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PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICAS Porcentajes y Logaritmos 27 ➢➢➢ Sesión A – 5 / Logaritmos e Intereses Eje Temático: Álgebra y Funciones Sub – Eje: Operaciones CHECK LIST – Haz “check” sobre los contenidos que hayas visto y/o aprendido en esta clase. ☐ Interpretación de los logaritmos. ☐ Relaciona los logaritmos con los conceptos de potencias, raíces y exponenciales. ☐ Deducciones de las propiedades de logaritmos. ☐ Aplicaciones del cálculo de logaritmos a la resolución de problemas en diversas áreas del conocimiento Porcentajes Conceptos Básicos Porcentajes Se define un porcentaje 𝑝% como aquella fracción que tiene como numerador al número 𝑝 y denominador al número 100. Representa a 𝑝 partes de las 100 en las que se divide un total. Notación: “𝑎 por ciento” = % 100 a a = Calcular un tanto por ciento de una cantidad El 𝑎% de 𝑏 se calcula considerando ciertas conversiones del lenguaje coloquial al lenguaje matemático. El conectivo “de” se reemplaza por la operación de multiplicación. Así: 𝑎% de 𝑏 = 100 a ⋅ 𝑏 = 100 a b Calcular qué tanto por ciento es una cantidad de otra La pregunta: “¿Qué porcentaje es 𝑎 de 𝑏?”, se puede replantear como “¿Qué porcentaje de 𝑏 es 𝑎?” donde el “porcentaje” al cual se refiere será nuestra incógnita “𝑥”. Por lo tanto, realizando la conversión del lenguaje coloquial al matemático tendríamos: ¿Qué porcentaje de 𝑏 es 𝑎? ¿𝑥% de 𝑏 es 𝑎? 𝑥 100 ⋅ 𝑏 = 𝑎 Dado un porcentaje de una cantidad, calcular la cantidad (total) ¿De qué cantidad, 𝒂 es el 𝒃%? Aquí se pregunta por la cantidad total 𝑥, es decir, la que le corresponde al 100%. Por lo tanto, para calcularla, resolvemos la siguiente regla de tres. 𝑎 → 𝑏% 𝑥 → 100% Aumento y disminución porcentual Calcular una cantidad aumentada en un 𝒏% equivale a calcular el (𝟏𝟎𝟎 + 𝒏)% de esa cantidad. Ejemplo: 80 aumentado en un 20% equivale a calcular el 120% de 80, que es 96. También, se puede realizar el siguiente cálculo: 80 ∙ 1,2⏟ = 96 100% + 20% = 120% ⟺ 120 100 = 1,2 Calcular una cantidad disminuida en un𝒏% equivale a calcular el (𝟏𝟎𝟎 − 𝒏)% de esa cantidad. Ejemplo: 1243 disminuido en un 15% equivale a calcular el 85% de 1243, que es 1056,55. También se puede obtener como: 1243 ∙ 0,85⏟ = 1056,55 100% − 15% = 85% ⟺ 85 100 = 0,85 Porcentajes sucesivos Una de las formas de calcular porcentajes sucesivos de una misma cantidad, es multiplicando la cantidad por el producto de los porcentajes expresados como número decimal. Ejemplo: El 20% del 35% de 2400 es 168, ya que, 0,2 ∙ 0,35 ∙ 2400 = 168 Aplicaciones del porcentaje en cálculos cotidianos El IVA 𝑷𝒓𝒆𝒄𝒊𝒐 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 = (𝟏𝟎𝟎%)𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒏𝒆𝒕𝒐 + 𝟏𝟗% 𝒅𝒆𝒍 𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒏𝒆𝒕𝒐 = 𝟏𝟏𝟗% 𝒅𝒆𝒍 𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒏𝒆𝒕𝒐 