Enunciado

Um fabricante de brinquedos tem um novo brinquedo para lançar no mercado e deseja determinar o preço de venda do brinquedo, tal que o lucro total seja máximo. Pela análise do preço e da demanda de outro brinquedo similar, ele previu que se x brinquedos forem demandados quando p for preço unitário, então d p d x = - p 2 30.000 , e a demanda deverá ser $1.800 quando o preço for $10. Se C ( x ) for o custo total da produção de x brinquedos, então C x = x + 7.500 . Ache o preço que deverá ser fixado para que o lucro do fabricante seja máximo.

Passo 1

Sabemos que a função lucro é dada pela expressão L x = R x - C ( x ) , onde C ( x ) é o custo total e R ( x ) é a receita obtida na venda de x unidades. Já temos C ( x ) , devemos então obter a expressão da receita total para então achar a função lucro e tentar maximizá-la.

Passo 2

A receita total é dada pela expressão R x = p ( x ) ⋅ x , onde p é o preço da unidade e x é a quantidade de unidades vendidas. Pelo enunciado, temos d p d x = - p 2 30.000 , então pela integração devemos conseguir obter p ( x ) . Temos então:

d p d x = - p 2 30.000 ⇒ d p p 2 = - d x 30.000

Integrando os dois lados:

∫ d p p 2 = ∫ - d x 30.000 ⇒ - 1 p = - x 30.000 + C

Mas sabemos que pra um preço de $10 temos 1.800 unidades demandadas, então:

- 1 10 = - 1.800 30.000 + C ⇒ C = 1.800 30.000 - 3.000 30.000 = - 1.200 3.000

Obtemos então o preço em função da demanda:

- 1 p = - x 30.000 - 1.200 30.000 = - x + 1.200 30.000 ⇒ p x = 30.000 x + 1.200

Então a receita total fica:

R x = p x ⋅ x = 30.000 x x + 1.200

Passo 3

Agora que temos as funções do custo total e da receita total, podemos obter a função lucro:

L x = R x - C x = 30.000 x x + 1.200 - x - 7.500

Para acharmos o valor máximo para essa função no intervalo [ 0 , + ∞ ) , devemos achar os pontos críticos. Derivando L ( x ) :

L ' x = 30.000 x + 1.200 - 30.000 x x + 1.200 2 - 1 = 30.000 x + 36.000.000 - 30.000 x x + 1.200 2 - 1

⇒ L ' x = 36.000.000 x + 1.200 2 - 1

Além disso:

L ' ' x = - 12.000.000 x + 1.200 3

Como L ( x ) existe para todo x positivo, teremos pontos críticos apenas quando L ' x = 0 .

36.000.000 x + 1.200 2 - 1 = 0 ⇒ x + 1.200 2 = 36.000.000 ⇒ x + 1.200 = ± 6.000

x > 0 ⇒ x = 4.800

Temos então em x = 4.800 o único ponto crítico oara x positivo. Se L ' ' x < 0 para x ∈ [ 0 , ∞ ) , a concavidade da função é para baixo nesse intervalo e então temos em x = 4.800 um ponto máximo local. Além disso, L ( x ) é negativo para x = 0 e quando x é muito grande, o que comprova que temos em x = 4.800 um máximo global. Agora podemos achar o preço usando esse valor de x :

p x = 30.000 x + 1.200 = 30.000 4.800 + 1.200 = 30.000 6.000 = 5

Resposta

$5, quando a quantidade demandada for de 4.800 unidades.

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