Piñonate: Pero Numeria, todavía no hemos calculado el número de bizcochos y tartas que le tengo que hacer a tu amiga Bizcochita.
4.6. Pasteles factibles
1. Pasteles factibles
Numeria: Cierto, porque te tengo que explicar un poco más de las inecuaciones. Si te das cuenta, solo hemos trabajado con el azúcar, pero no hemos hecho nada con la levadura en polvo.
Piñonate: ¡Es verdad!
Numeria: Cuando hay que tener en cuenta más de una cosa o, matemáticamente hablando, más de una restricción o condición con forma de desigualdad, hablamos de sistemas de inecuaciones.
Piñonate: Eso ya lo sé.
Numeria: No del todo, ya que sabes los sistemas de inecuaciones con una incógnita, pero ahora te voy a explicar los sistemas de inecuaciones con dos incógnitas.
Piñonate: Suena muy complicado…
Numeria: No, en absoluto. Es muy fácil. Ya verás.
Numeria: Habíamos recopilado toda la información relativa al azúcar y planteamos la inecuación \( 150x\ +\ 200y\ \le\ 3000\). Pero no habíamos considerado en ningún momento la levadura. Así que, vamos a ello. Para la levadura en polvo, me has dicho que el bizcocho necesita 16 g y la tarta 8 g, y que en tu almacén tienes 200 g de levadura en polvo. ¿Sabes plantear la inecuación?
Piñonate: Claro, sería como antes una inecuación con dos incógnitas, ¿no?
Numeria: Efectivamente, ya que, como antes, tienes por un lado el número de bizcochos, que no sabes y llamaste x, por la cantidad de levadura que necesitas para realizarlos. Y por otro lado, tienes el número de tartas que harás y que llamaste y, por la cantidad de levadura que necesitas para cada tarta.
Piñonate: ¡No me lo digas, no me lo digas! La inecuación será \(16x\ +\ 8y \ \le\ 200 \).
Numeria: ¡Muy bien, Piñonate!
Numeria: Para plantear el sistema de inecuaciones, lo primero que tenemos que hacer es definir las incógnitas, es decir, decir quién o qué significa la \(x\) y qué significa la \(y\). En nuestro caso lo tenemos muy clarito, la \(x\) es el número de bizcochos de naranja que tienes que hacer, y la \(y\) es el número de tartas de manzana que realizarás.
Piñonate: Sí, eso ya lo teníamos.
Numeria: Es verdad, pero te lo recuerdo para que nuestro problema matemático quede correctamente introducido. En segundo lugar, planteamos las inecuaciones o restricciones, según los datos que tenemos. En nuestro caso será:
\[
\left \{
\begin{aligned}
150x+200y & \le 3000\\
16x+8y & \le 200
\end{aligned}
\right .
\]
Piñonate: Claro, es lógico. De esa forma tenemos en cuenta los dos ingredientes que tengo en el almacén: la levadura y el azúcar, y los consideramos a la vez.
Numeria: Pero ¿piensas que ya está plateado el sistema de inecuaciones?
Piñonate: Sí, hemos recogido toda la información que teníamos.
Numeria: Casi toda. Lo normal es que el número de tartas y bizcochos que hagas sea positivo o como mucho cero, ¿no?
Piñonate: ¿Me tomas el pelo?
Numeria: No, no te tomo el pelo. Pero en ningún momento has puesto esa información en el sistema de inecuaciones que has planteado.
Piñonate: ¡Ah! ¿Cómo la pongo?
Numeria: Muy fácil, tanto el número de bizcochos como el número de tartas debe ser mayor o igual que cero, es decir, tienes que hacer o ninguna o alguna, lo que no puedes hacer es -5 tartas, por ejemplo.
Piñonate: ¿Y cómo lo indico?
Numeria: Aquí lo tienes:
\[
\left \{
\begin{aligned}
150x+200y & \le 3000\\
16x+8y & \le 200 \\x & \ge 0\\y & \ge 0
\end{aligned}
\right .
\]
Piñonate: De acuerdo, ya lo entiendo. Ahora solo me quedaría saber cómo se resuelve, porque parece muy complicado.
Numeria: En absoluto. Para resolver el sistema de inecuaciones de dos incógnitas, solo tienes que ir resolviendo cada una de las inecuaciones como te he explicado antes, pero representando todas ellas en los mismos ejes.
Piñonate: Me va a explotar la cabeza en breve.
Lectura facilitada
Numeria: Piñonate tengo que explicarte más sobre las inecuaciones.
Solo hemos trabajado con el azúcar.
Tenemos que trabajar con la levadura en polvo.
Piñonate: ¡Es verdad!
Numeria: Cuando tienes que tener en cuenta una condición con forma de desigualdad
se habla de sistemas de inecuaciones.
Piñonate: Eso ya lo sé.
Numeria: Sabes los sistemas de inecuaciones con una incógnita.
Te voy a explicar los sistemas de inecuaciones con dos incógnitas.
Numeria: Con los datos del azúcar plantea la inecuación \( 150x\ +\ 200y\ \le\ 3000\).
Tenemos los siguientes datos de la levadura:
- El bizcocho necesita 16 gramos de levadura.
