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Estrategias Heurísticas: Plantea una ecuación y Establece submetas

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Respuesta rápida

  1. Ejemplo 1 (pozo): profundidad inicial = 90 cm
  2. Ejemplo 2 (velas): tiempo = 2 horas 24 minutos (x = 2{,}4 h)
  3. Ejemplo 3 (población): tiempo ≈ 14,2 años (t = \ln 2 / \ln 1{,}05)
📚 theory matematica ⭐⭐⭐ Dificultad 3/5 ⏱ 10 min lectura

Solución — Página 13

Resolvamos problemas 4 : manual para el docente 2018 · 2018

Lectura

La combinación de métodos progresivos y regresivos es una potente técnica para demostrar teoremas. El razonamiento regresivo evita trabajar con ecuaciones complicadas.


Estrategia 1: Razonamiento regresivo

Principio: Partir del resultado conocido y operar al revés hasta llegar al dato inicial.


Ejemplo 1 — Pozo de agua (razonamiento regresivo)

El nivel del agua de un pozo desciende 3 cm por debajo de su mitad en cada hora, hasta quedar vacío luego de 4 horas. ¿Qué profundidad tenía el agua inicialmente?

Análisis del proceso directo:

  • Cada hora se aplican dos operaciones: ÷2 y −3
  • Esto se repite 4 veces; al cabo de 4 horas el nivel es 0.

x \xrightarrow{\div 2,\,-3,\,\div 2,\,-3,\,\div 2,\,-3,\,\div 2,\,-3} 0

Operando al revés (invertir cada operación en orden inverso: +3 y ×2):

Paso Operación inversa Valor
0 inicio 0
1 +3 3
2 ×2 6
3 +3 9
4 ×2 18
5 +3 21
6 ×2 42
7 +3 45
8 ×2 90

Respuesta: La profundidad inicial era x = 90 cm.


Estrategia 2: Plantea una ecuación

Principio: Traducir el lenguaje cotidiano al lenguaje algebraico para modelar el problema con una ecuación.


Ejemplo 2 — Dos velas (planteo de ecuación)

Dos velas de la misma longitud L se encienden al mismo tiempo. La primera se consume en 4 horas y la segunda en 3. ¿Cuánto tiempo pasa hasta que la primera vela tenga el doble de longitud que la segunda?

Modelado algebraico:

  • Vela 1 pierde \dfrac{L}{4} por hora → longitud en x horas: L - \dfrac{L}{4}x
  • Vela 2 pierde \dfrac{L}{3} por hora → longitud en x horas: L - \dfrac{L}{3}x

Condición (vela 1 = doble de vela 2):

L - \frac{L}{4}x = 2\left[L - \frac{L}{3}x\right]

Simplificando (dividir todo entre L):

1 - \frac{x}{4} = 2 - \frac{2x}{3}

\frac{2x}{3} - \frac{x}{4} = 2 - 1

\frac{8x - 3x}{12} = 1

\frac{5x}{12} = 1

x = \frac{12}{5} = 2{,}4 \text{ horas}

Verificación: 2{,}4 \text{ h} = 2 \text{ h} + 0{,}4 \times 60 \text{ min} = 2 \text{ horas } 24 \text{ minutos}

Respuesta: Pasan 2 horas 24 minutos.


Estrategia 3: Establece submetas

Principio: Descomponer el problema original en problemas auxiliares más pequeños, resolverlos secuencialmente para alcanzar la solución final.


Ejemplo 3 — Crecimiento poblacional del Perú (submetas)

La población del Perú es de 22 millones de habitantes con una tasa de crecimiento del 5 % anual. ¿En cuánto tiempo se duplicará la población?

Submeta 1: Hallar la fórmula que modela el crecimiento poblacional.

P(t) = P_0 \cdot (1 + r)^t = 22 \cdot (1{,}05)^t \quad \text{[millones]}

Submeta 2: Igualar la fórmula a 44 millones (el doble) y resolver para t.

22 \cdot (1{,}05)^t = 44

(1{,}05)^t = 2

t = \frac{\ln 2}{\ln 1{,}05} = \frac{0{,}6931}{0{,}04879} \approx 14{,}2 \text{ años}

Respuesta: La población se duplicará en aproximadamente 14 años y 2 meses.

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📌 Antes de leer esto
  • • Operaciones aritméticas básicas (multiplicación, división)
  • • Álgebra básica: resolución de ecuaciones de primer grado
  • • Concepto de fracción y porcentaje
  • • Ver pág. 12: introducción a estrategias heurísticas y razonamiento regresivo
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