Pregunta
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\[ \{x+a y=5 b x+2 y=d \] En donde \( a=2.000 \pm 0.004 ; b=\frac{1}{a} y d=b+a \) ¿Con qué exactitud podemos determinar el producto \( x y \) ?

Ask by Newton Delgado. in Mexico
Jan 26,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

El producto \( xy \) se determina con una exactitud de ±0.04 unidades.

Solución

Para determinar la exactitud del producto \( xy \) dado el sistema de ecuaciones y las incertidumbres proporcionadas, seguimos estos pasos: ### 1. **Sistema de Ecuaciones:** \[ \begin{cases} x + a y = 5 \\ b x + 2 y = d \end{cases} \] donde: \[ a = 2.000 \pm 0.004, \quad b = \frac{1}{a}, \quad d = b + a \] ### 2. **Resolución del Sistema:** Primero, expresamos \( x \) e \( y \) en términos de \( a \): - **De la primera ecuación:** \[ x = 5 - a y \] - **Sustituyendo en la segunda ecuación:** \[ \frac{1}{a}(5 - a y) + 2 y = a + \frac{1}{a} \] \[ \frac{5}{a} - y + 2 y = a + \frac{1}{a} \] \[ y = a - \frac{4}{a} \] - **Resolviendo para \( x \):** \[ x = 5 - a \left(a - \frac{4}{a}\right) = 9 - a^2 \] ### 3. **Producto \( xy \):** \[ xy = (9 - a^2)\left(a - \frac{4}{a}\right) = 13a - a^3 - \frac{36}{a} \] ### 4. **Propagación de Incertidumbres:** Calculamos la derivada de \( xy \) respecto a \( a \) para determinar la incertidumbre en el producto: \[ \frac{d(xy)}{da} = 13 - 3a^2 + \frac{36}{a^2} \] Evaluando en \( a = 2.000 \): \[ \frac{d(xy)}{da}\Bigg|_{a=2} = 13 - 3(4) + \frac{36}{4} = 10 \] La incertidumbre en \( xy \) es: \[ \delta(xy) = \left| \frac{d(xy)}{da} \right| \delta a = 10 \times 0.004 = 0.04 \] ### 5. **Confirmación Directa:** Al evaluar \( xy \) en \( a = 2 \): \[ xy = 0 \] La propagación de incertidumbres confirma que: \[ \delta(xy) = \pm 0.04 \] ### **Conclusión:** El producto \( xy \) se determina con una exactitud de **±0.04 unidades**. **Respuesta Final:** El producto \( xy \) se determina con una exactitud de ± 0,04 unidades.

Revisado y aprobado por el equipo de tutoría de UpStudy

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Extra Insights

Para determinar el producto \( xy \) a partir del sistema de ecuaciones lineales dado, primero necesitamos despejar \( x \) y \( y \) en términos de las constantes \( a \), \( b \), y \( d \). Dado que \( b = \frac{1}{a} \) y \( d = b + a \), podemos sustituir \( b \) y \( d \) en el sistema para facilitar el cálculo. Al realizar estas sustituciones y resolver el sistema, obtendremos expresiones para \( x \) y \( y \) cuyos errores se propagan a través de las operaciones. Para la propagación de errores, si consideramos que \( a \) tiene una incertidumbre de \( \pm 0.004 \), esto afectará el valor de \( b \) y, por tanto, también a \( x \) y \( y \). Utilizando la regla de propagación de errores, podemos calcular la precisión con la que podemos determinar \( xy \). Finalmente, el error en \( xy \) se obtiene sumando los errores relativos de \( x \) y \( y \), proporcionando así una estimación de la exactitud del producto. Recuerda que la multiplicación también multiplicará las incertidumbres, así que ¡cuidado con esos números!

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