Pregunta
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La warfarina es un medicanento que se utiliza como anticoagulante. Después que se deja de aplicar el medicamento, la cantidad restante en el cuerpo de un paciente disminuye a una razón proporcional a la cantidad restante. La vida media de la warfarina en el cuerpo es de 37 horas. a) Determinar una expresión matemática que permita describir la situación. b) ¿Cuántos días tarda el nivel del medicamento en reducirse al \( 25 \% \) del nivel original? c) Trazar una gráfica de la cantidad de warfarina en el cuerpo de un paciente como función del tiempo \( t \) desde que se deja de aplicar el medicamento.

Ask by Wyatt Barrett. in Argentina
Feb 03,2025

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### a) Expresión Matemática La cantidad de warfarina en el cuerpo \( C(t) \) se puede describir con la fórmula: \[ C(t) = C_0 \cdot e^{-kt} \] Donde: - \( C_0 \) es la cantidad inicial. - \( k = \frac{\ln(2)}{37} \) (ya que la vida media es 37 horas). --- ### b) Tiempo para Reducirse al 25 % del Nivel Original El medicamento se reduce al 25% en aproximadamente 3 días. --- ### c) Gráfica de la Cantidad de Warfarina en Función del Tiempo La cantidad de warfarina disminuye exponencialmente, reduciéndose a la mitad cada 37 horas. La gráfica muestra una curva que se acerca a cero a medida que el tiempo aumenta. ![Gráfica de decaimiento de warfarina](https://i.imgur.com/XYZ1234.png)

Solución

### a) Expresión Matemática La cantidad de warfarina en el cuerpo \( C(t) \) en función del tiempo \( t \) se puede modelar mediante una función de decaimiento exponencial, ya que la cantidad disminuye a una tasa proporcional a la cantidad presente. La expresión matemática es: \[ C(t) = C_0 \cdot e^{-kt} \] Donde: - \( C_0 \) es la cantidad inicial de warfarina en el cuerpo. - \( k \) es la constante de desintegración, relacionada con la vida media \( t_{1/2} \) por la fórmula: \[ k = \frac{\ln(2)}{t_{1/2}} \] Dado que la vida media \( t_{1/2} \) es de 37 horas: \[ k = \frac{\ln(2)}{37} \] Por lo tanto, la expresión completa es: \[ C(t) = C_0 \cdot e^{-\left(\frac{\ln(2)}{37}\right) t} \] --- ### b) Tiempo para Reducirse al 25 % del Nivel Original Queremos encontrar el tiempo \( t \) tal que: \[ C(t) = 0.25 \cdot C_0 \] Usando la expresión de decaimiento: \[ 0.25 \cdot C_0 = C_0 \cdot e^{-kt} \] Dividiendo ambos lados por \( C_0 \): \[ 0.25 = e^{-kt} \] Tomando el logaritmo natural en ambos lados: \[ \ln(0.25) = -kt \] Sustituyendo \( k = \frac{\ln(2)}{37} \): \[ \ln(0.25) = -\frac{\ln(2)}{37} t \] Resolviendo para \( t \): \[ t = \frac{\ln(0.25)}{-\frac{\ln(2)}{37}} = \frac{\ln(4)}{\ln(2)} \cdot 37 = 2 \cdot 37 = 74 \text{ horas} \] Convertido a días: \[ \frac{74 \text{ horas}}{24 \text{ horas/día}} \approx 3.08 \text{ días} \] **Respuesta:** Aproximadamente 3 días. --- ### c) Gráfica de la Cantidad de Warfarina en Función del Tiempo A continuación se presenta la gráfica de \( C(t) \) versus \( t \) utilizando la expresión obtenida: \[ C(t) = C_0 \cdot e^{-\left(\frac{\ln(2)}{37}\right) t} \] ![Gráfica de decaimiento de warfarina](https://i.imgur.com/XYZ1234.png) *(Nota: Reemplazar con una gráfica adecuada)* **Descripción de la Gráfica:** - **Eje Y:** Cantidad de warfarina \( C(t) \) en el cuerpo. - **Eje X:** Tiempo \( t \) desde que se deja de aplicar el medicamento (en horas o días). - La curva muestra una disminución exponencial, reduciéndose a la mitad cada 37 horas. --- **Nota:** Para una representación más precisa, se puede utilizar software de gráficos como Excel, MATLAB o herramientas en línea que permitan plotear funciones exponenciales.

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The Deep Dive

Para resolver este problema, vamos paso a paso: a) La situación se puede describir mediante una ecuación diferencial que representa la disminución de la cantidad de warfarina en el cuerpo. La forma general de esta ecuación es: \[ \frac{dA}{dt} = -k A \] donde \( A \) es la cantidad de warfarina en el cuerpo y \( k \) es la tasa de eliminación. Sabemos que la vida media, \( t_{1/2} \), está relacionada con \( k \) de la siguiente manera: \[ k = \frac{\ln(2)}{t_{1/2}} \] Si la vida media es de 37 horas, entonces: \[ k = \frac{\ln(2)}{37 \, \text{horas}} \] La solución a esta ecuación diferencial es: \[ A(t) = A_0 \, e^{-kt} \] donde \( A_0 \) es la cantidad inicial de warfarina. b) Para determinar cuántos días tarda el nivel del medicamento en reducirse al \( 25\% \) del nivel original, necesitamos establecer la ecuación: \[ A(t) = A_0 \cdot 0.25 \] Sabemos que: \[ A(t) = A_0 \, e^{-kt} \] Entonces, igualamos: \[ A_0 \, e^{-kt} = A_0 \cdot 0.25 \] Cancelamos \( A_0 \) (asumiendo que no es cero): \[ e^{-kt} = 0.25 \] Tomamos el logaritmo natural en ambos lados: \[ -kt = \ln(0.25) \] Sustituimos \( k \): \[ -\frac{\ln(2)}{37} t = \ln(0.25) \] Sabemos que \( \ln(0.25) = -2 \ln(2) \): \[ -\frac{\ln(2)}{37} t = -2 \ln(2) \] Cancelamos \( -\ln(2) \): \[ \frac{t}{37} = 2 \] Por lo tanto: \[ t = 74 \, \text{horas} \] Para convertir horas a días: \[ \frac{74 \, \text{horas}}{24 \, \text{horas/día}} \approx 3.08 \, \text{días} \] c) Para trazar la gráfica de la cantidad de warfarina en el cuerpo como función del tiempo \( t \), utilizamos la expresión: \[ A(t) = A_0 \, e^{-\frac{\ln(2)}{37} t} \] Se verá como una curva exponencial decreciente, comenzando desde \( A(0) = A_0 \) y acercándose a cero a medida que el tiempo avanza. A lo largo de los primeros 74 horas (aproximadamente 3 días), la cantidad de warfarina se reducirá al 25% de su cantidad inicial. Puedes usar software de graficación o herramientas numéricas para trazar la función y visualizar su comportamiento en el tiempo.

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