Como dice la respuesta de Giskard a la pregunta vinculada, dado que las empresas tienen costes simétricos, a largo plazo todas ganan $0$ beneficio.
La función de demanda inversa es
$Q = 150 - P \implies P(Q) = 150 - Q$
La función de beneficio es
$\Pi_i = P(Q) q_i - TC_i(q_i)$
Sustituyendo todas las funciones dadas,
$\Pi_i = 150 q_i - Q q_i - 10 q_i - F$
Ahora encontramos la producción óptima para cada empresa:
Por la regla del producto en $Q q_i$ y señalando $\frac{\partial Q}{\partial q_i} = 1$ ,
$\frac{\partial \Pi_i}{\partial q_i} = 140 - Q - q_i = 0$
Dado que las empresas tienen costes simétricos, tienen las mismas producciones óptimas, lo que implica que $ Q = n q_i$
$140 - (n+1) q_i = 0$
Aislar $q_i$
$q_i = \frac{140}{n+1}$
$Q = \frac{140 n}{n+1}$
De la función de demanda inversa obtenemos
$P = \frac{10 (n+15)}{n+1}$
Sustituyendo estos datos por $0$ condición de beneficio,
$10 \cdot \frac{n+15}{n+1} \cdot \frac{140}{n+1} - 10 \cdot 35 - F = 0$
Haciendo un poco de álgebra obtenemos
$\frac{F + 350}{1400} (n+1)^2 = n + 15$
$\frac{F + 350}{1400} (n+1)^2 = (n+1) + 14$
$\frac{F + 350}{1400} (n+1)^2 - (n+1) - 14 = 0$
$(F + 350)(n+1)^2 - 1400 (n+1) - 19600 = 0$
Se trata de una ecuación cuadrática en $n+1$ con coeficientes
$a = F + 350, b = -1400, c = -19600$
Utilizando la fórmula cuadrática obtenemos
$n + 1 = \frac{140(5 \pm \sqrt{F + 375})}{F+350}$
$n = \frac{140(5 \pm \sqrt{F + 375})}{F+350} - 1$
Desde $\sqrt{F + 375} \geq \sqrt{375} > \sqrt{25} = 5$ la solución con el signo menos es negativa por lo que la descartamos.
Por lo tanto, el número de empresas es
$n = \frac{140(5 + \sqrt{F + 375})}{F+350} - 1$
Obtuvimos el número de empresas en función del coste fijo $F$ . Para obtener una cifra real, necesitaría conocer el valor del coste fijo.
EDIT: Tal vez haya que utilizar el hecho de que a largo plazo, los costes fijos son $0$ por lo que seguiría el mismo procedimiento y sólo deshacerse de $F$ .
En ese caso, el número de empresas sería:
$n = \frac{140(5+\sqrt{375})}{350} - 1 \approx 8.75$
Como no puede haber empresas fraccionarias, aquí diría que el número de empresas sería $8$ ya que es el valor entero más alto en el que las empresas no obtienen beneficios económicos negativos.