Liquidaciones de sueldo El sueldo que recibe un empleado en Chile hay un valor bruto (dinero que paga el empleador) y un valor líquido (dinero que recibe el trabajador). El sueldo líquido se obtiene a descontar del sueldo bruto, impuestos y leyes sociales. (AFP (10%), FONASA (7%), SEGURO DE INVÁLIDEZ Y SOBREVIVENCIA (1,53%), AFC (0,6%), etc.) PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICAS NÚMEROS / ÁLGEBRA EJE TEMÁTICO: NÚMEROS Guía de Destrezas A – 4: Porcentajes y Logaritmos 28 Sesión A – 4 / Porcentajes y Logaritmos Logaritmos Conceptos Fundamentales Definición Dados dos números reales positivos, 𝑎 y 𝑏, con 𝑎 ≠ 1, se define el Logaritmo en base 𝒂 y argumento 𝒃, como aquel número real 𝑐, tal que 𝑎 elevado a 𝑐, da como resultado 𝑏, es decir: log𝑎 𝑏 = 𝑐 ⇔ 𝑎 𝑐 = 𝑏 con 𝑎 ∈ ℝ+ − {1}, 𝑏 ∈ ℝ+ Ejemplos: 1. log2 8 = 3. En efecto, la base es 2, el argumento es 8 y el logaritmo es 3. Luego, 23 = 8. Con esto verificamos que log2 8 = 3. 2. log √3 3 = 2. En efecto, la base es √3, el argumento es 3 y el logaritmo es 2. Luego, (√3) 2 = 3. Con esto verificamos que log √3 3 = 2. Como calcular un logaritmo Ecuaciones Exponenciales Definición Una ecuación exponencial es una igualdad donde intervienen potencias donde al menos una de ellas contiene a una incógnita en su exponente. Ejemplo: 1. 3𝑥 = 27. Basta reescribir 27 como una potencia de base 3 para así resolver la ecuación: 3𝑥 = 27 ⇒ 3𝑥 = 33 ⇒ 𝑥 = 3 2. 25𝑥 + 2 ⋅ 5𝑥 + 1 = 36. La solución de esta ecuación es 𝑥 = 1. Discutiremos más adelante el cómo resolver este tipo de ecuaciones exponenciales. El uso de las ecuaciones exponenciales en el cálculo de logaritmos lo mostramos a continuación. Supongamos que queremos calcular log216 36. Dado que desconocemos el valor exacto del logaritmo, este será la incógnita. Paso 1: Ec. Logarítmica: log216 36 = 𝑥 Paso 2: Usar Definición: 216𝑥 = 36 Paso 3: Escribir potencias: (63)𝑥 = 62 Paso 4: Aplicar propiedad: 63𝑥 = 62 Paso 5: Eliminar bases: 3𝑥 = 2 Paso 6: Resolver: 𝑥 = 3 2 Por lo tanto, log216 36 = 3 2. Logaritmo Natural Logaritmo de base 𝒆 Definición Los logaritmos que tienen como base al número irracional 𝑒 se llaman logaritmos naturales y se representan por ln(𝑥). ln(𝑥) = loge(𝑥) Ejemplo: ln(𝑒3) = loge(𝑒 3) = 3 Logaritmos decimales o de Briggs Logaritmo de base 𝟏𝟎 Definición Los logaritmos que tienen como base al número 10 se llaman logaritmos de Briggs o logaritmos decimales. Suelen ser los más utilizados. Por convención matemática se ha establecido que: log(𝑥) = log10(𝑥) Ejemplo: log(103) = log10(10 3) = 3 PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICAS NÚMEROS / ÁLGEBRA EJE TEMÁTICO: NÚMEROS Guía de Destrezas A – 4: Porcentajes y Logaritmos 29 ➢➢➢ Sesión A – 4 / Porcentajes y Logaritmos Propiedades de los Logaritmos Logaritmo de la unidad El logaritmo de 1 es igual a 0, sin importar cuál sea la base del