Cálculo Ejemplos

$u (y) = 100 x + 40 y - 5 x^{2} - 2 y^{2}$

Paso 1

Obtén la primera derivada de la función.

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Paso 1.1

Diferencia.

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Paso 1.1.1

Según la regla de la suma, la derivada de $100 x + 40 y - 5 x^{2} - 2 y^{2}$ con respecto a $y$ es $\frac{d}{d y} [100 x] + \frac{d}{d y} [40 y] + \frac{d}{d y} [- 5 x^{2}] + \frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$ .

$\frac{d}{d y} [100 x] + \frac{d}{d y} [40 y] + \frac{d}{d y} [- 5 x^{2}] + \frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$

Paso 1.1.2

Como $100 x$ es constante con respecto a $y$ , la derivada de $100 x$ con respecto a $y$ es $0$ .

$0 + \frac{d}{d y} [40 y] + \frac{d}{d y} [- 5 x^{2}] + \frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$

Paso 1.2

Evalúa $\frac{d}{d y} [40 y]$ .

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Paso 1.2.1

Como $40$ es constante con respecto a $y$ , la derivada de $40 y$ con respecto a $y$ es $40 \frac{d}{d y} [y]$ .

$0 + 40 \frac{d}{d y} [y] + \frac{d}{d y} [- 5 x^{2}] + \frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$

Paso 1.2.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d y} [y^{n}]$ es $n y^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

$0 + 40 \cdot 1 + \frac{d}{d y} [- 5 x^{2}] + \frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$

Paso 1.2.3

Multiplica $40$ por $1$ .

$0 + 40 + \frac{d}{d y} [- 5 x^{2}] + \frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$

Paso 1.3

Como $- 5 x^{2}$ es constante con respecto a $y$ , la derivada de $- 5 x^{2}$ con respecto a $y$ es $0$ .

$0 + 40 + 0 + \frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$

Paso 1.4

Evalúa $\frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$ .

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Paso 1.4.1

Como $- 2$ es constante con respecto a $y$ , la derivada de $- 2 y^{2}$ con respecto a $y$ es $- 2 \frac{d}{d y} [y^{2}]$ .

$0 + 40 + 0 - 2 \frac{d}{d y} [y^{2}]$

Paso 1.4.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d y} [y^{n}]$ es $n y^{n - 1}$ donde $n = 2$ .

$0 + 40 + 0 - 2 (2 y)$

Paso 1.4.3

Multiplica $2$ por $- 2$ .

$0 + 40 + 0 - 4 y$

Paso 1.5

Simplifica.

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Paso 1.5.1

Combina los términos.

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Paso 1.5.1.1

Suma $0$ y $40$ .

$40 + 0 - 4 y$

Paso 1.5.1.2

Suma $40$ y $0$ .

$40 - 4 y$

Paso 1.5.2

Reordena los términos.

$- 4 y + 40$

Paso 2

Obtén la segunda derivada de la función.

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Paso 2.1

Según la regla de la suma, la derivada de $- 4 y + 40$ con respecto a $y$ es $\frac{d}{d y} [- 4 y] + \frac{d}{d y} [40]$ .

$u'' (y) = \frac{d}{d y} (- 4 y) + \frac{d}{d y} (40)$

Paso 2.2

Evalúa $\frac{d}{d y} [- 4 y]$ .

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Paso 2.2.1

Como $- 4$ es constante con respecto a $y$ , la derivada de $- 4 y$ con respecto a $y$ es $- 4 \frac{d}{d y} [y]$ .

$u'' (y) = - 4 \frac{d}{d y} y + \frac{d}{d y} (40)$

Paso 2.2.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d y} [y^{n}]$ es $n y^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

$u'' (y) = - 4 \cdot 1 + \frac{d}{d y} (40)$

Paso 2.2.3

Multiplica $- 4$ por $1$ .

$u'' (y) = - 4 + \frac{d}{d y} (40)$

Paso 2.3

Diferencia con la regla de la constante.

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Paso 2.3.1

Como $40$ es constante con respecto a $y$ , la derivada de $40$ con respecto a $y$ es $0$ .

$u'' (y) = - 4 + 0$

Paso 2.3.2

Suma $- 4$ y $0$ .

$u'' (y) = - 4$

Paso 3

Para obtener los valores mínimo y máximo locales de la función, establece la derivada igual a $0$ y resuelve.

$- 4 y + 40 = 0$

Paso 4

Obtén la primera derivada.

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Paso 4.1

Obtén la primera derivada.

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Paso 4.1.1

Diferencia.

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Paso 4.1.1.1

$\frac{d}{d y} [100 x] + \frac{d}{d y} [40 y] + \frac{d}{d y} [- 5 x^{2}] + \frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$

Paso 4.1.1.2

Como $100 x$ es constante con respecto a $y$ , la derivada de $100 x$ con respecto a $y$ es $0$ .

$0 + \frac{d}{d y} [40 y] + \frac{d}{d y} [- 5 x^{2}] + \frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$

Paso 4.1.2

Evalúa $\frac{d}{d y} [40 y]$ .

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Paso 4.1.2.1

Como $40$ es constante con respecto a $y$ , la derivada de $40 y$ con respecto a $y$ es $40 \frac{d}{d y} [y]$ .

