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Página 1 de 20 ¿Qué entendemos por Economía? En una sociedad, los individuos tomados tanto en forma aislada como en su conjunto, tienen necesidades materiales (vivienda, alimentación, etc.) y no materiales (salud, recreación, etc.). Pero, ¿cómo las satisfacen si cuentan con recursos que son escasos o limitados? El camino es el de realizar actividades productivas. En ese marco defino a la Economía como la ciencia que se encarga de distribuir en forma conveniente los recursos escasos de una sociedad, con el objeto de producir bienes que permitan satisfacer directa o indirectamente los deseos o necesidades de los individuos. Los economistas son los encargados de encontrar las respuestas al problema que surge entre deseos y necesidades ilimitadas, frente a recursos que son escasos. Para intentar entender cómo funcionan estas relaciones utilizaremos modelos matemáticos. Seguramente se preguntarán ¿Qué es un modelo matemático o modelación matemática? Te comento brevemente: Los antiguos griegos fueron los primeros en tratar de comprender la naturaleza a partir de un análisis lógico. Aristóteles desarrolló la teoría que el mundo no era plano sino esférico, la que fue demostrada por Eratóstenes sin moverse un solo paso de Alejandría. Pero, ¿cómo lo hizo? A través de suposiciones y simplificaciones creó el contexto matemático en el cual pudieron aplicarse los principios de la geometría que le permitieron encontrar una medida equivalente a la circunferencia de la tierra. Actualmente científicos y técnicos buscan representar la realidad en términos matemáticos, y es a este proceso al que denominaremos "modelación matemática". Aplicación a las Ciencias Económicas Mi objetivo no es el de formar economistas, sino que los contenidos prioritarios, sirva de ayuda para enseñar matemática desde una perspectiva de las ciencias económicas, comprendiendo el porqué de este espacio curricular en la carrera. En Economía se plantean los problemas de tal modo que puedan responderse matemáticamente, y que dichas respuestas puedan generalizarse. Se entiende por modelo a la simplificación y abstracción de la realidad, donde se identifican variables Económicas y parámetros, a partir de los cuales se postulan relaciones entre ellas en forma de leyes o teorías. Cuánto más sencillo sea el modelo económico propuesto, más fácil será usarlo para dar respuestas de tipo general. La validez del mismo dependerá de la validez de las consecuencias que de él se deducen. Como no es posible controlar todas las variables, es frecuente introducir la condición de "ceteris paribus" , que nos permite suponer que todas las variables se mantienen constantes temporariamente, excepto la que estamos estudiando, y quiere decir: "Si todo lo demás no cambia". Por ejemplo, cuando analizamos como varía la demanda de la carne de vaca al variar su precio, estamos dejando de considerar otros factores que influyen en la toma de decisión del consumidor como son el precio de productos substitutos (carne de pollo o de pescado); el gusto o preferencia de los consumidores por otras carnes; y la renta del consumidor en el mismo período de tiempo. Funciones en Economía ESCUELA SUPERIOR DE COMERCIO GRAL . JOSÈ DE SAN MARTÌN CARRERA: Profesorado de Educación Secundaria en Economía ESPACIO CURRICULAR: ANÀLISIS MATEMÀTICO CURSO: 2do. Año DOCENTE a CARGO : Prof. Lic. Margarita Rivera DIA y CARGA HORARIA: Jueves 3 horas ( 5ª,6ª.7ª hora) CORREO ELECTRÒNICO: profemarga2010@gmail.com -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Clase 6 : Jueves 14 / 10 / 21 Modalidad: Presencial mailto:profemarga2010@gmail.com Página 2 de 20 Ningún valor describe toda la información requerida, ya que la cantidad demandada de carne de vaca dependerá entre otras cosas de su precio. Expresión analítica de un modelo económico: en este curso nos referiremos a los modelos económicos, que serán las herramientas para entender la realidad en forma simplificada, esquemática y aproximada. Su expresión analítica se realiza a través de una o varias funciones que nos indican las relaciones existentes entre las variables. En el desarrollo de este espacio curricular, sólo desarrollaré modelos económicos simples, formados en su mayoría por una sola función que relaciona dos variables. Funciones Económicas Para expresar un modelo económico utilizaremos el concepto matemático de función, entendiendo por tal a la relación de dependencia entre variables económicas. En Economía las funciones pueden adoptar tanto formas teóricas muy complejas, como muy simples. En este caso trabajaremos con funciones económicas de una sola variable de tipo lineal y cuadrática. f : R0+ --> R0+ es una función continua y biyectiva, con dominio y codominio en los número reales no negativos, que representa a un modelo económico. Cada tema desarrollado desde el Análisis Matemático tendrá su analogía en el ámbito económico-financiero. Respecto del Dominio y del conjunto de las imágenes, haré algunas consideraciones al definirlos, ya que los valores que asumen las variables deben tener sentido