1. Planteamos el problema: Dos trenes parten simultáneamente desde la misma estación. Uno viaja hacia el norte a 90 km/h y el otro hacia el este a 120 km/h.
2. Queremos determinar la rapidez con la que cambia la distancia entre ambos trenes dos horas después de haber iniciado el recorrido.
3. Definimos variables:
- Sea $x(t)$ la distancia del tren que va hacia el este al tiempo $t$ (en horas).
- Sea $y(t)$ la distancia del tren que va hacia el norte al tiempo $t$.
- Sea $z(t)$ la distancia entre los dos trenes al tiempo $t$.
4. Sabemos que:
$$x(t) = 120t$$
$$y(t) = 90t$$
5. La distancia entre los trenes está dada por el teorema de Pitágoras:
$$z(t) = \sqrt{x(t)^2 + y(t)^2}$$
6. Derivamos $z(t)$ respecto al tiempo $t$ para encontrar la rapidez con la que cambia la distancia:
$$z(t) = \sqrt{(120t)^2 + (90t)^2} = \sqrt{14400t^2 + 8100t^2} = \sqrt{22500t^2} = 150t$$
7. Derivando:
$$\frac{dz}{dt} = \frac{d}{dt}(150t) = 150$$
8. Evaluamos a las dos horas ($t=2$):
$$\frac{dz}{dt}\bigg|_{t=2} = 150$$
9. Por lo tanto, la rapidez con la que cambia la distancia entre los trenes dos horas después de iniciar el recorrido es 150 km/h.
Rapidez Distancia Trenes 6C4048
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