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Ejercicios de Cálculo
← 5.3 Optimización

Distancia mínima de un punto a una curva

Tema
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Dificultad
Intermedio
Método
Minimización del cuadrado de la distancia

Halla el punto de la curva y=xy = \sqrt{x} más cercano al punto (4,0)(4, 0) y la distancia mínima.

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  1. Un punto de la curva es (x,x)(x, \sqrt{x}), con x≥0x \ge 0. Su distancia a (4,0)(4, 0) es D=(x−4)2+xD = \sqrt{(x - 4)^2 + x}.
  2. Minimizar DD equivale a minimizar D2D^2, porque la raíz es creciente: g(x)=(x−4)2+xg(x) = (x - 4)^2 + x.
  3. g′(x)=2(x−4)+1=2x−7=0g'(x) = 2(x - 4) + 1 = 2x - 7 = 0 en x=72x = \frac{7}{2}. Como g′′(x)=2>0g''(x) = 2 > 0, es un mínimo. Además, en el extremo x=0x = 0, g(0)=16g(0) = 16 es mayor.
  4. Punto: (72,72)\left(\frac{7}{2}, \sqrt{\frac{7}{2}}\right). Distancia: D=14+72=154=152≈1.94D = \sqrt{\frac{1}{4} + \frac{7}{2}} = \sqrt{\frac{15}{4}} = \frac{\sqrt{15}}{2} \approx 1.94.

Resultado final: El punto más cercano es (72,72)\left(\dfrac{7}{2}, \sqrt{\dfrac{7}{2}}\right), a distancia 152≈1.94\dfrac{\sqrt{15}}{2} \approx 1.94.