Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
Desigualdades Una ecuación en matemáticas de la forma f(x) = 0, puede tener un número finito de soluciones para x, por ejemplo si f es un polinomio de grado n, tendrá n soluciones, pero una expresión como f(x) ⩾ 0, normalmente tiene un número infinito de soluciones las cuales definen intervalos. Una desigualdad en matemáticas es una expresión con las propiedades. 1. Si a,b y c son numero reales cualesquiera y si a>b entonces a+c> b+c. y si si a<b , entonces a+c< b+c 2. si a > b y c es un numero positivo, entonces ac > bc. Pero si c es negativo, entonces ac < bc, es decir se invierte el signo de la desigualdad. Esto vale también para el caso a<b. Valor absoluto Una manera de medir el tamaño de un número real x, es mediante el cálculo de su valor absoluto; este se define como: x = -x x < 0 x x ≥ 0 Para x se cumplen las siguientes propiedades: 1. Si a es un número real, entonces a x = a x 2. Desigualdad del triangulo: si x e y son números reales x + y ≤ x + y La combinación del valor absoluto de una expresión y desigualdades donde esta está involucrada resulta en conjuntos que pueden expresarse en términos de intervalos, así por ejemplo, aplicando las propiedades de las desigualdades y la definición de valor absoluto, x -x0 < r se interpreta como todos los números reales x cuya distancia a x0 es menor a r. Este es un intervalo simétrico alrededor de x0, es decir el intervalo (x0-r,x0+r) para la desigualdad lineal x - 2 < 3 la solución es el intervalo (-1,5). Con Mathematica este problema se resuelve de la forma In[3]:= ReduceAbs[x - 2] < 3, x Out[3]= -1 < Re[x] < 5 && - 5 + 4 Re[x] - Re[x]2 < Im[x] < 5 + 4 Re[x] - Re[x]2 En este caso Re[x] denota la parte real del número x y Im[x] su parte imaginaria. La solución expre- sada en términos de desigualdades está dada por -1<Re[x]<5, la cual es equivalente a: x ∈ (-1,5) In[4]:= (*TraditionalFormPiecewise[{{-x,x<0},{x,x≥ 0}}]*) En general, resolver desigualdades combinadas con valor absoluto con lápiz y papel en matemáticas, no es fácil, realmente solo se pueden resolver fácilmente las llamadas desigualdades lineales las Printed by Wolfram Mathematica Student Edition cuadráticas y ocasionalmente algunas otras que por la naturaleza de los términos en ellas involu- cradas, se pueden encontrar fácilmente cotas inferiores y superiores para ellos, sin embargo, desde el punto de vista de la didáctica de las matemáticas, para la resolución de problemas o de sus aplica- ciones es necesario resolverlas para entender sus significados e implicaciones. Mathematica dispone de una amplia variedad de herramientas que: o las resuelven o ilustran alguna manera su solución. Ejemplo 1 Resolver: 3 x +4 < 8 Para resolver este problema procedemos de la siguiente manera. Haciendo uso de la propiedad a b = ab y de la definición de valor absoluto . la expresión 3 x +4 < 8 la transformamos a 3 x -(-4 /3) < 8, y luego a x -(-4 /3) < 8/3 que de acuerdo a lo anterior, se interpreta como el conjunto de valores de x cuya distancia a -4/3 es menor que 8/3, esto es el intervalo abierto ((-4/3)-8/3,(-4/3)+8/3) = (-4, 4/3). Sin embargo para resolver el problema x -(-4 /3) < 8/3 en base a “primeros principios” sin hacer uso de esta “receta” observamos que no conocemos x, y como consecuencia el