logaritmo. Es decir: log𝑎 1 = 0 ; ∀𝑎 ∈ ℝ + − {1} Ejemplo: log1000 1 = 0, ya que 1000 0 = 1. Logaritmo de la base El logaritmo donde la base y el argumento son iguales tiene como valor a 1. Es decir: log𝑎 𝑎 = 1 ; ∀𝑎 ∈ ℝ + − {1} Ejemplo: log23 23 = 1, ya que 23 1 = 23. Logaritmo de una potencia de la base El logaritmo de una potencia, donde la base de la potencia es igual a la base del logaritmo, tiene como valor el exponente de la potencia. Es decir: log𝑎(𝑎 𝑛) = 𝑛 ; ∀𝑎 ∈ ℝ+ − {1} Ejemplo: log5(5 7) = 7, ya que 57 = 57. Logaritmo de un producto El logaritmo de un producto es igual a la suma de los logaritmos de los factores de ese producto. Es decir: log𝑎(𝑥 ⋅ 𝑦) = log𝑎(𝑥) + log𝑎(𝑦) Ejemplo: log2(32 ⋅ 4) = log2(32) + log2(4) = log2(2 5) + log2(2 2) = 5 + 2 = 7. Por lo tanto, log2(32 ⋅ 4) = 7. Logaritmo de una división El logaritmo de una división es igual a la resta de los logaritmos del dividendo y el divisor respectivamente en ese orden. Es decir: log𝑎 ( 𝑥 𝑦 ) = log𝑎(𝑥) − log𝑎(𝑦) Ejemplo: ( ) ( )216log36log 216 36 log 666 −= ( ) ( )3626 6log6log −= = 2 − 3 = −1 Logaritmo de una potencia cualquiera El logaritmo de una potencia cualquiera es igual al producto entre el exponente de la potencia y el logaritmo de la base de la potencia. Es decir: log𝑎(𝑥 𝑦) = 𝑦 ⋅ log𝑎(𝑥) Ejemplo: log7(49 5) = 5 ⋅ log7(49) = 5 ⋅ 2 = 10 Logaritmo de una raíz El logaritmo de una raíz es igual al producto entre una fracción unitaria, cuyo denominador es el índice de la raíz, y el logaritmo de la cantidad sub-radical. Es decir: ( ) ( )b n b a n a log 1 log = Ejemplo: ( ) ( ) 5 2 9log 5 1 9log 3 5 3 == Cambio de base de un logaritmo Para cambiar la base de un logaritmo a una base “más conveniente”se utiliza la siguiente fórmula: a b b c c a log log log = Ejemplo: ( ) ( ) 3 2 6log 6log 216log 36log 36log 3 6 2 6 6 6 216 === PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICAS NÚMEROS / ÁLGEBRA EJE TEMÁTICO: NÚMEROS Guía de Destrezas A – 4: Porcentajes y Logaritmos 30 Sesión A – 4 / Porcentajes y Logaritmos Nivel Básico - Medio 1. Un balón de fútbol cuyo costo fue de $6.400, se vendió en una tienda deportiva en $11.200, ¿Qué porcentaje de utilidad obtuvo el vendedor? A) 20% B) 40% C) 50% D) 65% E) 75% 2. Un científico está estudiando un cultivo de bacterias, cuya población crece a razón de 6% por hora. Si el estudio se inició con 400 bacterias por 𝑐𝑚2, el número de bacterias por 𝑐𝑚2 después de 60 minutos será: A) 424 B) 432 C) 448 D) 472 E) 496 3. Un vendedor recibe un sueldo base de $ 215.000, al mes, más un 8% de las ventas por comisión. ¿Cuánto debe vender para ganar $ 317.000 en el mes? A) $ 254.625 B) $ 532.000 C) $ 1.275.000 D) $ 1.812.500 E) $ 3.962.500 4. La Ley N° 20 864 exime de la obligación de efectuar cotizaciones de salud a pensionados mayores de 65 años. Rosa se jubiló a los 60 años con un monto de pensión fijo de $224.130 líquidos mensuales, ahora