$0 + 40 \frac{d}{d y} [y] + \frac{d}{d y} [- 5 x^{2}] + \frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$

Paso 4.1.2.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d y} [y^{n}]$ es $n y^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

$0 + 40 \cdot 1 + \frac{d}{d y} [- 5 x^{2}] + \frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$

Paso 4.1.2.3

Multiplica $40$ por $1$ .

$0 + 40 + \frac{d}{d y} [- 5 x^{2}] + \frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$

Paso 4.1.3

Como $- 5 x^{2}$ es constante con respecto a $y$ , la derivada de $- 5 x^{2}$ con respecto a $y$ es $0$ .

$0 + 40 + 0 + \frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$

Paso 4.1.4

Evalúa $\frac{d}{d y} [- 2 y^{2}]$ .

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Paso 4.1.4.1

Como $- 2$ es constante con respecto a $y$ , la derivada de $- 2 y^{2}$ con respecto a $y$ es $- 2 \frac{d}{d y} [y^{2}]$ .

$0 + 40 + 0 - 2 \frac{d}{d y} [y^{2}]$

Paso 4.1.4.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d y} [y^{n}]$ es $n y^{n - 1}$ donde $n = 2$ .

$0 + 40 + 0 - 2 (2 y)$

Paso 4.1.4.3

Multiplica $2$ por $- 2$ .

$0 + 40 + 0 - 4 y$

Paso 4.1.5

Simplifica.

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Paso 4.1.5.1

Combina los términos.

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Paso 4.1.5.1.1

Suma $0$ y $40$ .

$40 + 0 - 4 y$

Paso 4.1.5.1.2

Suma $40$ y $0$ .

$40 - 4 y$

Paso 4.1.5.2

Reordena los términos.

$f' (y) = - 4 y + 40$

Paso 4.2

La primera derivada de $u (y)$ con respecto a $y$ es $- 4 y + 40$ .

$- 4 y + 40$

Paso 5

Establece la primera derivada igual a $0$ , luego resuelve la ecuación $- 4 y + 40 = 0$ .

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Paso 5.1

Establece la primera derivada igual a $0$ .

$- 4 y + 40 = 0$

Paso 5.2

Resta $40$ de ambos lados de la ecuación.

$- 4 y = - 40$

Paso 5.3

Divide cada término en $- 4 y = - 40$ por $- 4$ y simplifica.

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Paso 5.3.1

Divide cada término en $- 4 y = - 40$ por $- 4$ .

$\frac{- 4 y}{- 4} = \frac{- 40}{- 4}$

Paso 5.3.2

Simplifica el lado izquierdo.

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Paso 5.3.2.1

Cancela el factor común de $- 4$ .

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Paso 5.3.2.1.1

Cancela el factor común.

$\frac{- 4 y}{- 4} = \frac{- 40}{- 4}$

Paso 5.3.2.1.2

Divide $y$ por $1$ .

$y = \frac{- 40}{- 4}$

Paso 5.3.3

Simplifica el lado derecho.

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Paso 5.3.3.1

Divide $- 40$ por $- 4$ .

$y = 10$

Paso 6

Obtén los valores en el lugar donde la derivada es indefinida.

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Paso 6.1

El dominio de la expresión son todos números reales, excepto cuando la expresión no está definida. En ese caso, no hay ningún número real que haga que la expresión sea indefinida.

Paso 7

Puntos críticos para evaluar.

$y = 10$

Paso 8

Evalúa la segunda derivada en $y = 10$ . Si la segunda derivada es positiva, entonces este es un mínimo local. Si es negativa, entonces este es un máximo local.

$- 4$

Paso 9

$y = 10$ es un máximo local porque el valor de la segunda derivada es negativo. Esto se conoce como prueba de la segunda derivada

$y = 10$ es un máximo local

Paso 10

Obtén el valor de y cuando $y = 10$ .

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Paso 10.1

Reemplaza la variable $y$ con $10$ en la expresión.

$u (10) = 100 x + 40 (10) - 5 x^{2} - 2 {(10)}^{2}$

Paso 10.2

Simplifica el resultado.

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Paso 10.2.1

Simplifica cada término.

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Paso 10.2.1.1

Multiplica $40$ por $10$ .

$u (10) = 100 x + 400 - 5 x^{2} - 2 {(10)}^{2}$

Paso 10.2.1.2

Eleva $10$ a la potencia de $2$ .

$u (10) = 100 x + 400 - 5 x^{2} - 2 \cdot 100$

Paso 10.2.1.3

Multiplica $- 2$ por $100$ .

$u (10) = 100 x + 400 - 5 x^{2} - 200$

Paso 10.2.2

Resta $200$ de $400$ .

$u (10) = 100 x - 5 x^{2} + 200$

Paso 10.2.3

La respuesta final es $100 x - 5 x^{2} + 200$ .

$y = 100 x - 5 x^{2} + 200$

Paso 11

Estos son los extremos locales de $u (y) = 100 x + 40 y - 5 x^{2} - 2 y^{2}$ .

$(10, 100 x - 5 x^{2} + 200)$ es un máximo local

Paso 12