Aplicaciones y Modelado Avanzado
3. Ejercicios de Selección Múltiple - Aplicaciones
Ejercicios de Selección Múltiple - Aplicaciones
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1. Crecimiento Bacteriano: Una población de bacterias se duplica cada 30 minutos. Si inicialmente hay 1000 bacterias, ¿cuál es la fórmula que representa la población P(t) después de *t* horas?
- \( P(t) = 1000 \cdot 2^t \)
- \( P(t) = 1000 \cdot 2^{2t} \)
- \( P(t) = 1000 \cdot 2^{t/30} \)
- \( P(t) = 1000 + 2t \)
Respuesta correcta: b) \( P(t) = 1000 \cdot 2^{2t} \)
Explicación: Si se duplica cada 30 minutos, se duplica 2 veces por cada hora. Por lo tanto, en *t* horas, el número de duplicaciones es 2t.
2. Decrecimiento Radiactivo: Una sustancia radiactiva tiene una vida media de 10 años. Si inicialmente hay 500 gramos, ¿cuántos gramos quedarán después de 25 años?
- 250 g
- 125 g
- 88.4 g
- 176.8 g
Respuesta correcta: c) 88.4 g
Desarrollo: La función es \( A(t) = 500 \cdot (0.5)^{t/10} \). Para t=25: \( A(25) = 500 \cdot (0.5)^{2.5} \approx 88.4 \).
3. Interés Compuesto: Se invierten $1000 a una tasa del 4% anual, capitalizado mensualmente. ¿Cuál será el valor aproximado de la inversión después de 3 años?
- $1120.00
- $1127.27
- $1040.60
- $1126.83
Respuesta correcta: b) $1127.27
Desarrollo: Usamos \( A(t) = 1000(1 + \frac{0.04}{12})^{12t} \). Para t=3: \( A(3) = 1000(1 + \frac{0.04}{12})^{36} \approx 1127.27 \).
4. pH y Acidez: El pH de una solución es 3. ¿Cuál es la concentración de iones de hidrógeno [H⁺] en moles por litro?
- \(10^3\)
- \(10^{-3}\)
- 3
- -3
Respuesta correcta: b) \(10^{-3}\)
Desarrollo: De la fórmula \( pH = -\log[H^+] \), despejamos [H⁺]: \( [H^+] = 10^{-pH} = 10^{-3} \).
5. Escala de Richter: Un terremoto de magnitud 6 es, ¿cuántas veces más intenso (en amplitud de onda) que uno de magnitud 4?
- 2 veces
- 20 veces
- 100 veces
- 10 veces
Respuesta correcta: c) 100 veces
Explicación: Una diferencia de 2 unidades en la escala de Richter (6 - 4 = 2) corresponde a un aumento de \(10^2 = 100\) veces en la amplitud.
6. Intensidad del Sonido (Decibeles): Si la intensidad de un sonido se duplica, ¿cuál es el aumento aproximado en el nivel de decibeles (dB)?
- 2 dB
- 3 dB
- 10 dB
- 20 dB
Respuesta correcta: b) 3 dB
Explicación: El cambio en decibeles al duplicar la intensidad es \( 10 \cdot \log_{10}(2) \approx 10 \cdot 0.301 \approx 3 \). Por eso, un aumento de 3 dB representa duplicar la intensidad del sonido.
7. Regla del 70: Un modelo predice que una inversión crecerá un 7% anual. Usando la "Regla del 70", ¿en cuántos años se duplicará aproximadamente el valor de la inversión?
- 7 años
- 10 años
- 14 años
- 70 años
Respuesta correcta: b) 10 años
Explicación: La "Regla del 70" es una aproximación rápida: Tiempo de duplicación ≈ 70 / (Tasa de crecimiento en %) ≈ 70 / 7 = 10 años.
8. Comparación de pH: La solución A tiene un pH de 4 y la solución B tiene un pH de 6. ¿Cuántas veces es más ácida la solución A que la B?