valor y el signo de x -(-4 /3), luego solo podemos empezar a resolver el problema sobre supuestos. x -(-4 /3) es positivo “o” x -(-4 /3) es negativo. El conectivo lógico “o” significa que va a existir una unión de conjuntos en algún lado durante la solución del problema. a.) supongamos que x -(-4 /3) es positivo, es decir x -(-4 /3)>0, lo cual ya implica que x > (-4 /3), entonces i) x ∈ (-4/3,∞). Por otro lado por la definición de valor absoluto y por la desigualdad a resolver: x -(-4 /3) = x -(-4 /3) <8/3, usando la transitividad x -(-4 /3) < 8/3 cuya solución es x < 8/3 + (-4 /3) = 4/3, entonces ii) x ∈ (- ∞,4/3) Como deberán cumplirse i “y” ii (“y” conectivo lógico), esto implica: de acuerdo a las operaciones de unión e intersección de conjuntos, x esta en la intersección de ambos intervalos, es decir x ∈ ( -4/3,∞) ⋂ (- ∞,4/3) = ( -4/3,4/3). Luego el supuesto de que x -(-4 /3) es positivo y el problema original tienen como consecuencia que: iii) x ∈ ( -4/3,4/3) b.) supongamos que x -(-4 /3) es no positivo, es decir x -(-4 /3) ⩽ 0, lo cual ya implica que x ⩽(-4 /3), entonces 2 practica1.nb Printed by Wolfram Mathematica Student Edition iv) x ∈ (-∞, -4/3]. Por otro lado por la definición de valor absoluto -( x -(-4 /3)) = x -(-4 /3) <8/3, usando la transitividad -( x -(-4 /3)) < 8/3, luego - x -4 /3 < 8/3 cuya solución es - x < 8/3 + 4 /3 = 12/3 =4, Aplicando las propiedades de desigualdades x > -4 Luego v) x ∈ (-4, ∞) Luego el supuesto de que x -(-4 /3) es no positivo y el problema original tienen como consecuencia que que deberán cumplirse iv “y” v lo cual implica que x esta en la intersección de ambos intervalos: x ∈ (-∞, -4/3] ⋂ (-4, ∞). es decir vi) x ∈ (-4, -4/3]. que se cumpla a “o” b, quiere decir que se cumplen los resultados finales de estas hipótesis que son iii “o” vi, entonces x este en la unión de los conjuntos (-4, -4/3] y ( -4/3,4/3) x ∈ (-4, -4/3] ⋃ ( -4/3,4/3) = (-4,4/3) finalmente la solución completa esta dada por: vii) x ∈ (-4,4/3) Resultado que concuerda con la interpretación dada anteriormente. Usando el plano cartesiano bi-dimensional, ilustramos la solución de esta desigualdad sobre la recta real en la siguiente figura. In[5]:= GraphicsLine[{{-5, 0}, {2, 0}}], Line[{{-5, 0.5}, {2, 0.5}}], Line[{{-4 / 3 - 8 / 3, 0.5}, {-4 / 3 + 8 / 3, 0.5}}], Line[{{-4 / 3 - 8 / 3, 0.25}, {-4 / 3 - 8 / 3, 0.75}}], Line[{{-4 / 3 + 8 / 3, 0.25}, {-4 / 3 + 8 / 3, 0.75}}], Line[{{-4 / 3, 0.25}, {-4 / 3, 0.75}}], Text"8/3", {(-4 / 3 - 4) / 2, 0.5}, {0, -1}, Text"8/3", {0, 0.5}, {0, -1}, Thickness[0.015], Red, Line[{{-4 / 3 - 8 / 3, 0}, {-4 / 3 + 8 / 3, 0}}], Magenta, Text"-4", {-4, 0}, {0, 2}, Text"4/3", {4 / 3, 0}, {0, 2}, Text"-4/3", {-4 / 3, 0}, {0, 2}, PointSize[0.03], Blue, Point[{{-4, 0}, {-4 / 3, 0}, {4 / 3, 0}}] Out[5]= 8/3 8/3 -4 4/3-4/3 La expresión antes presentada parece larga y complicada, sin embargo solo contiene los comandos repetidos para graficar: lineas: Line, puntos: Point y texto: Text, con un tamaño y un color a gusto del practica1.nb 3 Printed by Wolfram Mathematica Student Edition autor. Estos comandos en Mathematica se conocen como “Primitivas de graficación” que se usan como argumentos de los comandos Graphics o Graphics3D para hacer gráficas bi o tri-diimensionales Ejemplo 2 En Mathematica resolvemos desigualdades en la