que esta a un par de meses de cumplir 65 años, quiere saber en cuanto va a aumentar su pensión mensualmente acogiéndose a esta ley y dejando de efectuar su cotización de Fonasa. ¿Cuál va a ser el incremento mensual de Rosa? A) $16.870 B) $18.320 C) $20.000 D) $25.870 E) $241.000 5. Una persona tiene una masa de 𝑚 𝑘𝑔 y su masa aumenta en un 30%. Entonces, ahora su masa es: A) 30𝑚 B) 1,03𝑚 C) 1,3𝑚 D) 𝑛 + 30% E) 0,3𝑚 6. log4 8 = A) 1 2 B) 2 3 C) 3 2 D) 2 E) 4 7. log1 3 √3 3 = A) − 1 3 B) 3 C) 1 3 D) √3 6 E) −√ 1 3 3 8. ( )( )=−+ 53572 9log125log49log16log A) 42− B) 60 C) 5 78 D) 5 43 E) 2 31 PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICAS NÚMEROS / ÁLGEBRA EJE TEMÁTICO: NÚMEROS Guía de Destrezas A – 4: Porcentajes y Logaritmos 31 ➢➢➢ Sesión A – 4 / Porcentajes y Logaritmos 9. Al simplificar log √40 3 + log √25 3 se obtiene: A) log 1 B) log 10 C) log 100 D) log 1000 E) log 10000 10. ¿Cuál de las siguientes operaciones da como resultado log(18)? A) log(6) ⋅ log(3) B) log(2) + log(9) C) 3 ⋅ log(6) D) log(10) + log(8) E) log(2) ⋅ log(3)2 PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICAS NÚMEROS / ÁLGEBRA EJE TEMÁTICO: NÚMEROS Guía de Destrezas A – 4: Porcentajes y Logaritmos 32 Sesión A – 4 / Porcentajes y Logaritmos Nivel Medio Avanzado 1. El recíproco del 25% de 𝑎 es: A) 25 𝑎 B) 1 25 𝑎 C) 4 𝑎 D) 1 4 𝑎 E) 4𝑎 2. En una tienda se rebaja la ropa por cambio de temporada en un 25%, si un polerón ya rebajado tiene un precio de $15.000, ¿cuál era el precio antes de la rebaja? A) $20.000 B) $18.000 C) $16.000 D) $12.000 E) $22.000 3. Se sabe que la dosis máxima diaria de sodio que puede consumir una persona es de 2.500 mg. Además, un litro de bebida contiene 75 mg de sodio, si una persona consume una bebida de 1,2 litros, ¿qué porcentaje de la dosis máxima diaria de sodio ha consumido? A) 3,6% B) 36% C) 0,365 % D) 0,036% E) 75% 4. Martina pide un préstamo de $360.000 en un banco y espera pagarlo en 12 cuotas mensuales iguales. El banco le entrego la siguiente expresión para calcular el interés mensual: Interés mensual = 360.000 ∙ 2 100 ¿Cuánto debe pagar Marina solo por concepto de interés mensual al termino de los doce meses? A) $7.200 B) $43.200 C) $86.400 D) $360.000 E) $446.400 5. En un camión cargado de maderas, el 20% de la masa corresponde a pino, el 50% a roble y el resto a nogal. Entonces se puede determinar la masa total de las maderas si: (1) La masa correspondiente a la madera de roble excede en 90 kg a la madera de pino. (2) Si se saca del camión 120 kg de madera de roble, el porcentaje de la masa de las maderas de nogal aumenta en un 20% con respecto al porcentaje anterior. A) (1) por sí sola. B) (2) por sí sola. C) Ambas juntas, (1) y (2). D) Cada una por sí sola, (1) ó (2). E) Se requiere información adicional. 