- La tarta necesita 8 gramos de levadura.
- En el almacén hay 200 gramos de levadura.
Plantea la inecuación.
Numeria: Tienes el número de bizcochos \(x\) por la cantidad de levadura
que necesitas para realizarlos.
Tienes el número de tartas \(y\) por la cantidad de levadura
que necesitas para cada tarta.
Piñonate: La inecuación es \(16x\ +\ 8y \ \le\ 200 \).
Numeria: Plantea el sistema de inecuaciones.
Define las incógnitas \(x\), \(y\).
\(x\) es el número de bizcochos de naranja que tienes que hacer.
\(y\) es el número de tartas de manzana que realizarás.
Piñonate: Sí, eso ya lo tenemos.
Numeria: Plantea las inecuaciones o restricciones con los datos que tienes.
\[
\left \{
\begin{aligned}
150x+200y & \le 3000\\
16x+8y & \le 200
\end{aligned}
\right .
\]
Piñonate: Tienes en cuenta los dos ingredientes que hay en el almacén:
la levadura y el azúcar.
Numeria: El número de tartas y bizcochos que hagas debe ser positivo o cero.
Piñonate: ¿Cómo lo pongo?
Numeria: El número de bizcochos y el número de tartas debe ser mayor o igual.
Tienes que hacer ninguna o alguna tarta.
Por ejemplo: no puedes hacer -5 tartas.
El sistema de inecuaciones es el siguiente:
\[
\left \{
\begin{aligned}
150x+200y & \le 3000\\
16x+8y & \le 200 \\x & \ge 0\\y & \ge 0
\end{aligned}
\right .
\]
Piñonate: ¿Cómo se resuelve?
Numeria: Para resolver el sistema de inecuaciones de dos incógnitas
tienes que ir resolviendo cada una de las inecuaciones
representando todas ellas en los mismos ejes.
2. Te lo resumo todo para que lo entiendas mejor
Paso 1
Numeria: Comenzamos dibujando el semiplano asociado a la primera desigualdad, tal y como hicimos antes.
Paso 2
Numeria: Repetimos el proceso con la siguiente desigualdad en el mismo plano.
Numeria: La región común de la representación de las dos desigualdades será
Paso 3
Numeria: Y ahora con la siguiente.
Numeria: La región común de la representación de las tres desigualdades será
Paso 4
Numeria: Y ahora la última.
Numeria: La región común de la representación de las cuatro desigualdades será
Numeria: Todos los puntos que pertenecen a esa región del plano son la solución de nuestro sistema de inecuaciones de dos incógnitas.
Piñonate: Si todos los puntos son solución, habrá infinitas soluciones, así que ¿cuántas tartas y bizcochos tendré que hacer?
Paso 5
Numeria: Voy a calcular los vértices de esa región que hemos obtenido, o por si lo entiendes mejor, calculo los puntos de corte de las rectas. Para ello, resuelvo los sistemas de ecuaciones. ¿Sabes resolver sistemas de ecuaciones?
Piñonate: ¡Claro que sé resolver sistemas de ecuaciones!
Numeria: Pues resolvemos el sistema formado por las dos primeras rectas y así obtenemos su punto de corte. Lo voy a hacer de forma gráfica porque se aprecia mejor.
Numeria: Y así lo hacemos con el resto obteniendo los puntos A, B, C y D:
Paso 6
Piñonate: ¿Y ahora qué?
Numeria: La solución a tu problema es uno de esos cuatro puntos que hemos calculado resolviendo los sistemas de ecuaciones.
Piñonate: Vale, ¿cuál?
Numeria: Por cada bizcocho ganabas \(5\) euros, mientras que por cada tarta ganabas \(6\) euros. Tomamos el primer punto \(A(8,9)\), si fabricamos \(8\) bizcochos y \(9\) tartas, obtendremos un beneficio de \(5 \ \cdot\ 8\ +\ 6\ \cdot\ 9\ =\ 94\) euros. Ahora tomamos el punto \(B(0,\ 15)\) , e igual que antes multiplicamos el número de bizcochos por \(5\) euros que ganamos y le sumamos el producto del número de tartas por sus ganancias, \(5\ \cdot\ 0\ +\ 6\ \cdot\ 15\ =\ 90\) euros. Continuamos con el punto \(C(0,0)\), este es muy fácil, ya que la ganancia será de \(0\) euros. Y terminamos con el punto \(D(12.5,\ 0)\) y la ganancia será \(5\ \cdot\ 12.5\ +\ 6\ \cdot\ 0\ =\ 75\) euros. ¿Con cuál se obtiene la mayor ganancia?
Piñonate: Con el punto A, por lo que tendré que hacer \(8\) bizcochos de naranja y \(9\) tartas de manzana, y con ello ganaré \(94\) euros.
Numeria: ¡Genial! Ya controlas los sistemas de inecuaciones con dos incógnitas. Verás que bien te viene conocerlos para tu negocio.
Lectura facilitada
Paso 1
Numeria: Dibuja el semiplano asociado a la primera desigualdad.
Paso 2
Numeria: Dibuja el semiplano asociado a la segunda desigualdad.