forma. In[6]:= Reduce[3 x + 5 ≤ -x + 8, x] Out[6]= x ≤ 3 4 Ejemplo 3 In[7]:= ReduceAbs[3 x + 5] ≤ 10, x, Reals Out[7]= -5 ≤ x ≤ 5 3 Ejemplo 4 Al conjunto solución de x2 + 5 x - 2 ≤ 0, le damos el nombre: sol In[8]:= sol = Reducex2 + 5 x - 2 ≤ 0, x Out[8]= 1 2 -5 - 33 ≤ x ≤ 1 2 -5 + 33 En Mathematica cualesquier cosa es una expresión y tiene diferentes partes. En este caso sol es una expresión, cuyas partes se acensan como sol[[i]],i para cada parte de la expresión. En lo particular, las partes 1 y 5 de sol son los números que definen el intervalo solución, estos son: In[9]:= sol[[1]] Out[9]= 1 2 -5 - 33 Que tiene un valor decimal de In[10]:= sol[[1]] // N Out[10]= -5.37228 El otro extremo es In[11]:= sol[[5]] Out[11]= 1 2 -5 + 33 Con expresión decimal In[12]:= sol[[5]] // N Out[12]= 0.372281 Ilustramos la solución en rojo sobre la recta real 4 practica1.nb Printed by Wolfram Mathematica Student Edition In[13]:= GraphicsLine[{{-7, 0}, {1.5, 0}}], Textsol[[1]] // N, sol[[1]], 0, {0, -2}, Textsol[[5]] // N, sol[[5]], 0, {0, -2}, Text"0", {0, 0}, {0, 2}, Thickness[0.015], Red, Linesol[[1]], 0, sol[[5]],0, PointSize[0.02], Blue, Pointsol[[1]], 0, sol[[5]], 0, {0, 0} Out[13]= -5.37228 0.372281 0 Ejemplo 5 Analizar donde x5-2x+1>0 o <0 no es fácil, es un polinomio de quinto grado, pero con Mathematica nos podemos auxiliar de la siguiente forma. Los valores numéricos de las raíces reales de x5-2x+1=0, las encontramos como: In[14]:= raices = Reducex5 - 2 x + 1 ⩵ 0, x, Reals // N Out[14]= x ⩵ 1. || x ⩵ -1.29065 || x ⩵ 0.51879 Si definimos al polinomio de quinto grado: x5-2x+1, como In[15]:= p5[x_] := x5 - 2 x + 1; y lo graficamos conjuntamente con las raíces In[16]:= Plotp5[x], {x, -2, 2}, Epilog → TextToStringraices[[1, 2]], raices[[1, 2]], 0, {0, -1}, TextToStringraices[[2, 2]], raices[[2, 2]], 0, {0, -1}, TextToStringraices[[3, 2]], raices[[3, 2]], 0, {0, -1}, Red, PointSize[0.02], Pointraices[[1, 2]], 0, raices[[2, 2]], 0, raices[[3, 2]], 0 Out[16]= -2 -1 1 2 -4 -2 2 4 6 1.-1.29065 0.51879 De la gráfica de p5 observamos que a la izquierda de la raíz -1.29, p5 es menor que cero, entre la raíz -1.29 y 0.518 p5 es mayor a cero, entre las raíces 0.518 y 1 p5 es menor que cero y finalmente p5 es mayor que cero a la derecha de la raíz 1 practica1.nb 5 Printed by Wolfram Mathematica Student Edition Ejemplo 6 Los valores de x para los cuales el seno x es mayor o igual que cero en el intervalo [0,2 π) los encon- tramos de la forma In[17]:= ReduceSin[x] ≥ 0 && x < 2 Pi && x ≥ 0, Reals Out[17]= 0 ≤ x ≤ π Funciones. Dados dos conjuntos A y B, una relación es una asociación entre los elementos de estos dos conjun- tos. Si esta relación es tal que a los elementos del conjunto A, se le asocia un único elemento del conjunto B, entonces a esta relación se le conoce también como una función. Esta definición es muy general y se aplica a todas las asociaciones de cualesquier tipo de conjuntos, sin embargo en los cursos de calculo nos limitaremos a conjuntos A y B de números reales. A los elementos del conjunto A que participan en la asociación, le daremos el nombre de dominio de la función y normalmente lo denotaremos como f. A todos los elementos del conjunto B, que están asociados a elementos de f lo conocemos como la imagen de la función, ésta esta contenida en el llamado rango de la