Ejercicio de análisis. Paeg junio 2013 Castilla la Mancha


Calcula el valor del parámetro  a € R, a > 0, para que el valor (en unidades de superficie) del área de la región determinada por la parábola  f(x) = – x2 + a2  y el eje de abscisas, coincida con la pendiente de la recta tangente a la gráfica  f(x) en el punto de abscisa  x = – a     Matemáticas II propuesta A   Castilla la Mancha junio 2013


El problema está claro: por un lado debemos hallar el área limitada por la parábola con el eje X y por otro el valor de la derivada en  x = –a   e igualar ambos resultados

Hagamos un esbozo de la función parabólica:

El corte con el eje X: f(x) = – x2 + a2 = 0   nos da los puntos (– a, 0)  y  (a, 0)
El corte con el eje Y: f(0) = a2  es  (0, a2)  que coincide con el vértice. La gráfica correspondiente es:

Gráfica de área encerrada por parábola y eje X

 

La función es par (la parábola es simétrica respecto del eje Y) y el área pedida es:
Se halla la integral para calcular el área comprendida

Por otro lado debemos conocer que según la interpretación geométrica de la derivada

La pendiente m de la recta tangente a una curva en un punto es el valor de la derivada en dicho punto.”

La derivada es  f´(x) = – 2x => f´(–a) = – 2(–a) = 2a

Igualando ambos valores: 4a3/3 = 2a => 4a3 = 6a => 4a3 – 6a = 0 => 2a(2a2 –3) = 0
Cuyas soluciones son  a = 0
2a2 –3 = 0 (ecuación de segundo grado sin término independiente) => 2a2 = 3   y despejando  a =  ±las dos soluciones de la ecuación de segundo grado
Según enunciado a > 0, luego única solución:  a = la única solución