2. Crecimiento y decrecimiento porcentual constante

Crecimiento y decrecimiento porcentual constante

Crecimiento y decrecimiento porcentual constante

En la página anterior aprendimos a usar el porcentaje como operador para calcular aumentos y descuentos en una sola etapa.

Ahora daremos un paso más: estudiaremos situaciones en que ese cambio porcentual se aplica varias veces seguidas. A esto se le llama crecimiento porcentual constante o decrecimiento porcentual constante.

Este tipo de modelo aparece en contextos muy reales: ahorro, inflación, depreciación de objetos, crecimiento de una población, reajustes de precios y evolución de un capital.

Objetivo de la página

  • Comprender qué significa que un valor crezca o disminuya en un porcentaje constante.
    • Distinguir entre sumar repetidamente y multiplicar repetidamente.
  • Modelar situaciones de crecimiento y decrecimiento mediante multiplicadores.
    • Escribir el multiplicador asociado a un crecimiento o decrecimiento constante.
  • Reconocer que el cambio porcentual constante es multiplicativo, no aditivo.
  • Resolver problemas en contexto usando potencias sencillas.
    • Calcular el valor final de una cantidad que cambia en un mismo porcentaje durante varios períodos.
    • Interpretar tablas y expresiones del tipo \(C_0(1+r)^n\).
  • Usar la fórmula en forma directa e inversa para encontrar valor final, valor inicial, porcentaje o número de períodos en casos adecuados al nivel.
    • Usar la fórmula para encontrar el valor final, el valor inicial, el porcentaje o el número de períodos en casos sencillos.

Modelo de crecimiento porcentual constante

Si una cantidad inicial \(C_0\) crece un \(r\%\) en cada período, entonces en cada etapa se multiplica por:

\[ 1+\frac{r}{100} \]

Después de \(n\) períodos, el valor es:

\[ C_n=C_0\left(1+\frac{r}{100}\right)^n \]

Modelo de decrecimiento porcentual constante

Si una cantidad inicial \(C_0\) disminuye un \(r\%\) en cada período, entonces en cada etapa se multiplica por:

\[ 1-\frac{r}{100} \]

Después de \(n\) períodos, el valor es:

\[ C_n=C_0\left(1-\frac{r}{100}\right)^n \]

Uso directo e inverso del modelo

Si \(m\) es el multiplicador por período, entonces el modelo general es:

\[ C_n=C_0\cdot m^n \]

Para encontrar el valor inicial cuando se conoce el valor final:

\[ C_0=\frac{C_n}{m^n} \]

Para encontrar el multiplicador cuando se conocen \(C_0\), \(C_n\) y \(n\), en casos sencillos se busca un número \(m\) que cumpla:

\[ m^n=\frac{C_n}{C_0} \]

Para encontrar el número de períodos, se pueden probar potencias del multiplicador o completar una tabla.

Idea clave

Cuando el porcentaje se repite en cada período, no conviene sumar el mismo monto una y otra vez. Lo correcto es multiplicar repetidamente por el mismo factor.

Error frecuente

Si un capital crece un \(10\%\) cada mes durante \(3\) meses, no corresponde sumar \(30\%\) directamente para obtener el valor final. El \(10\%\) de cada mes se calcula sobre un valor que ya cambió.

Resumen de multiplicadores

Tabla de multiplicadores

Situación Porcentaje Multiplicador por período Expresión después de \(n\) períodos
Crecimiento \(5\%\) \(1{,}05\) \(C_0(1{,}05)^n\)
Crecimiento \(12\%\) \(1{,}12\) \(C_0(1{,}12)^n\)
Decrecimiento \(8\%\) \(0{,}92\) \(C_0(0{,}92)^n\)
Decrecimiento \(20\%\) \(0{,}80\) \(C_0(0{,}80)^n\)

Ejemplo guiado 1: crecimiento porcentual constante

Un capital inicial de \(\$100.000\) crece un \(10\%\) mensual durante \(3\) meses.

El multiplicador mensual es:

\[ 1+0{,}10=1{,}10 \]

Después de \(3\) meses:

\[ C_3=100.000(1{,}10)^3 \]

\[ C_3=100.000\cdot 1{,}331=133.100 \]

El capital final es \(\$133.100\).

Ejemplo guiado 2: decrecimiento porcentual constante

Un computador cuesta \(\$500.000\) y pierde un \(20\%\) de su valor cada año durante \(2\) años.

El multiplicador anual es:

\[ 1-0{,}20=0{,}80 \]

Después de \(2\) años:

\[ C_2=500.000(0{,}80)^2 \]

\[ C_2=500.000\cdot 0{,}64=320.000 \]

El valor del computador después de \(2\) años es \(\$320.000\).

Ejemplo guiado 3: crecimiento en tabla

Una población inicial de \(200\) bacterias aumenta un \(50\%\) por período.