Numeria: La región común de la representación de las dos desigualdades
es la parte coloreada de verde.
Paso 3
Numeria: Dibuja el semiplano asociado a la tercera desigualdad.
Numeria: La región común de la representación de las tres desigualdades
es la parte de plano coloreada de verde
Paso 4
Numeria: Dibuja el semiplano asociado a la cuarta desigualdad.
Numeria: La región común de la representación de las cuatro desigualdades
es la parte coloreada de verde.
Numeria: Todos los puntos pertenecen a esa región del plano.
Todos los puntos son la solución
al sistema de inecuaciones de dos incógnitas.
Piñonate: Todos los puntos son solución.
Hay infinitas soluciones.
¿Cuántas tartas y cuántos bizcochos tengo que hacer?
Paso 5
Numeria: Calcula los vértices de esa región que has obtenido.
Calcula los puntos de corte de las rectas.
Resuelve los sistemas de ecuaciones.
¿Sabes resolver sistemas de ecuaciones?
Piñonate: ¡Sé resolver sistemas de ecuaciones!
Numeria: Resuelve el sistema formado por las dos primeras rectas.
Obtén su punto de corte.
Solución con una gráfica.
Numeria: Hazlo con el resto obteniendo los puntos A, B, C y D
Paso 6
Numeria: La solución al problema es uno de esos cuatro puntos
que has calculado al resolver los sistemas de ecuaciones.
Piñonate: ¿Cuál de los cuatro puntos es la solución?
Numeria: Por cada bizcocho ganas 5 euros.
Por cada tarta ganas 6 euros.
Punto A(8,9)
- Elaboras 8 bizcochos
- Elaboras 9 tartas.
- 5 ⋅ 8 + 6 ⋅ 9 = 94 euros.
- Obtienes un beneficio de 94 euros.
Punto B(0, 15)
- Multiplica el número de bizcochos por 5 euros.
- Suma el producto del número de tartas por sus ganancias.
- 5 ⋅ 0 + 6 ⋅ 15 = 90 euros.
- Obtienes un beneficio de 90 euros.
Punto C(0,0)
- La ganancia será de 0 euros.
Punto D(12.5, 0)
- La ganancia será 5 ⋅ 12.5 + 6 ⋅ 0 = 75 euros.
¿Con cuál de los cuatros puntos se obtiene la mayor ganancia?
Piñonate: Con el punto A.
- Tengo que hacer 8 bizcochos de naranja.
- Tengo que elaborar 9 tartas de manzana,
- Con los 8 bizcochos y con las 9 tartas ganaré 94 euros.
Numeria: Piñonate ya sabes resolver los sistemas de inecuaciones con dos incógnitas.
3. ¿Lo vemos gráficamente?
Ayúdate del deslizador para mover la gráfica de la función a maximizar (roja) y verás cómo al pasar por el punto que era la solución de nuestro problema, va a cortar al eje Y con un valor mayor que en el resto de los puntos de la región solución.
4. Desciframos los sistemas de inecuaciones
¡Ponme a prueba! Verás como lo he entendido todo.
Opción A: Pertenece o no
Opción B: Inventa tu receta
Instrucciones: Debes inventar, para cada apartado, un sistema de dos inecuaciones con dos incógnitas que tenga entre sus soluciones el punto que se indica. Posteriormente, compara los resultados con una compañera o un compañero.
- \( (5, -6)\)
- \( (3,\ 2)\)
- \( (-1,\ 4)\)
Opción C: Nos preparamos para crear
Resuelve los siguientes sistemas de inecuaciones con dos incógnitas en tu cuaderno y comprueba la solución posteriormente:
- \[
\left \{
\begin{aligned}
2x - y & \ge 1\\
-4x+2y & \ge 7
\end{aligned}
\right .
\] - \[
\left \{
\begin{aligned}
2x+3y & \ge 0\\
-4x-9y & \ge -8 \\y & \ge 0
\end{aligned}
\right .
\] - \[
\left \{
\begin{aligned}
3x - y & \ge 2\\
2x-2y & \ge -1 \\ x &\le 5 \\ y & \ge 0
\end{aligned}
\right .
\]
Solución a
Solución b
Solución c
Opción D: Horneando los sistemas de inecuaciones
Nuevamente, haciendo uso de tus recetas, plantea un problema en el que necesites de dos inecuaciones con dos incógnitas para resolverlo. Aunque puede tener más, si quieres.
Cambia con un compañero o una compañera los problemas. Resuelve los suyos y él o ella, los tuyos. Para la resolución, si te atreves, puedes usar Geogebra o hacerlo en tu papel.
Comprobad que las soluciones son correctas.
5. Reviso lo que aprendo
Reflexiona un momento sobre todo lo que has aprendido hasta llegar aquí. Y completa el PASO 3 de tu Diario de aprendizaje (Reviso lo aprendido).
Recuerda:
• Pregunta a tu profesor o profesora si rellenarás la ficha en papel o en el ordenador.
• Si la rellenas en el ordenador, ¡no te olvides de guardarla en tu ordenador cuando la termines!
¡Ánimo, que lo harás genial!
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