económico, y como tal estarán restringidos a números reales positivos. Si nos referimos a precios o cantidades no podremos hablar de valores negativos, por ejemplo, producir (-5) autos, o vender un bien a (-100) pesos carece de sentido. Las funciones económicas se grafican en el primer cuadrante de un sistema de coordenadas cartesianas. APLICACIÓN DE LAS FUNCIONES ALGEBRAICAS • Función Ingreso Marginal • Función OFERTA • Función DEMANDA • Punto de Equilibrio del Mercado • Consumo y Ahorro • Función Ingreso Total • Función Costo Lineal Total • Función Costo Fijo Variable • Función Beneficio • Evolución del Beneficio • Desempleo y Salario ECONOMÍA FINANZAS CAPÍTULO III Monto a Interés Simple Página 3 de 20 Clase 7 : Jueves 14 / 10 / 21 APLICACIÓN DE LAS FUNCIONES LINEALES EN LA ECONOMÍA Las funciones de primer grado o lineal tienen numerosas aplicaciones en las ciencias económicas y en las finanzas. FUNCIÓN CONSTANTE → analogía con INGRESO MARGINAL El ingreso adicional obtenido con la venta de una unidad más de un producto o servicio. Si cada unidad de un producto se vende a un mismo precio, el ingreso marginal siempre es igual al precio. Ejemplo: Si un producto se vende a $ 40 por unidad, la función ingreso marginal ( mI ), se expresa como una función constante.x y FUNCIÓN DISTINTAS DE LA CONSTANTE: log curva de la oferta ana ía con curva de la demanda consumo y ahorro Estas funciones se pueden asociar con la ley de la oferta y la ley de la demanda, con consumo y ahorro. Por lo general, se relaciona las magnitudes precio de un artículo con su cantidad. Si el precio aumenta, la cantidad disminuye y por lo contrario si el precio disminuye, la cantidad aumenta. En economía se representa el precio de un artículo en el eje “y” y la cantidad del mismo en el eje “x”. La ley o curva de oferta y la ley o curva de demanda, se representa sólo en el primer cuadrante, porque tanto el precio como la cantidad de artículos son positivos. La misma tiene su analogía con la función lineal y como la gráfica de ésta es una recta, para representarla se debe rectificar la curva. Ley o curva de la oferta Una expresión que permite relacionar el precio de un producto, con la cantidad adquirida, se denomina ley de oferta. Su expresión matemática es: ( )O p mp b= + Si el precio aumenta, la oferta aumenta ( )O p es la función lineal del precio Es una función creciente cantidad Precio curva rectificada b curva rectificada I (m)= 40 m=0 b=20 b: correspon- de a un precio tan bajo, que los proveedores no ofrecerán ningún artículo x=0 Página 4 de 20 Aplicación Cuando se paga 100 dólares por cada camión para transportar harina se ofrece 5 camiones, si se pagan 120 dólares por cada uno se ofrecen 9 camiones. Hallar la función oferta. Elaboración: De acuerdo a los datos de la situación, se tiene los puntos A(5, 100) y B( 9,120). Para hallar la función oferta se debe aplicar la ecuación de la recta determinada por dos puntos: Los puntos considerados son: )0 1 100 120 (5, " " ( ) (9, ) " " ( ) P A eje x demanda q P B eje y precio p → → Reemplazo en la expresión matemática: 1 0 0 0 1 0 ) ( x x x x y y y y − − = − − 100 9 5 5 ( ) 120 100 x y − − = − − Operando algebraicamente y aplicando propiedad distributiva se tiene: 1 x y 15 5 = − que es la función de oferta Si se representa gráficamente, se observa que a medida que se paga menos por cada camión el número de oferta de los mismos disminuye, hasta el momento en que al pagar 75 dólares por cada camión no se ofrece ninguno. Representar gráficamente la función oferta. x y Ley o curva de la demanda Una expresión que permite relacionar el precio de un producto, con la cantidad adquirida, se denomina ley de demanda. Su expresión matemática es: ( )D p mp b= + • Si el precio aumenta, la demanda disminuye • Si el precio disminuye, la demanda aumenta • Es una función decreciente. • En el eje x la cantidad (por unidad) de productos adquiridos por los consumidores. • En el eje y se indica el precio. 0 0 1 0 1 0 x x y y x x y y − − = − − 0 0 0 1 1 1 ( , ) ( , ) P x y A P x y B → → 1 O 15 5 p= − Página 5 de 20 CANTIDAD PRECIO CURVA RECTIFICADA b Aplicación: Si el precio de un determinado artículo es de $20, la demanda es de 160 unidades, si el precio es de $30, la demanda es de 130 unidades. Se pide: a) Hallar la expresión analítica de la función de la demanda b) Hallar la cantidad demandada si el precio de cada artículo es de $40 c) Representar gráficamente Consumo y Ahorro Un economista matemático, basándose en la ley de psicología en que los hombres están dispuestos a incrementar su consumo a medida que su ingreso aumenta, pero no en la misma cantidad del aumento de su ingreso, explicó la relación entre las mejoras en los ingresos y los gastos a través de una función de primer grado o lineal: ( ) ig m i b= + donde: i ingresos y ( )ig , gastos en función del ingreso. Se debe tener en cuenta la pendiente y la ordenada al origen. • m ( pendiente ) es el cociente entre los cambios en el consumo y los cambios en el ingreso, éste recibe el nombre técnico de propensión marginal a consumir y representa el cambio en el consumo