Funciones lineales y cuadráticas aplicadas
a la administración y a la economía

Autor: Heydi Cordero

 

 Funciones Lineales:

OFERTA

¿Cuántas unidades de un determinado bien estará dispuesto a ofrecer un productor para distintos precios? Haremos un análisis similar al realizado para la Demanda, pero mirando el problema desde otra arista, ahora contemplaremos el comportamiento del productor.

De igual manera que en el caso de la demanda, la oferta individual que realiza un productor dependerá de numerosos factores, entre los que podemos nombrar la tecnología utilizada, los precios de los factores de la producción (Tierra, Capital, Trabajo, etc.), y el precio del bien que se desea ofrecer.

Para analizar la oferta individual de un bien, aplicaremos la condición de "ceteris paribus", y consideraremos temporalmente constantes todos los factores, a excepción del precio del bien que se analiza.

Definimos a la oferta como "la relación entre la cantidad que el productor está dispuesto a ofrecer a la venta de un bien, y el precio al que dicha cantidad se ofrece en el mercado, en un determinado momento" .

Si confeccionamos una tabla donde se relacionen los diferentes precios con las cantidades que un productor está dispuesto a ofrecer en cada unidad de tiempo, obtenemos una relación a la que llamaremos "Oferta individual" de un determinado bien. La suma de las ofertas individuales para cada productor, se conoce como "Oferta global o de Mercado".

Qué sucede si los precios son muy bajos? Los productores no ofrecerán nada, debido a que no se cubren los costos de producción. Pero si los precios aumentan, la situación cambia y empezarán a ofrecer sus productos en el mercado, en forma creciente, porque a mayor precio del producto, mayor será la oferta del mismo. Función Creciente

Tabla de Oferta.

Cantidades ofrecidas del bien A a distintos precios

pA

qA

2

0

3

2

4

4

5

6

6

8

Representamos gráficamente los valores de la tabla y obtenemos una curva, donde a cada precio le corresponde una cantidad ofrecida determinada. La unión de todos los puntos conforma la "Curva de la Oferta".

A cada precio pA le corresponde una cantidad ofrecida qA, si unimos los distintos puntos (pA , qA) , obtenemos la curva de oferta del bien A.

La gráfica corresponde a una función lineal O = f (p) , y es la representación de la relación que existe entre la cantidad ofrecida de un bien (O) en un determinado momento y el precio de dicho bien (p), manteniendo constante todos los demás factores que puedan afectar a la cantidad ofrecida, por ejemplo: tecnología. Se caracteriza por tener pendiente positiva, ya que al aumentar el precio aumentará también la cantidad ofrecida.

Veamos un ejemplo de función de Oferta lineal, en donde se relaciona las cantidades mensuales ofrecidas de un bien (q), y su precio de venta (p):

  O = q = f(p) = 3 p - 1           

 

 

Cuál es el Dominio y el conjunto de las imágenes de esta función?

Do = [ 1/3,+ infinito)

Io = [0, infinito)

 

Nos enfrentamos aquí con un problema: al fijar el dominio y el conjunto imagen hemos supuesto que la cantidad ofrecida depende del precio, y no el precio de la cantidad ofrecida, y para graficar ubicamos la variable independiente precio, sobre el eje vertical, mientras que la variable dependiente cantidad en el eje horizontal. En realidad graficamos la función inversa de la oferta. 

Una oferta de ( - 0,25 ) unidades carece de sentido económico, las cantidades pertenecen al conjunto de los números enteros positivos. 

Para precios inferiores a $1/3, los comerciantes no ponen sus productos a la venta. (Oferta cero).

La pendiente de la función es positiva, ( a = 3 ). Al aumentar el precio de venta, los comerciantes están dispuestos a ofrecer mayores cantidades de sus productos. Función Creciente.

Si conocemos que la oferta de un determinado modelo de calculadoras manuales es lineal, y que cuando su precio es de $6 no hay unidades ofrecidas, pero cuando el precio es $8, se ofrecen 56 unidades. Se desea formular la función Oferta de calculadoras.

Una forma de obtener la función es a partir de la ecuación de la recta que pasa por dos puntos:

q = 28 p - 168

 

DESPLAZAMIENTO DE LA OFERTA

Al igual que en la demanda, cuando se produce un cambio en el precio, se produce un movimiento a lo largo de la curva de oferta.

Pero cuando se cambian las otras variables o factores que consideramos constantes, cambia el parámetro y la oferta se desplaza a la derecha o a la izquierda.