función. En lo particular dado un elemento x∈f, a el elemento f(x) en el rango de la función, lo conocemos como imagen de x bajo la función f. Ocasionalmente denotaremos al rango de la función como ℛf. Usaremos la notación f: f ⊂ ℝ→ℝ lo que establece en forma precisa que la función f asocia elementos del subconjunto f contenido en los números reales, con valores que son números reales ℝ. En cursos de calculo, normalmente la forma como se asocian los elementos x ∈ f ⊂ A con los de B, se hace mediante una regla o formula dada para f(x), que permite calcular el numero asociado a x pero debe quedar claro que la regla para f es una expresión con la que calculamos pero propiamente la función f es un conjunto de parejas de números reales. Si consideramos al plano cartesiano. La asociación de los elementos de f con puntos sobre este plano la llamamos gráfica de la función, concepto que se va a constituir en un instrumento muy útil en la caracterización de las funciones. Se dice que una función es par si la regla de correspondencia es tal que f(-x) = f(x) Se dice que f es impar si f(-x) = -f(x) Se dice que una función es periódica de período T, si f(x +T) = f(x) Se dice que una función es inyectiva o 1 a 1 si los elementos distintos en el dominio de la función x1 ≠ x2 tienen imágenes distintas, es decir, f( x1) ≠ f(x2) Se dice que una función es suprayectiva o sobre su rango B, si todo elemento de B es imagen de algún elemento del dominio de la función. Se dice que una función f es biyectiva, si es inyectiva y suprayectiva simultáneamente 6 practica1.nb Printed by Wolfram Mathematica Student Edition Ejemplo 7 La función lineal: f(x) = a x +b, a y b constantes. Si al conjunto A lo restringimos al conjunto de los números reales x que son solución de la desigualdad x <5, entonces para distintos valores de a y b la gráfica de esta función es una linea recta y se ve como: In[18]:= ManipulatePlota x + b, {x, -5, 5}, PlotRange → {-50, 50}, {a, -10, 10}, b, -40, 40 Out[18]= a b -4 -2 2 4 -40 -20 20 40 Al parámetro a en la definición de la función lineal se le conoce como pendiente y a b como ordenada al origen. Ejemplo 8 La función cuadrática mas general: f(x) = a (x - b)2 + c, a,b y c constantes. usamos el mismo dominio que en el ejemplo 1 In[19]:= Range Out[19]= Range practica1.nb 7 Printed by Wolfram Mathematica Student Edition In[20]:= ManipulatePlota x - b2 + c, {x, -5, 5}, PlotRange → {-50, 50}, {a, -5, 5}, b, 0, -10, 10, {c, -10, 10} Out[20]= a b c -4 -2 2 4 -40 -20 20 40 Ejemplo 9 La función polinomial: f(x) = a (x - b)5 + c (x - d)2 e x1 + h , a,b,c,d,e y h constantes. usamos el mismo dominio que en el ejemplo 1 8 practica1.nb Printed by Wolfram Mathematica Student Edition In[21]:= ManipulatePlota x - b5 + c x - d2 e x1 + h , {x, -5, 5}, PlotRange → {-50, 50}, {a, -0.5, 0.5}, b, -0.7, 0.7, {c, -0.8, 0.8}, d, -0.9, 0.9, {e, -1, 1}, h, -10, 10 Out[21]= a b c d e h -4 -2 2 4 -40 -20 20 40 Ejemplo 10 Queremos graficar la función f dada por la regla de correspondencia f(x) = 3 x - 6 - x Como estamos trabajando unicamente con números reales, necesitamos asegurarnos de que el radi- cando es positivo. Pedimos a Mathematica que nos diga para que valores de x, dicho radicando es positivo. In[22]:= ReduceAbs[3 x] ≥ Abs[6 - 3 x], x, Reals Out[22]= x ≥ 1 Es decir, el dominio