cuando el ingreso cambia una unidad. • b ( ordenada al origen )es siempre positiva porque cuando una persona no percibe ingresos, igual gastará una cierta cantidad b de dinero, la que conseguirá de sus ahorros, de un préstamo o de alguna forma, pero hay consumos como los de la alimentación que no pueden dejar de realizarse. Ejemplo: Dada la expresión : 50 100 ( ) g i i b= + , el valor de la pendiente es m= 50 100 , lo que significa que por cada $100 de aumento en los ingresos se gastan $50 y se ahorra $50, si el ingreso disminuye en $100 dejarán de gastarse $ 50. INTERSECCIÓN DE RECTAS → analogía con INGRESOS Y COSTOS PUNTO DE INTERSECCIÓN → analogía con PUNTO DE EQUILIBRIO DEL MERCADO Analizaré estos conceptos y sus análogos a través de una situación problemática. Una empresa tiene un ingreso mensual de $30 por unidad vendida de cierto producto. Por otra parte, el costo fijo mensual es de $4.800 y el costo variable de $22 por unidad. Se desea averiguar cuántas unidades es necesario vender por mes para que el ingreso sea igual al costo, y cuál es ese valor. b: corresponde a un precio tan alto, que los consumidores no comprarán ningún producto x=0 Página 6 de 20 Elaboración: Tanto el ingreso como el costo mensual dependen de la cantidad de unidades vendidas. Si llamo “x” a la cantidad, se tiene: 30 ( cos 4.800 cos var 22 cos 22 4.800 ingreso I( ) 30 cos Ingresos x tos fijos tos iables x tos x función x x función − − − −→ −−− −→ −−− −→ −−− −→ + −− − −→ = 1) to C( ) 22 4.800x x− − − −→ = + I y C son funciones lineales, sus gráficas son rectas. Si represento ambas funciones en un mismo par de ejes cartesianos ortogonales, se intersecan en un punto común. Cantidad Precio El punto de intersección entre ambas rectas según la gráfica es: P (600, 1800) para obtener este, se aplicará un método analítico (por igualación, por sustitución, por determinantes, por suma o resta), los cuales permiten hallar el valor de sus coordenadas. En este caso utilizo el método por igualación. 30 22 1800 30 22 1800 8 1800 1800 8 600 x x x x x x x = + − = = = = reemplazo este valor en la ecuación ( , 30 30 600 1800 y x y y • = = = 1) Como se observa, gráfica y analíticamente, que es necesario vender 600 unidades para que el ingreso y el costo coincidan o sean iguales y el valor de ello es $1.800. Ambas funciones forman un sistema de ecuaciones lineales: ( ) 30 ( ) ( ) 22 4800 C( ) I x x I x y C x x x y = = = + = Si el P (x , y), es el punto deintersección de ambas rectas, entonces del par de valores ( x,y) es una solución del sistema. En economía este punto de intersección representaría el punto de equilibrio del mercado. Se denomina punto de equilibrio en el mercado: al punto que corresponde al precio para el cual, para un determinado bien, la cantidad ofertada de dicho bien es igual a la cantidad demandada. El precio reequilibrio corresponde a la orde- nada del punto de intersección de las gráfica de oferta y demanda, siempre que para las respectivas variables de ambas funciones se utilice la misma unidad. https://www.youtube.com/watch?v=KWC-hQGw-3c Humm m… https://www.youtube.com/watch?v=KWC-hQGw-3c Página 7 de 20 cantidad precio punto de equilibrio oferta demanda ¡Cuál es el Dominio y el Conjunto de las imágenes de la función? Nos enfrentamos aquí con un problema: al fijar el dominio y el conjunto imagen hemos supuesto que la cantidad demandada depende del precio, y no el precio de la cantidad demandada. Desde el punto de vista matemático es indiferente considerarlo de una u otra forma, y desde la óptica económica el análisis se simplifica al suponer que el precio está determinado por el mercado, o sea el conjunto de todos los oferentes y demandantes, por lo tanto, para cada uno individualmente el precio es un dato. Observe en la gráfica que la variable independiente precio se mide sobre el eje vertical, mientras que la variable dependiente cantidad se mide en el eje horizontal. Esta forma responde a una convención entre los economistas para poder comparar gráficos, siempre los valores monetarios se representan en el eje "y", y como tal lo mantendremos en este curso, pero desde el punto de vista matemático, en realidad no graficamos a la función oferta o demanda, sino, sus funciones inversas. Mercados de competencia perfecta: Tipo de mercado donde el precio se fija por la interacción de muchos compradores y vendedores y ninguno de ellos puede influir sobre el precio, lo único que se pueden modificar son las cantidades demandadas u ofrecidas. Ejemplo de función lineal de demanda, en donde se relaciona las cantidades mensuales demandadas de un determinado modelo de sillones (q), y su precio de venta (p): q = f(p) = 360 - 20 p Para obtener el Dominio de la función buscamos los límites del precio p : ¿¿Cuál es el precio para el cual el mercado ya no comprará más productos?? f(p) = 360 - 20 p f-1(p) = - 1/20 p + 18 360 - 20p > 0 => 360 > 20p => 360/20 > p => p < 18 Es decir que : ; Si el precio es 18, nadie está dispuesto a comprar sillones. Para obtener el Conjunto de las Imágenes de la función, buscamos los límites de las cantidades demandadas, para un precio cero: f(0) = 360 - 20p => f(0) = 360 - 20 . 