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Ejercicios de Cálculo
← 5.3 Optimización

Rectángulo inscrito en una semicircunferencia

Tema
5. Aplicaciones de la derivada › 5.3 Optimización
Dificultad
Avanzado
Método
Modelación geométrica y maximización de una función auxiliar

Halla el rectángulo de área máxima inscrito en la semicircunferencia y=25−x2y = \sqrt{25 - x^2}, con un lado sobre el eje xx.

Ver solución
  1. Por simetría, los vértices son (±x,0)(\pm x, 0) y (±x,25−x2)\left(\pm x, \sqrt{25 - x^2}\right), con 0<x<50 < x < 5. Área: A(x)=2x25−x2A(x) = 2x\sqrt{25 - x^2}.
  2. Como A>0A > 0, maximizar AA equivale a maximizar A2=4x2(25−x2)A^2 = 4x^2(25 - x^2). Con u=x2∈(0,25)u = x^2 \in (0, 25): h(u)=4(25u−u2)h(u) = 4(25u - u^2).
  3. h′(u)=4(25−2u)=0h'(u) = 4(25 - 2u) = 0 en u=252u = \frac{25}{2}, y h′′(u)=−8<0h''(u) = -8 < 0: máximo.
  4. Entonces x=52x = \frac{5}{\sqrt{2}} y la altura es 25−252=52\sqrt{25 - \frac{25}{2}} = \frac{5}{\sqrt{2}}. Área: 2⋅52⋅52=252 \cdot \frac{5}{\sqrt{2}} \cdot \frac{5}{\sqrt{2}} = 25.

Resultado final: Base 525\sqrt{2} y altura 52\dfrac{5}{\sqrt{2}}; área máxima 2525.