Problemes optimització funció 1 variable

Exemple 2

El nombre d'unitats d'un article fabricades cada mes, x, influeix en el preu en euros de cada unitat segons la funció: 

                           bold italic P negreta parèntesi esquerre bold italic x negreta parèntesi dret negreta igual negreta 580 negreta menys fracció negreta x elevat a negreta 2 entre negreta 16000

Sabent que la fabricació té unes despeses fixes de 250000 euros i unes despeses variables de 125 euros per cada unitat produïda: 

a) Trobeu la fórmula de la funció B(x) que expressa el benefici obtingut per la venda de x unitats (ingressos obtinguts menys despeses totals)

    Obtenim els ingressos, I(x), multiplicant el nombre d'unitats pel seu preu, x.

    I parèntesi esquerre x parèntesi dret igual x per obre parèntesis 580 menys fracció x al quadrat entre 16000 tanca parèntesis igual 580 x menys fracció x al cub entre 16000    

    Les despeses són: 

     D parèntesi esquerre x parèntesi dret igual 250000 més 125 x

     La funció benefici és: 

     B parèntesi esquerre x parèntesi dret igual I parèntesi esquerre x parèntesi dret menys D parèntesi esquerre x parèntesi dret igual 580 x menys fracció x al cub entre 16000 menys 250000 menys 125 x
envoltori caixa espai B parèntesi esquerre x parèntesi dret igual 455 x menys fracció x al cub entre 16000 menys 250000 espai espai fi envoltori

b) Calculeu quantes unitats cal fabricar per obtenir el màxim benefici. 

     Per obtenir el màxim d'aquesta funció, fem la derivada i la igualem a zero: 

      B apòstrof parèntesi esquerre x parèntesi dret igual 455 menys fracció numerador 3 x al quadrat entre denominador 16000 fi fracció igual 0 espai espai
espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai fracció numerador 3 x al quadrat entre denominador 16000 fi fracció igual 455 espai espai fletxa doble dreta espai espai x al quadrat igual fracció numerador 455 per 16000 entre denominador 3 fi fracció espai espai espai fletxa doble dreta
espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai x igual més-menys arrel quadrada de fracció numerador 455 per 16000 entre denominador 3 fi fracció fi arrel igual més-menys 1557 coma 78
espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai envoltori caixa espai espai x igual 1558 espai espai fi envoltori  

       Observació: l'equació B'(x)=0 té dues solucions: ±1557,78 però agafem només la positiva ja que                          ha de ser un nombre natural i hem d'agafar el nombre enter més pròxim a 1557,78 que ens                      doni benefici màxim. Si calculem B(1558) i B(1557) veiem que  B(1558)>B(1557). Per tan, la                          solució és 1558 unitats. 

                I podem comprovar que, efectivament, és un màxim: 

                B apòstrof apòstrof parèntesi esquerre x parèntesi dret igual menys fracció numerador 6 x entre denominador 16000 fi fracció
B apòstrof apòstrof parèntesi esquerre 1558 parèntesi dret menor que 0 espai espai fletxa doble dreta espai espai espai és espai màxim