0 f(0) = 360 Es decir que: ; Si el precio es cero, el producto se regala y la demanda es de 360 sillones. Recordar que las variables económicas son NO Negativas https://www.youtube.com/watch?v=-Iy0JyzJ4OQ&t=8s https://www.youtube.com/watch?v=-Iy0JyzJ4OQ&t=8s Página 8 de 20 Clase 8: Jueves 21 / 10 / 21 Desplazamiento de la Demanda Considero la ecuación de la demanda como Q = a – b p. Analizaré ahora qué sucede cuando, permaneciendo constante el precio del bien en cuestión, se altera alguno de los factores que bajo la condición de ceteris paribus considero constante. Esos factores están cuantificados en el parámetro a. Un cambio de cualquier factor que influya en la demanda diferente del precio del bien, desplazará toda la curva de demanda a la derecha o a la izquierda, según sea el sentido del cambio del factor. Este tipo de desplaza-miento se denomina cambios de la demanda, mientras que el resultado de variaciones del precio lo denominamos cambios en la cantidad demandada. Esta distinción es muy importante y se debe entender qué factores producen uno u otro tipo de cambios. Entonces, una variación del precio produce un movimiento dentro de la curva o sea una variación de la cantidad demandada. Los otros factores o variables que producen desplazamientos de la demanda porque modifican el parámetro son: El ingreso de los consumidores: Cuando aumenta el ingreso las personas pueden consumir más cantidad, cualquiera fuese el precio, por lo tanto, aumenta la demanda y se desplaza a la derecha. Por el contrario, cuando disminuye el ingreso, los consumidores compran menos cantidad, disminuye la demanda y se desplaza a la izquierda. Las variaciones del ingreso producen cambios en la misma dirección. Si bien ésta es la regla, hay excepciones: como el caso de los bienes llamados inferiores, como la mandioca y la grasa, cuya demanda disminuye cuando aumenta el ingreso. Los precios de los bienes relacionados: El efecto depende del tipo de bienes: pueden complementarios y bienes sustitutos. Consideremos primero el efecto sobre la demanda del bien x cuando se produce un cambio en el precio del bien complementario. P. ej., si se produce un aumento en el precio de la nafta, ello repercute en la demanda de autos nafteros, se demandan menos autos y la demanda se desplaza a la izquierda. Si se tratan de bienes sustitutos, por ejemplo, la naranja y la mandarina, cuando aumenta el precio de la naranja, aumenta la demanda de mandarinas y la demanda se desplaza a la derecha. El gusto de los consumidores: El razonamiento es sencillo. Si el producto se pone de moda o si por medio de la publicidad se convence al consumidor que es mejor, más rico, más lindo, bueno para la salud, etc., se demandará más cantidad independiente- mente del precio y la demanda se desplazará a la derecha. Por el contrario, si pasa de moda pocas personas lo comprarán aun cuando se ponga en oferta a un precio más bajo y la demanda disminuye o sea que la curva se desplaza a la izquierda. Otros factores pueden influir en la demanda y producir desplazamientos. Para caso en particular es necesario analizar cuáles son los más importantes. Desplazamiento de la oferta Al igual que en la demanda, cuando se produce un cambio Página 9 de 20 en el precio, se produce un movimiento a lo largo de la curva de oferta. Pero cuando se cambian las otras variables o factores que consideramos constantes, cambia el parámetro y la oferta se desplaza a la derecha o a la izquierda. Las otras variables que influyen en la oferta son: 1. Tecnología: Un cambio tecnológico produce un desplazamien- to de la oferta a la derecha, a los mismos precios se puede ofrecer más cantidad. 2. El costo de producción: Si disminuye el costo de producción (p. ej. si baja el interés bancario que los productores pagan por los créditos bancarios o baja el salario de los trabajadores) a los mismos precios se ofrecerá más cantidad y la oferta se desplaza a la derecha. Si por el contrario, aumentan los costos, se ofrece menos cantidad y la oferta se desplaza a la izquierda. 3. El precio de otros bienes: Cuando aumenta el precio de la yerba, disminuye la oferta de té, debido a que son productos de oferta rival porque compiten por el mismo factor de producción: la tierra. Así también, si aumenta el precio de la carne, aumenta la oferta de cueros ya que los dos productos son de oferta conjunta; derivan del mismo proceso productivo. Pueden influirotros factores que hay que analizar en cada caso particular. video: cómo construir gráfico en ECONOMÏA https://www.youtube.com/watch?v=1EKbmQW-yBQ (word) https://www.youtube.com/watch?v=ekYuEbST6es (Excel ) FUNCIONES CUADRÁTICAS EN ECONOMÍA Por lo general las funciones económicas No son continuas, pero resultan una gran ventaja al considerarlas continua cuando se aplica las reglas del Análisis Matemático. Las gráficas de las funciones cuadráticas (parábolas) aparecen con gran frecuencia en situaciones de oferta, demanda, ingreso, utilidad, costo, etc. Costo Total Dada la función costo 2 2C x x= + − , se pide: a) Bosquejo de la gráfica b) ¿Cuál es el costo total correspondiente a un nivel de producción de 2, 4, 8 unidades? c) Determinar el costo medio que se obtiene CtCm x = d) Hallar el costo medio al producir 3,6 y 9 unidades respectivamente. https://www.youtube.com/watch?v=1EKbmQW-yBQ https://www.youtube.com/watch?v=ekYuEbST6es Página 10 de 20 Elaboración La función costo, es una función polinómica de segundo grado a) Para realizar su gráfica debe calcularse todos sus elementos. 