1)
Observa que I es una función que es a su vez producto de la función q por la función p, y su expresión es: I = qp
Luego, su derivada con respecto al tiempo queda (a partir de la derivada de un producto):
I ' = q' * p + q * p'
En el enunciado tenemos: q' = +0,04, p' = +0,02 (observa que nos dicen que precio y cantidad aumentan, y nos dan los porcentajes).
Luego, la razón de cambio nos queda:
I ' = 0,04p + 0,02q.
3)
Observa que para cualquier punto de R^3 que pertenezca al plano xy, se cumple que su tercera coordenada (cota) es cero, por lo tanto todos los puntos del plano xy comparten esta característica, para cualquier valor de la primera coordenada (abscisa) o de la segunda coordenada (ordenada), por lo tanto la ecuación cartesiana del plano xy queda:
z = 0 (observa que al no figurar x e y, éstas quedan libres y pueden tomar cualquier valor real).
Luego, para los puntos que tienen plano tangente paralelo al plano xy (o sea "horizontal") tenemos que las dos derivadas parciales son iguales a cero, ya que se trata de puntos estacionarios, o sea tenemos: fx = 0, fy = 0.
Luego, debes tener en cuenta la ecuación general para el plano tangente a la superficie gráfica de una función diferenciable de dos variables en uno de sus puntos (lo representamos con coordenadas (xo , yo), y para él la función toma el valor f(xo , yo)), que tiene la forma:
z = f(xo , yo) + fx(xo , yo)(x - xo) + fy(xo , yo)(y - yo)
Pero como nos piden plano tangente paralelo al plano xy, se trata del plano tangente en un punto estacionario y las dos derivadas parciales evaluadas en el punto son iguales a cero, por lo tanto la ecuación del plano tangente queda:
z = f(xo , yo) + 0(x - xo) + 0(y - yo), luego cancelamos términos nulos y queda:
z = f(xo , yo)
Solo se trata de encontrar entonces los puntos para los que se anulan las dos derivadas parciales. Tenemos a partir de la ecuación de la superficie S:
z = 2x^2 - 4xy + y^4 (está borroso en la foto el signo entre los dos términos)
Las derivadas parciales quedan:
fx = 4x - 4y, fy = -4x + 4y^3
luego igualamos ambas derivadas a cero y queda el sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas:
4x - 4y = 0
-4x + 4y^3 = 0
Si lo resuelves, obtiennes tres soluciones:
punto A(0,0), al que le corresponde: f(0,0) = 0, y la ecuación de su plano tangente: z = 0
punto B(1,1), al que le corresponde: f(1,1) = -1, y la ecuación de su plano tangente: z = -1
punto C(-1,-1), al que le corresponde: f(-1,-1) = -1, y la ecuación de su plano tangente: z = -1
4a)
Observa que la función (f) es diferenciable, y que la condición está definida mediante una expresión que también corresponde a una función (g) diferenciable.
Vamos con las derivadas parciales:
fx = -2x, fy = -2y, gx = 2(x - 1) = 2x - 2, gy = 2y
Luego, planteamos el sistema de ecuaciones de Lagrange (L es el multiplicador):
-2x = 2L(x - 1), que al cancelar factores queda: -x = L(x - 1)
-2y = 2Ly, que al cancelar factores queda: -y = Ly
Por lo tanto, el sistema de ecuaciones queda:
-x = L(x - 1)
-y = Ly hacemos pasaje de término y queda: -y - Ly = 0, factorizamos y queda: -y(1 + L) = 0
(x - 1)^2 + y^2 = 1
Observa que a partir de la segunda ecuación se nos presentan dos opciones: a) L = -1, b) y = 0, que debemos estudiar por separado.
a) L = -1, sustituimos en las demás ecuaciones (en realidad solo en la primera) y el sistema queda:
-x = -1(x - 1) distribuimos y queda: -x = -x + 1, cancelamos términos y queda: 0 = 1, que es una igualdad absurda
(x - 1)^2 + y^2 = 1
por lo tanto tenemos que a partir de esta opción no tenemos puntos críticos.
b) y = 0, sustituimos en las demás ecuaciones (en realidad solo en la segunda) y el sistema queda:
-x = L(x - 1)
(x - 1)^2 + 0^2 = 1 cancelamos el término nulo y queda: (x - 1)^2 = 1, que nos lleva a otras dos opciones: b1) x = 2, b2) x = 0, que debemos estudiar por separado con la primera ecuación:
b1) x = 2, que nos lleva al punto P1(2,0), y el valor de la función para él es: f(2,0) = 5
luego, reemplazamos en la primera ecuación y queda:
-2 = L(2 - 1), resolvemos y queda: L = -2
b2) x = 0, que nos lleva al punto P2(0,0), y el valor de la función para él es: f(0,0) = 9
luego, reemplazamos en la primera ecuación y queda:
-0 = L(0 - 1), cancelamos términos nulos y queda: 0 = -L, despejamos y llegamos a: L = 0.
Observa que se cumplen todas las condiciones para aplicar el Método de los Multiplicadores de Lagrange, por lo que tenemos seguridad que la función alcanza Máximo Absoluto (en este caso en el punto P2(0,0)), y también mínimo Absoluto (en este caso en el punto P1(2,0)).
4b)
Debes tener en cuenta el siguiente Teorema:
Si una función es continua en un dominio cerrado y acotado, entonces la función alcanza Máximo Absoluto y mínimo Absoluto en dicho dominio.
Observa que la región R (dominio) es un disco circular cerrado (porque incluye a su frontera), con centro C(1,0) y radio R = V(1) = 1, y
observa también que la función es continua en todo R^2 y, por lo tanto, es continua en toda la región R,
por lo que se cumplen las condiciones del teorema que hemos enunciado.
Espero haberte ayudado.