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Asignatura optativa (fundamental extendida) · 4.º Modelación cuadrática: el vértice que maximiza el área y la ganancia

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Modelación cuadrática: el vértice que maximiza el área y la ganancia

✦ La forma ax²+bx+c y el sentido de apertura; el vértice como extremo y las raíces; ejemplo de área máxima (corral de 200 m²); ejemplo de ganancia máxima (1300 en x=30); restricciones del dominio y la integralidad · Asignatura optativa (fundamental extendida) · en menos de 7…

Roadwise Consulting

Firmado y verificado · Fernando Castro

Objetivo: Modelar problemas de optimización con funciones cuadráticas, determinar si hay máximo o mínimo según el signo de a, calcular el vértice y confrontarlo con el dominio real del problema.

7 min Asignatura optativa (fundamental extendida) 15–18 años
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Modelación cuadrática: el vértice que maximiza el área y la ganancia

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La parábola no es una curva decorativa: es un problema de optimización

La forma y sus piezas

Una función cuadrática se escribe f(x) = ax² + bx + c. El coeficiente a decide la boca de la parábola: si a es positivo abre hacia arriba (tiene un mínimo); si a es negativo abre hacia abajo (tiene un máximo). Esto ya te dice si el problema busca maximizar o minimizar antes de calcular nada.

Acasta apertura (MNHN-IU-2013-16444).jpeg
Imagen libre de Wikimedia Commons (CC BY 4.0, autor: Baptiste François)
ElementoFórmulaQué significa en el problema
vértice (x)x = -b / (2a)la entrada que da el extremo (mejor precio, dimensión óptima)
vértice (y)f del valor anteriorel valor extremo (área máxima, ganancia máxima)
raícesdonde f(x) = 0los puntos de corte (cuándo se rompe o cuándo vale cero)

Ejemplo resuelto 1: el área máxima

Ejemplo resuelto 2: la ganancia máxima

Cuando el vértice NO es la respuesta

El vértice da el óptimo teórica, pero el contexto puede imponer restricciones: si x debe ser entero (no vendes 30,5 unidades) o si el dominio real es un intervalo, el máximo puede estar en un extremo, no en el vértice. Siempre compara el vértice con los límites del dominio. Modelar es respetar las condiciones del problema, no solo la fórmula.

En f(x) = ax² + bx + c, ¿cómo sabes de inmediato que el problema tiene un MÁXIMO?

El precio óptimo: la ganancia es G(p) = -5p² + 100p - 80. ¿En qué precio p se maximiza y cuánto vale?

x = -b/(2a) = -100/(-10) = 10; evalúa G(10)

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Con el modelo G(p) = -5p² + 100p - 80, ¿cuál es la ganancia máxima (en p = 10)?

Si a es negativo la parábola abre hacia y su vértice es un ; si x debe ser entero, el máximo puede caer en un .

¿Optimizas con una cuadrática?

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El coeficiente a te dice la historia completa: positivo, hay un fondo (mínimo); negativo, hay un techo (máximo). Mucha gente se lanza a la fórmula sin mirar esto y luego no entiende por qué "el máximo" salió como un hueco. Un vistazo al signo previene el 80% de los errores de interpretación.

Dada U = 3x² - 60x + 100, ¿buscas máximo o mínimo y por qué?

El signo de a decide.

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