2 2C x x= + − Raíces: 2 2 1,2 1 2 1 1 4.1.( 2) 2.1 0 2 1 x 2 C x x x x − − − = + − = = = − A( 1 , 0 ) B( -2 , 0 ) Vértice 0 0 ( , )V x y 00 0 1 9 2 2 4 b y a x x − = = − = − 91 ,2 4( )V − − Eje de simetría: 0 1 2 x x x= = − Ordenada al origen: C ( 0 , -2 ) a > 0 cantidad precio A B C V b) 2 2 2 2 ( ) 2 ( ) 2 2 2 ( ) 4 C x x x C C = + − = + − = 2 2 4 4 ( ) 2 ( ) 4 4 2 ( ) 18 C x x x C C = + − = + − = 2 2 8 8 ( ) 2 ( ) 8 8 2 ( ) 70 C x x x C C = + − = + − = Los costos totales para cada unidad son: $4, $18, y $70 c) Tm C C x = 2 2 2 1 donde es el costo medio funcionalm m m x x C C x C x x + − = = + − d) 2 1 mC x x = + − 2 10 3 C 3 1 , C 3 3 m mx = = + − = 2 88 9 C 9 1 , C 9 9 m mx = = + − = Ingresos: Siendo 2 28 C= x 6 8I x x x= + + + ,las funciones costos e ingreso respectiva-mente de una empresa manufacturera, hallar: a) La función beneficio B I C= − b) El I y el B de vender 3 u , 10 u , 50 u c) Si la venta de x unidades ocasiona un costo de $323, calcular el valor de x y el beneficio que produce su venta. d) ¿ A partir de qué nivel de ventas se obtiene utilidad?. x=32u está contenida en (4, ).Calcule: I, C , B ¿ Qué significa x = 0 en I, B? Elaboración 2 28 6 8I x x C x x= + = + + Página 11 de 20 2 2 8 ( 6 8) 2 8 función beneficio B I C B x x x x B x = − = + − + + = − → a) • 2 2 2 2 b) I( ) 8 I(3) 3 8 3 I(3) 33 I(10)=10 +8 10 I(10) 180 I(50) 50 8 50 I(50) 2.900 x x x • • = + = + = = = + = ( ) 2 8 (3) 2 3 8 (3) 2 (10) 2 10 8 (10) 12 (50) 2 50 8 (50) 92 B x x B B B B B B • • • = − = − = − = − = = − = c) 2 2 ( ) 6 8 323 6 8 C x x x x x = + + = + + 2 2 6 8 323 0 6 315 0 x x x x + + − = + − = 2 1,2 1,2 1,2 1 1 6 6 4 1 ( 315) 2 1 6 1296 2 6 36 = 15 21 2 se debe vender 15 unidades para alcanzar un costo de $323 x x x x x • • • − − − = − = − = = − B(x) = I – C función beneficio B(x) = 2x – 8 x = 15 unidades B(15) = 2 15 – 8 B(15) = 22 El beneficio que produce al vender 15 unidades es de $ 22 d) La utilidad se produce a partir de que el beneficio es positivo: > 0 2 - 8 > 0 2 > 8 B x x ( ) 0 4, a partir de 4 unidades de venta se obtiene utilidad x x > Si x = 32 u x(4, ) 2 2 2 2 32 32 8 32 32 32 6 32 8 32 32 ( ) 8 ( ) 6 8 ( ) ( ) ( ) $1.280 ( ) $1.224 I x x x C x x x I C I C = + = + + = + = + + = = 0 2 0 8 32 ( ) 2 8 ( ) ( ) 8 B x x no hay ingreso B no hay beneficio B − = − = = − https://www.youtube.com/watch?v=C9hJ4WHq874 Punto de Equilibrio Hallar el precio y la cantidad de equilibrio, dadas las siguientes funciones de oferta y demanda (analíticamente). 2 2 30 20.500 100 3 6 24.500 100 p O p p O p = − + = − + + Elaboración Para hallar el punto de equilibrio, tanto la oferta como la demanda deben alcanzar un punto de intersección, para ello utilizo el método por igualación. https://www.youtube.com/watch?v=C9hJ4WHq874 Página 12 de 20 2 2 2 2 2 3 30 20.500 6 24.500 100 100 de t min agrupando , 3 30 6 20.500 24.500 0 100 100 algebraicamente, se obtiene: 36 4000 0 25 p p p p por transposición ér o y convenientemente se tiene p p p p resolviendo p p multiplic − + = − + + + − − + − = − − = 2 1 2 ambos miembros por 25 p 900 100.000 0 : p o p calculo las raíces p− − = 1,2 1,2 1 1 1 900 1.210.000 900 1100 1.000 100 2 2 valor considerado es 1.000 p p p p El p = = = = − = Debo calcular la ordenada correspondiente a la abscisa $ 1.000 Reemplazo este valor en la primera ecuación del sistema: 2 2 30 20.500 100 (1.000) 30 (1.000) 20.500 100 1.000.000 30.000 20.500 p : precio de equilibrio 100 10.000 30.000 20.500 q : cantidad de equilibrio 5 E E p O p O O O O • = − + = − + = − + = − + = ( ;q ) (1000;500) 00 : p $ 1.000 q 500 E Ep E E punto de equilibrio P P = = Fijación de precios La demanda mensual, x , de cierto artículo al precio de p dólares por unidad está dada por la relación: 1.350 45x p= − , El costo de la mano de obra y del material con que se fabrica este producto es de $ 5 por unidad y los costos fijos son de $2.000 al mes ¿ Qué precio por unidad p deberá fijarse al consumidor con el objeto de obtener una utilidad máxima mensual ?. Elaboración ( ) cos total de producir x unidades al mes I(x) ingreso por vender x unidades a p dólares U(p) utilidad C p to→ → → ( ) cos variable C 5 cos fijo C $2.000 v f v v f f C p C C C to x C to = + = = = = ( ) 5 2.000 función costo total 1350 45 función demanda sustituyo en C(p)= 5 (1.350-45p)+2.000 resolviendo algebraicamente: C(p)= 5 1.350-45 5 p+2.000 C(p)= 6.750-225p+2.000 C(p)= 8.7 C p x x p • • • • = + → =− → 50-225p Página 13 de 20 El ingreso I (en dólares) obtenido por vender x unidades a p dólares por unidad es: ( ) : por unidad por número de unidades vendidasI p precio 2 I(p)=p x I(p)= p (1.350 -45 p) I(p)= 1350 p -45 p • • La utilidad (en dólares) está dada por la diferencia entre el ingreso y el costo. 