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17/3/21 1 FUNCIONES (II) UNIVERSIDAD NACIONAL D E LOS COMECHINGONES LICENCIATURA EN CIENCIAS DE LA ATMÓSFERA Y METEOROLOG ÍA APLICADA Espacio Curricular CÁLCULO I Profesora Responsable: Lic. Nélida H. Pérez Profesor Colaborador: Ing . Bernardo Firpo DOMINIO DE UNA FUNCIÓN • DOMINIO ES EL CONJUNTO FORMADO POR TODOS LOS VALORES QUE PUEDE TOMAR LA VARIABLE INDEPENDIENTE; SERÁ UN SUBCONJUNTO NO VACÍO DE NÚMEROS REALES O TODO ℝ. Con frecuencia, el dominio de una función f no se especifica, sólo se da una regla o ecuación que define a la función. En esos casos decimos que f está definida en su dominio natural, o dicho de otra manera, es el conjunto de todos los números reales tales que f(x) es también un número real. Para determinar el dominio de una función es necesario analizar las operaciones que intervienen en la regla o ecuación que define a dicha función EJEMPLO •Determinar el dominio de ! " = $"%& . Para encontrar el dominio debemos garantizar que la fórmula tenga sentido. En este caso el denominador no puede ser cero. Por lo tanto: '() * = {, ∈ ℝ /, −5 ≠ 0} equivale a pedir , ≠ 5. Puede expresarse también el dominio ası́: ℝ− {5}, o como unión de dos intervalos (−∞,5) ∪ (5,+∞). Tener en cuenta para determinar el DOMINIO de una función Dada una función explicitar el Dominio en forma de intervalo RECORDAR: Para resolver una inecuación debemos tener en cuenta las propiedades de las desigualdades de números reales: Si a < b , entonces a +c < b+c para todo número c Si a < b y c > 0 , entonces a.c < b.c Si a < b y c < 0, entonces a.c > b.c Para obtener explícitamente el dominio debemos resolver la inecuación o desigualdad : 2"# − 3 ≥ 0 al hacerlo se obtendrá que ()* ℎ = {" ∈ ℝ /" ∈ (−∞, 4− 32 ∪ 6 3 2 ,+∞)} Ejemplo: Dada la función ℎ " = 2"# − 3 sabemos que el Dominio será ()* ℎ = {" ∈ ℝ /2"# − 3 ≥ 0} "# ≥ 3/2 √"# ≥ √3/2 • Dominio de una función: Son todos los valores que puede tomar la variable independiente. Gráficamente, proyectamos la gráfica de la función sobre el eje x. En la imagen inferior esta indicado el intervalo dominio en color rojo • Imagen de una función: son todos los valores que obtengo al aplicarle la función a los valores del dominio. Gráficamente, proyectamos la gráfica de la función sobre el eje y. Indicado en color verde sobr el eje y. Dominio: [-2,3] Imagen: [0,2.3] Dominio e Imagen, conociendo la gráfica de la función 17/3/21 2 ¿CUÁNDO UN GRÁFICO REPRESENTA UNA FUNCIÓN Y CUÁNDO NO? • EJEMPLOS: ANALIZAREMOS LOS SIGUIENTES GRÁFICOS DE RELACIONES !: # → ℝ CON # ⊂ ℝ Recordar Criterio de la recta vertical Un gráfico representa una función si cualquier recta r trazada por un elemento del dominio de la función, paralela al eje y, corta al gráfico en un único punto. ¿CUÁNDO UN GRÁFICO REPRESENTA UNA FUNCIÓN Y CUÁNDO NO? RESPUESTAS: • Una función f es creciente si al aumentar los valores de x, también aumentan los valores de f(x). • Una función es decreciente, si al aumentar los valores de x, los de f(x) disminuyen. Función creciente Función decreciente Creciente - Decreciente Al trazar la gráfica de una función y trazar la recta tangente en algunos puntos de ella, podemos ver si es creciente o decreciente dependiendo de la pendiente de dichas rectas Creciente - Decreciente SIGNO DE UNA FUNCIÓN Para ayudar a tener idea de cómo es la gráfica de una función conviene a veces determinar los intervalos en los que f x > 0, en este caso la gráfica estará por estará por encima del eje x; en los intervalos en los que