Las otras variables que influyen en la oferta son:

  1. Tecnología

Un cambio tecnológico produce un desplazamiento de la oferta a la derecha, a los mismos precios se puede ofrecer más cantidad.

 

  1. El costo de producción

Si disminuye el costo de producción (p. ej. si baja el interés bancario que los productores pagan por los créditos banzarios o baja el salario de los trabajadores) a los mismos precios se ofrecerá más cantidad y la oferta se desplaza a la derecha. Si por el contrario, aumentan los costos, se ofrece menos cantidad y la oferta se desplaza a la izquierda.

 

 

 

  1. El precio de otros bienes

Cuando aumenta el precio de la yerba, disminuye la oferta de té, debido a que son productos de oferta rival porque compiten por el mismo factore de producción: la tierra. Así también, si aumenta el precio de la carne, aumenta la oferta de cueros ya que los dos productos son de oferta conjunta; derivan del mismo proceso productivo.

Pueden influir otros factores que hay que analizar en cada caso particular.

Funciones Lineales: DEMANDA

El consumo de un determinado bien por un individuo tiene infinitas explicaciones, tales como gustos o preferencias, ingreso del consumidor, precio de otros bienes, pero por sobre todas las cosas el precio del bien. Para analizar la demanda de un bien por un determinado individuo, aplicaremos la condición de Haga click aquí para ver la definición"ceteris paribus"  y consideraremos temporariamente constante todos los factores, a excepción del precio del bien que se está analizando, así obtenemos la Demanda Individual de un determinado bien.

La suma de las demandas individuales de dicho bien, dará la demanda global o de mercados

Mercado: Es toda institución social donde compradores y vendedores intercambian libremente bienes y servicios.

DEMANDA: Es la relacion entre el precio de un bien y las cantidades se está dispuesto a adquirir en el mercado en un determinado momento, manteniendo constante los demás factores que puedan afectarla.

El precio de un bien y la cantidad demandada del mismo, poseen una relación inversa debido a que mientras mayor sea el precio, menor será la cantidad demandada, y por el contrario, cuando el precio disminuye aumenta la cantidad demanda. Esta relación inversa se conoce como "Ley de la Demanda", y se cumple para casi todos los bienes. Si un supermercado aumenta el precio de una gaseosa, la cantidad vendida en el corto plazo disminuirá.

Excepciones a esta ley la constituyen por ejemplo la demanda de servicios necesarios como el agua, o de medicamentos oncológicos, entre otros.

Curva de demanda:

Analicemos la demanda del detergente de marca A, a diferentes precios y por un determinado consumidor, bajo las condición Haga click aquí para ver la definición"ceteris paribus".

A partir de la recolección de datos reales de la demanda individual de un comprador, se confecciona la tabla de Demanda

Observamos que la relación empírica entre el precio del bien y la cantidad demandada es inversa, a medida que aumenta el precio del bien disminuye la cantidad de artículos que los compradores están dispuestos a adquirir.

Cuadro .Tabla de demanda

Precio (p)

Cantidad
demandada (q)

$2

10

$4

8

$6

6

$8

4

$10

2

 

Con los datos obtenidos se confecciona el gráfico de la curva decreciente de la demanda.

Curva de demanda de detergente A

 

Cada punto del plano de coordenadas (p,q), muestra un precio p y una cantidad q que será demandada; al unirlos se obtiene la curva de la demanda del detergente A en un determinado período de tiempo para cada uno de los posibles precios.

·        Función Demanda y su representación gráfica:

A partir de ahora trabajaremos con la relación matemática que vincula la forma en que varía la cantidad requerida de un bien, según el precio que tenga en el mercado, aplicando la condición Haga click aquí para ver la definición"ceteris paribus"; lo que nos origina la función reducida de demanda y que designaremos "Función Demanda", y la simbolizaremos como

 

Las funciones Demanda se suponen continuas definidas en el conjunto de los números reales, es decir que consideramos precios y cantidades como variables continuas. Aunque en la realidad puedan experimentar saltos, ya que los precios pertenecen al conjunto de los Números Racionales Positivos Q+, y las cantidades al conjunto de los Números Enteros Positivos .

Para evitar las discontinuidades, que no son objeto de este curso se considerará que el precio pertenece al conjunto de los números Reales positivos (R+).

En general, la demanda es una función decreciente que se representa gráficamente en el primer cuadrante.

