Se construirá una rampa, con las medidas que se muestran a continuación. Si se sabe que el largo debe medir 8 m menos la altura x, ¿cuál es el valor de x para que la longitud de la... Se construirá una rampa, con las medidas que se muestran a continuación. Si se sabe que el largo debe medir 8 m menos la altura x, ¿cuál es el valor de x para que la longitud de la rampa sea mínima?
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Understand the Problem
El problema plantea una rampa con una altura 'x' y una longitud de base '8-x'. Se busca determinar el valor de 'x' (la altura) que minimice la longitud de la rampa (la hipotenusa del triángulo rectángulo formado). Esto implica usar el teorema de Pitágoras para expresar la longitud de la rampa en función de 'x' y luego encontrar el mínimo de esa función.
Answer
$x = 4$
Answer for screen readers
$x = 4$
Steps to Solve
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Define the length of the ramp using the Pythagorean theorem. The length of the ramp, $L$, is the hypotenuse of a right triangle with legs of length $x$ and $8-x$. Therefore, we have $$L = \sqrt{x^2 + (8-x)^2}$$
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Simplify the expression for the length of the ramp. Expanding the square, we get $L = \sqrt{x^2 + 64 - 16x + x^2} = \sqrt{2x^2 - 16x + 64}$.
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Minimize the square of the length. To minimize $L$, it is sufficient to minimize $L^2 = 2x^2 - 16x + 64$. Let $f(x) = 2x^2 - 16x + 64$.
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Find the critical points of the function $f(x)$. To find the critical points, we compute the derivative of $f(x)$ and set it equal to 0: $f'(x) = 4x - 16$. Setting $f'(x) = 0$, we have $4x - 16 = 0$, which gives $x = 4$.
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Verify that the critical point is a minimum. To verify that $x=4$ gives a minimum, we compute the second derivative: $f''(x) = 4$. Since $f''(4) = 4 > 0$, we have a minimum at $x=4$.
$x = 4$
More Information
The value of $x$ that minimizes the length of the ramp is 4 meters. At this value, the length of the ramp is $\sqrt{4^2 + (8-4)^2} = \sqrt{16 + 16} = \sqrt{32} = 4\sqrt{2}$ meters.
Tips
A common mistake would be to stop after finding the first derivative and not checking to see if it is a minimum or a maximum.
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