EATRYL
Preparatoria

Utilidad cuadrática: equilibrio, máximos y cantidades enteras

Distingue precio, ingreso y utilidad; interpreta el vértice y las restricciones de inventario.

Antes de empezar: Funciones cuadráticas, completar el cuadrado, intervalos y números enteros.

Al terminar: Distingue precio, ingreso y utilidad; interpreta el vértice y las restricciones de inventario.

La demanda variable cambia el grado del modelo

En este modelo didáctico, vender q unidades se asocia con un precio unitario p(q)=a−q. El ingreso es q veces ese precio; el costo es un fijo F más 2 por unidad. Por tanto la utilidad es una cuadrática. Todos los importes se expresan en pesos. El coeficiente que acompaña a q en el precio incorpora las unidades necesarias: no se están restando cantidades de distinta naturaleza.

R(q)=q(a−q)C(q)=F+2qU(q)=−q2+(a−2)q−F

El dominio precede a la recomendación

Las cantidades de artículos indivisibles son enteros no negativos. El precio no negativo exige q≤a; un inventario puede imponer un máximo menor. El modelo supone que las cantidades indicadas se venden al precio previsto: no es una garantía de demanda real ni incorpora impuestos, devoluciones o cambios de costos.

Equilibrio y ganancia positiva

Para U(q)=−q2+14q−45, completar el cuadrado da 4−(q−7)2. Los puntos de equilibrio son q=5 y q=9: el ingreso iguala al costo. Entre ellos la utilidad es positiva; fuera es negativa. Si q es entero, solamente 6, 7 y 8 generan ganancia positiva.

U(q)=4−(q−7)2

Un vértice entre dos enteros

Si el vértice continuo queda en 7.5 artículos, no puedes vender esa cantidad de artículos indivisibles. En una parábola simétrica que abre hacia abajo, compara los enteros vecinos admisibles. Si están a la misma distancia del vértice, ambos producen el mismo máximo discreto. Si el vértice es entero y pertenece al dominio, ese entero es el único máximo.

Una restricción puede desplazar el óptimo

Si el inventario termina antes del vértice, la utilidad todavía está creciendo y el mejor valor permitido se encuentra en el límite de inventario. Eso no garantiza evitar pérdidas. En U(q)=4−(q−7)2 con q≤4, la mejor utilidad es −5. La conclusión depende de que el costo fijo se mantenga: decidir no operar con costos evitables sería otro modelo.

Ejemplos resueltos

Ejemplo resuelto 1

La utilidad de vender q artículos es U(q)=−q2+14q−45 pesos. La cantidad es entera y 0≤q≤16. Encuentra los puntos de equilibrio.

  1. Equilibrio significa utilidad cero, no ingreso cero.
  2. Completa el cuadrado:U(q)=4−(q−7)2.
  3. Iguala a cero: el cuadrado vale 4; las cantidades son 5 y 9.
  4. Ambas son enteras del dominio. En cada caso el ingreso iguala al costo.

Ejemplo resuelto 2

La utilidad es U(q)=−q2+15q−45, con q entero entre 0 y 17. Encuentra todas las cantidades que maximizan la utilidad y el valor máximo.

  1. El vértice continuo está en q=152, entre 7 y 8.
  2. La parábola abre hacia abajo. Los dos enteros más cercanos al vértice están a igual distancia; son los únicos candidatos máximos.
  3. Evalúa ambos:U(7)=U(8)=11. Los dos cumplen el dominio.
  4. No se pueden vender 152 artículos indivisibles. El máximo continuo no es directamente la respuesta discreta.

Ejemplo resuelto 3

La utilidad es U(q)=−q2+14q−45, pero solo se pueden vender entre 0 y 4 artículos enteros. ¿Qué cantidad maximiza la utilidad? ¿Consigue evitar pérdidas?

  1. El vértice está en 7, fuera del inventario disponible. Todo el intervalo permitido está a su izquierda.
  2. En este intervalo la utilidad crece, así que el máximo se alcanza en q=4.
  3. Con la forma U(q)=4−(q−7)2, se obtiene 4−9=−5.
  4. Maximizar no garantiza utilidad positiva. El costo fijo se mantiene incluso en q=0; cerrar o recuperar ese costo sería otra decisión, fuera de este modelo.

Error frecuente: Confundir ingreso con utilidad, aceptar cantidades fraccionarias de artículos o recomendar un vértice fuera del inventario.

Predice · Explora · Comprueba

Explorador del modelo

Explora una demanda idealizada con precio 16−q pesos y costo 45+2q pesos. Cambia el inventario disponible y la cantidad vendida.

U(q)=−q2+14q−45U(q)=4−(q−7)2
016Utilidad (pesos)Cantidad q10-80

Cantidad: 7. Precio: 9 pesos. Ingreso: 63 pesos. Costo: 59 pesos. Utilidad: 4 pesos.

Con inventario 16, el máximo se alcanza vendiendo 7 artículos: utilidad de 4 pesos.