 

q = f(p) = 360 - 20 p

Cuál es el Dominio y el Conjunto de las imágenes de la función

Nos enfrentamos aquí con un problema: al fijar el dominio y el conjunto imagen hemos supuesto que la cantidad demandada depende del precio, y no el precio de la cantidad demandada.

Desde el punto de vista matemático es indiferente considerarlo de una u otra forma, y desde la óptica económica el análisis se simplifica al suponer que el precio está determinado por el mercado, o sea el conjunto de todos los oferentes y demandantes, por lo tanto, para cada uno individualmente el precio es un dato. Observe en la gráfica que la variable independiente precio se mide sobre el eje vertical, mientras que la variable dependiente cantidad se mide en el eje horizontal.

Esta forma responde a una convención entre los economistas para poder comparar gráficos, siempre los valores monetarios se representan en el eje "y", y como tal lo mantendremos en este curso, pero desde el punto de vista matemático, en realidad no graficamos a la función oferta o demanda, sino, sus funciónes inversas.

Mercados de competencia perfecta: Tipo de mercado donde el precio se fija por la interacción de muchos compradores y vendedores y ninguno de ellos puede influir sobre el precio, lo único que se pueden modificar son las cantidades demandadas u ofrecidas.

Cuál es el precio para el cual el mercado ya no comprará más productos:

 

f(p) = 360 - 20 p

f-1(p) = - 1/20 p + 18

 

360 - 20p > 0 => 360 > 20p => 360/20 > p => p < 18

Es decir que :

                      ;

Si el precio es 18, nadie está dispuesto a comprar sillones.

f(0) = 360 - 20p => f(0) = 360 - 20 . 0 

f(0) = 360

Es decir que:

                   ;

Si el precio es cero, el producto se regala y la demanda es de 360 sillones.

Recordemos que generalmente 
las variables económicas son no negativas.

 

 DESPLAZAMIENTO DE LA DEMANDA

Consideremos la ecuación de la demanda como Q = a - bp

Analizaremos ahora qué sucede cuando, permaneciendo constante el precio del bien en cuestión, se altera alguno de los factores que bajo la condición de ceteris paribus hemos considerado constante.

Esos factores están cuantificados en el parámetro a. Un cambio de cualquier factor que influya en la demanda diferente del precio del bien, desplazará toda la curva de demanda a la derecha o a la izquierda, según sea el sentido del cambio del factor. Este tipo de desplazamiento se denomina cambios de la demanda, mientras que el resultado de variaciones del precio lo denominamos cambios en la cantidad demandada. Esta distinción es muy importante y se debe entender qué factores producen uno u otro tipo de cambios.

Entonces, una variación del precio produce un movimiento dentro de la curva o sea una variación de la cantidad demandada.

Los otros factores o variables que producen desplazamientos de la demanda porque modifican el parámetro son:

El ingreso de los consumidores

Cuando aumenta el ingreso las personas pueden consumir más cantidad, cualquiera fuese el precio, por lo tanto aumenta la demanda y se desplaza a la derecha. Por el contrario, cuando disminuye el ingreso, los consumidores compran menos cantidad, disminuye la demanda y se desplaza a la izquierda.

Las variaciones del ingreso producen cambios en la misma dirección. Si bien ésta es la regla, hay excepciones: como el caso de los bienes llamados inferiores, como la mandioca y la grasa, cuya demanda disminuye cuando aumenta el ingreso.

Los precios de los bienes relacionados

El efecto depende del tipo de bienes: pueden complementarios y bienes sustitutos.

Consideremos primero el efecto sobre la demanda del bien x cuando se produce un cambio en el precio del bien complementario. P. ej., si se produce un aumento en el precio de la nafta, ello repercute en la demanda de autos nafteros, se demandan menos autos y la demanda se desplaza a la izquierda.

Si se tratan de bienes sustitutos, por ejemplo la naranja y la mandarina, cuando aumenta el precio de la naranja, aumenta la demanda de mandarinas y la demanda se desplaza a la derecha.

El gusto de los consumidores

El razonamiento es sencillo. Si el producto se pone de moda o si por medio de la publicidad se convence al consumidor que es mejor, más rico, más lindo, bueno para la salud, etc., se demandará más cantidad independientemente del precio y la demanda se desplazará a la derecha. Por el contrario, si pasa de moda pocas personas lo comprarán aún cuando se ponga en oferta a un precio más bajo y la demanda disminuye o sea que la curva se desplaza a la izquierda.

Otros factores pueden influir en la demanda y producir desplazamientos. Para caso en particular es necesario analizar cuáles son los más importantes.

