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__________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 1 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 MESA COMBINADA EJERCICIO 1 (3 puntos) Hallar la intersección entre los conjuntos y siendo Respuesta Primero vamos a desarrollar la desigualdad del conjunto Entonces Ahora vamos a desarrollar la desigualdad del conjunto Entonces Luego Ejercicio 2 (3 puntos) Dadas las funciones Hallar el conjunto de ceros de la función sin dejar de tener en cuenta el dominio de la función . Respuesta __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 2 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 MESA COMBINADA La función está bien definida si . Hallamos la función : Vamos a encontrar los ceros de la función cuadrática: El único cero posible es Ejercicio 3 (2 puntos) Encontrar los valores de y para que la función f(x) = tenga asíntotas y Respuesta Si la función tiene una asíntota vertical en quiere decir que el denominador de la función se anula en dicho valor Calculamos el límite de la función cuando la variable tiende a infinto: Si tiene que tener una asíntota horizontal en y = 5, entonces __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 3 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 MESA COMBINADA Ejercicio 4 (2 puntos) Dado el punto , hallar todos los puntos tales que la distancia entre los puntos sea igual a . Respuesta Por otro lado , entonces Buscamos las raíces de la cuadrática Los puntos son aquellos que tienen el valor de igual a: __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 1 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO TEMA 1 EJERCICIO 1 (3 puntos) Encontrar el conjunto de positividad de la función (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) siendo 𝑓(𝑥) = −2𝑥2 + 8 y 𝑔(𝑥) la función lineal que pasa por los puntos 𝑃 = (1; −2) y 𝑄 = (4; 1). Respuesta Primero debemos hallar la función lineal 𝑔(𝑥) = 𝑚𝑥 + 𝑏 que pasa por los puntos 𝑃 = (1; −2) y 𝑄 = (4; 1). Planteamos un sistema teniendo en cuenta los puntos por donde pasa −2 = 𝑚 ∙ 1 + 𝑏 (𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑃 𝑝𝑒𝑟𝑡𝑒𝑛𝑒𝑐𝑒 𝑎 𝑙𝑎 𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛) 1 = 𝑚 ∙ 4 + 𝑏 (𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑄 𝑝𝑒𝑟𝑡𝑒𝑛𝑒𝑐𝑒 𝑎 𝑙𝑎 𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛) De la primera ecuación despejamos 𝑏 𝑏 = −2 − 𝑚 Reemplazamos en la segunda 1 = 𝑚 ∙ 4 + (−2 − 𝑚) ⟺ 1 + 2 = 3 ∙ 𝑚 ⟺ 𝑚 = 1 ⟹ 𝑏 = −3 La función lineal es 𝑔(𝑥) = 𝑥 − 3 Ahora debemos hallar la composición 𝑓 ∘ 𝑔: (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = 𝑓(𝑔(𝑥)) = 𝑓(𝑥 − 3) = −2(𝑥 − 3)2 + 8 Para hallar el conjunto de positividad necesitamos primero encontrar las raíces de 𝑓 ∘ 𝑔 −2(𝑥 − 3)2 + 8 = 0 ⟺ 2(𝑥 − 3)2 = 8 ⟺ (𝑥 − 3)2 = 4 ⟺ √(𝑥 − 3)2 = √4 ⟺ |𝑥 − 3| = 2 ⟺ 𝑥 − 3 = 2 ó 𝑥 − 3 = −2 ⟺ 𝑥 = 5 ó 𝑥 = 1 Evaluamos qué sucede con el signo de la función tomando un valor cualquiera que se encuentre dentro del intervalo generado por dos raíces consecutivas. Debemos analizar que signo toma la función (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = −2(𝑥 − 3)2 + 8 en los intervalos (−∞, 1) ; (1,5) ; (5; +∞) En el intervalo (−∞, 1) la función toma valores negativos ya que 𝑓(0) < 0 En el intervalo (1,5) la función toma valores positivos ya que 𝑓(2) > 0 __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 2 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO En el intervalo (5; +∞) la función toma valores positivos ya que 𝑓(6) < 0 Entonces, el intervalo de positividad es 𝐶+ = (1,5) Otra manera: Como el gráfico de la función (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = −2(𝑥 − 3)2 + 8 es cóncavo hacia abajo, deducimos que el conjunto de positividad es el intervalo (1; 5). Ejercicio 2 (2 puntos) Dada la función lineal 𝑓(𝑥) = − 1 3 𝑥 + 1 escribir como intervalo o como unión de intervalos al conjunto: 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ/ 𝑓(𝑥) 𝑥 ≤ 2} Respuesta Debemos resolver la inecuación 𝑓(𝑥) 𝑥 ≤ 2 − 1 3 𝑥 + 1 𝑥 ≤ 2 ⟺ − 1 3 𝑥 + 1 𝑥 − 2 ≤ 0 ⟺ − 1 3 𝑥 + 1 − 2𝑥 𝑥 ≤ 0 ⟺ − 7 3 𝑥 + 1 𝑥 ≤ 0 Notar que el denominador nunca puede tomar el valor cero. Se dan dos casos posibles: Caso I: − 7 3 𝑥 + 1 ≤ 0 y además 𝑥 > 0 − 7 3 𝑥 + 1 ≤ 0 ⟺ − 7 3 𝑥 ≤ −1 ⟺ 7 3 𝑥 ≥ 1 ⟺ 𝑥 ≥ 3 7 ⟺ 𝑥 ∈ [ 3 7 , +∞) 𝑥 > 0 ⟺ 𝑥 ∈ (0, +∞) Los valores de la variable que cumplen ambas condiciones son los que pertenecen a la intersección de ambos intervalos, es decir,__________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 3 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO 𝑥 ∈ [ 3 7 , +∞) ∩ (0, +∞) = [ 3 7 , +∞) Caso II: − 7 3 𝑥 + 1 ≥ 0 y además 𝑥 < 0 − 7 3 𝑥 + 1 ≥ 0 ⟺ − 7 3 𝑥 ≥ −1 ⟺ 7 3 𝑥 ≤ 1 ⟺ 𝑥 ≤ 3 7 ⟺ 𝑥 ∈ (−∞, 3 7 ] 𝑥 < 0 ⟺ 𝑥 ∈ (−∞, 0) Los valores de la variable que cumplen ambas condiciones son los que pertenecen a la intersección de ambos intervalos, es decir, 𝑥 ∈ (−∞, 3 7 ] ∩ (−∞, 0) = (−∞, 0) Finalmente, el conjunto solución del problema se puede expresar como: 𝐴 = [ 3 7 , +∞) ∪ (−∞, 0) Ejercicio 3 (2 puntos) Dados los puntos 𝑃 = (𝑎; 3) y 𝑄 = (2; −1), hallar todos los valores de 𝑎 ∈ ℝ para los cuales la distancia entre 𝑃 y 𝑄 sea igual a 5. Respuesta 𝑑(𝑃, 𝑄) = √(2 − 𝑎)2 + (−1 − 3)2 = √5 (2 − 𝑎)2 + (−1 − 3)2 = 52 ⟺ (2 − 𝑎)2 + 16 = 25 ⟺ (2 − 𝑎)2 = 9 √(2 − 𝑎)2 = √9 ⟺ |2 − 𝑎| = 3 ⟺ 2 − 𝑎 = 3 ó 2 − 𝑎 = −3 Si 2 − 𝑎 = 3 entonces 𝑎 = −1 Si 2 − 𝑎 = −3 entonces 𝑎 = 5 Los valores posibles para 𝒂 son −𝟏 𝒚 𝟓 __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 4 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO Ejercicio 4 (3 puntos) Dada la función 𝑓(𝑥) = 𝑥 + 2 𝑥2 + 𝑥 − 𝑎 determinar 𝑎 ∈ ℝ para que 𝑥 = 1 sea asíntota vertical de 𝑓. Hallar las ecuaciones de todas las asíntotas verticales de 𝑓. Respuesta Para que 𝑥 = 1 sea asíntota vertical de 𝑓 necesitamos que el denominador de la expresión 𝑥+2 𝑥2+𝑥−𝑎 se anule cuando reemplazamos 𝑥 por 1, con lo cual 12 + 1 − 𝑎 = 0 ⟺ 𝑎 = 2 𝑓(𝑥) = 𝑥 + 2 𝑥2 + 𝑥 − 2 El otro valor de 𝑥 candidato a ser asíntota vertical es otra raíz del denominador de la función. El denominador es una función cuadrática con lo cual sus ceros los