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Optimización de costes y beneficios

Optimizar costes, ingresos y beneficios considerando dominio, fronteras y cantidades discretas.

Míralo en un dibujo

El equilibrio aparece en el cruce. Descripción en el texto contiguo.
El equilibrio aparece en el cruce

Coste C(x)=2x+4 e ingreso I(x)=4x. Se igualan en x=2 y valen 8. Para x>2, en este modelo, el ingreso supera al coste.

Antes de seguir: ¿El punto de equilibrio significa beneficio máximo?

Comprueba tu razonamiento

No. Significa beneficio cero: ingreso y coste son iguales. El máximo necesita un estudio distinto y un dominio.

Antes de empezar

Necesitas manejar: Derivadas; Función beneficio; Dominio contextual.

Escribe en papel tu respuesta a esta pregunta antes de desplegarla.

¿Qué significa I′=C′ en beneficio?

Una condición de candidato interior, no prueba completa de máximo.

En un minuto

  • Una condición de candidato interior, no prueba completa de máximo.
  • Críticos y fronteras.
  • El valor del objetivo y la interpretación pedida.
  • Para separar el ejercicio matemático de decisiones comerciales reales.

Entiende la idea

El concepto

Optimizar un modelo económico comienza por identificar la magnitud que se quiere mejorar. Maximizar ingreso no equivale necesariamente a maximizar beneficio, porque el coste puede cambiar con la producción. Minimizar coste total tampoco equivale a minimizar coste medio: el primero puede reducirse produciendo cero, mientras el segundo se define para cantidades positivas.

La función objetivo se construye a partir de las relaciones disponibles y se restringe al dominio admisible. Si una demanda impone precio no negativo o existe capacidad máxima, esas condiciones delimitan q. Después se deriva, se localizan candidatos y se comparan valores o signos. Un punto crítico fuera del dominio no es una decisión disponible.

Cómo utilizarlo sin errores

La igualdad de ingreso marginal y coste marginal aparece al derivar B=I−C: un candidato interior cumple I′=C′. No garantiza por sí sola un máximo; se necesita verificar la forma del beneficio o su cambio de signo. En coste medio, la condición crítica qC′−C=0 equivale a igualdad entre coste marginal y medio cuando q>0.

Si las unidades son indivisibles, se evalúan enteros factibles próximos al óptimo continuo y se comparan fronteras. No se redondea una cantidad sin comprobar el objetivo y las restricciones. Los resultados pertenecen a un modelo hipotético con datos y costes definidos; no incluyen automáticamente decisiones comerciales reales. La explicación final debe dar cantidad, precio si corresponde, valor óptimo y razón por la que ninguna opción admisible lo mejora.

Fórmulas y condiciones de uso

Lee las condiciones junto con cada expresión. Una fórmula sin sus hipótesis puede dar un resultado incorrecto.

B = I − C , B ′ = I ′ − C ′
Optimización de costes y beneficios · expresión 1
M ( q ) = C ( q ) q , M ′ ( q ) = q C ′ ( q ) − C ( q ) q 2
Optimización de costes y beneficios · expresión 2
Consultar la notación textual original

B=I−C. Candidato interior: B′=0 ⇔ I′=C′. Coste medio M=C/q; M′=(qC′−C)/q². Verificar máximo o mínimo y dominio.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1 · Una demanda ficticia p=100−q y coste C=100+20q definen q∈[0,100]. Maximiza beneficio.

  1. I=100q−q² y B=80q−q²−100.
  2. B′=80−2q se anula en q=40 y B″=−2<0. El beneficio es una parábola cóncava, así que ese punto es máximo global en el intervalo.
  3. p=60 y B(40)=3200−1600−100=1500. Se comparan también fronteras: B(0)=−100 y B(100)=−2100.

Ejemplo 2 · Minimiza el coste medio de C(q)=100+4q+q² para q>0.

  1. M(q)=100/q+4+q. Su derivada es −100/q²+1.
  2. M′=0 da q=10, única raíz positiva. M′<0 antes y >0 después.
  3. El mínimo es M(10)=10+4+10=24 por unidad. El coste total correspondiente es 240, no 24.

Practica antes de mirar la solución

Práctica 1 · Maximiza I(q)=60q−2q² en [0,30].

Primera ayuda

El vértice está donde I′=0.

Ver solución razonada

I′=60−4q, luego q=15. I(15)=900−450=450 y el precio asociado 60−2·15=30. I″=−4 confirma máximo.

Práctica 2 · Un beneficio B(q)=−q²+11q−10 se aplica a q enteros entre 0 y 10. Encuentra máximos.

Primera ayuda

El óptimo continuo es 5,5; compara 5 y 6.

Ver solución razonada

B(5)=20 y B(6)=20. Ambos son óptimos enteros; el continuo alcanzaría 20,25, pero q=5,5 no es admisible.

Práctica 3 · ¿I′(q)=C′(q) garantiza siempre beneficio máximo?

Primera ayuda

Piensa en la clasificación de puntos críticos.

Ver solución razonada

No. Solo identifica un candidato interior bajo derivabilidad. Podría ser mínimo o punto estacionario sin extremo; se comprueba cambio de signo, segunda derivada cuando decide y fronteras.

El error que debes evitar

No optimizar ingreso cuando se pide beneficio. No confundir coste medio mínimo con coste total mínimo. No omitir empates enteros.

Comprueba lo aprendido

Autoevaluación formativa: no es una nota oficial ni un examen vigilado.

Maximizar ingreso y beneficio…

  1. Siempre es lo mismo
  2. Puede dar cantidades diferentes
  3. No usa funciones
Solución y explicación

Respuesta: Puede dar cantidades diferentes. El coste altera la función objetivo.

El coste medio se define como…

  1. C′(q)
  2. C(q)+q
  3. C(q)/q para q>0
Solución y explicación

Respuesta: C(q)/q para q>0. No se confunde con coste marginal.

Un óptimo continuo no entero…

  1. Requiere revisar candidatos enteros factibles
  2. Se acepta siempre
  3. Se redondea sin comparar
Solución y explicación

Respuesta: Requiere revisar candidatos enteros factibles. La integridad cambia el conjunto de decisiones.

Recupera las ideas de memoria

Antes de revelar cada respuesta, di la tuya en voz alta o escríbela. Marca si la recordabas para programar el siguiente repaso.

¿Qué significa I′=C′ en beneficio?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

Una condición de candidato interior, no prueba completa de máximo.

Intenta responder antes de mirar.

¿Qué comparar en un dominio cerrado?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

Críticos y fronteras.

Intenta responder antes de mirar.

¿Qué devolver además de q óptimo?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

El valor del objetivo y la interpretación pedida.

Intenta responder antes de mirar.

¿Por qué declarar datos hipotéticos?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

Para separar el ejercicio matemático de decisiones comerciales reales.

Intenta responder antes de mirar.

Explícalo y llévalo a otro problema

Compara la cantidad que maximiza ingreso con la que maximiza beneficio en el primer ejemplo y explica algebraicamente el efecto del coste variable.

Cierre en papel: explica el procedimiento, anota una condición de validez y vuelve a resolver un ejercicio que te haya costado sin consultar sus pasos.

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Fuentes y revisión editorial

Material de elaboración propia con asistencia de IA. Revisión docente final pendiente. La comprobación técnica no certifica la adaptación a una convocatoria concreta de PAU.