Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE CIENCIAS ECONÓMICAS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA Y ESTADÍSTICA UNIDAD DOS: FUNCIONES CICLO 01/2023 CIUDAD UNIVERSITARIA UNIDAD II: FUNCIONES Tabla de contenido Tema 2.2: Concepto de Función: Dominio y Rango .................................................................................. 1 2.1 Función Polinómica ....................................................................................................................................... 2 Función Polinómica de Grado cero ................................................................................................................. 2 Función Polinómica de Grado uno .................................................................................................................. 4 La Línea Recta ......................................................................................................................................................... 6 Pendiente de una recta como razón de cambio. ........................................................................................ 6 Formas de la Ecuación de la Línea Recta ...................................................................................................... 9 Relaciones Entre Rectas .................................................................................................................................... 13 Función Polinómica de Grado Dos. ............................................................................................................... 17 Formas de la Ecuación de la Parábola. ........................................................................................................ 19 Parábola Vertical: ................................................................................................................................................ 19 Parábola Horizontal ............................................................................................................................................ 22 Función Polinómica de Grado Tres............................................................................................................... 27 2.2 Funciones Racionales ................................................................................................................................ 29 Funciones que contienen n xP ................................................................................................................... 30 2.3 Composición de Funciones. ..................................................................................................................... 31 La Inversa de una Función. .............................................................................................................................. 34 2.4 Función Seccionada ..................................................................................................................................... 37 Función Valor Absoluto ..................................................................................................................................... 39 2.5 Función Exponencial ................................................................................................................................... 42 2.6 Función Logarítmica. .................................................................................................................................. 43 1 Tema 2.2: Concepto de Función: Dominio y Rango Sea R una relación de A con B, el dominio de R son los elementos de A que se relacionan con algún elemento de B, cuando se escribe “algún”, significa que se puede relacionar con uno o varios elementos de B. Cuando cada elemento de A se relaciona con un solo elemento de B, se dice que la relación es una función, nótese que en este caso el dominio de la relación es igual al conjunto de partida, puesto que todos los elementos de A se relacionan. Definición 2.1 Sea f una relación de A en B, se dice que f es una función si cumple las dos condiciones siguientes: i) Todos los elementos de A se relacionan ii) Cada elemento de A se relaciona con un solo elemento de B. En símbolos: se dice que la relación f de A en B, es una función, si xfyByAx :! Son ejemplos de la función, los siguientes: a) b) c) Cuando RA y RB , se dice que la función es de variable real, y se representa de la manera siguiente: 2 )( : xfyx RRf Donde: f Es el nombre de la función R Es el conjunto de partida y de llegada x Es la variable independiente y Es la variable dependiente )(= xfy Es la regla de correspondencia. Es común referirse a una función en forma abreviada como )(= xfy , es decir, solamente por medio de su regla de correspondencia, sobreentendiéndose que va de R en R, también se hace referencia a una función solamente por su nombre de f . 