es el intervalo (1,∞). Nuestra función f10 la definimos en Mathematica como: In[23]:= f10[x_] := SqrtAbs[3 x] - Abs[6 - 3 x]; Entonces podemos graficarla en el intervalo (1,5) sin problema practica1.nb 9 Printed by Wolfram Mathematica Student Edition In[24]:= Plotf10[x], {x, 1, 2.5} Out[24]= 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Ejemplo 11 Queremos graficar la función f dada por la regla de correspondencia f(x) = 2 - 3 x -1 -4 Como estamos trabajando unicamente con números reales, necesitamos asegurarnos de que el radi- cando es positivo. Pedimos a Mathematica que nos diga para que valores de x, dicho radicando es positivo. In[25]:= ReduceAbs3 x - 1 -4 ≤ 2, x, Reals Out[25]= - 7 3 ≤ x ≤ 3 Es decir, el dominio es el intervalo [-7/3,3]. Nuestra función f11 la definimos en Mathematica como: In[26]:= f11[x_] := Sqrt2 - Abs3 x - 1 -4 10 practica1.nb Printed by Wolfram Mathematica Student Edition In[27]:= Plotf11[x], {x, -7 / 3, 3} Out[27]= -2 -1 1 2 3 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 Ejemplo 12 Queremos graficar la función f dada por la regla de correspondencia f(x) = x (x - 2) Como estamos trabajando unicamente con números reales, necesitamos asegurarnos de que el radi- cando es positivo. Pedimos a Mathematica que nos diga para que valores de x, dicho radicando es positivo. In[28]:= Reducex (x - 2) ≥ 0, x, Reals Out[28]= x ≤ 0 || x ≥ 2 Es decir, el dominio es el intervalo (-∞,0] ⋃ [2,∞) Nuestra función f12 la definimos en Mathematica como: In[29]:= f12[x_] := Sqrt[x (x - 2)] En (-∞, 0], se ve como In[30]:= Plotf12[x], {x, -0.5, 0} Out[30]= -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 y en [2,∞) practica1.nb 11 Printed by Wolfram Mathematica Student Edition In[31]:= Plotf12[x], {x, 2, 3} Out[31]= 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 0.5 1.0 1.5 Como en (0,2) no tenemos elementos reales en el dominio, Mathematica no gráfica nada en este intervalo In[32]:= Plotf12[x], {x, 0, 2} Out[32]= 0.5 1.0 1.5 2.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Podemos construir una tabla con algunos elementos para f3 en este rango y observamos que no son números reales. In[33]:= Tablef12[x], {x, 0, 2, 0.2} Out[33]= {0., 0. + 0.6 ⅈ, 0. + 0.8 ⅈ, 0. + 0.916515ⅈ, 0. + 0.979796 ⅈ, 0. + 1. ⅈ, 0. + 0.979796 ⅈ, 0. + 0.916515 ⅈ, 0. + 0.8 ⅈ, 0. + 0.6 ⅈ, 0.} Ejemplo 13 Queremos graficar la función f dada por la regla de correspondencia f(x) = x2 - (6 x - 9) Como estamos trabajando unicamente con números reales, necesitamos asegurarnos de que el radi- cando es positivo. Pedimos a Mathematica que nos diga para que valores de x, dicho radicando es positivo. 12 practica1.nb Printed by Wolfram Mathematica Student Edition In[34]:= Reducex2 >= 6 x - 9, x, Reals Out[34]= True Significa que x2 >= 6 x - 9 es cierto para todo numero real , luego el dominio es el intervalo (-∞,∞) Nuestra función f13 la definimos en Mathematica como: In[35]:= f13[x_] := Sqrtx2 - (6 x - 9) Cuya gráfica en el intervalo (-8,14) es In[36]:= Plotf13[x], {x, -8, 14} Out[36]= -5 5 10 2 4 6 8 10 Observe que la función f también se puede ver como In[37]:= Factorx2 - (6 x - 9) Out[37]= (-3 + x)2 In[38]:= f13p[x_] := ( 3 - x)2 que tiene la misma gráfica In[39]:= Plotf13p[x], {x, -8, 14} Out[39]= -5 5 10 2 4 6 8 10 Realmente f es el valor absoluto de -3+x, veamos