podemos calcular como 𝑥2 + 𝑥 − 1 = 0 ⟺ 𝑥1,2 = −1 ± √12 − 4 ∙ 1 ∙ (−2) 2 ∙ 1 = −1 ± √9 2 = −1 ± 3 2 ⇒ 𝑥1 = 1 , 𝑥2 = −2 Que el denominador se anule es una condición necesaria pero no suficiente; para comprobar si 𝑥 = −2 es una asíntota vertical debemos trabajar con el límite. lim 𝑥→−2 𝑥 + 2 𝑥2 + 𝑥 − 2 = lim 𝑥→−2 𝑥 + 2 (𝑥 − 1)(𝑥 + 2) = lim 𝑥→−2 1 𝑥 − 1 = − 1 3 lo que muestra que 𝑥 = −2 no es asíntota vertical __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 5 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO TEMA 2 Ejercicio 1 (2 puntos) Dadas las funciones 𝑓(𝑥) = 1 2 𝑥 + 1 𝑔(𝑥) = 3𝑥 + 1 escribir como intervalo o como unión de intervalos al conjunto: 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ / (𝑔 ∘ 𝑓)(𝑥) < 2} Respuesta Primero debemos hallar la expresión de la función 𝑔𝑜𝑓 (𝑔𝑜𝑓)(𝑥) = 𝑔 ( 1 2 𝑥 + 1) = 3 ( 1 2 𝑥 + 1) + 1 = 3 2 𝑥 + 3 + 1 = 3 2 𝑥 + 4 (𝑔𝑜𝑓)(𝑥) = 3 2 𝑥 + 4 Planteamos la condición establecida en el conjunto 𝐴: 3 2 𝑥 + 4 < 2 ⟺ 3 2 𝑥 < −2 ⟺ 𝑥 < (−2) ∙ 2 3 ⟺ 𝑥 < − 4 3 ⟺ 𝑥 ∈ (−∞, − 4 3 ) Entonces 𝐴 = (−∞, − 4 3 ) Ejercicio 2 (3 puntos) Dada la función 𝑓(𝑥) = − 5 𝑥 − 3 − 𝑎 encontrar el valor de 𝑎 ∈ ℝ tal que 𝑓(2) = 1. Hallar la expresión de la función 𝑓−1 y su dominio. Respuesta 𝑓(2) = − 5 2 − 3 − 𝑎 = 1 __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 6 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO Entonces − 5 2 − 3 − 𝑎 = 1 ⟺ − 5 −1 − 𝑎 = 1 ⟺ 5 − 𝑎 = 1 ⟺ 𝑎 = 4 Luego 𝑓(𝑥) = − 5 𝑥 − 3 − 4 Calculemos la función inversa de 𝑓: − 5 𝑥 − 3 − 4 = 𝑦 − 5 𝑥 − 3 = 𝑦 + 4 − 5 𝑦 + 4 = 𝑥 − 3 − 5 𝑦 + 4 + 3 = 𝑥 Por lo tanto 𝑓−1(𝑥) = − 5 𝑥 + 4 + 3 Para hallar el dominio de 𝑓−1 debemos pedir que su denominador no se anule, es decir, 𝑥 + 4 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ −4 Entonces, Dom 𝑓−1 = ℝ − {−4} Ejercicio 3 (2 puntos) Hallar la función cuadrática que satisface: La gráfica pasa por los puntos 𝐴 = (2; 0) y 𝐵 = (0; 6) La abscisa del vértice está en 𝑥𝑣 = −1 Respuesta Sea 𝑓 la función cuadrática que estamos buscando. La gráfica de la función pasa por el punto 𝐴 = (2; 0) , entonces 𝑓(2) = 0 lo que nos está diciendo que en 𝑥 = 2 hay una raíz 𝑑𝑒 𝑓 __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 7 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO Si 𝑥𝑣 es la abscisa del vértice, 𝑥1 = 2 es una raíz y 𝑥2 es la otra raíz 𝑥1 + 𝑥2 2 = 𝑥𝑣 ⇒ 2 + 𝑥2 2 = −1 ⟺ 2 + 𝑥2 = −2 ⟺ 𝑥2 = −4 Sabiendo cuales son las dos raíces trabajaremos con la expresión factorizada de la función cuadrática: 𝑓(𝑥) = 𝑎(𝑥 + 4)(𝑥 − 2) Considerando que la función pasa por el punto (0; 6), tendremos en cuenta este dato para hallar el valor de 𝑎 𝑎(0 + 4)(0 − 2) = 6 𝑎(−8) = 6 𝑎 = − 3 4 Finalmente se tiene que 𝑓(𝑥) = − 3 4 (𝑥 + 4)(𝑥 − 2) Ejercicio 4 (3 puntos) Determinar el dominio de la función 𝑓(𝑥) = 8𝑥 − 3 2𝑥 + 7 Hallar, en caso de existir, las ecuaciones de las asíntotas verticales y horizontales. Respuesta Para determinar el dominio de la función debemos pedir que el denominador no se anule, con lo cual 2𝑥 + 7 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ − 7 2 Luego 𝐷𝑜𝑚(𝑓) = ℝ − {− 7 2 } La recta de ecuación 𝑥 = − 7 2 es candidata a asíntota vertical. Debemos calcular el límite de la función cuando 𝑥 tiende a − 7 2 y ver que es infinito lim 𝑥→− 7 2 8𝑥 − 3 2𝑥 + 7 = ∞ ya que el denominador tiende a 0 y el numerador a -31. Para encontrar el valor dela asíntota horizontal calculamos __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 8 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO lim 𝑥→∞ 8𝑥 − 3 2𝑥 + 7 = lim 𝑥→∞ 𝑥(8 − 3 𝑥 ) 𝑥(2 + 7 𝑥 ) = lim 𝑥→∞ (8 − 3 𝑥 ) (2 + 7 𝑥 ) = 4 por lo cual la ecuación de la asíntota horizontal es 𝑦 = 4 __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 9 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO TEMA 3 EJERCICIO 1 (2 puntos) Dada la función lineal 𝑓(𝑥) = − 1 2 𝑥 + 7 2 escribir como intervalo o como unión de intervalos al conjunto: 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ 𝑡𝑎𝑙 𝑞𝑢𝑒 𝑓(𝑥) 𝑥 ≤ 0} Respuesta Primero vamos a hallar la expresión de 𝑓(𝑥) 𝑥 𝑓(𝑥) 𝑥 = − 1 2 𝑥 + 7 2 𝑥 Debemos ahora resolver la inecuación − 1 2 𝑥 + 7 2 𝑥 ≤ 0 Tener en cuenta que el denominador nunca puede tomar el valor cero. Se dan dos casos posibles: Caso I: 𝑥 > 0 y además − 1 2 𝑥 + 7 2 ≤ 0 𝑥 > 0 ⇔ 𝑥 ∈ (0, +∞) − 1 2 𝑥 + 7 2 ≤ 0 ⇔ − 1 2 𝑥 ≤ − 7 2 ⇔ 1 2 𝑥 ≥ 7 2 ⇔ 𝑥 ≥ 7 ⇔ 𝑥 ∈ [7, +∞) Los valores de la variable 𝑥 que cumplen ambas condiciones son los que pertenecen a la intersección de ambos intervalos, es decir, 𝑥 ∈ (0, +∞) ∩ [7, +∞) = [7, +∞) Caso II: 𝑥 < 0 y además − 1 2 𝑥 + 7 2 ≥ 0 𝑥 < 0 ⇔ 𝑥 ∈ (−∞, 0) __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 10 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO − 1 2 𝑥 + 7 2 ≥ 0 ⇔ − 1 2 𝑥 ≥ − 7 2 ⇔ 1 2 𝑥 ≤ 7 2 ⇔ 𝑥 ≤ 7 ⇔ 𝑥 ∈ (−∞, 7] Los valores de la variable 𝑥 que cumplen ambas condiciones son los que pertenecen a la intersección de ambos intervalos, es decir, 𝑥 ∈ (−∞, 7] ∩ (−∞, 0) = (−∞, 0) Finalmente, el conjunto 𝑨 se puede expresar como: 𝑨 = (−∞, 𝟎) ∪ [𝟕, +∞) EJERCICIO 2 (3 puntos) Hallar la función cuadrática 𝒈(𝒙) cuyo gráfico tiene vértice en el punto 𝑉 = (1; −8) y que además verifica que 𝑔(3) = −6. Si 𝑓(𝑥) = 𝑥 − 10, hallar el conjunto de positividad de la función (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥). Respuesta Nos conviene trabajar con la expresión canónica de 𝑔(𝑥) ya que nos dan de dato las coordenadas del vértice, entonces 𝑔(𝑥) = 𝑎 (𝑥 − 1)2 − 8. Sabiendo que 𝑔(3) = −6 nos permite calcular el coeficiente principal 𝑎: 𝑔(3) = 𝑎 (3 − 1)2 − 8 = −6 con lo cual 𝑎 = 1 2 . Luego 𝑔(𝑥) = 1 2 (𝑥 − 1)2 − 8. Debemos componer 𝑓 con 𝑔: (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = 1 2 (𝑥 − 1)2 − 8 − 10 = 1 2 (𝑥 − 1)2 − 18. Hallamos las raíces de 𝑓 ∘ 𝑔 1 2 (𝑥 − 1)2 − 18 = 0 ⟺ 1 2 (𝑥 − 1)2 = 18 ⟺ (𝑥 − 1)2 = 36 √(𝑥 − 1)2 = √36 ⟺ |𝑥 − 1| = 6 ⟺ 𝑥 − 1 = 6 ó 𝑥 − 1 = −6 Si 𝑥 − 1 = 6 entonces 𝑥 = 7 Si 𝑥 − 1 = −6 entonces 𝑥 = −5 __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 11 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO La función 𝑓 ∘ 𝑔 es una función cuadrática cuya gráfica es cóncava hacia arriba con lo que podemos asegurar que su