Maximática — geometría y álgebra

Una lámina de cartón, cuatro cortes, y un polinomio de grado 3.

De un rectángulo de 30 × 20 cm recortamos un cuadrado de lado x en cada esquina y doblamos las pestañas hacia arriba. Se arma una caja sin tapa. Su volumen, escrito en función de x, es un polinomio — y en esta página lo vamos a construir a mano, paso a paso.

30 × 20 cmlámina original
xlado del corte, la incógnita
grado 3del polinomio del volumen
desplazate para construir la caja
Paso 1

Construí la caja moviendo x

A la izquierda, la lámina con los cuatro cortes marcados. A la derecha, la caja que resulta al doblar. Movés un solo número — el lado del corte — y las dos dependen de él.

Lámina de cartón (desarrollo plano)
30 cm 20 cm
se recorta y se descarta se convierte en el piso
Caja armada (vista isométrica)
arista visible arista oculta
5.0
largo base (L')
ancho base (W')
altura (H)
Volumen de la caja 0 cm³
Paso 2

Del dibujo al polinomio

Las tres medidas de la caja — largo, ancho y altura — son expresiones que dependen de x. El volumen es su producto. Desarrollarlo es lo que lo convierte en un polinomio.

El volumen es largo × ancho × altura. Cada medida ya la vimos en la caja de arriba:

V(x) = x · (30 − 2x) · (20 − 2x)

Multiplicamos primero los dos binomios, aplicando distributiva término a término:

(30 − 2x)(20 − 2x) = 600 − 60x − 40x + 4x² = 4x² − 100x + 600

Multiplicamos ese resultado por el x que quedaba afuera:

V(x) = x · (4x² − 100x + 600) = 4x³ − 100x² + 600x

Es un polinomio de grado 3: tres términos, potencias 3, 2 y 1 de x — y sin término independiente. Tiene sentido: si x = 0 no se recorta nada, no hay caja, y el volumen es 0.

Verificación en vivo — con tu valor actual de x
Forma geométrica: x · L' · W' = × × =
Forma expandida: 4x³ − 100x² + 600x =
✓las dos formas dan el mismo número — son expresiones equivalentes de la misma función.
Paso 3

Explorá el volumen en función de x

El punto ámbar recorre la curva a medida que movés el control de la caja, arriba. No todas las cajas rinden lo mismo — con la misma lámina, algunos cortes dan mucho más volumen que otros.

V(x) = 4x³ − 100x² + 600x, para 0 ≤ x ≤ 10
x (cm) V (cm³)

Desafío: moviendo el control de la caja (más arriba), ¿podés encontrar el valor de x que da el mayor volumen posible? Probá varios valores — no hace falta ninguna fórmula de derivadas, alcanza con tantear.

Tu mejor marca: todavía no probaste ningún valor.

Vocabulario

Lo que este problema deja instalado

Monomio

Un solo término: un número (coeficiente) multiplicado por una potencia de x.

4x³ es un monomio de grado 3.

Polinomio

Una suma de monomios. El volumen de la caja es un polinomio de tres términos.

V(x) = 4x³ − 100x² + 600x

Grado del polinomio

El mayor exponente de x que aparece. Acá aparece porque multiplicamos tres factores lineales entre sí.

grado 3 (cúbico)

Coeficiente

El número que multiplica a cada potencia de x.

4, −100 y 600 son los coeficientes.

Término independiente

El término sin x — acá no existe (o, dicho de otro modo, vale 0). Y eso no es casualidad: si x = 0, no hay corte, no hay caja, y el volumen tiene que dar exactamente 0. El polinomio "sabe" eso.