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) ( ) 1350 45 (8.750 225 ) ( ) 1350 45 8750 225 ( ) 8.750 1.575 45 ( ) 45 1.575 8750 cuadrática U p I x C x U p p p p U p p p p U p p p U p p p función = − = − − − = − − + = − + − = − + − → la parábola se abre hacia abajo, por lo que la utilidad a = -45 a < 0 ( , ( )) p=$17,5V p U p máxima se alcanza en el vértice de la parábola 2 2 ( ) 45 1575 8750 (17,5) 45(17,5) 1575 17,5 8750 (17,5) 5031,25 U p p p U U • = − + − = − + − = Respondiendo en la situación planteada: Un precio p=$17,50 por unidad deberá fijarse al consumidor con el propósito de obtener una máxima utilidad que representa U(p)= $5031,25 al mes. https://www.youtube.com/watch?v=2BJYf9WFlVE&t=0s Clase 9: Jueves 28 / 10 / 21 Función Beneficio ( utilidad ) Situación problemática: Una estación de servicio describe el beneficio semanal, de acuerdo con los litros de nafta que vendió. Esta descripción se expresa mediante la fórmula siguiente: 2 ( ) 46 205B x x x+= − − donde B es la función beneficio de la empresa expresada en $ y la variable independiente x en miles de litros. Se desea saber: a) ¿Cuánto dinero pierde si no vende ningún litro de nafta? b) ¿Cuántos litros se debe vender para que el beneficio sea máximo? c) ¿Para qué cantidad de litros no hay pérdida ni ganancia? d) Realice un bosquejo de la función beneficio, indicando todos los elementos necesarios para interpretar la situación. e) ¿Cuántos litros de nafta deberá venderse para que la actividad sea rentable? f) ¿En qué intervalo la función beneficio se incrementa a medida que se acerca al beneficio máximo? ¿En qué intervalo la función beneficio disminuye a medida que se aleja del beneficio máximo? g) ¿Para qué cantidad de litros, la ganancia tiene el mismo valor?. ¿Qué significado tiene este en análisis matemático y su analogía con la economía? h) ¿La función beneficio sólo toma valores positivos?. Justifique i) Si la ganancia es $ 180 ¿Cuántos litros se vendió? https://www.youtube.com/watch?v=2BJYf9WFlVE&t=0s Página 14 de 20 Elaboración La función beneficio tiene su analogía con la función cuadrática: a) Para responder a este interrogante, se debe tener en cuenta el concepto de ceros de una función. De acuerdo a la situación, si no se vende ningún litro, se debe calcular: (0)B 2 (0) 0 46 0 205 (0) 205 ordenada al origen B B •= − + − = − Si no vende ningún litro, pierde $ 205. b) Se debe buscar el valor que hace máximo el beneficio, es decir que observando que el coeficiente del término cuadrático a (negativo), por lo este valor se encuentra en el vértice de la parábola, por lo tanto debo buscar sus coordenadas. 0 0 ( , )x yV 0 -- un máximoa tiene → 0 46 2( 1) x = − − 0 23x = 2 23( ) 23 46 . 23 205B += − − 0 0(23) 324 (23) y 324B B y= = = 23 324( , )V Se deben comercializar 23 mil litros de nafta para que el beneficio sea máximo, obteniendo una ganancia de $ 324. c) Para determinar la cantidad de litros que se debe comercializar para no perder, ni ganar dinero, debo hallar los valores para los cuales la variable independiente x en el que el beneficio se anula, es decir las raíces de la ecuación cuadrática. 2 1,2 4 2 b b ac a x − − = 2 1,2 46 46 4 ( 1) ( 205) 2( 1) x − − − − − = 1 21,2 46 36 5 x 41 2 x x − = = = − Los valores que anulan el beneficio, es decir en los cuales no hay ganancia ni pérdida son 5, y 41 Calculando: 1 2 5 (5) 0 se cubren sólo los gastos x 41 (41) 0 se cubren sólo los gastos x B no hay ganancia B no hay ganancia = = = = d) Si se desea determinar cuántos litros de nafta debe venderse para que la actividad sea rentable, es decir que hay ganancia cuando la función beneficio toma valores positivos, si toma valores negativos se produce pérdidas. Estos temas se relacionan con los conceptos de conjunto de positividad y conjunto de negatividad. Para calcular los litros que hay que vender para obtener ganancia , se determina los valores de x para los cuales la función beneficio es positiva: (5 , 41)C + = Hay ganancia cuando el nivel de venta varía entre 5 mil y 41 mil litros. Para determinar los valores de x para los cuales la función beneficio es negativa, lo que indica que hay pérdida, se señala en la gráfica con : ) ( 0 , 5 41 , 50C− = Hay pérdidas si los niveles de venta varía entre o y 5 mil litros o entre 41 y 50 mil litros. El mayor beneficio alcanza cuando se venden 23 litros por lo que se obtiene una ganancia de $324. Si se aproxima o aleja del valor máximo está relacionada con los conceptos de intervalo de crecimiento e intervalo de decrecimiento Si se observa la gráfica en el intervalo 5 a 23 , la función Candidad de litros que maximiza el beneficio Página 15 de 20 beneficio crece, es decir que el intervalo de crecimiento está dado por: )5 , 23Ic = Si se observa la gráfica en el intervalo 23 a 41 , la función beneficio decrece, es decir que el intervalo de decrecimiento está dado por: ( 23 , 41Id = g) La gráfica de la función beneficio es una función par ( cuyo eje de simetría es la recta paralela al eje y que pasa por el vértice), por lo que presenta