FUNCIONES LINEALES DE COSTOS

El costo es la expresión cuantitativa monetaria representativa del consumo necesario de factores de la producción que se emplean para producir un bien o prestar un servicio.

Con las funciones de costos trataremos de plantear un modelo matemático simplificado de la realidad económica. Iniciaremos diciendo que los costos de producción de un bien o de prestación de un servicio tienen distintos componentes que, en un principio, le atribuiremos un comportamiento lineal, pues es el modelo más sencillo.

Las funciones lineales cumplen un importante papel en el análisis cuantitativo de los problemas económicos. En muchos casos los problemas son lineales pero, en otros, se buscan hipótesis que permitan transformarlos en problemas lineales ya que su solución es más sencilla.

Costo lineal

   Cuando una empresa produce cualquier bien o presta un servicio, deberá utilizar una serie de insumos que valorizados monetariamente le genera costos, que analizados en función a la relación con la producción total, los denominaremos costos fijos y costos variables. Los primeros, como lo indica su nombre, son independientes de las cantidades de un artículo que se produzca o un servicio que se preste (p.ej.: alquiler del local, depreciación de los bienes durables, determinados impuestos, etc.). En cambio, los costos variables dependen de la cantidad que se produzca de ese artículo o que se preste del servicio, (p. ej.: costos de materiales, de mano de obra productiva, etc.)

El costo total es la suma de ambos

Costo total = Costos fijos + Costos variables

Si a los  costos fijos de producir x artículos lo indicamos como b pesos, estamos en presencia de una función constante de la forma f(x) = b

Haciendo b = 6, confeccionamos la gráfica correspondiente de CF (x) = 6

Podemos observar que si se confeccionan 1, 5 u 8 artículos se mantiene el mismo valor de costo fijo, por eso decimos que CF (x) = 6 es una función constante.

Para simplificar nuestro análisis supongamos la condición de que el costo variable por uni­dad de artículo se mantiene constante, en ese caso los costos variables totales serán proporcio­nales a la cantidad de artículos producidos.

Si a pesos  indican el costo variable por unidad, los costos variables para producir x unidades del artículo serán ax  pesos. Estamos en presencia de una función lineal de la forma  g(x) = ax

   Hacemos a = 0,8, o sea g(x) = 0,8 x , por lo que expresamos la función de costo variable:                  

CV(x) = 0,8 x

 

   Como el costo total para producir x artículos es la suma de los costos anteriores, tenemos

                                         CT(x) = CV(x) + CF(x)

                                                 CT(x) = ax + b        (función afín)

   CT(x) = 0,8 x + 6

 

Ejemplo 1   El costo variable de fabricar juntas para machimbre es de $ 2 por unidad y los costos fijos por día son de $30. Escriba la fórmula de costo total y construya su gráfica

¿Cuánto cuesta fabricar 25 juntas de machimbre por día?

 Solución

El costo total de fabricar x juntas de machimbre en un día es

C(x) = 2x + 30

 

 

El costo total de fabricar 25 juntas de machimbre por día es de $ 80.

                 C(25) = 2. 25 +30

                 C(25) = 80

 

Ejemplo 2:  El costo de fabricar 10 bolsas de cartón al día es de $2,20, mientras que fabricar 20 bolsas del mismo tipo cuesta $ 3,80. Suponiendo que se trate de un modelo de costo lineal, determine la fórmula correspondiente a producir x bolsitas de papel en el día y construya su gráfica.

Solución:

En este caso tenemos dos puntos P(10; 2,2) y Q (20; 3,80), pudiendo construir la ecuación que determine la relación.

Por la ecuación de la recta que pasa por dos puntos, tenemos

y = 0,16x+0,6

 

 En el gráfico observamos que como x puede tomar únicamente valores enteros no negativos, no podemos representar a la función como una línea recta continua.

Generalmente, cuando se trabaja con funciones económicas, se considera el dominio real, por lo que se la representa como una línea continua.

 

Funciones Cuadráticas:

Hasta ahora hemos trabajado con las funciones lineales de oferta y demanda de tipo lineales, donde la variable dependiente cantidad , cambia en proporción directa con el cambio de la variable independiente precio.

Pero existen casos en que la relación puede estar representada por una función no lineal, donde la respuesta de la variable dependiente no se encuentra en proporción directa con los cambios de la variable independiente.