f x < 0 la gráfica quedará por debajo del eje x. Función par e impar 17/3/21 3 si se conocen las gráficas, o construye las gráficas usando un software, la propiedad de par o impar se observa visualmente, según la simetría que tenga. En la gráfica de la función t(x) puede observar el punto A simétrico respecto de (0,0) del punto B. Función par e impar Desplazamientos verticales TRANSFORMACIONES GRÁFICAS Consideraremos dada la gráfica de la función f(x), y las transformaciones realizadas a f x las denotaremos con g(x) Desplazamientos horizontales CLASIFICACIÓN Esta no es la única manera de clasificar las funciones, hay otras funciones muy utilizadas como las funciones definidas por partes o trozos que no figuran en esta clasificación; se explica en el hecho que cuando en el siglo XVIII, Leonhard Euler (1707-1783) propone esta la clasificación de funciones elementales, se manejaba el concepto de función asociado a una única expresión analítica. ALGEBRAICAS TRASCENDENTES Irracionales Racionales Polinómicas Logarítmicas Exponenciales Trigonométricas Hiperbólicas Clasificación de las Funciones Elementales POLINÓMICA • Una función ! " definida por ! " = $%"% + $%'( "%'(+. . . +$(" + $* donde $+ es diferente de cero, se denomina función polinómica de grano n o de n-ésimo grado. • Los números reales $%, $%'(,……. . $(, $* se llaman los coeficientes de la función. • Ejemplos . " = /, función constante, / ≠ 0, es un polinomio de grado cero. . " = 2" + /, con 2 ≠ 0: función lineal, polinomio de primer grado. . " = $"2 + /" + 4, con $ ≠ 0: función cuadrática, polinomio de segundo grado. .(") = $"3 + /"2 + 4" + 8, con $ ≠ 0: función cubica, polinomio de tercer grado. El dominio de una función polinómica es el conjunto de todos los números reales. La Imagen es el conjunto de todos los reales o un subconjunto de ellos. 17/3/21 4 FUNCIONES POTENCIA O POTENCIALES DE LA FORMA ! " = $"%CON n entero positivo par Es un &po de función polinómica. Si el exponente n en ! " = $"% es un número entero par posi(vo, la gráfica es una curva simétrica con respecto al eje y. El dominio de la función: todos los números reales. La Imagen de la función dependerá del signo de a. a>0 a<0 FUNCIONES POTENCIA O POTENCIALES DE LA FORMA ! " = $"%CON n entero positivo impar Si el exponente n en & ' = (') es impar positivo, la gráfica será una curva simétrica con respecto al origen. El dominio siempre es el conjunto de los números reales, es decir que x puede tomar cualquier valor real. La imagen es el conjunto de los números reales, independiente del valor que tome a. a>0 a<0 RAÍZ O CERO DE UNA FUNCIÓN POLINÓMICA Teorema Fundamental del álgebra: Todo polinomio con coeficientes reales o complejos de grado ! ≥ 1 3ene exactamente n raíces o ceros, reales o complejos. •Si $% , $' , … … $) son raíces o ceros de *($) entonces se puede expresar en forma factorizada •* $ = . $ − $% $ − $' …… . ($ − $)) Un número r es raíz o solución de una función polinómica P, si *(1) = 0. Gráficamente las raíces son los puntos de intersección o corte de la función 3 = *($) con el eje x. FORMA FACTORIZADA Cuando un polinomio está expresado de la siguiente manera: ! " = $ " −"& " − "' ……. (" − "+) se dice que está, en forma factorizada. Los números "&,"',…."