puntos simétricos, es decir que valores distintos de la variable independiente , la función toma o alcanza los mismos valores(según el análisis matemático). Ejemplo: 1 2 15 x 31 x = = (15) = 260 (31) 260 B B = En economía esto significa que si se vende 15 litros o 31 litros de nafta las ganancias son las mismas, es decir que tiene la misma rentabilidad, porque si se considera respecto del beneficio máximo los valores se acercan a éste o se alejan de él simétricamente. En la empresa conviene considerar los beneficios en los puntos simétricos. h) La función beneficio sólo toma valores positivos porque el objetivo es obtener ganancias y no pérdidas. Esto responde al concepto de conjunto de positividad revisado anteriormente. i) Si se obtiene una ganancia de $180, se debe averiguar cuántos litros de nafta se vendió. Para ello se debe tener en cuenta la expresión: 2 ( ) 46 205B x x x= − + − , donde ( ) 180B x = Sustituyendo en la expresión, resulta: 2 46 205 180x x+− − = (ecuación cuadrática) 2 1 2 2 46 385 0 la ecuación se obtiene: 11 35 46 205 180 0 x resolviendo x x x x x + + − = = = − − − = − Para obtener una ganancia de $180 se debe vender 11 y 35 litros ( puntos simétricos) Es decir que las coordenadas en y es 180 ( ganancia), por los que los valores de x y de y son las coordenadas de los puntos simétricos que ellos determinan :1 2 (11;180) (35;180) P P son puntos simétricos Es decir que, si se venden 11 litros o 35 litros, se obtiene el mismo beneficio. ¿cuál es tu opinión respecto a este interrogante?? 5 10 15 20 25 30 35 40 45 -200 -100 100 200 300 400 miles de l B(x) en pesos M (máximo beneficio) P1 P2 Te propongo los siguientes videos, para comprender mejor los temas: https://www.youtube.com/watch?v=vAtTMpPYCxc https://www.youtube.com/watch?v=75ju_-l8VfY https://www.youtube.com/watch?v=oa7j1jfUA54 https://www.youtube.com/watch?v=vAtTMpPYCxc https://www.youtube.com/watch?v=75ju_-l8VfY https://www.youtube.com/watch?v=oa7j1jfUA54 Página 16 de 20 Aplicación a) Encuentre el punto de equilibrio de mercado entre las funciones oferta demanda de electrodomésticos dadas por: p+q2=1250 p-q2-60q=900 b) Si el precio de los electrodomésticos es de $ 1156, ¿qué relación puede establecer entre la oferta y la demanda de electrodomésticos a este precio? c) Si se producen 10 electrodomésticos, ¿qué relación puede establecer entre la oferta y la demanda? d) Graficar Elaboración a) Punto de equilibrio (aplico método por igualación) -q2+1250=q2+60q+900 2q2+60q-350=0 1 2 1,2 1,2 1,2 1,2 2 5 -35 60 60 4 2 ( 350) 60 3600 2800 2 2 4 60 6400 60 80 4 4 q q q q q q = = − − − − + − − = = = = q1= 5 , q2= -35 éste valor se descarta porque las cantidades siempre son positivas. Como q= 5 p= -(5)2+1250 p=-25+1250 p=1225 Las coordenadas del punto de equilibrio son: P (5;1225) b) Oferta p = q2+60q+900 1156 = q2+60q+900 1156-900 = q2+60q 256 = q2+60q --→ q2+60q -256 = 0 1 2 1,2 1,2 1,2 1,2 2 4 - 64 60 60 41( 256) 60 3600 1024 21 2 60 4624 60 68 2 2 q q q q q q = = − − − − + − − = = = = A este precio la cantidad producida de electrodomésticos será de 4 unidades. Demanda p = -q2+1250 1156 = -q2+1250 q2 – 1250 + 1156 = 0 q2 – 94 = 0 1 2 9.69 9.69 94 9.69 q q q q =+ =− = → = La cantidad demandada de electrodomésticos será, aproximada- mente, 9 unidades. A este precio la cantidad demandada de electrodomésticos supera la oferta realizada. q= 10 Oferta p = (10)2+60×10+900 p =100+600+900 p=1600 Demanda p = -(10)2+1250 p = -100+1250 p=1150 El precio al que se producen los electrodomésticos es superior al que las personas están dispuestas a pagar. Página 17 de 20 FUNCIÓN RACIONAL: Una función racional es aquella definida como el cociente entre dos funciones polinómicas de la forma: ( ) ( ) ( ) x x x p f q = donde ( )xp y ( )xq son funciones polinómicas en " "x y ( ) 0xq • El dominio de una función racional es el conjunto de los reales, excepto aquellos valores que anulan el denominador. • Para determinar su dominio es necesario analizar el denominador • Los valores que anulan el denominador representan en la gráfica rectas paralelas al eje de las “y”. • Estos valores representan rectas de ecuación, las cuales definen un concepto muy importante en las funciones de esta clase, denominada asíntotas. EJEMPLO 1: -3 -2 -1 1 2 3 4 5 6 x y x = 3 recta de ecuación Asíntota ASÍNTOTAS La asíntota representa una recta donde la gráfica de la función se aproxima indefinidamente a la curva, es decir que no la toca ni la atraviesa. Las asíntotas pueden ser: Asíntota vertical ( A.V) Asíntota horizontal (A.H) Asíntota oblicua (A. O) Asíntota vertical: Si ( )xf tiende a infinito a más o menos infinito cuando x tiende a 0x por derecha o por izquierda, se dice que la recta 0x x= es una asíntota vertical de la gráfica de la función. Son 1 ( ) 3 f x x = − Análisis del denominador: 3 0 3x x− 3fD R= − ( ) ( ) / 3 , 3 3,ó D x R x ó Df f= = − 3 recta de ecuaciónx −→= 1 4 1 3 1 2 ( ) 1 0 1 2 1 4 1 x f x − − − − − Página 18 de 20 rectas paralelas al eje “y” determinada por puntos que no pertenecen al dominio de la función. Si . 0 0 A.V f x D → (x)f x= x Ejemplo: ( ) 1 3 xf x = − 0 3x = Si . 