La curva continua ayuda a localizar el vértice; solo los puntos enteros menta hasta el inventario son decisiones permitidas. Los demás quedan atenuados. El punto naranja representa la selección. El eje horizontal donde la utilidad vale cero permite distinguir ganancia y pérdida. No es una predicción de ventas reales.

Práctica a tu ritmo

Ponlo a prueba: práctica progresiva

15 ejercicios en cinco niveles. Resuelve uno, explica tu procedimiento y avanza cuando puedas hacerlo sin consultar la solución.

La duración indicada en la cabecera corresponde a la explicación; puedes repartir esta práctica entre varias sesiones.

Nivel 1 · Reconocer

Ejercicio 1

Un modelo de demanda asigna precio de 20−q pesos por artículo cuando se venden q artículos. El costo es 77+2q pesos. Calcula ingreso, costo y utilidad para q=3.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: Ingreso 51, costo 83, utilidad -32 pesos.

  1. El precio unitario es 17 pesos. Multiplícalo por 3: ingreso 51.
  2. El costo total es 83; resta costo al ingreso: utilidad -32.
  3. El precio debe ser no negativo y q entero no negativo. Aquí q=3 cumple ambas condiciones.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 2

Un modelo de demanda asigna precio de 24−q pesos por artículo cuando se venden q artículos. El costo es 117+2q pesos. Calcula ingreso, costo y utilidad para q=4.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: Ingreso 80, costo 125, utilidad -45 pesos.

  1. El precio unitario es 20 pesos. Multiplícalo por 4: ingreso 80.
  2. El costo total es 125; resta costo al ingreso: utilidad -45.
  3. El precio debe ser no negativo y q entero no negativo. Aquí q=4 cumple ambas condiciones.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 3

Un modelo de demanda asigna precio de 28−q pesos por artículo cuando se venden q artículos. El costo es 165+2q pesos. Calcula ingreso, costo y utilidad para q=5.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: Ingreso 115, costo 175, utilidad -60 pesos.

  1. El precio unitario es 23 pesos. Multiplícalo por 5: ingreso 115.
  2. El costo total es 175; resta costo al ingreso: utilidad -60.
  3. El precio debe ser no negativo y q entero no negativo. Aquí q=5 cumple ambas condiciones.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Nivel 2 · Aplicar el procedimiento

Ejercicio 4

La utilidad de vender q artículos es U(q)=−q2+18q−77 pesos. La cantidad es entera y 0≤q≤20. Encuentra los puntos de equilibrio.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: q=7 o q=11 artículos.

  1. Equilibrio significa utilidad cero, no ingreso cero.
  2. Completa el cuadrado:U(q)=4−(q−9)2.
  3. Iguala a cero: el cuadrado vale 4; las cantidades son 7 y 11.
  4. Ambas son enteras del dominio. En cada caso el ingreso iguala al costo.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 5

La utilidad de vender q artículos es U(q)=−q2+22q−117 pesos. La cantidad es entera y 0≤q≤24. Encuentra los puntos de equilibrio.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: q=9 o q=13 artículos.

  1. Equilibrio significa utilidad cero, no ingreso cero.
  2. Completa el cuadrado:U(q)=4−(q−11)2.
  3. Iguala a cero: el cuadrado vale 4; las cantidades son 9 y 13.
  4. Ambas son enteras del dominio. En cada caso el ingreso iguala al costo.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 6

La utilidad de vender q artículos es U(q)=−q2+26q−165 pesos. La cantidad es entera y 0≤q≤28. Encuentra los puntos de equilibrio.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: q=11 o q=15 artículos.

  1. Equilibrio significa utilidad cero, no ingreso cero.
  2. Completa el cuadrado:U(q)=4−(q−13)2.
  3. Iguala a cero: el cuadrado vale 4; las cantidades son 11 y 15.
  4. Ambas son enteras del dominio. En cada caso el ingreso iguala al costo.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Nivel 3 · Conectar operaciones

Ejercicio 7

La utilidad es U(q)=−q2+18q−77, con q entero entre 0 y 20. ¿Qué cantidades producen utilidad estrictamente positiva?

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: q=8,9 o 10.

  1. U(q)=4−(q−9)2. La positividad exige que el cuadrado sea menor que 4.
  2. Para cantidades reales,7<q<11.
  3. Conserva los enteros interiores: 8, 9, 10. Los puntos de equilibrio no producen ganancia estrictamente positiva.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 8

La utilidad es U(q)=−q2+22q−117, con q entero entre 0 y 24. ¿Qué cantidades producen utilidad estrictamente positiva?

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: q=10,11 o 12.

  1. U(q)=4−(q−11)2. La positividad exige que el cuadrado sea menor que 4.
  2. Para cantidades reales,9<q<13.
  3. Conserva los enteros interiores: 10, 11, 12. Los puntos de equilibrio no producen ganancia estrictamente positiva.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 9

La utilidad es U(q)=−q2+26q−165, con q entero entre 0 y 28. ¿Qué cantidades producen utilidad estrictamente positiva?

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: q=12,13 o 14.