+ son las raíces del polinomio. EJEMPLO: ! " = "- −5"/ + 6"' + 4" −8 Se sabe que " = 2 es raíz múltiple de orden 3; " = −1 es raíz simple, entonces podemos expresar en forma factorizada el polinomio dado: ! " = (" −2)(" −2)(" − 2)(" + 1) = " −2 / " +1 Trazado de curvas polinómicas La dificultad del trazado de las curvas polinómicas y de la determinación de las raíces actualmente se ha ido superando con el uso de la tecnología. Calculadoras, software para graficar, software de cálculo simbólico, etc. cada vez están más disponibles y constituyen un auxiliar importante de la matemática. Pero debemos considerar las limitaciones de las herramientas para graficar, entre ellas la falta de resolución de la pantalla, las escalas de los ejes, etc. Por lo cual será importante desarrollar habilidades para visualizar las gráficas, analizar si lo que muestra la pantalla es razonable, interpretar si cumple con las características que deberían observarse a partir del conocimiento de la expresión analítica de la función. Puede suceder que la ventana donde se muestra la imagen de lafunción no permita percibir la forma de la curva y sus características principales. Ejemplos: A) Graficar de la función polinómica: ! = #$ − #& − 25. Usar un programa para graficar. B) Graficar: ) # = 8# +4 17/3/21 5 Solución: debemos resolver la desigualdad. −2#$ +4 > 0 −2#$ > −4 2#$ < 4 #$ < 42 #$ < 2 ⇔ # < 2⇔ # ∈ (− 2, 2) ./0(ℎ) = {# ∈ 4 ∣ # ∈ (− 2, 2)} C) Dar el dominio de: ℎ # = 789:9$8;<=; para lo cual debemos pedir que la función dentro del radical sea positiva (no puede ser cero porque está en denominador). FUNCIONES RACIONALES Una función racional resulta del cociente de dos funciones polinómicas: ! " = $(&)((&) El dominio de estas funciones es el conjunto de los números reales exceptuando aquellos valores que anulan el denominador. Hemos visto, funciones polinómicas, entre ellas las funciones lineales, las cuadráticas y las polinómicas de grado mayor que dos. EJEMPLOS El dominio de g(x)= !!"#$ está formado por todos los números reales excepto los x tales que %& − 9 = 0.Resolviendo la ecuación, obtenemos % = 3 y % = −3. En conclusión Dom(g(x))={x∈ ℝ:% ≠ 3, % ≠ −3} ℎ(%) = !5!"6$ es una función racional, el dominio de ella es el conjunto de todos los números reales, dado que no existe ningún número real que anule el denominador. FUNCIONES IRRACIONALES Funciones irracionales o Radicales son aquellas que en su expresión análi0ca la variable independiente aparece dentro de un radical: ! " = $ %(") donde g(x) es una función polinómica, o una función racional u otro 0po de funciones. Si el índice n de la raíz es par, necesitamos que %(") sea posi0va o cero, ya que raíces de índice par de un número nega0vo no son números reales. Por lo tanto el dominio de ( = !(") son las soluciones de la inecuación %(") ≥ 0. +, ! " = $ %(") - ./0 , 2-34-526 748(!) = {" ∈ ; ∣ %(") ≥ 0}. EJEMPLOS FUNCIONES IRRACIONALES Determinar el dominio de ! " = 4−"& Para determinar el dominio resolvemos 4−"& ≥ 0 4−"& ≥ 0 −"& ≥ −4 "& ≤ 4 |"| ≤ 2 Es decir ,-. ! " = −2,2 Determinar el dominio de ! " = "& − 4 Para determinar el dominio resolvemos "& − 4 ≥ 0 y se obtiene " ≥ 2, es decir ,-. ! " = (−∞, ]−2 ∪ [2, )+∞ FUNCIONES ALGEBRAICAS EN GENERAL Empleando las operaciones entre funciones como suma, multiplicación, resta, división podemos generar nuevas funciones algebraicas, combinando las polinomiales, racionales e irracionales, las cuales reciben en general el nombre de funciones algebraicas. Las gráficas de estas funciones pueden tener formas muy diferentes, el uso de las técnicas de trazado de curvas a partir del conocimiento de la derivada de funciones es uno de los recursos que aprenderemos a utilizar en cálculo. ℎ(#) = #&/( # − 2 & trazado con Geogebra 17/3/21 6
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