0 3 A.V f x D = (x)f x= Asíntota horizontal: Si ( )xf tiende a un valor finito cuando x tiende a más o menos infinito, se dice que la recta ky = es una asíntota hori- zontal de la gráfica de la función. Son rectas paralelas al eje “x”. Si . A.Hkx k→→ (x)f y= Ejemplo: 2 2 2 ( ) 2 x x xf x − = − 2 2 2 ( ) lim 2x x x xf x→ − = − 2 22 2 22 2 2 2 2 2 divido numerador y denominador en x 22 lim separo numrador lim 2 2x x x xx x x xx x x x x x → → − − − − = =(x) (x)f f Evalúo el límite 2 1 2 2 1 − − =(x)f 2 1 1 0 0= = y = 2 A. H.2 =(x)f Asíntota oblicua: Cuando x → la diferencia del punto de la gráfica de la función y del correspondiente de la asíntota tiende a cero. En símbolos y= m x + b es asíntota de (x)f sí y sólo sí lim ( ) ( b) 0 x f x m x → − + = para ello se debe determinar el valor de “m” y de “b” a través de las siguientes fórmulas: ( ) lim b = lim ( ) x x f x m f x m x x→ → = − Ejemplo: 22 ( ) 2 x x x x f − − = Para saber si presenta asíntota oblicua se debe hallar el valor de “m” y de “b” a través de las expresiones dadas: 2 2 2 ( ) 2 2lim lim 2 lim 2 (2 1) lim ( 2) " " x x x x f x m m x m m x x x x x x x x factorizo x x x x Cálculo de m → → → → = = = = − − − − − − numerador y denominador y simplifico 2 1 lim 2 2 1 1 1 lim . : lim 2 2 1 1 1 2 2 1 x x x m m m m x x divido x x xseparo num y simplifico x x x evalúo el límite m → → → = = = = − − − − − − − = − numerador y denominador en "x" Página 19 de 20 lim ( ) 22 lim 2 2 3 lim 2 min " " 3 lim 2 3 lim 2 lim " " x x x x x x b f x m x x x b x x x b x divido numerador y deno ador en x x x b x x b x x x b Cálculo de b → → → → → → = − − = − − = − = − = − = 3 2 1 3 b= 3 1 0 x evaluando el límite b − = − Una vez calculado el valor de “b” y de “m”, se debe reemplazar en la expresión: y = m x + b: m = 2 b = 3 2 3 y x= + Esta función lineal es la recta de ecuación de la asíntota oblicua. x y y = 2x+3 asíntota oblicua APLICACIONES ECONÓMICAS La aplicación económica e esta clase de funciones es muy restringida, es decir que son muy poco losconceptos de economía que tienen analogía con la función racional. Los conceptos más frecuentes son el desempleo, el salario, etc, expresados por un modelo matemático. Un destacado economista y matemático relacionó estos términos con la matemática hasta llegar a un modelo y un principio de vínculo entre las variables existentes. Phillips (economista) fue quién a través de un trabajo realizado en el año 1.958 determinó una relación entre el desempleo y el salario (principio matemático). Él afirmó: ”cuando la demanda de un servicio es alta con respecto a la oferta se espera que suba su precio, tanto más cuanto mayor sea el exceso de demanda. Por el contrario cuando la demanda es baja con respecto a la oferta se espera que el precio disminuya, tanto más cuanto mayor sea el exceso de oferta. Parece razonable suponer que este principio debe operar como uno de los factores que Página 20 de 20 determinan la modificación de los salarios nominales, que son los precios de los servicios laborales”. Este principio afirma que el trabajo puede ser considerado como mercadería que ofrece el trabajador y lo que se paga por él está regido por las leyes de la oferta y de la demanda. Phillips propuso una expresión matemática para explicar el proceso: 1 8, 2 1, 4y x = − donde y : es el porcentaje de aumento o reducción del sueldo medido en cambio porcentual anual en tasas de salarios. x : es la tasa de desempleo La expresión también puede escribirse: 8, 2 1, 4y x = − Sacando común denominador: 8,2 1,4 y x − = x , donde 0x FUNCIÓN IRRACIONAL: Una función irracional se expresa de la siguiente forma: ( ) 0 x nf x= con n par x Observa el análisis de los siguientes ejemplos, teniendo en cuenta el radicando y el índice correspondiente a cada uno 5( ) 1) xf x= fD = R radicando : + índice : impar x = 0 f(o) = 0 x = 1 f(1) = 1 x = -1 f(-1) = -1 4 ( ) 4 1 4 16 2) f x x= − − radicando : + índice : par x=0 f(o)=0 x=-1 f(-1)= x=1 f(1) =1 x=-16 f(-16)= x=16 f(16) = 2 radicando negativo R 2 2 ( ) 4 0 2 20 4.0 2 no real 0 3) x xf x x + − += − radicando : + índice : par x =0 f(0) = f(0) = f(0) = 1 2 3 1 no real 2 31 4.1 ( 1) 2 1 valor real 52( 1) 4.( 1) + − −− − + − − − x = 1 f(1) = f(1) = f(1) = x = -1 f(0) = f(-1) = A través del análisis de cada función se llega a las conclusiones siguientes: 1) El radicando es positivo y el índice es impar, como no presenta ninguna restricción, el dominio de la función es el conjunto de los reales, x : puede tomar valores positivos, negativos, e incluso el cero, es decir todos los reales. 2) El radicando es positivo pero el índice es par, la variable independiente sólo puede tomar el 0 y valores positivos, es decir que hay una restricción del dominio, por lo que este pertenece al intervalo )0, 4 ( ) xf x= se debe hacer un análisis del radicando cuando el índice es par: )0 , 0,x x ) 0, , ó / 0f f fD D R D x R x += = = . 3) Como el radicando es una función racional, debo analizar el mismo teniendo en cuenta tanto el numerador como el denominador con las condiciones que este exige.
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