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1 MAGNITUDES PROPORCIONALES REGLA DE TRES 2021-2 2 PRE 2 ¿Cómo calcularía el espacio recorrido por un móvil que viaja a velocidad constante? El espacio recorrido es la magnitud llamada Longitud 3 Se utiliza la magnitud llamada Masa LEY DE PROPORCIONES MÚLTIPLES 4 LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL Dos cuerpos de cierta masas se atraen gravitatoriamente con una fuerza que es directamente proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Se pueden relacionar magnitudes diferentes 5 ¿Qué es Magnitud? Es todo aquello que puede experimentar una variación, la cual se puede cuantificar. Magnitud Magnitud Velocidad Fuerza Obra N° Obreros Temperatura Cantidad 80km/h 50 N 18 𝒎𝟐 20 37 °C Dos magnitudes que guardan relación de proporcionalidad pueden ser: Directamente Proporcionales (DP) Inversamente Proporcionales (IP) 6 Se dice que dos magnitudes son directamente proporcionales si al aumentar (disminuir) el valor de una ellas en una cierta razón, la otra también aumenta (disminuye) en la misma razón. Definición Ejemplo : Se concluye que : 𝐀 𝐃𝐏 𝐁 ↔ 𝐀 𝐁 = 𝐊; 𝐊: 𝐜𝐨𝐧𝐬𝐭𝐚𝐧𝐭𝐞 Cantidad de obra (m3) Número de días 6 9 12 18 3 2 3 4 6 1 A B x 2 x 3 : 6 x 3 x 2 : 6 ∴ 𝟔 𝟐 = 𝟗 𝟑 = 𝟏𝟐 𝟒 = 𝟏𝟖 𝟔 = 𝟑 𝟏 = 𝟑 = 𝒌 7 Graficando : 0 0 El resultado del experimento resulta un conjunto de puntos, los cuales están contenidos en una recta que pasa por el origen de coordenadas. Nota : x f(x) Se llama función de proporcionalida d directa (cantidad de obra) DP (# obreros) Observación: Cantidad de obra (# obreros) 2 3 4 6 9 12 8 Sean : d: distancia (m) t: tiempo (s) APLICACIÓN 1 La distancia que recorre un cuerpo en caída libre es DP al cuadrado del tiempo transcurrido. Si en n segundos de caída, un cuerpo ha recorrido k metros. ¿cuántos metros recorre en los próximos 2n segundos? A) 4k B) 7k C) 8k D) 9k E) 11kRESOLUCIÓN: Dato: d 𝑫𝑷 t2 𝒅 t2 = 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 Colocando la información brindada en la siguiente tabla: d t2 n2 k (3n)2 x Se cumple: 𝒌 n2 = 𝒙 (3n)2 9k = x Recorrió en los próximos 2n segundos : 9k –k = 8k 9 Se dice que una magnitud A es inversamente proporcional a otra B, cuando A es directamente proporcional a la reciproca de B. Definición Ejempl o: 𝟐 𝒙 6 = 3 𝒙 4 = 4 𝒙 3= 6 𝒙 2= k =12 Se concluye que: Se observa que: Número de obreros Número de días 2 3 4 6 6 4 3 2 x 2 x 3 : 3 : 2 10 Graficando: El resultado del experimento resulta un conjunto de puntos, los cuales están contenidos en una rama de una Tiempo (Días) hipérbola equilátera. Nota: N° de Obreros x f(x) 𝒇 𝒙 = 𝒌( 𝟏 𝒙 ); 𝒌:cte Se llama función de proporcionalida d inversa (N° de Obreros) IP (Tiempo) Observación: 3 62 2 3 4 6 4 11 APLICACIÓN 2 Un grupo de n obreros debían hacer una obra en 42 días pero tardaron 6 días mas porque trabajaron 8 obreros menos. ¿ Cuantos obreros trabajaron? A) 16 B) 36 C) 48 D) 56 E) 76RESOLUCIÓN: H IP t Sean : H: número de obreros t: número de días Nro. Obreros n n-8 Nro. días 42 48 Se cumple: Por lo tanto trabajaron: ➔ H.t = k (n)(42) = (n-8)(48) ➔ n = 64 n-8= 56 obreros 12 La producción de trigo en kilogramos en cierto instante será DP al número de minutos que ha transcurrido desde el inicio de la cosecha, solo si se llega hasta 12 minutos de cosecha; porque la producción de trigo en kilogramos será IP al cuadrado del número de minutos que ha trascurrido desde el inicio de la cosecha, siempre y cuando se tenga al menos 12 minutos de cosecha. Si se sabe que al transcurrir 3 minutos de cosecha de producción en ese instante es de 100kg. ¿Cuál será la producción en Kilogramos al transcurrir 48 minutos de cosecha? A) 25 B) 50 C) 100 D) 400 E) 1600 Resolución: Producción (P) N° minutos (M) 123 48 100 P DP M 100 3 = 𝐴 12 → A = 400 A = 400 𝑷 𝑰𝑷 𝑴𝟐 400 × 122 = B × 482 B = 25B = ? APLICACIÓN 3 13 Principio de comparación de magnitudes LEYES DE LOS GASES IDEALES Ley de Boyle Ley de Charles Ley de Guy Lussac Ejempl o: 𝑽 ∝ 𝟏 𝑷 𝒄𝒐𝒏 𝑻 𝒄𝒕𝒆 𝑽 ∝ 𝑻 𝒄𝒐𝒏 𝑷 𝒄𝒕𝒆 𝑷 ∝ 𝑻 𝒄𝒐𝒏 𝑽 𝒄𝒕𝒆 Si se tiene un grupo de magnitudes y se comparan de manera proporcional dos de ellas, las otras magnitudes deben permanecer constantes 14 PROPIEDADES 1. Si A DP B ↔ A IP 2. Si A IP B ↔ A DP 1 B 1 B An Bn3. Si A DP B ↔ DP , n ∈ 𝑸 – {0} 4. Para más de dos magnitudes que intervienen en un mismo aspecto de cierto fenómeno, por ejemplo las magnitudes A, B y C: Si: A DP B (Cuando C es constante) y A DP C (Cuando B es constante) .·. A DP (B x C) (Cuando todos varían) 𝑨 = 𝑲 𝑩 . 𝑪 K: constante 15 5. Para magnitudes que intervienen en un mismo aspecto de cierto fenómeno A, B, C, …. ,D, existen constantes racionales b, c, ….,d y k reales tales que: A = K Bb Cc …Dd Si A DP B (En un determinado fenómeno natural) y por otro lado en forma independiente B DP C, entonces A DP C PROPIEDAD TRANSITIVA K: constante 16 Demostración de la propiedad 4 Para más de dos magnitudes que intervienen en un mismo aspecto de cierto fenómeno, por ejemplo las magnitudes A, B y C: Si: A DP B (Cuando C es constante) y A DP C (Cuando B es constante) .·. A DP (B x C) (Cuando todos varían) 𝑨 = 𝑲 𝑩 . 𝑪 A B C 𝑎1 𝑎2 𝑏1 𝑏2 𝑐1 𝑐1 𝑐2 𝑏2 𝑎3 Consideremos la siguiente tabla: 𝑆𝑖 𝐶 = 𝑐1(𝑐𝑡𝑒)→ 𝐴 𝐷𝑃 𝐵 𝒂𝟏 𝑏1 = 𝑎2 𝑏2 𝑆𝑖 𝐵 = 𝑏2(𝑐𝑡𝑒) → 𝐴 𝐷𝑃 𝐶 𝒂𝟐 𝑐1 = 𝑎3 𝑐2 𝑎2 = 𝑎1. 𝑏2 𝑏1 𝑎2 = 𝑎3. 𝑐1 𝑐2Igualando se tiene: 𝑎1. 𝑏2 𝑏1 = 𝑎3. 𝑐1 𝑐2 𝑎1 𝑏1. 𝑐1 = 𝑎3 𝑏2. 𝑐2 Son los valores que aparecen en la primera y tercera columna de la tabla 𝐀 𝐁. 𝐂 = 𝐜𝐨𝐧𝐬𝐭𝐚𝐧𝐭𝐞 K: constante 17 APLICACIÓN 4 A) 12 B) 24 C) 35 D) 51 E) 72RESOLUCIÓN: ; (*) Reemplazando en la expresión (*) Dadas dos magnitudes A , B y C se cumple que: ):(2 cteCADPB ):(3 cteBACIP Si el valor de B se reduce a su tercera parte y el de A disminuye en sus 5/8 entonces el valor de C disminuye 8 unidades. Calcule el valor inicial de C. y k B CA = 2 3 33 ):( AIPCcteBACIP ):(2 cteCADPB I II A 3A/8 B B/3 C C-8 24 ) 3 ( )8)( 8 3 ( 2 3 2 3 = − = C B C A B CA K: constante 18 APLICACIÓN 5 Si 9 obreros pueden hacer 120 m de una zanja en 20 días. ¿Cuántos obreros se necesitarán para que en 15 días hagan: 200 m de la misma zanja?A) 6 B) 8 C) 12 D) 15 E) 20 RESOLUCIÓN: 9.20 120 = 𝑥. 15 200 = 𝐾 Sabemos que: (𝑵° 𝑶𝒃𝒓𝒆𝒓𝒐𝒔)(𝑵° 𝒅í𝒂𝒔) (𝑶𝒃𝒓𝒂) = 