Enunciado

Três alelos (versões alternativas de um gene) A, B e O determinam os quatro tipos sanguíneos A (AA ou AO), B (BB ou BO), O (OO) e AB. A Lei Hardy-Weinberg afirma que a proporção de indivíduos em uma população que carrega dois alelos diferentes é

P = 2 p q + 2 p r + 2 r q

Onde p , q e r são as proporções de A, B e O na população. Use o fato de que p + q + r = 1 para mostrar que P é no máximo 2 3 .

Passo 1

Oie, tudo bem? Vou te ajudar a resolver essa atividade hoje.

Aqui estamos encarando mais uma situação de máximos e mínimos.

Queremos provar que o valor máximo da função:

P p , q , r = 2 p q + 2 p r + 2 r q

É:

2 3

E para isso primeiro iremos transformar a nossa função de três variáveis em uma função de duas variáveis.

Iremos fazer isso sabendo que:

p + q + r = 1

Depois iremos encontrar os pontos críticos igualando as derivadas parciais a zero. Com os pontos críticos em mão, iremos utilizar o testa da segunda derivada.

Ele diz o seguinte:

D x , y = f x x ⋅ f y y - f x y x , y 2

Com isso, a gente analisa as seguintes proposições:

  • Se D > 0 e f x x x , y > 0 , então f x , y é um mínimo local;
  • Se D > 0 e f x x x , y < 0 , então f x , y é um máximo local;
  • Se D < 0 , não é nem máximo e nem mínimo local.

Então vamos começar com os cálculos.

Passo 2

Bom galera, vamos isolar r :

p + q + r = 1

r = 1 - p - q

Ai, a gente só substitui r :

P = 2 p q + 2 p r + 2 r q

P = 2 p q + 2 p ( 1 - p - q ) + 2 ( 1 - p - q ) q

Realizando a distributiva:

P = 2 p q + 2 p - 2 p 2 - 2 p q + 2 q - 2 p q - 2 q 2

P = - 2 p 2 - 2 q 2 - 2 p q + 2 p + 2 q

Essa é a nossa função em termos de duas variaveis.

Passo 3

Beleza, vamos encontrar o ponto critico agora, igualando a derivada parcial á 0 :

Primeiro vamos calcular as derivadas parciais:

P = - 2 p 2 - 2 q 2 - 2 p q + 2 p + 2 q

Derivando em relação a p e considerando todas as outras como constantes:

P p = - 4 p - 2 q + 2

Agora vamos fazer o mesmo para P q :

P q = - 4 q - 2 p + 2

Temos então que encontrar os pontos críticos:

P p = - 4 p - 2 q + 2 = 0

P q = - 4 q - 2 p + 2 = 0

Resolvendo o sisteminha:

- 4 p - 2 q + 2 = 0 - 4 q - 2 p + 2 = 0

Encontramos:

- 4 p + 2 2 = q

Substituindo na equação:

- 4 q - 2 p + 2 = 0

Temos então que:

- 4 - 4 p + 2 2 - 2 p + 2 = 0

8 p - 4 - 2 p + 2 = 0

Temos que:

p = q = r = 1 3

Passo 4

Por fim, a gente usa a segunda derivada:

D = P p p P q q - p p q 2

- 4 - 4 - - 2 2 = 12 > 0

E como D > 0 e P p p < 0 então temos que nosso ponto critico é ponto de máximo.

Agora a gente só substitui em p e q em P :

P = 2 1 3 1 3 + 2 1 3 1 3 + 2 1 3 1 3

P = 6 9

P = 2 3

Pronto, a gente provou, fácil né?

Resposta

Ver o desenvolvimento.

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Determine os valores máximo e mínimo absolutos de f no conjunto D . f x , y = 2 x 3 + y 4 D = x , y | x ≥ 0 , y ≥ 0 , x 2 + y 2 ≤ 1
Determine os valores máximos e mínimo absolutos de f no conjunto D. f x , y = 1 + 4 x - 5 y , D é a região triangular fechada com vértices 0,0 ,2,0e0,3
Encontre os valores máximo e mínimo absoluto de f na região D . f x , y = x 2 + y 2 + x 2 y + 4 d = x , y x ≤ 1 ,y ≤ 1 }
Determine os valores máximo e mínimo absolutos de f no conjunto D .33. f x , y = x 4 + y 4 - 4 x y + 2 . D = { ( x , y ) | 0 ≤ x ≤ 3 ,0 ≤ y ≤ 2 }