1. Planteamos el problema: Tenemos una piscina de 12 m de longitud y 5 m de ancho, con fondo inclinado desde 1 m hasta 3 m de profundidad. El agua entra a 1.5 m³/min y queremos encontrar la rapidez con la que aumenta la profundidad cuando el agua alcanza 2 m en la parte más profunda.
2. Definimos variables: Sea $h$ la profundidad del agua en la parte más profunda (en metros), y $V$ el volumen de agua en la piscina (en m³).
3. La profundidad varía linealmente desde 1 m hasta $h$ en 12 m de longitud, por lo que la profundidad en cualquier punto $x$ (0 a 12) es $d(x) = 1 + \frac{h-1}{12}x$.
4. El volumen de agua es el área de la sección transversal por el ancho:
$$V = 5 \times \text{área del triángulo y rectángulo formados por el agua}$$
5. El área transversal es un trapecio con bases 1 m y $h$ m y altura 12 m:
$$A = \frac{(1 + h)}{2} \times 12 = 6(1 + h)$$
6. Entonces, el volumen es:
$$V = 5 \times 6(1 + h) = 30(1 + h)$$
7. Derivamos respecto al tiempo $t$:
$$\frac{dV}{dt} = 30 \frac{d}{dt}(1 + h) = 30 \frac{dh}{dt}$$
8. Sabemos que $\frac{dV}{dt} = 1.5$ m³/min, entonces:
$$1.5 = 30 \frac{dh}{dt}$$
9. Despejamos $\frac{dh}{dt}$:
$$\frac{dh}{dt} = \frac{1.5}{30} = 0.05$$
10. Por lo tanto, la profundidad del agua aumenta a una rapidez de 0.05 m/min cuando la profundidad en la parte más profunda es 2 m.
Piscina Fondo Inclinado 9A7B82
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