Un químico tiene tres soluciones que contienen un 10%, 30% y 50%, respectivamente, de cierto ácido; desea mezclar las tres soluciones, usando el doble de la solución al 50% respecto a la de 30%, para obtener 50 litros de una solución que contenga un 32% del ácido. ¿Cuántos litros de cada solución deberá usar?
Planteamiento:
Ecuacion 1. Necesitamos obtener 50 litros de las tres soluciones, representandolo como:
Ecuacion 2. Utilizaremos los porcentajes para representar las variables correctas en base al ácido, igualando la solución al 32% que es cuando se hayan mezclado las tres soluciones utilizando solo números enteros.
Ecuación 3. En la descripción del problema menciona que el químico usará el doble de la solución al 50% respecto a la de 30%, en este procedimiento se debe de tener cuidado a que variable se despejará para realizar la ecuación, la palabra "respecto" es la clave para poder formar la ecuación.
Teniendo ya las tres ecuaciones formadas, podemos crear nuestra matriz de 3 x 3:
Se procede a haremos la matriz de coeficientes y nuestra matriz de terminos indendientes sin las variables es decir, la matriz aumentada:
Utilizando un software matemático para encontrar la solución al sistema de ecuaciones de 3 x 3, siendo este Python definiremos el siguiente código para resolverlo:
Como primer paso, definimos e importamos nuestras librerias
import numpy as np
import scipy.linalg
Definimos variables, hacemos uso de Arrays, en esta línea solamente definimos la matriz de coeficientes.
E27 = np.array([[1,1,1],[10,30,50],[0,2,-1]])
Definimos la variable donde guardaremos la martiz de terminos independientes.
A27 = np.array([50,1600,0])
Utilizaremos el método para solucionar algebra lineal heredado de la libreria scipy, necesitando dos valores, la variable de coeficienes y la variable de terminos independientes.
solve27 = scipy.linalg.solve(E27,A27)
Por último, imprimiremos en la consola la solución de cuantos litros necesitamos.
print("Debera de usar: ", solve27, " litros¨")
Obteniendo como respuesta:
Ejercicio sobre sistema de ecuaciones y desigualdades con aplicaciones de matrices, tomado del libro Álgebra y trigonometría con geometría analítica, Earl W. Swokowski; Con fines educativos para la educación superior.
Fecha: 23 de Enero 2024
Publicado por: Jorge AML