Álgebra 2003 Canarias
Problema de empaquetado mediante sistemas de ecuaciones
5.- Se tienen que empaquetar 1500 unidades de un artículo en cajas de 5, 10 y 25 unidades, de manera que haya el triple de cajas de 5 unidades que de 10 unidades y que el número total de cajas sea igual a 90. ¿Cuántas cajas tiene que haber de cada tipo?
Paso 1
Definición de las variables
Para resolver este problema, lo primero que debemos hacer es asignar una variable a cada una de las incógnitas que nos pide el enunciado.
Llamamos:
- $x$: número de cajas de 5 unidades.
- $y$: número de cajas de 10 unidades.
- $z$: número de cajas de 25 unidades.
💡 **Tip:** Definir claramente las variables es el paso más importante para no confundirse al plantear las ecuaciones.
Paso 2
Planteamiento del sistema de ecuaciones
A partir del enunciado, extraemos las relaciones entre las variables para formar el sistema:
1. **Total de unidades:** La suma de los artículos en todas las cajas debe ser 1500.
$$5x + 10y + 25z = 1500$$
2. **Relación entre cajas de 5 y 10 unidades:** Hay el triple de cajas de 5 que de 10.
$$x = 3y \implies x - 3y = 0$$
3. **Total de cajas:** La suma de todas las cajas es 90.
$$x + y + z = 90$$
El sistema a resolver es:
$$\begin{cases} 5x + 10y + 25z = 1500 \\ x - 3y = 0 \\ x + y + z = 90 \end{cases}$$
💡 **Tip:** Podemos simplificar la primera ecuación dividiendo todo entre 5 para facilitar los cálculos:
$$x + 2y + 5z = 300$$
Paso 3
Resolución del sistema por sustitución
Dado que tenemos una relación directa $x = 3y$, el método de sustitución es el más rápido.
Sustituimos $x$ en las otras dos ecuaciones:
1. En la ecuación simplificada del total de unidades:
$$(3y) + 2y + 5z = 300 \implies 5y + 5z = 300$$
Dividiendo entre 5: **$y + z = 60$**
2. En la ecuación del total de cajas:
$$(3y) + y + z = 90 \implies 4y + z = 90$$
Ahora tenemos un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas:
$$\begin{cases} y + z = 60 \\ 4y + z = 90 \end{cases}$$
Restamos la primera a la segunda para eliminar $z$:
$$(4y + z) - (y + z) = 90 - 60$$
$$3y = 30 \implies \mathbf{y = 10}$$
💡 **Tip:** Cuando una variable ya está despejada ($x=3y$), la sustitución suele ser menos propensa a errores que otros métodos.
Paso 4
Cálculo de las variables restantes y solución final
Una vez hallado el valor de $y$, calculamos $x$ y $z$ utilizando las relaciones anteriores:
- Para **$x$**:
$$x = 3y = 3(10) = 30$$
- Para **$z$**:
Usamos $y + z = 60$:
$$10 + z = 60 \implies z = 50$$
**Comprobación:**
- Cajas totales: $30 + 10 + 50 = 90$ (Correcto)
- Unidades totales: $5(30) + 10(10) + 25(50) = 150 + 100 + 1250 = 1500$ (Correcto)
✅ **Resultado final:**
$$\boxed{\begin{matrix} \text{Cajas de 5 unidades: } 30 \\ \text{Cajas de 10 unidades: } 10 \\ \text{Cajas de 25 unidades: } 50 \end{matrix}}$$