El multiplicador es:

\[ 1+0{,}50=1{,}50 \]

Período Cantidad
0 \(200\)
1 \(200\cdot 1{,}5=300\)
2 \(300\cdot 1{,}5=450\)
3 \(450\cdot 1{,}5=675\)

También puede escribirse directamente como:

\[ C_n=200(1{,}5)^n \]

Ejemplo guiado 4: encontrar el valor inicial

Un capital crece un \(10\%\) mensual durante \(3\) meses y llega a \(\$133.100\). ¿Cuál era el capital inicial?

El multiplicador mensual es:

\[ 1+0{,}10=1{,}10 \]

Usamos el modelo:

\[ C_3=C_0(1{,}10)^3 \]

Reemplazamos el valor final:

\[ 133.100=C_0(1{,}10)^3 \]

Como \((1{,}10)^3=1{,}331\), entonces:

\[ C_0=\frac{133.100}{1{,}331}=100.000 \]

El capital inicial era \(\$100.000\).

Ejemplo guiado 5: encontrar el porcentaje por período

Un capital pasa de \(\$200.000\) a \(\$242.000\) en \(2\) períodos, creciendo siempre al mismo porcentaje. ¿Cuál fue el porcentaje de crecimiento por período?

Usamos el modelo:

\[ C_2=C_0\cdot m^2 \]

Reemplazamos:

\[ 242.000=200.000\cdot m^2 \]

Dividimos por \(200.000\):

\[ 1{,}21=m^2 \]

Como \(1{,}10^2=1{,}21\), entonces:

\[ m=1{,}10 \]

Por lo tanto, el crecimiento fue de \(10\%\) por período.

¿Por qué aparece una potencia?

Porque el mismo multiplicador se aplica una y otra vez. Multiplicar tres veces por \(1{,}10\) es lo mismo que multiplicar por \((1{,}10)^3\).

Usar la fórmula en distintos sentidos

La expresión \(C_n=C_0\cdot m^n\), donde \(m\) es el multiplicador, puede usarse para encontrar distintas cantidades.

  • Si se conoce \(C_0\), \(m\) y \(n\), se puede calcular \(C_n\).
  • Si se conoce \(C_n\), \(m\) y \(n\), se puede calcular \(C_0\) dividiendo.
  • Si se conoce \(C_0\), \(C_n\) y \(n\), se puede encontrar el multiplicador en casos sencillos.
  • Si se conoce \(C_0\), \(C_n\) y \(m\), se puede encontrar \(n\) usando una tabla o probando potencias simples.

Aplicación en el mundo real

Los crecimientos y decrecimientos porcentuales constantes aparecen en ahorros, préstamos, depreciación de autos, reajustes de precios, crecimiento de seguidores en redes y variación del valor de algunos bienes.

Ejercicios

Ejercicio 1

Completa la información en cada caso:

Situación Porcentaje por período Multiplicador Expresión para \(n\) períodos
Crecimiento \(6\%\) ? ?
Decrecimiento \(8\%\) ? ?
Crecimiento ? \(1{,}18\) ?
Decrecimiento ? \(0{,}73\) ?

Ejercicio 2

Un capital de \(\$80.000\) crece un \(5\%\) mensual durante \(2\) meses.

  1. Escribe la expresión que modela la situación.
  2. Calcula el capital final.
  3. Calcula el aumento total en pesos.
  4. Calcula el porcentaje total de aumento respecto del capital inicial.

Ejercicio 3

Un celular cuesta \(\$300.000\) y pierde un \(10\%\) de su valor cada año durante \(3\) años.

  1. Escribe la expresión del valor después de \(3\) años.
  2. Calcula el valor final.
  3. Determina cuánto dinero perdió en total.
  4. Explica por qué no perdió exactamente \(\$30.000\) cada año.

Ejercicio 4

Completa la tabla para un capital inicial de \(\$50.000\) que crece un \(20\%\) por período. Luego determina el menor número de períodos necesarios para superar los \(\$100.000\).

Período Valor
0 \(\$50.000\)
1 ?
2 ?
3 ?
4 ?

Ejercicio 5

Una población de \(1.000\) personas disminuye un \(4\%\) cada año.

  1. Escribe el multiplicador anual.
  2. Calcula la población después de \(3\) años.
  3. Determina el porcentaje total de disminución respecto de la población inicial.

Ejercicio 6

Un estudiante dice: “Si algo aumenta \(5\%\) cada año durante \(4\) años, entonces aumenta \(20\%\) en total”.

¿Es correcta esa afirmación? Justifica.

Ejercicio 7

Una inversión sigue el modelo:

\[ C_n=200.000(1{,}08)^n \]

  1. ¿Cuál es el capital inicial?
  2. ¿Cuál es el porcentaje de crecimiento por período?
  3. Calcula el capital al cabo de \(2\) períodos.
  4. ¿Después de \(2\) períodos el aumento total es exactamente \(16\%\)? Justifica.

Ejercicio 8

El valor de una máquina se modela por:

\[ V_n=1.200.000(0{,}85)^n \]

  1. ¿Se trata de crecimiento o decrecimiento?
  2. ¿Cuál es el porcentaje de cambio por período?
  3. Calcula el valor después de \(2\) períodos.
  4. Interpreta el resultado en contexto.

