que no usa cosmética natural, calcule la probabilidad de que sea hombre.d) ¿Son sucesos incompatibles "utilizar cosmética natural" y "ser mujer"? ¿Son independientes?Definimos los siguientes sucesos:: la persona es mujer.: la persona es hombre.: la persona utiliza cosmética natural.: la persona no utiliza cosmética natural.A partir de los datos proporcionados, tenemos las siguientes probabilidades:
Calculamos otras probabilidades necesarias:
Nos piden . Usamos la fórmula de la probabilidad de la unión:
Nos piden . Esta probabilidad ya ha sido calculada previamente:
Nos piden . Usamos la fórmula de la probabilidad condicionada:
Para que los sucesos "utilizar cosmética natural" () y "ser mujer" () sean incompatibles, su intersección debe ser 0.
Dado que , los sucesos y no son incompatibles.Para que los sucesos y sean independientes, debe cumplirse que .
Dado que , los sucesos y no son independientes.
Un tratamiento experimental para tratar una determinada intolerancia alimentaria mejora al de los pacientes a los que se les suministra. Cinco pacientes deciden someterse a dicho tratamiento.
a) Indique la distribución que sigue la variable “número de pacientes de entre los 5 que mejoran con este tratamiento”. ¿Cuál es la probabilidad de que mejoren cuatro pacientes gracias al tratamiento?b) Calcule la probabilidad de que al menos dos pacientes experimenten mejoría tras someterse al tratamiento.c) ¿Cuántos pacientes se espera que mejoren al someterse a ese tratamiento?d) ¿Cuántos pacientes deberían someterse al tratamiento para que el número esperado de pacientes que mejoren sea mayor o igual a 12?La variable = "número de pacientes de entre los 5 que mejoran con este tratamiento" sigue una distribución binomial, ya que se trata de un número fijo de ensayos independientes (5 pacientes), cada uno con dos resultados posibles (mejora o no mejora) y con una probabilidad de éxito constante.
Donde: (número de pacientes) (probabilidad de que un paciente mejore, el 60%)Por lo tanto, la distribución es:
Para calcular la probabilidad de que mejoren cuatro pacientes, usamos la fórmula de probabilidad binomial:
Sustituyendo , y :
La probabilidad de que al menos dos pacientes mejoren es . Podemos calcularla como .
Calculamos :
Calculamos :
Ahora sumamos estas probabilidades y las restamos de 1:
El número esperado de pacientes que mejoran en una distribución binomial se calcula con la fórmula .
Se espera que 3 pacientes mejoren.
d) ¿Cuántos pacientes deberían someterse al tratamiento para que el número esperado de pacientes que mejoren sea mayor o igual a 12?Sea el nuevo número de pacientes. La probabilidad de éxito sigue siendo . Queremos que el número esperado de pacientes que mejoren sea mayor o igual a 12.
Al menos 20 pacientes deberían someterse al tratamiento para que el número esperado de pacientes que mejoren sea mayor o igual a 12.
En un invernadero de Palos de la Frontera (Huelva), se cultivan fresas y frambuesas. Se desea estimar la proporción de fresas y frambuesas que se recolectan. Para ello, se ha tomado una muestra aleatoria de , obteniéndose que de ellos son fresas y el resto frambuesas.
a) Obtenga, con un nivel de confianza del , un intervalo para estimar la proporción de fresas recolectadas en el invernadero y otro intervalo para estimar la proporción de frambuesas recolectadas.b) Con las proporciones muestrales iniciales y con un nivel de confianza del , ¿cuántos kilogramos de frutos deberían seleccionarse aleatoriamente como mínimo para que las proporciones muestrales difieran de las proporciones poblacionales a lo sumo en un ?Datos proporcionados:Tamaño de la muestra: Cantidad de fresas: Cantidad de frambuesas: Nivel de confianza: Para un nivel de confianza del , tenemos , lo que implica .Buscamos el valor crítico tal que .
La fórmula para el intervalo de confianza de una proporción poblacional es:
1. Intervalo para la proporción de fresas:La proporción muestral de fresas es .Entonces, .El error máximo de estimación para las fresas es:
El intervalo de confianza para la proporción de fresas es:
2. Intervalo para la proporción de frambuesas:La proporción muestral de frambuesas es .Entonces, .El error máximo de estimación para las frambuesas es:
El intervalo de confianza para la proporción de frambuesas es:
Datos para este apartado:Nivel de confianza: Error máximo de estimación: Proporciones muestrales iniciales: y (usando la proporción de fresas, el producto es el mismo para frambuesas).Para un nivel de confianza del , tenemos , lo que implica .Buscamos el valor crítico tal que .
La fórmula para el tamaño mínimo de la muestra es:
Sustituyendo los valores:
Dado que el tamaño de la muestra debe ser un número entero y se requiere que sea como mínimo, se debe redondear al siguiente entero superior.
Deberían seleccionarse aleatoriamente como mínimo de frutos.
Se considera la matriz:
Tenemos el sistema de ecuaciones matriciales:
De la ecuación (2), despejamos : . Sustituimos esta expresión de en la ecuación (1):
Distribuimos y agrupamos términos con :
Ahora calculamos la matriz :
Para resolver , primero calculamos el determinante de :
Como el determinante es , la matriz es invertible. Ahora calculamos su inversa. Primero, la matriz de cofactores:
Luego, la matriz adjunta es la traspuesta de la matriz de cofactores:
Y la inversa es:
Finalmente, calculamos :
Ahora calculamos :
Primero, calculamos :
Para determinar el rango y la invertibilidad, calculamos su determinante:
Dado que , el rango de es 3. Una matriz cuadrada es invertible si y solo si su determinante es distinto de cero. Por lo tanto, es invertible.Ahora, calculamos :
Calculamos su determinante:
Dado que , el rango de no es 3. Para encontrar el rango, buscamos un menor de orden 2 con determinante distinto de cero. Consideramos el menor formado por las filas 1 y 2 y las columnas 1 y 3:
Como existe un menor de orden 2 con determinante , el rango de es 2. Dado que el determinante es cero, no es invertible.