su gráfica practica1.nb 13 Printed by Wolfram Mathematica Student Edition In[40]:= PlotAbs[3 - x], {x, -8, 14} Out[40]= -5 5 10 2 4 6 8 10 Ejemplo 14 Queremos graficar la función f dada por la regla de correspondencia f(x) = 1 x2-1 Como estamos trabajando unicamente con números reales, necesitamos asegurarnos de que el radi- cando es positivo. Pedimos a Mathematica que nos diga para que valores de x, dicho radicando es positivo. In[41]:= Reducex2 ≥ 1, x, Reals Out[41]= x ≤ -1 || x ≥ 1 luego el dominio es el intervalo (-∞,-1] ⋃ [1,∞) Nuestra función f14 la definimos en Mathematica como: In[42]:= f14[x_] := 1 x2 - 1 Cuya gráfica es In[43]:= Plotf14[x], {x, -10, 10} Out[43]= -10 -5 5 10 0.2 0.4 0.6 0.8 14 practica1.nb Printed by Wolfram Mathematica Student Edition Aunque le hemos pedido a Mathematica que grafique la función de -10 a 10, realmente ella sabe que [-1,1] no esta incluido en el dominio y no la gráfica en este intervalo. La gráfica de la función muestra rectas llamadas asíntotas en x=±1 y en y=0 (eje x) Operaciones entre funciones Dadas dos o mas funciones, estas pueden ser combinadas para obtener nuevas funciones a traves de su suma resta, producto, cociente o composición. Cada una de las funciones que participan en la combinación, puede ser: par, impar, inyectiva, suprayec- tiva o periódica y la combinación de ellas pueda que herede o no estas características de las funciones individuales. La aritmética de funciones se formaliza posteriormente en áreas muy importantes de la matemática como el estudio de campos de funciones y el análisis funcional Dadas dos funciones y g con dominios y rangos respectivamente f ,g , ℛf ,ℛg. se define: ◼ La suma de las dos funciones f y g como f+g con la regla de asociación dada por (f+g)(x)=f(x)+g(x) ◼ La sustracción de las dos funciones f y g, como f-g con la regla de asociación dada por (f-g)(x)=f(x)- g(x) ◼ La multiplicación de las dos funciones f y g, como fg con la regla de asociación dada por (fg)(x)=f(x)g(x) ◼ La división de las dos funciones f y g, como f/g con la regla de asociación dada por (f/g)(x)=f(x)/g(x) ◼ La composición de las funciones f y g se tiene regla de correspondencia dada por: ( f∘g )(x) = f (g (x) ) En cualesquier caso, el dominio de las nuevas funciones: f+g, f-g,f g, y f/g, esta dado por la intersección de los dominios de cada una de las funciones f ⋂ g. Ademas, en el caso de la división, deberán excluirse los elementos de esta intersección en donde g(x) = 0. En el caso de la composición, de la regla de correspondencia para esta operación, se observa que para que esta regla tenga sentido, x deberá estar en el dominio de g, g, y g( x) en el dominio de f: f, lo cual implica que toda la imagen de g: ℑg, deberá estar contenida en el dominio de f , f, es decir ℑg⊂ f. Ejemplo 15 Calcule la suma, producto cociente y composición de f14 con f11 con sus respectivos dominios. a. Suma de f15a(x) = 1 x2-1 con dominio intervalo (-∞,-1] ⋃ [1,∞) con f15b(x) = 2 - 3 x -1 -4 con dominio [-7/3,3]. (f15a+f15b)(x) = f15a(x) + f15b(x) practica1.nb 15 Printed by Wolfram Mathematica Student Edition = 1 x2-1 + 2 - 3 x -1 -4 El dominio de f15a+f15b esta dado por ( (-∞,-1] ⋃ [1,∞) ) ⋂ [-7/3,3]. = f15a+f15b = [-7/3, -1] ⋃ [1,3] La gráfica de esta función se ve como: In[44]:= f15a[x_] := 1 x2 - 1 