Oferta

En un sondeo de opiniones, se les preguntó a los proveedores de un determinado producto sobre las cantidades que están dispuestos a ofrecer en relación a distintos precios.

Los datos obtenidos se volcaron en la tabla siguiente:

Precio (p)

Cantidad ofrecida(q)

10

95

20

395

30

895

A partir de los datos recolectados se obtuvo la ecuación de la oferta

q = p2 - 5

 

Si consideramos  los valores del dominio que tienen sentido económico, definimos a la oferta como una función biyectiva con  raíces . Descartamos x2 , y el Dominio restringido de la función Demanda será

Los vendedores estarán dispuestos a colocar sus productos en el mercado a precios superiores a ( ). Por debajo de dicho valor, no habrá productos en el mercado.

Para poder graficar buscamos su función inversa, representamos a la variable independiente precio en el eje vertical, y la variable dependiente cantidad en el eje horizontal como  acuerdan los economistas. 

El dominio de la función Oferta es el conjunto formado por los números reales positivos incluidos el cero.

 Dominio restringido, se refiere a los posibles valores que puede tomar la variable independiente con un sentido económico.

 

Para precios inferiores a , las cantidades ofrecidas son negativas, y la expresión no tiene sentido económico.

 Si

 

Relación de inclusión:

  . Para un precio de $ 28, se ofrecerán 779 unidades del bien.

, y una cantidad negativa carece de sentido económico.

A partir de un precio p  + los productores estarán dispuestos a colocar sus productos en el mercado.

La oferta es una función creciente en los rangos restringidos, a medida que aumenta el precio aumentan las cantidades ofrecidas por los productores en el mercado.

DESPLAZAMIENTO DE LA OFERTA

Al igual que en la demanda, cuando se produce un cambio en el precio, se produce un movimiento a lo largo de la curva de oferta.

Pero cuando se cambian las otras variables o factores que consideramos constantes, cambia el parámetro y la oferta se desplaza a la derecha o a la izquierda.

Las otras variables que influyen en la oferta son:

Tecnología

Un cambio tecnológico produce un desplazamiento de la oferta a la derecha, a los mismos precios se puede ofrecer más cantidad.

 

El costo de producción

Si disminuye el costo de producción (p. ej. si baja el interés bancario que los productores pagan por los créditos banzarios o baja el salario de los trabajadores) a los mismos precios se ofrecerá más cantidad y la oferta se desplaza a la derecha. Si por el contrario, aumentan los costos, se ofrece menos cantidad y la oferta se desplaza a la izquierda.

 

 

 

El precio de otros bienes

Cuando aumenta el precio de la hierba, disminuye la oferta de té, debido a que son productos de oferta rival porque compiten por el mismo factor de producción: la tierra. Así también, si aumenta el precio de la carne, aumenta la oferta de cueros ya que los dos productos son de oferta conjunta; derivan del mismo proceso productivo.

Pueden influir otros factores que hay que analizar en cada caso particular.

Funciones Cuadráticas:

Demanda

Hasta ahora hemos trabajado con las funciones lineales de oferta y demanda, donde la variable dependiente cantidad, experimenta cambios que son directamente proporcionales a los que sufre la variable independiente precio.

Pero en la realidad, en la mayoría de los casos la relación puede estar representada por una función no lineal, donde la respuesta de la variable dependiente no se encuentra en proporción directa con los cambios de la variable independiente. 

En algunos casos la función de demanda puede expresarse como una función polinómica de grado dos o función cuadrática., cuya representación gráfica es una parábola.

Simbólicamente se expresa:

 

Una empresa encuestadora sondeó a los posibles compradores de un modelo de paraguas sobre los precios que estarían dispuestos a pagar.

Así se obtuvo una función cuadrática de Demanda.

Los datos de campo se muestran en la siguiente tabla:

 

Precio (p)

Cantidad demandada (q)

10

280

11

270

15

190

 

A partir de los datos recolectados se obtuvo la ecuación de la demanda, que responde a la función cuadrática q = -2p2 +32p +160, y en lenguaje matemático la identificaremos como: 

 

Para graficar, respetamos las convenciones de los economistas, y ubicamos a la variable independiente precio en el eje vertical y a la variable dependiente cantidad en el eje horizontal. En realidad graficamos la  función inversa de la Demanda. 

A partir  de la Ecuación Canónica de la función cuadrática, buscamos la inversa:

 

 

Graficamos la función inversa.

 

 Bibliografía

http://www.fce.unam.edu.ar/pma/contenidos.htm

 

 

 

 

 

 

 

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