Ejercicio No.27 sección 9.3

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:

x=10% de ácido y=30% de ácido z=50% de ácido

Ecuacion 1. Necesitamos obtener 50 litros de las tres soluciones, representandolo como:

x+y+z=50

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.

10x+30y+50z=32(50)

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.

2y=z

Teniendo ya las tres ecuaciones formadas, podemos crear nuestra matriz de 3 x 3:

(xyz=5010x30y50z=32(50)2y=z)

Se procede a haremos la matriz de coeficientes y nuestra matriz de terminos indendientes sin las variables es decir, la matriz aumentada:

(111=50103050=1600021=0)

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:

x=17 Litros al 10% y=11 Litros al 30% z=22 Litros al 22%  Obteniendo los 50 litros al 32% 

Aplicaciones de Matrices

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

Tags:

Matemáticas

Matrices

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