6. René se encuentra cesante hace 2 meses, se acogió a su seguro de cesantía el cual le paga mensualmente un porcentaje de sus rentas promedios de los últimos 12 meses. El primer mes le pagaron el 70%, el segundo mes el 55%, el tercer mes le de deben pagar el 45%, el cuarto mes un 40% el quinto mes un 35% y el sexto o más meses un 30% de su renta promedio. Si dicha renta es de $554.230. ¿Cuál será aproximadamente el sueldo de René en este tercer mes? A) $554.230 B) $387.961 C) $304.827 D) $249.404 E) $193.981 PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICAS NÚMEROS / ÁLGEBRA EJE TEMÁTICO: NÚMEROS Guía de Destrezas A – 4: Porcentajes y Logaritmos 33 ➢➢➢ Sesión A – 4 / Porcentajes y Logaritmos 7. Los profesionales que prestan servicios de honorarios entregan boletas de las cuales en el año 2019 se descontaba el 10% del total de la boleta emitida. Si José quiere cobrar $270.000 pesos líquidos. ¿Cuánto debe ser el valor de la boleta de José? A) $270.000 B) $290.000 C) $300.000 D) $330.000 E) $360.000 8. =− 25log 5log 3log 9log 5 25 9 3 A) 4 15 − B) 18 7 − C) 0 D) 3 E) 4 15 9. ( )=− 22log QP A) ( ) ( )Q P log log B) ( ) ( )QP QP − + log log C) ( ) ( )log logP Q P Q+ + − D) ( ) ( )QP log2log2 − E) ( ) ( )QP 2log2log − 10. Si log 19 ≈ 1,2788 entonces, ¿Cuál(es) de las siguientes afirmaciones es (son) verdadera(s)? I. log 1,9 ≈ 0,12788 II. log 190 ≈ 2,2788 III. log 192 ≈ 2,5576 A) Sólo I B) Sólo II C) Sólo III D) Sólo II y III E) I, II y III 11. Si 2 505 1 log −= +x , entonces 𝑥 es: A) −10 B) 6 C) 10 D) 30 E) Ninguna de las anteriores. 12. Si log 2 = 𝑚, log 3 = 𝑛 y log 5 = 𝑝, ¿cuál de las siguientes expresiones es igual a log ( 36 √5 ) A) 2𝑚 + 2𝑛 − 𝑝 2 B) 𝑚2+𝑛2 √𝑝 C) 2𝑚𝑛 𝑝 2 D) 𝑚2 + 𝑛2 − √𝑝 E) 2𝑚+2𝑛 𝑝 2 13. Si 𝑊 = log3 6 ⋅ log6 9 ⋅ log9 12 ⋅ … ⋅ log24 27 es un producto regular y consecutivo, entonces, ¿Cuál es el valor exacto de 𝑊? A) 9 B) 6 C) 3 D) −3 E) −6 PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICAS NÚMEROS / ÁLGEBRA EJE TEMÁTICO: NÚMEROS Guía de Destrezas A – 4: Porcentajes y Logaritmos 34 Sesión A – 4 / Porcentajes y Logaritmos 14. La relación existente entre la energía liberada en ergios (E) y la magnitud en la escala de Richter (R) de un sismo, está definida como: log(𝐸) = 1,8 + 1,2 ⋅ 𝑅 Luego, ¿Cuál(es) de las siguientes afirmaciones es(son) verdadera(s)? I. Un sismo de 7° Richter libera 101,2 veces más energía que un sismo de 6° Richter. II. La escala de Richter es una escala logarítmica creciente de base 𝑒. III. Según el modelo, aun siendo 𝑅 = 0, se libera energía. A) Sólo I B) Sólo I y II C) Sólo I y III D) Sólo II y III E) I, II y III 15. Considere 𝑝, 𝑞, 𝑟 ∈ ℝ tales que 𝑝 < 𝑞 < 𝑟, donde todos ellos son mayores que 1. Luego, ¿cuál(es) de las siguientes afirmaciones es (son) verdadera(s)? I. log1 2 𝑝 < log1 2 𝑞 < log1 2 𝑟 II. log𝑟 𝑝 < log𝑞 𝑞 < log𝑝 𝑟 III. log2 𝑝 < log2 𝑞 < log2 𝑟 A) Sólo I B) Sólo II C) Sólo III D) Sólo I y III E) Sólo II y III
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