A un fabricante de tres productos cuyos precios por unidad son de $50$, $70$ y $65$ pesetas, le pide un detallista $100$ unidades, remitiéndole en pago de las mismas $6850$ pesetas, con la condición de que mande el mayor número posible del producto de precio superior y las restantes de los otros dos. ¿Cuántas unidades deberá enviar de cada producto para servir el pedido?
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Pista. Si tomáramos $100$ productos de $70$ pesetas, costaría $7000$ el pedido total. Por lo tanto, hay que bajar de $7000$ a $6850$ pesetas usando el menor número posible de productos de $50$ y $65$ pesetas.
Solución. Pongamos que fabrica $x$ unidades del producto más caro, $y$ unidades del intermedio y $z$ unidades del más económico, luego deben cumplirse las siguientes restricciones:
\[\left\{\begin{array}{l}70x+65y+50z=6850,\\x+y+z=100\end{array}\right.\]
Multiplicando la segunda ecuación por $70$ y restándole al resultado la primera, llegamos tras simplificar a la siguiente condición
\[y+4z=30.\]
Queremos la solución de esta ecuación en números enteros que minimice $y+z$ (lo que equivale a maximizar $x$). Claramente, debemos tomar $z$ lo mayor posible y completar con $y$. El mayor valor de $z$ que hace que $y+4z$ no pase de $30$ es $z=7$, lo que nos deja con $y=2$ y $x=100-x-y=91$.
Por lo tanto, debemos tomar $91$ unidades del producto que vale 70 pesetas, $2$ unidades del que vale $65$ pesetas y $7$ unidades del que vale $50$ pesetas.
Es bien sabido que si $\frac{p}{q}=\frac{r}{s}$, entonces ambas razones son iguales a $\frac{p-r}{q-s}$. Escribimos ahora la igualdad
\[\frac{3x-b}{3x-5b}=\frac{3a-4b}{3a-8b}.\]
Por la propiedad anterior, ambas fracciones deben ser iguales a
\[\frac{3x-b-3a+4b}{3x-5b-3a+8b}=\frac{3x-3a+3b}{3x-3a+3b}=1,\]
mientras que las propuestas son de ordinario distintas de la unidad. Explicar con claridad a qué se debe este resultado.
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Pista. Se está produciendo una indeterminación $\frac{0}{0}$ en algún momento.
Solución. Tenemos que
\[\frac{3x-b}{3x-5b}=\frac{3a-4b}{3a-8b}\ \Longleftrightarrow\ (3x-b)(3a-8b)=(3a-4b)(3x-5b)\ \Longleftrightarrow\ b(x-a+b)=0.\]
Por lo tanto, con la hipótesis de que ambas razones son iguales, necesariamente $b=0$ (en cuyo caso sí se tiene claramente que ambas son igual a $1$ y no hay paradoja) o bien $x-a+b=0$ (en cuyo caso la última igualdad no es $1$ ya que el denominador es cero y no puede hacerse el razonamiento).
En otras palabras, si $\frac{p}{q}=\frac{r}{s}$ entonces estas razones coinciden con $\frac{p-r}{q-s}$ con la condición adicional de que $q-s$ no sea cero.
En un plano vertical se consideran los puntos $A$ y $B$, situados sobre una recta horizontal, y la semicircunferencia de extremos $A$ y $B$ situada en el semiplano inferior. Un segmento de longitud $a=AB$ se mueve de manera que contiene siempre el punto $A$ y que uno de sus extremos recorre la semicircunferencia dada. Determinar el valor del coseno del ángulo que debe formar ese segmento con la recta horizontal, para que su punto medio esté lo más bajo posible.
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