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 Operando: obreros tiempo obra 9 obreros 20 días 120 m x obreros 15 días 200 m De los datos tenemos: X = 20 obreros Problema 1 Resolución: 𝐴 𝐷𝑃 𝐵 𝐷𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝐷𝑎𝑡𝑜𝑠: 72 3 𝑥 3 8 = 120 𝑏 𝑥 3 125 𝒃 = 𝟒 Clave C Se sabe que A, B y C son magnitudes proporcionales que tienen cierta relación de proporcionalidad de acuerdo a las siguientes tablas: Si cuando A = 72; B = 9 y C = 8, determine el valor de B cuando A = 120 y C = 125. A) 2 B) 3 C) 4 D) 5 E) 6 Cuando C es constante A 16 10 12 B 64 25 36 Cuando B es constante A 18 24 36 C 27 64 216 𝐴 𝐵 = 16 8 = 10 5 = 12 6 𝐴 𝐷𝑃 3 𝐶 𝐴 3 𝐶 = 18 3 27 = 24 3 64 = 36 3 216 𝐴 𝐵 𝑥 3 𝐶 = 𝑘 3 3𝑥2 = 5 𝑏 𝑥 5 Problema 2 Resolución: Una persona presta dinero cobrando un interés diario directamente proporcional al número de días transcurridos, ocurre que cuando retiro su dinero se había triplicado y el ultimo día había ganado 1/16 del capital original ¿Cuantos días presto su capital? A) 61 B) 62 C) 63 D) 64 E) 65 𝐼𝐷 𝐷𝑃 𝐷𝑇 𝐼𝐷 𝐷𝑇 = 𝑘 𝑆𝑒𝑎 𝒕 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑡𝑎𝑚𝑜 𝐼1 1 = 𝐼2 2 = 𝐼3 3 = . . . = 𝐼𝑡−1 𝑡 − 1 = 𝐼𝑡 𝑡 = 𝑘 + +2𝐶 𝑡(𝑡+ 1) 2 = 64 = (𝑡 + 1) ∴ 𝒕 = 𝟔𝟑 𝒅𝒊𝒂𝒔 Clave C 1 16 𝐶 𝑡 Complete los datos que faltan en la tabla, sabiendo que: A DP B cuando C permanece constante. B IP C2 cuando A permanece constante. Dar como respuesta la suma de los valores desconocidos (se sabe que z = x.y). A) 11 B) 12 C) 18 D) 20 E) 288,5 Problema 4 Resolución: 𝐵 𝐼𝑃 𝐶2 ; 𝐴 = 𝑐𝑡𝑒. 𝐵 𝐷𝑃 𝐴 ; 𝐶 = 𝑐𝑡𝑒. 𝐵 𝑥 𝐶 2 𝐴 = 𝑘 (𝜶) 3 . 242 12 = 𝑥 . 242 8 = 12 . 𝑧2 𝑦 𝑥 = 2 De 𝜶 : 12𝑦 = 𝑧2 Dato: 𝑧 = 𝑥 . 𝑦 = 2𝑦 𝑦 = 3 𝑧 = 6 ∴ 𝒙 + 𝒚 + 𝒛 = 𝟏𝟏 Clave A Considerando que la utilidad mensual de una empresa minera es DP al precio internacional de la onza del oro, al número de perforadoras y al tonelaje de mineral extraído, pero IP a la distancia de la mina a la planta, expresada en metros. Calcule el número de miles de toneladas de mineral que debe extraer con 60 perforadoras, transportando a una distancia de 6 km y comercializando a 1200 dólares la onza de oro para que su utilidad mensual sea de 6 millones de dólares. Asuma que la constante de proporcionalidad es 125. A) 2 B) 4 C) 40 D) 400 E) 4000 Problema 6 Resolución Del enunciado: 𝑼 ∙ 𝑫 𝑷 ∙ 𝑵 ∙ 𝑻 = 𝟏𝟐𝟓 Remplazando : 𝟔 𝟎𝟎𝟎 𝟎𝟎𝟎 ∙ 𝟔 𝟎𝟎𝟎 𝟏𝟐𝟎𝟎 ∙ 𝟔𝟎 ∙ 𝑻 = 𝟏𝟐𝟓 𝑻 = 𝟒𝟎𝟎𝟎 𝒕𝒐𝒏 𝑻 = 𝟒 𝒎𝒊𝒍 𝒕𝒐𝒏 Problema 12 Resolución Pedro y Carlos tienen asignados sus pensiones en proporción a la raíz cuadrada del número de años de servicio. Pedro ha servido 9 años más que Carlos y recibe 500 soles más. Si el tiempo de servicio de Pedro excediera al de Carlos en 4 años y 3 meses, entonces sus pensiones estarían en la relación de 9 a 8. ¿Cuál es la pensión de Pedro, en soles? A) 2000 B) 2500 C) 3000 D) 3500 E) 4000 𝑷𝒆𝒏𝒔𝒊ó𝒏 𝒏º 𝒂ñ𝒐𝒔 𝒅𝒆 𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒊𝒐 = 𝒄𝒕𝒆 Real Supuesto 𝑃 𝑥 + 9 = 𝑃 − 500 𝑥 9𝑘 𝑥 + 17 4 = 8𝑘 𝑥 Pedro Carlos Pedro Carlos 81 𝑥 + 17 4 = 64 𝑥 = 17 17 4 = 4 𝟐 𝒙 = 𝟏𝟔 En lo real 𝑃 25 = 𝑃 − 500 16 𝑷 = 𝟐𝟓𝟎𝟎
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