conjunto de positividad es (−∞; −5) ∪ (7; ∞). Otra manera de determinar el conjunto de positividad es analizando el signo de la función en los intervalos determinados por las raíces. EJERCICIO 3 (3 puntos) Dada la función 𝑓(𝑥) = 2 − 7 2𝑥 + 3 hallar la función inversa 𝑓−1, indicar su dominio. Para la función 𝑓(𝑥) determinar, si existen, las ecuaciones de las asíntotas horizontales y verticales. Respuesta Calculemos 𝑓−1: 2 − 7 2𝑥 + 3 = 𝑦 2 − 𝑦 = 7 2𝑥 + 3 2𝑥 + 3 = 7 2 − 𝑦 2𝑥 = 7 2 − 𝑦 − 3 𝑥 = 1 2 ( 7 2 − 𝑦 − 3) 𝑥 = 7 4 − 2𝑦 − 3 2 Luego 𝑓−1(𝑥) = 7 4 − 2𝑥 − 3 2 Para calcular el dominio de 𝑓−1(𝑥), pedimos que el denominador de la primer fracción no se anule: 4 − 2𝑥 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ 2 Dom𝑓−1 = ℝ − {2} __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 12 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO Nos piden calcula r las asíntotas de la función 𝑓 . Para esto nos basamos en el cálculo de límites. Asíntota vertical El candidato a ser AV es 𝑥 = − 3 2 , ya que en este valor se anula el denominador en la función 𝑓, pero debemos justificarlo calculando el límite: lim 𝑥→− 3 2 2 − 7 2𝑥 + 3 = lim 𝑥→− 3 2 2(2𝑥 + 3) − 7 2𝑥 + 3 = lim 𝑥→− 3 2 4𝑥 − −1 2𝑥 + 3 = ∞ Luego 𝑥 = − 3 2 es la ecuación de la asíntota vertical. Para ver la existencia de asíntota horizontal calculamos el límite cuando 𝑥 tiende a ∞ lim 𝑥→∞ 2 − 7 2𝑥 + 3 = 2 con lo que aseguramos que 𝑦 = 2 es la ecuación de la asíntota horizontal. EJERCICIO 4 (2 puntos) Dado el punto 𝑄 = (1; 2), hallar todos los puntos de la forma 𝑃 = (𝑎; 𝑎 + 2) tales que la distancia entre 𝑃 y 𝑄 es √5. Respuesta La distancia entre los puntos 𝑃 y 𝑄 es 𝑑(𝑄, 𝑃) = √(1 − 𝑎)2 + (2 − (𝑎 + 2))2 Entonces √(1 − 𝑎)2 + (2 − (𝑎 + 2))2 = √5 (1 − 𝑎)2 + (2 − (𝑎 + 2)) 2 = 5 (1 − 𝑎)2 + (−𝑎)2 = 5 1 − 2𝑎 + 𝑎2 + 𝑎2 = 5 1 − 2𝑎 + 2𝑎2 = 5 −4 − 2𝑎 + 2𝑎2 = 0 Las raíces dela ecuación cuadrática son: __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamentedidáctico 13 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO 𝑎1,2 = −(−2) ± √(−2)2 − 4 ∙ 2 ∙ (−4) 2 ∙ 2 = 2 ± √4 + 32 4 = 2 ± √36 4 = 2 ± 6 4 ⇒ 𝑎1 = 2 𝑎2 = −1 Entonces hay dos posibles puntos 𝑃 que cumplen la condición pedida 𝑃 = (2; 4) y 𝑃 = (−1; 1). __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 14 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO TEMA 4 Ejercicio 1 (3 puntos) Dada la función 𝑓(𝑥) = 𝑥 + 2 𝑥2 + 𝑥 − 𝑎 determinar 𝑎 ∈ ℝ para que 𝑥 = 1 sea asíntota vertical de 𝑓. Hallar las ecuaciones de todas las asíntotas verticales de 𝑓. Respuesta Para que 𝑥 = 1 sea asíntota vertical de 𝑓 necesitamos que el denominador de la expresión 𝑥+2 𝑥2+𝑥−𝑎 se anule cuando reemplazamos 𝑥 por 1, con lo cual 12 + 1 − 𝑎 = 0 ⟺ 𝑎 = 2 𝑓(𝑥) = 𝑥 + 2 𝑥2 + 𝑥 − 2 El otro valor de 𝑥 candidato a ser asíntota vertical es otra raíz del denominador de la función. El denominador es una función cuadrática con lo cual sus ceros los podemos calcular como 𝑥2 + 𝑥 − 1 = 0 ⟺ 𝑥1,2 = −1 ± √12 − 4 ∙ 1 ∙ (−2) 2 ∙ 1 = −1 ± √9 2 = −1 ± 3 2 ⇒ 𝑥1 = 1 , 𝑥2 = −2 Que el denominador se anule es una condición necesaria pero no suficiente; para comprobar si 𝑥 = −2 es una asíntota vertical debemos trabajar con el límite. lim 𝑥→−2 𝑥 + 2 𝑥2 + 𝑥 − 2 = lim 𝑥→−2 𝑥 + 2 (𝑥 − 1)(𝑥 + 2) = lim 𝑥→−2 1 𝑥 − 1 = − 1 3 lo que muestra que 𝑥 = −2 no es asíntota vertical Ejercicio 2 (2 puntos) Dados los puntos 𝑃 = (𝑎; 3) y 𝑄 = (2; −1), hallar todos los valores de 𝑎 ∈ ℝ para los cuales la distancia entre 𝑃 y 𝑄 sea igual a 5. __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 15 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO Respuesta 𝑑(𝑃, 𝑄) = √(2 − 𝑎)2 + (−1 − 3)2 = √5 (2 − 𝑎)2 + (−1 − 3)2 = 52 ⟺ (2 − 𝑎)2 + 16 = 25 ⟺ (2 − 𝑎)2 = 9 √(2 − 𝑎)2 = √9 ⟺ |2 − 𝑎| = 3 ⟺ 2 − 𝑎 = 3 ó 2 − 𝑎 = −3 Si 2 − 𝑎 = 3 entonces 𝑎 = −1 Si 2 − 𝑎 = −3 entonces 𝑎 = 5 Los valores posibles para 𝒂 son −𝟏 𝒚 𝟓 Ejercicio 3 (2 puntos) Dada la función lineal 𝑓(𝑥) = − 1 3 𝑥 + 1 escribir como intervalo o como unión de intervalos al conjunto: 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ/ 𝑓(𝑥) 𝑥 ≤ 2} Respuesta Debemos resolver la inecuación 𝑓(𝑥) 𝑥 ≤ 2 − 1 3 𝑥 + 1 𝑥 ≤ 2 ⟺ − 1 3 𝑥 + 1 𝑥 − 2 ≤ 0 ⟺ − 1 3 𝑥 + 1 − 2𝑥 𝑥 ≤ 0 ⟺ − 7 3 𝑥 + 1 𝑥 ≤ 0 Notar que el denominador nunca puede tomar el valor cero. Se dan dos casos posibles: Caso I: − 7 3 𝑥 + 1 ≤ 0 y además 𝑥 > 0 − 7 3 𝑥 + 1 ≤ 0 ⟺ − 7 3 𝑥 ≤ −1 ⟺ 7 3 𝑥 ≥ 1 ⟺ 𝑥 ≥ 3 7 ⟺ 𝑥 ∈ [ 3 7 , +∞) 𝑥 > 0 ⟺ 𝑥 ∈ (0, +∞) __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 16 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO Los valores de la variable que cumplen ambas condiciones son los que pertenecen a la intersección de ambos intervalos, es decir, 𝑥 ∈ [ 3 7 , +∞) ∩ (0, +∞) = [ 3 7 , +∞) Caso II: − 7 3 𝑥 + 1 ≥ 0 y además 𝑥 < 0 − 7 3 𝑥 + 1 ≥ 0 ⟺ − 7 3 𝑥 ≥ −1 ⟺ 7 3 𝑥 ≤ 1 ⟺ 𝑥 ≤ 3 7 ⟺ 𝑥 ∈ (−∞, 3 7 ] 𝑥 < 0 ⟺ 𝑥 ∈ (−∞, 0) Los valores de la variable que cumplen ambas condiciones son los que pertenecen a la intersección de ambos intervalos, es decir, 𝑥 ∈ (−∞, 3 7 ] ∩ (−∞, 0) = (−∞, 0) Finalmente, el conjunto solución del problema se puede expresar como: 𝐴 = [ 3 7 , +∞) ∪ (−∞, 0) EJERCICIO 4 (3 puntos) Encontrar el conjunto de positividad de la función (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) siendo 𝑓(𝑥) = −2𝑥2 + 8 y 𝑔(𝑥) la función lineal que pasa por los puntos 𝑃 = (1; −2) y 𝑄 = (4; 1). Respuesta Primero debemos hallar la función lineal 𝑔(𝑥) = 𝑚𝑥 + 𝑏 que pasa por los puntos 𝑃 = (1; −2) y 𝑄 = (4; 1). Planteamos un sistema teniendo en cuenta los puntos por donde pasa −2 = 𝑚 ∙ 1 + 𝑏 (𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑃 𝑝𝑒𝑟𝑡𝑒𝑛𝑒𝑐𝑒 𝑎 𝑙𝑎 𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛) 1 = 𝑚 ∙ 4 + 𝑏 (𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑄 𝑝𝑒𝑟𝑡𝑒𝑛𝑒𝑐𝑒 𝑎 𝑙𝑎 𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛) De la primera ecuación despejamos 𝑏 𝑏 = −2 − 𝑚 __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 17 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO Reemplazamos en la segunda 1 = 𝑚 ∙ 4 + (−2 − 𝑚) ⟺ 1 + 2 = 3 ∙ 𝑚 ⟺ 𝑚 = 1 ⟹ 𝑏 = −3 La función lineal es 𝑔(𝑥) = 𝑥 − 3 Ahora debemos hallar la composición 𝑓 ∘ 𝑔: (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = 𝑓(𝑔(𝑥)) = 𝑓(𝑥 − 3) = −2(𝑥 − 3)2 + 8 Para hallar el conjunto de positividad necesitamos primero encontrar las raíces de 𝑓 ∘ 𝑔 −2(𝑥 − 3)2 + 8 = 0 ⟺ 2(𝑥 − 3)2 = 8 ⟺ (𝑥 − 3)2 = 4 ⟺ √(𝑥 − 3)2 = √4 ⟺ |𝑥 − 3| = 2 ⟺ 𝑥 − 3 = 2 ó 𝑥 − 3 = −2 ⟺ 𝑥 = 5 ó 𝑥 = 1 Evaluamos qué sucede con el signo de la función tomando un valor cualquiera que se encuentre dentro del intervalo generado por dos raíces consecutivas. Debemos analizar que signo toma la función (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = −2(𝑥 − 3)2 + 8 en los intervalos (−∞, 1) ; (1,5) ; (5; +∞) En el intervalo (−∞, 1) la función toma valores negativos ya que 𝑓(0) < 0 En el intervalo (1,5) la función toma valores positivos ya que 𝑓(2) > 0 En el intervalo (5; +∞) la función toma valores positivos ya que 𝑓(6) < 0 Entonces, el intervalo de positividad es 𝐶+ = (1,5) Otra manera: Como el gráfico de la función (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = −2(𝑥 − 3)2 + 8 es cóncavo hacia abajo, deducimos que el conjunto de positividad es el intervalo (1; 5). _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 18 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO TEMA 5 Ejercicio 1 (2 puntos) Hallar la función cuadrática que satisface: La gráfica pasa por los puntos 𝐴 = (2; 0) y 𝐵 = (0; 6) La abscisa del vértice está en 𝑥𝑣 = −1 Respuesta Sea 𝑓 la función cuadrática que estamos buscando. La gráfica de la función pasa por el punto 𝐴 = (2; 0) , entonces 𝑓(2) = 0 lo que nos está diciendo que en 𝑥 = 2 hay una raíz 𝑑𝑒 𝑓 Si 𝑥𝑣 es la abscisa del vértice, 𝑥1 = 2 es una raíz y 𝑥2 es la otra raíz 𝑥1 + 𝑥2 2 = 𝑥𝑣 ⇒ 2 + 𝑥2 2 = −1 ⟺ 2 + 𝑥2 = −2 ⟺ 𝑥2 = −4 Sabiendo cuales son las dos raíces trabajaremos con la expresión factorizada de la función cuadrática: 𝑓(𝑥) = 𝑎(𝑥 + 4)(𝑥 − 2) Considerando que la función pasa por el punto (0; 6), tendremos en cuenta este dato para hallar el valor de 𝑎 𝑎(0 + 4)(0 − 2) = 6 𝑎(−8) = 6 𝑎 = − 3 4 Finalmente se tiene que 𝑓(𝑥) = − 3 4 (𝑥 + 4)(𝑥 − 2) Ejercicio 2 (3 puntos) Determinar el dominio de la función 𝑓(𝑥) = 8𝑥 − 3 2𝑥 + 7 Hallar, en caso de existir, las ecuaciones de las asíntotas verticales y horizontales. __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 19 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO Respuesta Para determinar el dominio de la función debemos pedir que el denominador no se anule, con lo cual 2𝑥 + 7 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ − 7 2 Luego 𝐷𝑜𝑚(𝑓) = ℝ − {− 7 2 } La recta de ecuación 𝑥 = − 7 2 es candidata a asíntota vertical. Debemos calcular el límite de la función cuando 𝑥 tiende a − 7 2 y ver que es infinito lim 𝑥→− 7 2 8𝑥 − 3 2𝑥 + 7 = ∞ ya que el denominador tiende a 0 y el numerador a -31. Para encontrar el valor de la asíntota horizontal calculamos lim 𝑥→∞ 8𝑥 − 3 2𝑥 + 7 = lim 𝑥→∞ 𝑥(8 − 3 𝑥) 𝑥(2 + 7 𝑥) = lim 𝑥→∞ (8 − 3 𝑥) (2 + 7 𝑥) = 4 por lo cual la ecuación de la asíntota horizontal es 𝑦 = 4 Ejercicio 3 (2 puntos) Dadas las funciones 𝑓(𝑥) = 1 2 𝑥 + 1 𝑔(𝑥) = 3𝑥 + 1 escribir como intervalo o como unión de intervalos al conjunto: 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ / (𝑔 ∘ 𝑓)(𝑥) < 2} Respuesta Primero debemos hallar la expresión de la función 𝑔𝑜𝑓 (𝑔𝑜𝑓)(𝑥) = 𝑔 ( 1 2 𝑥 + 1) = 3 ( 1 2 𝑥 + 1) + 1 = 3 2 𝑥 + 3 + 1 = 3 2 𝑥 + 4 (𝑔𝑜𝑓)(𝑥) = 3 2 𝑥 + 4 __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 20 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO Planteamos la condición establecida en el conjunto 𝐴: 3 2 𝑥 + 4 < 2 ⟺ 3 2 𝑥 < −2 ⟺ 𝑥 < (−2) ∙ 2 3 ⟺ 𝑥 < − 4 3 ⟺ 𝑥 ∈ (−∞, − 4 3 ) Entonces 𝐴 = (−∞, − 4 3 ) Ejercicio 4 (3 puntos) Dada la función 𝑓(𝑥) = − 5 𝑥 − 3 − 𝑎 encontrar el valor de 𝑎 ∈ ℝ tal que 𝑓(2) = 1. Hallar la expresión de la función 𝑓−1 y su dominio. Respuesta 𝑓(2) = − 5 2 − 3 − 𝑎 = 1 Entonces − 5 2 − 3 − 𝑎 = 1 ⟺ − 5 −1 − 𝑎 = 1 ⟺ 5 − 𝑎 = 1 ⟺ 𝑎 = 4 Luego 𝑓(𝑥) = − 5 𝑥 − 3 − 4 Calculemos la función inversa de 𝑓: − 5 𝑥 − 3 − 4 = 𝑦 − 5 𝑥 − 3 = 𝑦 + 4 − 5 𝑦 + 4 = 𝑥 − 3 − 5 𝑦 + 4 + 3 = 𝑥 Por lo tanto __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 21 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO 𝑓−1(𝑥) = − 5 𝑥 + 4 + 3 Para hallar el dominio de 𝑓−1 debemos pedir que su denominador no se anule, es decir, 𝑥 + 4 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ −4 Entonces, Dom 𝑓−1 = ℝ − {−4} __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 22 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO TEMA 6 EJERCICIO 1 (2 puntos) Dado el punto 𝑄 = (1; 2), hallar todos los puntos de la forma 𝑃 = (𝑎; 𝑎 + 2) tales que la distancia entre 𝑃 y 𝑄 es √5. Respuesta La distancia entre los puntos 𝑃 y 𝑄 es 𝑑(𝑄, 𝑃) = √(1 − 𝑎)2 + (2 − (𝑎 + 2))2 Entonces √(1 − 𝑎)2 + (2 − (𝑎 + 2))2 = √5 (1 − 𝑎)2 + (2 − (𝑎 + 2)) 2 = 5 (1 − 𝑎)2 + (−𝑎)2 = 5 1 − 2𝑎 + 𝑎2 + 𝑎2 = 5 1 − 2𝑎 + 2𝑎2 = 5 −4 − 2𝑎 + 2𝑎2 = 0 Las raíces dela ecuación cuadrática son: 𝑎1,2 = −(−2) ± √(−2)2 − 4 ∙ 2 ∙ (−4) 2 ∙ 2 = 2 ± √4 + 32 4 = 2 ± √36 4 = 2 ± 6 4 ⇒ 𝑎1 = 2 𝑎2 = −1 Entonces hay dos posibles puntos 𝑃 que cumplen la condición pedida 𝑃 = (2; 4) y 𝑃 = (−1; 1). __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 23 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO EJERCICIO 2 (3 puntos) Hallar la función cuadrática 𝒈(𝒙) cuyo gráfico tiene vértice en el punto 𝑉 = (1; −8) y que además verifica que 𝑔(3) = −6. Si 𝑓(𝑥) = 𝑥 − 10, hallar el conjunto de positividad de la función (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥). Respuesta Nos conviene trabajar con la expresión canónica de 𝑔(𝑥) ya que nos dan de dato las coordenadas del vértice, entonces 𝑔(𝑥) = 𝑎 (𝑥 − 1)2 − 8. Sabiendo que 𝑔(3) = −6 nos permite calcular el coeficiente principal 𝑎: 𝑔(3) = 𝑎 (3 − 1)2 − 8 = −6 con lo cual 𝑎 = 1 2 . Luego 𝑔(𝑥) = 1 2 (𝑥 − 1)2 − 8. Debemos componer 𝑓 con 𝑔: (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = 1 2 (𝑥 − 1)2 − 8 − 10 = 1 2 (𝑥 − 1)2 − 18. Hallamos las raícesde 𝑓 ∘ 𝑔 1 2 (𝑥 − 1)2 − 18 = 0 ⟺ 1 2 (𝑥 − 1)2 = 18 ⟺ (𝑥 − 1)2 = 36 √(𝑥 − 1)2 = √36 ⟺ |𝑥 − 1| = 6 ⟺ 𝑥 − 1 = 6 ó 𝑥 − 1 = −6 Si 𝑥 − 1 = 6 entonces 𝑥 = 7 Si 𝑥 − 1 = −6 entonces 𝑥 = −5 La función 𝑓 ∘ 𝑔 es una función cuadrática cuya gráfica es cóncava hacia arriba