- 2 veces
- 20 veces
- 100 veces
- 10 veces
Respuesta correcta: c) 100 veces
Explicación: Una diferencia de 2 en pH corresponde a una diferencia de \(10^2 = 100\) veces en la concentración de H⁺ (acidez).
9. ¿Qué situación NO se modela con una función exponencial?
- El crecimiento de una cuenta con interés compuesto.
- La desintegración de un isótopo radiactivo.
- La distancia recorrida por un auto a velocidad constante.
- La propagación de un rumor en sus primeras etapas.
Respuesta correcta: c) La distancia recorrida por un auto a velocidad constante.
Explicación: Esto se modela con una función lineal (distancia = velocidad × tiempo).
10. Análisis de Modelo: Un modelo de crecimiento poblacional predice que una población se duplicará cada 20 años. Si la población actual es de 10,000, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?
- La función que modela la población es P(t) = 10000 · 2t/20.
- Dentro de 40 años, la población será de 40,000.
- Hace 20 años, la población era de 5,000.
- La tasa de crecimiento anual es del 5%.
Respuesta correcta: d) La tasa de crecimiento anual es del 5%.
Explicación: Una tasa de duplicación de 20 años no equivale a una tasa de crecimiento anual del 5%. Las otras afirmaciones son verdaderas bajo el modelo.
11. Decibeles (Comparación): El sonido B es 20 decibelios (dB) más intenso que el sonido A. ¿Cuántas veces es mayor la intensidad del sonido B respecto a la del sonido A?
- 2 veces
- 10 veces
- 20 veces
- 100 veces
Respuesta correcta: d) 100 veces
Explicación: Una diferencia de 20 dB significa una diferencia de \(10^{(20/10)} = 10^2 = 100\) veces en la intensidad del sonido.
12. Limitaciones de Modelos: ¿Cuál opción describe mejor la limitación de un modelo de crecimiento exponencial para la población humana a muy largo plazo?
- El modelo no es válido porque la población siempre crece linealmente.
- El modelo no tiene en cuenta factores como la disponibilidad de recursos.
- El modelo es perfectamente válido para cualquier momento futuro.
- El modelo no es válido porque la población siempre decrece.
Respuesta correcta: b) El modelo no tiene en cuenta factores como la disponibilidad de recursos.
Explicación: El crecimiento exponencial ilimitado no es sostenible. Los recursos son finitos y hay muchos factores que limitan el crecimiento.
13. Ajuste de Modelos: Un científico observa que su modelo predice valores sistemáticamente más altos que los datos reales para valores grandes de tiempo. ¿Qué podría concluir?
- El modelo es perfecto y los datos son erróneos.
- El modelo subestima la tasa de crecimiento real.
- El modelo sobreestima la tasa de crecimiento real.
- El modelo debería ser decreciente en lugar de creciente.
Respuesta correcta: c) El modelo sobreestima la tasa de crecimiento real.
Explicación: Si el modelo predice valores mayores que los observados, significa que está "creciendo demasiado rápido", sobreestimando la tasa de crecimiento real.
14. Ventajas de Modelar: ¿Cuál de las siguientes es una ventaja clave de usar un modelo matemático?
- Captura toda la complejidad de la realidad.
- Permite hacer predicciones sobre el futuro.
- Es siempre 100% preciso.
- Elimina la necesidad de hacer experimentos.
Respuesta correcta: b) Permite hacer predicciones sobre el futuro.
Explicación: Los modelos son simplificaciones que nos ayudan a entender y predecir el comportamiento de un sistema, aunque no sean perfectos.
15. Limitaciones de Modelar: ¿Cuál de las siguientes es una limitación importante de los modelos matemáticos?
- Son demasiado fáciles de entender.
- No se pueden usar para hacer predicciones.
- Se basan en suposiciones que podrían no ser válidas siempre.
- Solo se aplican a problemas abstractos.
Respuesta correcta: c) Se basan en suposiciones que podrían no ser válidas siempre.
Explicación: Todos los modelos se basan en suposiciones simplificadoras. Es crucial ser consciente de estas al interpretar sus resultados.