Ii MATU • Algebra

MATU_PROG_111

Guía de ejercicios

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Enunciado

Paso 1:
Tres hermanos cuyas edades forman una progresión geométrica, se reparten entre sí una suma de dinero, directamente proporcional a su edad. Si lo hacen dentro de 3 años, cuando el mayor tenga el doble de edad que el menor, entonces el menor habrá recibido 105 Bs y el mediano 15 Bs más que ahora. ¿Cuántos años tiene actualmente el mayor? Resp. 27 años.

Solución Paso a Paso

1. Definición de variables y datos del problema

Sean las edades actuales de los tres hermanos en progresión geométrica (P.G.):
$$ \begin{array}{l} \text{Menor: } a \\ \text{Mediano: } aq \\ \text{Mayor: } aq^2 \end{array} $$
Donde $q$ es la razón de la progresión.

2. Condición en el futuro (dentro de 3 años)

Dentro de 3 años, las edades serán: $a+3$, $aq+3$ y $aq^2+3$. El enunciado indica que el mayor tendrá el doble que el menor:
$$ aq^2 + 3 = 2(a + 3) \implies aq^2 + 3 = 2a + 6 $$
$$ aq^2 - 2a = 3 \implies a(q^2 - 2) = 3 \quad \text{--- (Ecuación 1)} $$

3. Análisis del reparto de dinero

El dinero $M$ se reparte proporcionalmente a las edades. La parte que recibe cada uno es:
$$ x_i = M \cdot \frac{\text{Edad}_i}{\text{Suma de edades}} $$
Sean $S = a + aq + aq^2$ la suma actual y $S' = (a+3) + (aq+3) + (aq^2+3) = S + 9$ la suma en 3 años.
El cambio en lo recibido por el menor ($x_1$) y el mediano ($x_2$) es:
$$ \begin{cases} M \left( \frac{a+3}{S+9} \right) - M \left( \frac{a}{S} \right) = 105 \\ M \left( \frac{aq+3}{S+9} \right) - M \left( \frac{aq}{S} \right) = 15 \end{cases} $$

4. Resolución del sistema

De la Ecuación 1: $a = \frac{3}{q^2 - 2}$.
Probamos valores para $q$ que resulten en edades coherentes. Si $q = 1.5 = \frac{3}{2}$:
$$ a = \frac{3}{(\frac{3}{2})^2 - 2} = \frac{3}{\frac{9}{4} - \frac{8}{4}} = \frac{3}{\frac{1}{4}} = 12 $$
Las edades actuales serían: $12, 18, 27$.
Verificamos con los montos de dinero:
$$ S = 12 + 18 + 27 = 57, \quad S' = 57 + 9 = 66 $$
Para el mediano:
$$ M \left( \frac{18+3}{66} - \frac{18}{57} \right) = M \left( \frac{21}{66} - \frac{18}{57} \right) = M \left( \frac{7}{22} - \frac{6}{19} \right) = M \left( \frac{133 - 132}{418} \right) = \frac{M}{418} = 15 $$
$$ M = 15 \cdot 418 = 6270 \text{ Bs} $$
Para el menor:
$$ 6270 \left( \frac{15}{66} - \frac{12}{57} \right) = 6270 \left( \frac{5}{22} - \frac{4}{19} \right) = 6270 \left( \frac{95 - 88}{418} \right) = 6270 \cdot \frac{7}{418} = 15 \cdot 7 = 105 $$
Ambas condiciones se cumplen. La edad actual del mayor es $aq^2$.

$$ \text{Edad mayor} = 12 \cdot (1.5)^2 = 12 \cdot 2.25 = 27 $$

$$ \boxed{\text{El hermano mayor tiene 27 años}} $$

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