con lo que podemos asegurar que su conjunto de positividad es (−∞; −5) ∪ (7; ∞). Otra manera de determinar el conjunto de positividad es analizando el signo de la función en los intervalos determinados por las raíces. __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 24 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO EJERCICIO 3 (3 puntos) Dada la función 𝑓(𝑥) = 2 − 7 2𝑥 + 3 hallar la función inversa 𝑓−1, indicar su dominio. Para la función 𝑓(𝑥) determinar, si existen, las ecuaciones de las asíntotas horizontales y verticales. Respuesta Calculemos 𝑓−1: 2 − 7 2𝑥 + 3 = 𝑦 2 − 𝑦 = 7 2𝑥 + 3 2𝑥 + 3 = 7 2 − 𝑦 2𝑥 = 7 2 − 𝑦 − 3 𝑥 = 1 2 ( 7 2 − 𝑦 − 3) 𝑥 = 7 4 − 2𝑦 − 3 2 Luego 𝑓−1(𝑥) = 7 4 − 2𝑥 − 3 2 Para calcular el dominio de 𝑓−1(𝑥), pedimos que el denominador de la primer fracción no se anule: 4 − 2𝑥 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ 2 Dom𝑓−1 = ℝ − {2} Nos piden calcula r las asíntotas de la función 𝑓 . Para esto nos basamos en el cálculo de límites. Asíntota vertical El candidato a ser AV es 𝑥 = − 3 2 , ya que en este valor se anula el denominador en la función 𝑓, pero debemos justificarlo calculando el límite: __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 25 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO lim 𝑥→− 3 2 2 − 7 2𝑥 + 3 = lim 𝑥→− 3 2 2(2𝑥 + 3) − 7 2𝑥 + 3 = lim 𝑥→− 3 2 4𝑥 − −1 2𝑥 + 3 = ∞ Luego 𝑥 = − 3 2 es la ecuación de la asíntota vertical. Para ver la existencia de asíntota horizontal calculamos el límite cuando 𝑥 tiende a ∞ lim 𝑥→∞ 2 − 7 2𝑥 + 3 = 2 con lo que aseguramos que 𝑦 = 2 es la ecuación de la asíntota horizontal. EJERCICIO 4 (2 puntos) Dada la función lineal 𝑓(𝑥) = − 1 2 𝑥 + 7 2 escribir como intervalo o como unión de intervalos al conjunto: 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ 𝑡𝑎𝑙 𝑞𝑢𝑒 𝑓(𝑥) 𝑥 ≤ 0} Respuesta Primero vamos a hallar la expresión de 𝑓(𝑥) 𝑥 𝑓(𝑥) 𝑥 = − 1 2 𝑥 + 7 2 𝑥 Debemos ahora resolver la inecuación − 1 2 𝑥 + 7 2 𝑥 ≤ 0 Tener en cuenta que el denominador nunca puede tomar el valor cero. Se dan dos casos posibles: Caso I: 𝑥 > 0 y además − 1 2 𝑥 + 7 2 ≤ 0 𝑥 > 0 ⇔ 𝑥 ∈ (0, +∞) − 1 2 𝑥 + 7 2 ≤ 0 ⇔ − 1 2 𝑥 ≤ − 7 2 ⇔ 1 2 𝑥 ≥ 7 2 ⇔ 𝑥 ≥ 7 ⇔ 𝑥 ∈ [7, +∞) __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 26 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1º Cuatrimestre 2017 PRIMER TURNO Los valores de la variable 𝑥 que cumplen ambas condiciones son los que pertenecen a la intersección de ambos intervalos, es decir, 𝑥 ∈ (0, +∞) ∩ [7, +∞) = [7, +∞) Caso II: 𝑥 < 0 y además − 1 2 𝑥 + 7 2 ≥ 0 𝑥 < 0 ⇔ 𝑥 ∈ (−∞, 0) − 1 2 𝑥 + 7 2 ≥ 0 ⇔ − 1 2 𝑥 ≥ − 7 2 ⇔ 1 2 𝑥 ≤ 7 2 ⇔ 𝑥 ≤ 7 ⇔ 𝑥 ∈ (−∞, 7] Los valores de la variable 𝑥 que cumplen ambas condiciones son los que pertenecen a la intersección de ambos intervalos, es decir, 𝑥 ∈ (−∞, 7] ∩ (−∞, 0) = (−∞, 0) Finalmente, el conjunto 𝑨 se puede expresar como: 𝑨 = (−∞, 𝟎) ∪ [𝟕, +∞) __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 1 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO TEMA 1 Ejercicio 1 (3 puntos) Sea 𝑓(𝑥) la función lineal que pasa por los puntos 𝐴 = (1; −3) y 𝐵 = (2; 5) . Sea 𝑔(𝑥) = 4 𝑥 + 7 − 1 Hallar el conjunto de ceros de la función (𝑔 ∘ 𝑓)(𝑥). Respuesta En primer lugar debemos hallar la fórmula de la función 𝑓. Como es una función lineal es de la forma 𝑓(𝑥) = 𝑚𝑥 + 𝑏 La gráfica de la función pasa por los puntos 𝐴 = (1; −3) y 𝐵 = (2; 5) 𝑓(1) = −3 ⟹ −3 = 𝑚 ∙ 1 + 𝑏 𝑓(2) = 5 ⟹ 5 = 𝑚 ∙ 2 + 𝑏 Hay que resolver el sistema: { −3 = 𝑚 + 𝑏 5 = 2𝑚 + 𝑏 De la primer ecuación tenemos que 𝑏 = −3 − 𝑚 Reemplazando en la segunda ecuación 5 = 2𝑚 + (−3 − 𝑚) ⟺ 5 = 𝑚 − 3 ⟺ 𝑚 = 8 ⇒ 𝑏 = −11 Entonces 𝑓(𝑥) = 8𝑥 − 11 Luego debemos encontrar 𝑔 ∘ 𝑓: (𝑔𝑜𝑓)(𝑥) = 𝑔(𝑓(𝑥)) = 𝑔(8𝑥 − 11) = 4 (8𝑥 − 11) + 7 − 1 = 4 8𝑥 − 4 − 1 Para encontrar el conjunto de ceros de la función de 𝑔𝑜𝑓 debemos resolver: 4 8𝑥 − 4 − 1 = 0 4 − (8𝑥 − 4) 8𝑥 − 4 = 0 ⟺ 8 − 8𝑥 8𝑥 − 4 = 0 ⟺ 8 − 8𝑥 = 0 ⟺ 𝑥 = 1 Por lo tanto 𝐶0 = {1} __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 2 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO Ejercicio 2 (2 puntos) Hallar analíticamente los puntos del plano donde se cortan las funciones 𝑓(𝑥) = −𝑥3 + 2𝑥2 − 𝑥 − 1 𝑔(𝑥) = −𝑥3 + 𝑥 + 11 Respuesta Supongamos que las gráficas de las funciones se cortan en por lo menos un punto. Para hallar analíticamente el valor de la abscisa del punto de intersección debemos igualar ambas funciones y resolver la ecuación 𝑓(𝑥) = 𝑔(𝑥) −𝑥3 + 2𝑥2 − 𝑥 − 1 = −𝑥3 + 𝑥 + 11 −𝑥3 + 2𝑥2 − 𝑥 − 1 + 𝑥3 − 𝑥 − 11 = 0 2𝑥2 − 2𝑥 − 12 = 0 Nos queda una ecuación cuadrática igualada a cero. Para hallar la solución aplicaremos la fórmula resolvente:𝑥1,2 = −𝑏 ± √𝑏2 − 4 ∙ 𝑎 ∙ 𝑐 2 ∙ 𝑎 Reemplazamos los valores de la ecuación: 𝑎 = 2 𝑏 = −2 𝑐 = −12 𝑥1,2 = −(−2) ± √(−2)2 − 4 ∙ 2 ∙ (−12) 2.2 𝑥1,2 = 2 ± √4 + 96 4 𝑥1,2 = 2 ± √100 4 = 2 ± 10 4 ⇒ 𝑥1 = 3 𝑥2 = −2 Para hallar las ordenadas de los puntos donde se cruzan evaluamos cualquiera de las funciones en los valores de 𝑥 hallados. Para 𝑥1 = 3 la ordenada del punto es 𝑦1 = 𝑔(3) = −3 3 + 3 + 11 = −13, entonces el punto es 𝑃1 = (3; −13) Para 𝑥2 = −2 la ordenada del punto es 𝑦2 = 𝑔(−2) = −(−2) 3 + (−2) + 11 = 17, entonces el punto es 𝑃2 = (−2; 17) Los puntos de intersección son: 𝑃1 = (3; −13) y 𝑃2 = (−2; 17) __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 3 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO Ejercicio 3 (2 puntos) En una fábrica la función “beneficio semanal” 𝐵(𝑥) viene dada por 𝐵(𝑥) = −2(𝑥 − 10)(𝑥 − 40) donde 𝐵 es el beneficio en pesos y 𝑥 la cantidad de unidades producidas. ¿Cuántas unidades deben producirse para que el beneficio sea siempre positivo? Respuesta El beneficio será siempre positivo si 𝐵(𝑥) > 0 ⟺ −2(𝑥 − 10)(𝑥 − 40) > 0 ⟺ (𝑥 − 10)(𝑥 − 40) < 0 La función beneficio −2(𝑥 − 10)(𝑥 − 40) = 0 ⟺ 𝑥 = 10 ó 𝑥 = 40 Para hallar en que conjunto de puntos el beneficio es positivo podemos analizar el signo de la función beneficio en los intervalos determinados por los ceros de dicha función: En el intervalo (−∞, 10) el beneficio es negativo ya que si evaluamos el beneficio cuando 𝑥 = 1 ∈ (−∞, 10) tenemos que 𝐵(1) = −2(1 − 10)(1 − 40) = −2 ∙ (−9) ∙ (−39) = −702 En el intervalo (10,40) el beneficio es positivo ya que si evaluamos el beneficio cuando 𝑥 = 20 ∈ (10,40) tenemos que 𝐵(20) = −2(20 − 10)(20 − 40) = −2 ∙ (10) ∙ (−20) = 400 En el intervalo (40, +∞) el beneficio es negativo ya que si evaluamos el beneficio cuando 𝑥 = 50 ∈ (40, +∞) tenemos que 𝐵(50) = −2(50 − 10)(50 − 40) = −2 ∙ (40) ∙ (10) = −800 Otra manera: ya que la gráfica de la función beneficio es una parábola cóncava hacia abajo, es positiva en el intervalo (10,40). Ejercicio 4 (3 puntos) Dada la función 𝑓(𝑥) = −5 𝑥 − 4 − 𝑏 Encontrar el valor de 𝑏 ∈ ℝ para el cual 𝑓(5) = −1. Utilizando el valor hallado, calcular dominio e imagen de la función 𝑓−1(𝑥) Respuesta Como nos dicen que 𝑓(5) = −1 , entonces reemplazamos en la fórmula de la función para hallar el valor de b. −1 = −5 5 − 4 − 𝑏 −1 = −5 1 − 𝑏 __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 4 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO −1 + 5 = −𝑏 4 = −𝑏 −4 = 𝑏 Por lo tanto, nos queda: 𝑓(𝑥) = −5 𝑥 − 4 + 4 Ahora nos piden hallar 𝑓−1(𝑥): 𝑦 = −5 𝑥 − 4 + 4 𝑦 − 4 = −5 𝑥 − 4 (𝑥 − 4) ∙ (𝑦 − 4) = −5 𝑥 − 4 = −5 𝑦 − 4 𝑥 = −5 𝑦 − 4 + 4 Por lo tanto: 𝑓−1(𝑥) = −5 𝑥 − 4 + 4 𝐷𝑜𝑚(𝑓−1 == ℜ − {4} 𝐼𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛(𝑓−1) = ℜ − {4} __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 5 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO TEMA 2 Ejercicio 1 (3 puntos) Sea 𝑔 una función lineal que cumple 𝑔(2) − 𝑔(1) = 3 𝑔(0) = −6 Hallar, si existen, el o los puntos de intersección entre los gráficos de la función 𝑔 y la función 𝑓(𝑥) = 3(𝑥 + 1)(2 − 𝑥) Respuesta Como la función )(xg es lineal entonces debe cumplir que baxxg )( , teniendo en cuenta los datos dados: 𝑔(2) − 𝑔(1) = 𝑎2 + 𝑏 − (𝑎1 + 𝑏) = 2𝑎 + 𝑏 − 𝑎 − 𝑏 = 𝑎 Por otro lado 𝑔(2) − 𝑔(1) = 3, entonces 𝑎 = 3 Como 𝑔(0) = −6 tenemos que la ordenada al origen es 𝑏 = −6 Nos queda entonces que 𝑔(𝑥) = 3𝑥 − 6 Ahora queremos hallar, si existen, los puntos de corte entre los gráficos de 𝑔 y 𝑓. 𝑓(𝑥) = 𝑔(𝑥) 3 ∙ (𝑥 + 1)(2 − 𝑥) = 3𝑥 − 6 3 ∙ (2𝑥 − 𝑥2 + 2 − 𝑥) = 3𝑥 − 6 3 ∙ (𝑥 − 𝑥2 + 2) = 3𝑥 − 6 −3𝑥2 + 3𝑥 + 6 = 3𝑥 − 6 −3𝑥2 + 6 = −6 −3𝑥2 = −12 ⟺ 𝑥2 = 4 ⟺ 𝑥 = 2 ó 𝑥 = −2 Para hallar las ordenadas de los puntos donde se cruzan evaluamos cualquiera de las funciones en los valores de 𝑥 hallados. Para 𝑥 = 2 la ordenada del punto es 𝑔(2) = 3 ∙ 2 − 6 = 0, entonces el punto es 𝑃1 = (2; 0) Para 𝑥 = −2 la ordenada del punto es 𝑔(−2) = 3 ∙ (−2) − 6 = −12, entonces el punto es 𝑃2 = (−2; −12) Los puntos de intersección son: 𝑃1 = (2; 0) y 𝑃2 = (−2; −12) Ejercicio 2 (2 puntos) La aceleración con la cual se propaga una enfermedad en el tiempo está dada por la fórmula 𝐴(𝑡) = 20 − 5(𝑡 − 2)2 donde t representa el tiempo que debe considerarse siempre mayor o igual que cero. ¿Para qué valores de 𝑡 la aceleración será positiva? __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 6 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO Respuesta La aceleración será positiva si 𝐴(𝑡) > 0 ⟺ 20 − 5(𝑡 − 2)2 > 0 ⟺ 20 > 5(𝑡 − 2)2 ⟺ 4 > (𝑡 − 2)2 𝐴(𝑡) > 0 ⟺ √4 > √(𝑡 − 2)2 ⟺ 2 > |𝑡 − 2| Luego |𝑡 − 2| < 2 ⟺ −2 < 𝑡 − 2 < 2 ⟺ 0 < 𝑡 < 4 La aceleración será positiva para valores de 𝑡 ∈ (0,4) Ejercicio 3 (2 puntos) Hallar los valores de 𝑎, 𝑏 ∈ ℝ sabiendo que 𝑃(𝑥) = 𝑎𝑥3 − 5𝑏𝑥 𝑄(𝑥) = (𝑏 − 2𝑎)𝑥 − 4 cumplen las siguientes relaciones 2𝑃(1) + 𝑄(4) = 0 𝑃(0) − 𝑄(1) = 0 Respuesta Vamos a evaluar los polinomios en cada uno de los puntos involucrados: 𝑃(1) = 𝑎 ∙ 13 − 5𝑏 ∙ 1 = 𝑎 − 5𝑏 𝑃(0) = 𝑎 ∙ 03 − 5𝑏 ∙ 0 = 0 𝑄(1) = (𝑏 − 2𝑎) ∙ 1 − 4 = 𝑏 − 2𝑎 − 4 𝑄(4) = (𝑏 − 2𝑎) ∙ 4 − 4 = 4𝑏 − 8𝑎 − 4 𝑃(0) − 𝑄(1) = 0 ⟹ 0 − (𝑏 − 2𝑎 − 4) = 0 ⟺ 𝑏 = 2𝑎 + 4 2𝑃(1) + 𝑄(4) = 0 ⟹ 2(𝑎 − 5𝑏) + 4𝑏 − 8𝑎 − 4 = 0 2𝑎 − 10𝑏 + 4𝑏 − 8𝑎 − 4 = 0 ⟺ −6𝑎 − 6𝑏 −4 = 0 Reemplazando el valor de 𝑏 −6𝑎 − 6(2𝑎 + 4) − 4 = 0 −6𝑎 − 12𝑎 − 24 − 4 = 0 −18𝑎 − 28 = 0 𝑎 = − 14 9 𝑦 𝑏 = 2 (− 14 9 ) + 4 = − 28 9 + 4 = 8 9 __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 7 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO Ejercicio 4 (3 puntos) Dadas las funciones 𝑓(𝑥) = 2 3 − 𝑥 + 𝑎 𝑔(𝑥) = −𝑥 + 1 se sabe que (𝑓 ∘ 𝑔)(0) = 2. Hallar la expresión de (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) y, si existe, la ecuación de la asíntota vertical de (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥). Respuesta Primero debemos hallar el valor de 𝒂 sabiendo que (𝑓 ∘ 𝑔)(0) = 2. (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = 𝑓(𝑔(𝑥)) = 𝑓(−𝑥 + 1) = 2 3 − (−𝑥 + 1) + 𝑎 = 2 2 + 𝑥 + 𝑎 (𝑓 ∘ 𝑔)(0) = 2 ⟹ 2 2 + 0 + 𝑎 = 2 ⟺ 𝑎 = 1 (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = 2 2 + 𝑥 + 1 Para que la función 𝑓 ∘ 𝑔 esté bien definida 2 + 𝑥 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ −2 𝐷𝑜𝑚(𝑓 ∘ 𝑔) = ℝ − {−2} Para afirmar que 𝑥 = −2 es una asíntota vertical el límite de la función cuando x tiende a -2 debe ser infinito lim 𝑥⟶−2 2 2 + 𝑥 + 1 = lim 𝑥⟶−2 2 + (2 + 𝑥) 2 + 𝑥 = lim 𝑥⟶−2 4 + 𝑥 2 + 𝑥 = ∞ Entonces 𝑥 = −2 es la asíntota vertical. __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 8 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO TEMA 3 Ejercicio 1 (3 puntos) Hallar la intersección entre los conjuntos 𝐴 y 𝐵 siendo 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ 𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑞𝑢𝑒 |𝑥 + 1 2 | > 1} 𝐵 = {𝑥 ∈ ℝ 𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑞𝑢𝑒 |𝑥| < 2} Respuesta Si 𝑥 ∈ 𝐴 |𝑥 + 1 2 | > 1 ⟺ 𝑥 + 1 2 > 1 ó 𝑥 + 1 2 < −1 𝑥 + 1 2 > 1 ⟺ 𝑥 > 1 − 1 2 ⟺ 𝑥 > 1 2 ⟺ 𝑥 ∈ ( 1 2 , +∞) 𝑥 + 1 2 < −1 ⟺ 𝑥 < −1 − 1 2 ⟺ 𝑥 < − 3 2 ⟺ 𝑥 ∈ (−∞, − 3 2 ) Luego 𝐴 = ( 1 2 , +∞) ∪ (−∞, − 3 2 ) Si 𝑥 ∈ 𝐵 |𝑥| < 2 ⟺ −2 < 𝑥 < 2 ⟺ 𝑥 ∈ (−2,2) Luego 𝐵 = (−2,2) Entonces 𝐴 ∩ 𝐵 = [( 1 2 , +∞) ∪ (−∞, − 3 2 )] ∩ (−2,2) = (−2, − 3 2 ) ∪ ( 1 2 , 2) Ejercicio 2 (2 puntos) El costo (expresado en pesos) para producir 𝑥 unidades de un nuevo producto de limpieza esta definido como 𝐶(𝑥) = 1200 − 𝑏𝑥. Se sabe que el costo de 100 unidades es de $600. ¿Cuántas unidades serán necesarias producir para que el costo sea menor o igual a $420? Respuesta Se sabe que el costo de 100 unidades es de $600, entonces 𝐶(100) = 600 __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 9 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO 1200 − 𝑏 ∙ 100 = 600 ⟺ −100𝑏 = 600 − 1200 ⟺ −100𝑏 = −600 ⟺ 𝑏 = 6 Se tiene que 𝐶(𝑥) = 1200 − 6𝑥 El costo será menor o igual a $420 si y sólo si 1200 − 6𝑥 ≤ 420 ⟺ −6𝑥 ≤ 420 − 1200 ⟺ −6𝑥 ≤ −780 ⟺ 𝑥 ≥ 130 Se deberán producir por lo menos 130 unidades para que el costo sea menor o igual a $420 Ejercicio 3 (2 puntos) Dada la función 𝑓(𝑥) = 2 2𝑥 − 3 − 1 Hallar la función 𝑓−1(𝑥) y su dominio Respuesta Hallamos 𝑓−1: 2 2𝑥 − 3 − 1 = 𝑦 2 2𝑥 − 3 = 𝑦 + 1 2 𝑦 + 1 = 2𝑥 − 3 2 𝑦 + 1 + 3 = 2𝑥 1 𝑦 + 1 + 3 2 = 𝑥 Entonces 𝑓−1(𝑥) = 1 𝑥 + 1 + 3 2 La función inversa está bien definida si 𝑥 + 1 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ −1 Entonces 𝐷𝑜𝑚(𝑓−1) = ℝ − {−1} __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 10 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO Ejercicio 4 (3 puntos) Dadas las funciones 𝑓(𝑥) = 2 (3 − 𝑥)2 𝑔(𝑥) = 1 − 2𝑥 Hallar la función (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥). Hallar, si existen, las ecuaciones de las asíntotas horizontales. Respuesta La función 𝑓 ∘ 𝑔 es: (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = 𝑓(𝑔(𝑥)) = 𝑓(1 − 2𝑥) = 2 (3 − (1 − 2𝑥))2 = 2 (2 + 2𝑥)2 Para analizar la existencia de asíntotas horizontales debemos calcular el límite de la función cuando 𝑥 tiende a infinito lim 𝑥⟶∞ 2 (2 + 2𝑥)2 = 0 En 𝑦 = 0 hay una asíntota horizontal. __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 11 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO TEMA 4 Ejercicio 1 (3 puntos) Dada la función 𝑓(𝑥) = −5 𝑥 − 4 − 𝑏 Encontrar el valor de 𝑏 ∈ ℝ para el cual 𝑓(5) = −1. Utilizando el valor hallado, calcular dominio e imagen de la función 𝑓−1(𝑥) Respuesta Como nos dicen que 𝑓(5) = −1 , entonces reemplazamos en la fórmula de la función para hallar el valor de b. −1 = −5 5 − 4 − 𝑏 −1 = −5 1 − 𝑏 −1 + 5 = −𝑏 4 = −𝑏 −4 = 𝑏 Por lo tanto, nos queda: 𝑓(𝑥) = −5 𝑥 − 4 + 4 Ahora nos piden hallar 𝑓−1(𝑥): 𝑦 = −5 𝑥 − 4 + 4 𝑦 − 4 = −5 𝑥 − 4 (𝑥 − 4) ∙ (𝑦 − 4) = −5 𝑥 − 4 = −5 𝑦 − 4 𝑥 = −5 𝑦 − 4 + 4 Por lo tanto: 𝑓−1(𝑥) = −5 𝑥 − 4 + 4 𝐷𝑜𝑚(𝑓−1 == ℜ − {4} 𝐼𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛(𝑓−1) = ℜ − {4} __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 12 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIALMATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO Ejercicio 2 (2 puntos) En una fábrica la función “beneficio semanal” 𝐵(𝑥) viene dada por 𝐵(𝑥) = −2(𝑥 − 10)(𝑥 − 40) donde 𝐵 es el beneficio en pesos y 𝑥 la cantidad de unidades producidas. ¿Cuántas unidades deben producirse para que el beneficio sea siempre positivo? Respuesta El beneficio será siempre positivo si 𝐵(𝑥) > 0 ⟺ −2(𝑥 − 10)(𝑥 − 40) > 0 ⟺ (𝑥 − 10)(𝑥 − 40) < 0 La función beneficio −2(𝑥 − 10)(𝑥 − 40) = 0 ⟺ 𝑥 = 10 ó 𝑥 = 40 Para hallar en que conjunto de puntos el beneficio es positivo podemos analizar el signo de la función beneficio en los intervalos determinados por los ceros de dicha función: En el intervalo (−∞, 10) el beneficio es negativo ya que si evaluamos el beneficio cuando 𝑥 = 1 ∈ (−∞, 10) tenemos que 𝐵(1) = −2(1 − 10)(1 − 40) = −2 ∙ (−9) ∙ (−39) = −702 En el intervalo (10,40) el beneficio es positivo ya que si evaluamos el beneficio cuando 𝑥 = 20 ∈ (10,40) tenemos que 𝐵(20) = −2(20 − 10)(20 − 40) = −2 ∙ (10) ∙ (−20) = 400 En el intervalo (40, +∞) el beneficio es negativo ya que si evaluamos el beneficio cuando 𝑥 = 50 ∈ (40, +∞) tenemos que 𝐵(50) = −2(50 − 10)(50 − 40) = −2 ∙ (40) ∙ (10) = −800 Otra manera: ya que la gráfica de la función beneficio es una parábola cóncava hacia abajo, es positiva en el intervalo (10,40). Ejercicio 3 (2 puntos) Hallar analíticamente los puntos del plano donde se cortan las funciones 𝑓(𝑥) = −𝑥3 + 2𝑥2 − 𝑥 − 1 𝑔(𝑥) = −𝑥3 + 𝑥 + 11 Respuesta Supongamos que las gráficas de las funciones se cortan en por lo menos un punto. Para hallar analíticamente el valor de la abscisa del punto de intersección debemos igualar ambas funciones y resolver la ecuación 𝑓(𝑥) = 𝑔(𝑥) −𝑥3 + 2𝑥2 − 𝑥 − 1 = −𝑥3 + 𝑥 + 11 −𝑥3 + 2𝑥2 − 𝑥 − 1 + 𝑥3 − 𝑥 − 11 = 0 __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 13 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO 2𝑥2 − 2𝑥 − 12 = 0 Nos queda una ecuación cuadrática igualada a cero. Para hallar la solución aplicaremos la fórmula resolvente: 𝑥1,2 = −𝑏 ± √𝑏2 − 4 ∙ 𝑎 ∙ 𝑐 2 ∙ 𝑎 Reemplazamos los valores de la ecuación: 𝑎 = 2 𝑏 = −2 𝑐 = −12 𝑥1,2 = −(−2) ± √(−2)2 − 4 ∙ 2 ∙ (−12) 2.2 𝑥1,2 = 2 ± √4 + 96 4 𝑥1,2 = 2 ± √100 4 = 2 ± 10 4 ⇒ 𝑥1 = 3 𝑥2 = −2 Para hallar las ordenadas de los puntos donde se cruzan evaluamos cualquiera de las funciones en los valores de 𝑥 hallados. Para 𝑥1 = 3 la ordenada del punto es 𝑦1 = 𝑔(3) = −3 3 + 3 + 11 = −13, entonces el punto es 𝑃1 = (3; −13) Para 𝑥2 = −2 la ordenada del punto es 𝑦2 = 𝑔(−2) = −(−2) 3 + (−2) + 11 = 17, entonces el punto es 𝑃2 = (−2; 17) Los puntos de intersección son: 𝑃1 = (3; −13) y 𝑃2 = (−2; 17) Ejercicio 4 (3 puntos) Sea 𝑓(𝑥) la función lineal que pasa por los puntos 𝐴 = (1; −3) y 𝐵 = (2; 5) . Sea 𝑔(𝑥) = 4 𝑥 + 7 − 1 Hallar el conjunto de ceros de la función (𝑔 ∘ 𝑓)(𝑥). Respuesta En primer lugar debemos hallar la fórmula de la función 𝑓. Como es una función lineal es de la forma 𝑓(𝑥) = 𝑚𝑥 + 𝑏 La gráfica de la función pasa por los puntos 𝐴 = (1; −3) y 𝐵 = (2; 5) 𝑓(1) = −3 ⟹ −3 = 𝑚 ∙ 1 + 𝑏 𝑓(2) = 5 ⟹ 5 = 𝑚 ∙ 2 + 𝑏 Hay que resolver el sistema: { −3 = 𝑚 + 𝑏 5 = 2𝑚 + 𝑏 De la primer ecuación tenemos que __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 14 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO 𝑏 = −3 − 𝑚 Reemplazando en la segunda ecuación 5 = 2𝑚 + (−3 − 𝑚) ⟺ 5 = 𝑚 − 3 ⟺ 𝑚 = 8 ⇒ 𝑏 = −11 Entonces 𝑓(𝑥) = 8𝑥 − 11 Luego debemos encontrar 𝑔 ∘ 𝑓: (𝑔𝑜𝑓)(𝑥) = 𝑔(𝑓(𝑥)) = 𝑔(8𝑥 − 11) = 4 (8𝑥 − 11) + 7 − 1 = 4 8𝑥 − 4 − 1 Para encontrar el conjunto de ceros de la función de 𝑔𝑜𝑓 debemos resolver: 4 8𝑥 − 4 − 1 = 0 4 − (8𝑥 − 4) 8𝑥 − 4 = 0 ⟺ 8 − 8𝑥 8𝑥 − 4 = 0 ⟺ 8 − 8𝑥 = 0 ⟺ 𝑥 = 1 Por lo tanto 𝐶0 = {1} __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 15 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO TEMA 5 Ejercicio 1 (3 puntos) Dadas las funciones 𝑓(𝑥) = 2 3 − 𝑥 + 𝑎 𝑔(𝑥) = −𝑥 + 1 se sabe que (𝑓 ∘ 𝑔)(0) = 