  1. U(q)=4−(q−13)2. La positividad exige que el cuadrado sea menor que 4.
  2. Para cantidades reales,11<q<15.
  3. Conserva los enteros interiores: 12, 13, 14. Los puntos de equilibrio no producen ganancia estrictamente positiva.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Nivel 4 · Resolver una situación

Ejercicio 10

La utilidad es U(q)=−q2+19q−77, con q entero entre 0 y 21. Encuentra todas las cantidades que maximizan la utilidad y el valor máximo.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: q=9 y q=10; utilidad máxima 13 pesos.

  1. El vértice continuo está en q=192, entre 9 y 10.
  2. La parábola abre hacia abajo. Los dos enteros más cercanos al vértice están a igual distancia; son los únicos candidatos máximos.
  3. Evalúa ambos:U(9)=U(10)=13. Los dos cumplen el dominio.
  4. No se pueden vender 192 artículos indivisibles. El máximo continuo no es directamente la respuesta discreta.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 11

La utilidad es U(q)=−q2+23q−117, con q entero entre 0 y 25. Encuentra todas las cantidades que maximizan la utilidad y el valor máximo.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: q=11 y q=12; utilidad máxima 15 pesos.

  1. El vértice continuo está en q=232, entre 11 y 12.
  2. La parábola abre hacia abajo. Los dos enteros más cercanos al vértice están a igual distancia; son los únicos candidatos máximos.
  3. Evalúa ambos:U(11)=U(12)=15. Los dos cumplen el dominio.
  4. No se pueden vender 232 artículos indivisibles. El máximo continuo no es directamente la respuesta discreta.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 12

La utilidad es U(q)=−q2+27q−165, con q entero entre 0 y 29. Encuentra todas las cantidades que maximizan la utilidad y el valor máximo.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: q=13 y q=14; utilidad máxima 17 pesos.

  1. El vértice continuo está en q=272, entre 13 y 14.
  2. La parábola abre hacia abajo. Los dos enteros más cercanos al vértice están a igual distancia; son los únicos candidatos máximos.
  3. Evalúa ambos:U(13)=U(14)=17. Los dos cumplen el dominio.
  4. No se pueden vender 272 artículos indivisibles. El máximo continuo no es directamente la respuesta discreta.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Nivel 5 · Argumentar y afrontar un reto

Ejercicio 13

La utilidad es U(q)=−q2+18q−77, pero solo se pueden vender entre 0 y 6 artículos enteros. ¿Qué cantidad maximiza la utilidad? ¿Consigue evitar pérdidas?

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: q=6; utilidad −5 pesos: la mejor decisión disponible aún pierde dinero.

  1. El vértice está en 9, fuera del inventario disponible. Todo el intervalo permitido está a su izquierda.
  2. En este intervalo la utilidad crece, así que el máximo se alcanza en q=6.
  3. Con la forma U(q)=4−(q−9)2, se obtiene 4−9=−5.
  4. Maximizar no garantiza utilidad positiva. El costo fijo se mantiene incluso en q=0; cerrar o recuperar ese costo sería otra decisión, fuera de este modelo.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 14

La utilidad es U(q)=−q2+22q−117, pero solo se pueden vender entre 0 y 8 artículos enteros. ¿Qué cantidad maximiza la utilidad? ¿Consigue evitar pérdidas?

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: q=8; utilidad −5 pesos: la mejor decisión disponible aún pierde dinero.

  1. El vértice está en 11, fuera del inventario disponible. Todo el intervalo permitido está a su izquierda.
  2. En este intervalo la utilidad crece, así que el máximo se alcanza en q=8.
  3. Con la forma U(q)=4−(q−11)2, se obtiene 4−9=−5.
  4. Maximizar no garantiza utilidad positiva. El costo fijo se mantiene incluso en q=0; cerrar o recuperar ese costo sería otra decisión, fuera de este modelo.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 15

La utilidad es U(q)=−q2+26q−165, pero solo se pueden vender entre 0 y 10 artículos enteros. ¿Qué cantidad maximiza la utilidad? ¿Consigue evitar pérdidas?

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Define la incógnita y su dominio; construye la relación antes de resolver. Comprueba el resultado en el contexto.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: q=10; utilidad −5 pesos: la mejor decisión disponible aún pierde dinero.

  1. El vértice está en 13, fuera del inventario disponible. Todo el intervalo permitido está a su izquierda.
  2. En este intervalo la utilidad crece, así que el máximo se alcanza en q=10.
  3. Con la forma U(q)=4−(q−13)2, se obtiene 4−9=−5.
  4. Maximizar no garantiza utilidad positiva. El costo fijo se mantiene incluso en q=0; cerrar o recuperar ese costo sería otra decisión, fuera de este modelo.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Explica y transfiere

¿Qué datos adicionales pedirías antes de usar este modelo para una decisión real? Distingue incertidumbre en la demanda y restricciones matemáticas.

¿Necesitas ayuda con este tema?

Trabaja este tema con un profesor de EATRYL.

Consultar una clase sobre este tema

Conceptos a mano

Dominio

Conjunto de valores permitidos para las variables de una expresión, función o problema. Por ejemplo, un denominador no puede valer cero.