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Optimización de procesos y toma de decisiones en la industria, Ejercicios de Matemáticas

El análisis de diversos problemas de optimización en la industria, como la maximización de ganancias en la producción de salchichas, la determinación de la velocidad óptima de circulación de vehículos, la evolución de la concentración de microorganismos a lo largo del tiempo y la optimización de la afluencia y gasto de clientes en un establecimiento comercial. A través del cálculo diferencial, se identifican los puntos críticos de las funciones involucradas y se determinan los valores óptimos que maximizan o minimizan las variables de interés. Relevante para estudiantes y profesionales interesados en la aplicación de herramientas matemáticas a problemas de gestión y toma de decisiones en diversos sectores industriales.

Tipo: Ejercicios

2023/2024

Subido el 25/10/2024

maria912
maria912 🇪🇸

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Maximización de ganancias en la
producción de salchichas
Solución: Maximización de ganancias en la
producción de salchichas
Función de ganancia
La función de ganancia se define como: G(x) = x * p(x) - c(x) Donde: - x es la
cantidad de salchichas producidas - p(x) es el precio de venta de las
salchichas - c(x) es el costo de producción de las salchichas
Sustituyendo los valores dados, tenemos: G(x) = x(20 - x/2) - (10 + 2x) G(x)
= 20x - x^2/2 - 10 - 2x G(x) = 18x - x^2/2
Puntos críticos
Derivamos la función de ganancia para encontrar los puntos críticos: G'(x) =
18 - x = 0 x = 18
Evaluamos la segunda derivada en el punto crítico: G''(x) = -1 G''(18) = -1
Al ser G''(18) < 0, el punto crítico x = 18 corresponde a un máximo.
Solución
Por lo tanto, se debe fabricar x = 18 kg de salchichas para maximizar las
ganancias.
El precio de venta en ese punto será: p(18) = 20 - 18/2 = 11 €
La ganancia obtenida será: G(18) = 18(18 - 18/2) - 10 = 329,41 €
Solución: Análisis de la velocidad de
circulación de vehículos
Función de velocidad
La función de velocidad se define como: v(t) = 6t - 0,5t^2
Puntos críticos
Derivamos la función de velocidad para encontrar los puntos críticos: v'(t) =
6 - t = 0 t = 6 o t = 4
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Maximización de ganancias en la

producción de salchichas

Solución: Maximización de ganancias en la

producción de salchichas

Función de ganancia

La función de ganancia se define como: G(x) = x * p(x) - c(x) Donde: - x es la cantidad de salchichas producidas - p(x) es el precio de venta de las salchichas - c(x) es el costo de producción de las salchichas

Sustituyendo los valores dados, tenemos: G(x) = x(20 - x/2) - (10 + 2x) G(x) = 20x - x^2/2 - 10 - 2x G(x) = 18x - x^2/

Puntos críticos

Derivamos la función de ganancia para encontrar los puntos críticos: G'(x) = 18 - x = 0 x = 18

Evaluamos la segunda derivada en el punto crítico: G''(x) = -1 G''(18) = -

Al ser G''(18) < 0, el punto crítico x = 18 corresponde a un máximo.

Solución

Por lo tanto, se debe fabricar x = 18 kg de salchichas para maximizar las ganancias.

El precio de venta en ese punto será: p(18) = 20 - 18/2 = 11 €

La ganancia obtenida será: G(18) = 18(18 - 18/2) - 10 = 329,41 €

Solución: Análisis de la velocidad de

circulación de vehículos

Función de velocidad

La función de velocidad se define como: v(t) = 6t - 0,5t^

Puntos críticos

Derivamos la función de velocidad para encontrar los puntos críticos: v'(t) = 6 - t = 0 t = 6 o t = 4

Evaluamos la segunda derivada en los puntos críticos: v''(t) = -1 v''(6) = 6 > 0, por lo que t = 6 es un mínimo. v''(4) = -6 < 0, por lo que t = 4 es un máximo.

Solución

Por lo tanto, a las 4 de la tarde circulan los vehículos con mayor velocidad, y a las 6 de la tarde circulan con menor velocidad.

Solución: Análisis de la concentración de

microorganismos

Función de concentración

La función de concentración se define como: C(x) = 90 + 15x - 0,75x^

Puntos críticos

Derivamos la función de concentración para encontrar los puntos críticos: C'(x) = 15 - 1,2x = 0 x = 12,

Evaluamos la segunda derivada en el punto crítico: C''(x) = -1,2 C''(12,5) = -1,2 < 0, por lo que x = 12,5 es un máximo.

Solución

Por lo tanto, la concentración de microorganismos crece hasta que hayan transcurrido 12,5 años, es decir, hasta el 1 de julio de 2002. En ese punto, la concentración será de 183,75 microorganismos.

Solución: Análisis de la afluencia y gasto de

clientes

Función de número de clientes

La función de número de clientes se define como: c(h) = -h^2 + 8h

Puntos críticos

Derivamos la función de número de clientes para encontrar los puntos críticos: c'(h) = -2h + 8 = 0 h = 4

Evaluamos la segunda derivada en el punto crítico: c''(h) = -2 c''(4) = -2 < 0, por lo que h = 4 es un máximo.

Función de gasto

La función de gasto se define como: g(h) = 300 - 25h