2. Hallar la expresión de (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) y, si existe, la ecuación de la asíntota vertical de (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥). Respuesta Primero debemos hallar el valor de 𝒂 sabiendo que (𝑓 ∘ 𝑔)(0) = 2. (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = 𝑓(𝑔(𝑥)) = 𝑓(−𝑥 + 1) = 2 3 − (−𝑥 + 1) + 𝑎 = 2 2 + 𝑥 + 𝑎 (𝑓 ∘ 𝑔)(0) = 2 ⟹ 2 2 + 0 + 𝑎 = 2 ⟺ 𝑎 = 1 (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = 2 2 + 𝑥 + 1 Para que la función 𝑓 ∘ 𝑔 esté bien definida 2 + 𝑥 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ −2 𝐷𝑜𝑚(𝑓 ∘ 𝑔) = ℝ − {−2} Para afirmar que 𝑥 = −2 es una asíntota vertical el límite de la función cuando x tiende a -2 debe ser infinito lim 𝑥⟶−2 2 2 + 𝑥 + 1 = lim 𝑥⟶−2 2 + (2 + 𝑥) 2 + 𝑥 = lim 𝑥⟶−2 4 + 𝑥 2 + 𝑥 = ∞ Entonces 𝑥 = −2 es la asíntota vertical. Ejercicio 2 (2 puntos) Hallar los valores de 𝑎, 𝑏 ∈ ℝ sabiendo que 𝑃(𝑥) = 𝑎𝑥3 − 5𝑏𝑥 𝑄(𝑥) = (𝑏 − 2𝑎)𝑥 − 4 cumplen las siguientes relaciones 2𝑃(1) + 𝑄(4) = 0 𝑃(0) − 𝑄(1) = 0 Respuesta __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 16 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO Vamos a evaluar los polinomios en cada uno de los puntos involucrados: 𝑃(1) = 𝑎 ∙ 13 − 5𝑏 ∙ 1 = 𝑎 − 5𝑏 𝑃(0) = 𝑎 ∙ 03 − 5𝑏 ∙ 0 = 0 𝑄(1) = (𝑏 − 2𝑎) ∙ 1 − 4 = 𝑏 − 2𝑎 − 4 𝑄(4) = (𝑏 − 2𝑎) ∙ 4 − 4 = 4𝑏 − 8𝑎 − 4 𝑃(0) − 𝑄(1) = 0 ⟹ 0 − (𝑏 − 2𝑎 − 4) = 0 ⟺ 𝑏 = 2𝑎 + 4 2𝑃(1) + 𝑄(4) = 0 ⟹ 2(𝑎 − 5𝑏) + 4𝑏 − 8𝑎 − 4 = 0 2𝑎 − 10𝑏 + 4𝑏 − 8𝑎 − 4 = 0 ⟺ −6𝑎− 6𝑏 − 4 = 0 Reemplazando el valor de 𝑏 −6𝑎 − 6(2𝑎 + 4) − 4 = 0 −6𝑎 − 12𝑎 − 24 − 4 = 0 −18𝑎 − 28 = 0 𝑎 = − 14 9 𝑦 𝑏 = 2 (− 14 9 ) + 4 = − 28 9 + 4 = 8 9 Ejercicio 3 (2 puntos) La aceleración con la cual se propaga una enfermedad en el tiempo está dada por la fórmula 𝐴(𝑡) = 20 − 5(𝑡 − 2)2 donde t representa el tiempo que debe considerarse siempre mayor o igual que cero. ¿Para qué valores de 𝑡 la aceleración será positiva? Respuesta La aceleración será positiva si 𝐴(𝑡) > 0 ⟺ 20 − 5(𝑡 − 2)2 > 0 ⟺ 20 > 5(𝑡 − 2)2 ⟺ 4 > (𝑡 − 2)2 𝐴(𝑡) > 0 ⟺ √4 > √(𝑡 − 2)2 ⟺ 2 > |𝑡 − 2| Luego |𝑡 − 2| < 2 ⟺ −2 < 𝑡 − 2 < 2 ⟺ 0 < 𝑡 < 4 La aceleración será positiva para valores de 𝑡 ∈ (0,4) __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 17 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO Ejercicio 4 (3 puntos) Sea 𝑔 una función lineal que cumple 𝑔(2) − 𝑔(1) = 3 𝑔(0) = −6 Hallar, si existen, el o los puntos de intersección entre los gráficos de la función 𝑔 y la función 𝑓(𝑥) = 3(𝑥 + 1)(2 − 𝑥) Respuesta Como la función )(xg es lineal entonces debe cumplir que baxxg )( , teniendo en cuenta los datos dados: 𝑔(2) − 𝑔(1) = 𝑎2 + 𝑏 − (𝑎1 + 𝑏) = 2𝑎 + 𝑏 − 𝑎 − 𝑏 = 𝑎 Por otro lado 𝑔(2) − 𝑔(1) = 3, entonces 𝑎 = 3 Como 𝑔(0) = −6 tenemos que la ordenada al origen es 𝑏 = −6 Nos queda entonces que 𝑔(𝑥) = 3𝑥 − 6 Ahora queremos hallar, si existen, los puntos de corte entre los gráficos de 𝑔 y 𝑓. 𝑓(𝑥) = 𝑔(𝑥) 3 ∙ (𝑥 + 1)(2 − 𝑥) = 3𝑥 − 6 3 ∙ (2𝑥 − 𝑥2 + 2 − 𝑥) = 3𝑥 − 6 3 ∙ (𝑥 − 𝑥2 + 2) = 3𝑥 − 6 −3𝑥2 + 3𝑥 + 6 = 3𝑥 − 6 −3𝑥2 + 6 = −6 −3𝑥2 = −12 ⟺ 𝑥2 = 4 ⟺ 𝑥 = 2 ó 𝑥 = −2 Para hallar las ordenadas de los puntos donde se cruzan evaluamos cualquiera de las funciones en los valores de 𝑥 hallados. Para 𝑥 = 2 la ordenada del punto es 𝑔(2) = 3 ∙ 2 − 6 = 0, entonces el punto es 𝑃1 = (2; 0) Para 𝑥 = −2 la ordenada del punto es 𝑔(−2) = 3 ∙ (−2) − 6 = −12, entonces el punto es 𝑃2 = (−2; −12) Los puntos de intersección son: 𝑃1 = (2; 0) y 𝑃2 = (−2; −12) __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 18 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO TEMA 6 Ejercicio 1 (3 puntos) Dadas las funciones 𝑓(𝑥) = 2 (3 − 𝑥)2 𝑔(𝑥) = 1 − 2𝑥 Hallar la función (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥). Hallar, si existen, las ecuaciones de las asíntotas horizontales. Respuesta La función 𝑓 ∘ 𝑔 es: (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = 𝑓(𝑔(𝑥)) = 𝑓(1 − 2𝑥) = 2 (3 − (1 − 2𝑥))2 = 2 (2 + 2𝑥)2 Para analizar la existencia de asíntotas horizontales debemos calcular el límite de la función cuando 𝑥 tiende a infinito lim 𝑥⟶∞ 2 (2 + 2𝑥)2 = 0 En 𝑦 = 0 hay una asíntota horizontal. Ejercicio 2 (2 puntos) Dada la función 𝑓(𝑥) = 2 2𝑥 − 3 − 1 Hallar la función 𝑓−1(𝑥) y su dominio Respuesta Hallamos 𝑓−1: 2 2𝑥 − 3 − 1 = 𝑦 2 2𝑥 − 3 = 𝑦 + 1 2 𝑦 + 1 = 2𝑥 − 3 __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 19 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO 2 𝑦 + 1 + 3 = 2𝑥 1 𝑦 + 1 + 3 2 = 𝑥 Entonces 𝑓−1(𝑥) = 1 𝑥 + 1 + 3 2 La función inversa está bien definida si 𝑥 + 1 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ −1 Entonces 𝐷𝑜𝑚(𝑓−1) = ℝ − {−1} Ejercicio 3 (2 puntos) El costo (expresado en pesos) para producir 𝑥 unidades de un nuevo producto de limpieza esta definido como 𝐶(𝑥) = 1200 − 𝑏𝑥. Se sabe que el costo de 100 unidades es de $600. ¿Cuántas unidades serán necesarias producir para que el costo sea menor o igual a $420? Respuesta Se sabe que el costo de 100 unidades es de $600, entonces 𝐶(100) = 600 1200 − 𝑏 ∙ 100 = 600 ⟺ −100𝑏 = 600 − 1200 ⟺ −100𝑏 = −600 ⟺ 𝑏 = 6 Se tiene que 𝐶(𝑥) = 1200 − 6𝑥 El costo será menor o igual a $420 si y sólo si 1200 − 6𝑥 ≤ 420 ⟺ −6𝑥 ≤ 420 − 1200 ⟺ −6𝑥 ≤ −780 ⟺ 𝑥 ≥ 130 Se deberán producir por lo menos 130 unidades para que el costo sea menor o igual a $420 Ejercicio 4 (3 puntos) Hallar la intersección entre los conjuntos 𝐴 y 𝐵 siendo 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ 𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑞𝑢𝑒 |𝑥 + 1 2 | > 1} 𝐵 = {𝑥 ∈ ℝ 𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑞𝑢𝑒 |𝑥| < 2} Respuesta __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Material de uso exclusivamente didáctico 20 CLAVES DE CORRECCIÓN PRIMER PARCIAL MATEMÁTICA – 1Cuat. 2017 TERCER TURNO Si 𝑥 ∈ 𝐴 |𝑥 + 1 2 | > 1 ⟺ 𝑥 + 1 2 > 1 ó 𝑥 + 1 2 < −1 𝑥 + 1 2 > 1 ⟺ 𝑥 > 1 − 1 2 ⟺ 𝑥 > 1 2 ⟺ 𝑥 ∈ ( 1 2 , +∞) 𝑥 + 1 2 < −1 ⟺ 𝑥 < −1 − 1 2 ⟺ 𝑥 < − 3 2 ⟺ 𝑥 ∈ (−∞, − 3 2 ) Luego 𝐴 = ( 1 2 , +∞) ∪ (−∞, − 3 2 ) Si 𝑥 ∈ 𝐵 |𝑥| < 2 ⟺ −2 < 𝑥 < 2 ⟺ 𝑥 ∈ (−2,2) Luego 𝐵 = (−2,2) Entonces 𝐴 ∩ 𝐵 = [( 1 2 , +∞) ∪ (−∞, − 3 2 )] ∩ (−2,2) = (−2, − 3 2 ) ∪ ( 1 2 , 2)
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