Ejercicio 9

Después de \(2\) períodos creciendo un \(10\%\) por período, un capital llega a \(\$121.000\). ¿Cuál era el capital inicial?

Ejercicio 10

Una máquina pierde un \(20\%\) de su valor cada año. Después de \(2\) años vale \(\$384.000\). ¿Cuál era su valor inicial?

Ejercicio 11

Un capital de \(\$100.000\) llega a \(\$121.000\) después de \(2\) períodos de crecimiento porcentual constante. ¿Cuál fue el porcentaje de crecimiento por período?

Ejercicio 12

Un objeto baja de \(\$500.000\) a \(\$320.000\) después de \(2\) años, con un decrecimiento porcentual constante. ¿Cuál fue el porcentaje de disminución anual?

Ejercicio 13

Un capital inicial de \(\$100.000\) crece un \(10\%\) por período y llega a \(\$133.100\). ¿Cuántos períodos pasaron?

Ejercicio 14

Un vehículo vale inicialmente \(\$800.000\) y pierde un \(50\%\) de su valor por período. Después de cierto número de períodos vale \(\$100.000\). ¿Cuántos períodos pasaron?

Ejercicio 15

Dos alternativas de inversión ofrecen las siguientes condiciones para un capital inicial de \(\$300.000\):

  • Alternativa A: crecimiento de \(8\%\) por período durante \(3\) períodos.
  • Alternativa B: crecimiento de \(25\%\) total al final de los \(3\) períodos.

¿Cuál alternativa entrega mayor monto final? Justifica.

Ejercicios tipo PAES

PAES 1

Si una cantidad crece un \(12\%\) por período, ¿cuál es su multiplicador?

  1. \(0{,}12\)
  2. \(0{,}88\)
  3. \(1{,}12\)
  4. \(1{,}20\)

PAES 2

Una cantidad disminuye un \(12\%\) por período durante \(2\) períodos. ¿Cuál expresión representa correctamente el valor final si el valor inicial es \(C_0\)?

  1. \(C_0(1{,}12)^2\)
  2. \(C_0(0{,}88)^2\)
  3. \(C_0(0{,}12)^2\)
  4. \(C_0(1-0{,}24)\)

PAES 3

Una inversión de \(\$100.000\) crece un \(10\%\) por período durante \(2\) períodos. ¿Cuál es el valor final?

  1. \(\$110.000\)
  2. \(\$120.000\)
  3. \(\$121.000\)
  4. \(\$130.000\)

PAES 4

Después de \(2\) años perdiendo un \(10\%\) de su valor cada año, un objeto vale \(\$243.000\). ¿Cuál era su valor inicial?

  1. \(\$196.830\)
  2. \(\$270.000\)
  3. \(\$300.000\)
  4. \(\$303.750\)

PAES 5

Después de \(2\) períodos creciendo al mismo porcentaje, un capital pasa de \(\$200.000\) a \(\$242.000\). ¿Cuál fue el porcentaje de crecimiento por período?

  1. \(5\%\)
  2. \(10\%\)
  3. \(21\%\)
  4. \(42\%\)

PAES 6

Un capital de \(\$50.000\) crece un \(20\%\) por período. ¿Después de cuántos períodos llega a \(\$72.000\)?

  1. \(1\) período
  2. \(2\) períodos
  3. \(3\) períodos
  4. \(4\) períodos

PAES 7

Un producto aumenta \(10\%\) en un período y luego vuelve a aumentar \(10\%\) en el período siguiente. ¿Cuál afirmación es correcta?

  1. El aumento total es exactamente \(20\%\).
  2. El aumento total es \(21\%\).
  3. El aumento total es \(10\%\).
  4. El valor final es menor que el valor inicial.

PAES 8

Una máquina vale \(\$400.000\) y después de \(2\) años vale \(\$256.000\), perdiendo cada año el mismo porcentaje. ¿Cuál fue el porcentaje de disminución anual?

  1. \(12\%\)
  2. \(18\%\)
  3. \(20\%\)
  4. \(36\%\)

Cierre

Resumen de la página

En esta página trabajamos el crecimiento y el decrecimiento porcentual constante. Vimos que estos procesos se modelan multiplicando repetidamente por un mismo factor, lo que conduce naturalmente al uso de potencias.

Esta idea será muy importante en las siguientes páginas, cuando estudiemos tasas de variación e interés aplicado al ahorro y al crédito.

Para recordar

  • Un crecimiento constante de \(r\%\) usa el factor \(\left(1+\frac{r}{100}\right)\).
  • Un decrecimiento constante de \(r\%\) usa el factor \(\left(1-\frac{r}{100}\right)\).
  • Después de \(n\) períodos se usa una potencia.
  • La fórmula puede usarse para encontrar \(C_n\), \(C_0\), \(r\) o \(n\), siempre que los datos permitan resolverlo con herramientas adecuadas al nivel.
  • Estos cambios son multiplicativos, no aditivos.