In[45]:= f15b[x_] := Sqrt2 - Abs3 x - 1 -4 In[46]:= Plotf15a[x] + f15b[x], {x, -7 / 3, 3} Out[46]= -2 -1 1 2 3 1 2 3 4 B. Producto tiene regla de correspondencia (f15a⨯f15b)(x) = f15a(x) ⨯ f15b(x) el dominio es el mismo que en el caso de las suma f15a⨯f15b= [-7/3, -1] ⋃ [1,3] y la gráfica de f15a⨯ f15b se ve como 16 practica1.nb Printed by Wolfram Mathematica Student Edition In[47]:= Plotf15a[x] f15b[x], {x, -7 / 3, 3} Out[47]= -2 -1 1 2 3 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 C. Cociente f15b/f15a tiene regla de correspondencia (f15b/f15a)(x) = f15b(x) / f15a(x) el dominio es el mismo que en el caso de las suma f15b/f15a= [-7/3, -1] ⋃ [1,3] f15a nunca se anula en todo intervalo finito. la gráfica de f15a/ f15b se ve como In[48]:= Plotf15a[x] f15b[x], {x, -7 / 3, 3} Out[48]= -2 -1 1 2 3 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 D. ComposicionC. f15b ∘ f15a tiene regla de correspondencia (f15b ∘ f15a)(x) = f15b(f15a(x)) el dominio es el conjunto {x/x ϵ f15a y f15a(x) ϵ f15b } De la gráfica de f15a se observa que las imágenes del intervalo (-∞,-1] ⋃ [1,∞) están en el intervalo [0, ∞ ). Del dominio de f15b que es [-7/3,3], solo nos interesa el [0,3]. Por lo tanto necesitamos saber que practica1.nb 17 Printed by Wolfram Mathematica Student Edition x en el dominio de f15a nos da 3, vemos que In[49]:= f15b[1.055] Out[49]= 1.20779 Entonce el dominio de la composición se reduce aproximadamente al intervalo (1, 1.055] La regla de correspondencia esta dada por In[50]:= f15af15b[x] Out[50]= 1 1 - 1 4 Abs[1 - 3 x] Cuta grafica se ve como In[51]:= Plotf15af15b[x], {x, 1.054, 1.055} Out[51]= 1.0542 1.0544 1.0546 1.0548 1.0550 1.4754 1.4756 1.4758 1.4760 1.4762 1.4764 En Mathematica la operación de composición de funciones la denotamos de la forma: In[52]:= Compositionf, g[x] Out[52]= f[g[x]] Problemas 1. Encuentre las soluciones reales de la desigualdades a. ) -5 x + 1 ≤ 4 b.) 2 x - 4 ≤ 5 d.) 3 x + 1 > 4 e.) (-1 / 2) x2 + 3 x + 8 > 2 f.) x2 + 10 x + 1 < 1 g.) 3 x + 1 ≤ x - 2 y grafíquelas en la recta real en forma análoga al ejemplo 1. Resuelva estos ejercicios tanto con Mathematica como usando primeros principios. 18 practica1.nb Printed by Wolfram Mathematica Student Edition 2. Haga la gráfica de las funciones siguientes empleando Manipulate i. Exponencial de base ⅇ ii. Logaritmo natural iii. Seno, donde estas funciones están definidas en términos de parámetros a,b y c como In[53]:= fe[x_] := a ⅇc (x-b); In[54]:= fl[x_] := a Log b (x - c); In[55]:= fs[x_] := a Sinb (x - c); Escoja valores apropiados para los parámetros a,b y c y un dominio apropiado y observe cuidadosa- mente el efecto producido por el cambio en ellos. Reporte estos efectos 3. Haga la gráfica de la función a Cos[b(x+c)] empleando Manipulate donde los valores de los parámet- ros a,b y c están en los rangos {a,-10,10},{b,-Pi,Pi} y {c,-10,10} para x ∈ [-10,10]. En términos de b y c cual es el período de esta función 4.Sean las funciones f y g dadas por las reglas de correspondencia f(x) = x2 - 8 g(x) = 3 x3 + x2 +4 a. Encuentre los dominios posibles para f y g b. Encuentre la suma, resta, multiplicación, división y composición de f y g y establezca sus dominios en términos de los dominios encontrados en el inciso a. practica1.nb 19 Printed by Wolfram Mathematica Student Edition
Compartir