2.1 Función Polinómica Hay diferentes tipos de funciones: polinómicas, racionales, exponenciales, etc. Se comenzará con el estudio de la función polinómica Definición 2.1.1 La función polinómica es aquella que tiene la forma nnxaxaxaaxf ... 2 210 con NnyRaaaa n ...,, 210 . El dominio de la función polinómica son todos los números reales, RD f = y el rango dependerá del grado de la función el cual es el mayor exponente de la variable, ejemplos son: a) 1 grado de, ,31 xxf b) 3 grado de,61045 32 xxxxxf c) cero grado de,10xf d) 2 grado de,720 2xxf Función Polinómica de Grado cero 3 La función polinómica de grado cero es también conocida como la función constante y tiene la forma: Raaxf 00 , La grafica es: El dominio es todos los números reales: RD f = y el rango es: { }0= aR f . Ejemplo 2.1.1 Graficar indicando su dominio y rango las funciones siguientes: a) 5xf b) 3xf c) 1xf Solución a) 5xf Para este caso se tiene que 5=0a , por lo tanto la gráfica es: 5 ff RyRD b) 3xf 4 Se tiene que 3 0 a . Así su gráfica es: 3 ff RyRD c) 1xf Ahora 1=0a , su gráfica es: 1 ff RyRD Función Polinómica de Grado uno La función polinómica de grado uno es también conocida como función lineal, y tiene la forma: xaaxf 10 con Raa ∈, 10 , 0≠1a 5 El dominio de la función lineal son todos los números reales, y el rango también son todos los números reales; esto es: RRyRD ff Y su grafica es en línea recta. Ejemplo 2.1.2 Graficar indicando su dominio y rango, las funciones siguientes: a) ( ) 3 2f x x b) xxg 2-3=)( Solución a) ( ) 3 2f x x Como se sabe que la gráfica es una línea recta, será suficiente dos valores para x. x f(x)=2+3x (x,y) 0 1 f (0)=2+3(0)=2 f(1)=2+3(1)=5 (0,2) (1,5) RRyRD ff b) xxg 2-3=)( 6 x g (x)=3-2x (x,y) 0 1 g(0)=3- 2(0)=3 g(1)=3- 2(1)=1 (0,3) (1,1) RRyRD gg La Línea Recta Pendiente de una recta como razón de cambio. Una bebida gaseosa de 2.5 litros se vende a un precio de $1.30. Si una tienda vende una unidad tiene un ingreso de $1.30, si vende dos unidades el ingreso será $2.60. Se observa que al incrementarse la cantidad vendida de 1 a 2 unidades, el ingreso se incrementa de $1.30 a $2.60. Se representará por q la cantidad de unidades de bebida gaseosa y por R el ingreso que obtiene la tienda por la venta de q cantidad de bebida gaseosa, y sea q1=1 q2=2, y representemos la variación por ∆ (delta); esto es, la variación en la cantidad es: ∆q = q2-q1 = 2-1 =1 De manera similar la variación en el ingreso es: ∆R= R2-R1 =2.6-1.3 =1.3 Tómeseen cuenta que el ingreso varía, solamente si varia la cantidad vendida. La variación en la cantidad vendida es ∆q=1 7 Y la variación en el ingreso es: ∆R=1.30. Ahora, se planteará la variación del ingreso con respecto a la variación de la cantidad; es decir: 3.1 1 3.1 q R Supongamos ahora que cantidad vendida varia de 1 a 3 unidades, entonces el ingreso variará de $1.30 a $3.90, en este caso: 21312 qqq y 60.230.190.312 RRR La variación de ingreso con respecto a la variación de la cantidad es: 3.1 2 6.2 q R Considérese ahora una variación en las ventas de 3 a 10 unidades, entonces el ingreso varía de $3.90 a $13.00, teniendo una variación en la cantidad vendida: 12 qqq 7310 La variación en el ingreso es: 12 RRR 10.99.30.13 La variación del ingreso con respecto a la variación de la cantidad vendida es: 30.1 7 10.9 q R Se observa que q R es siempre 1.30, esto es: 30.1= q R es la tasa de cambio del ingreso con respecto a la cantidad vendida. Construyendo la gráfica: 8 Cantidad Vendida q Ingreso R (q,R) 0 1 2 3 4 0 1.30 2.60 3.90 5.20 (0,0) (1,1.30) (2,2.60) (3,3.90) (4,5.20) En la gráfica puede observase que q R es el grado de inclinación de la recta; es decir, q R es la pendiente de la línea recta, o bien, la variación en el ingreso (variable dependiente) con respecto a la variación en la cantidad vendida (variable independiente) es la pendiente de la recta. Definición 2.1.2 Sea la recta L que pasa por los puntos yxPyxP y 222111 ,, , la pendiente de la recta L, que se denota por m, se define como: xx yy x y m 12 12 Ejemplo 2.1.3 Determinar la pendiente de la recta L que pasa por los puntos con coordenadas (2,1) y (4,5); además, graficar. Solución Sean )5,4()1,2( 21 2211 PyP yxyx y se tiene que: 12 12 xx yy m 2 2 4 24 15 9 Así, la pendiente de la recta L es: 2m Para graficar una línea recta basta con dos puntos y luego usando una regla se traza la recta pasando por dichos puntos. Formas de la Ecuación de la Línea Recta Se ha estudiado que la gráfica de la función polinómica de grado uno, es una línea recta, ahora se estudiará la línea recta como lugar geométrico Definición 2.1.3 Una línea recta es la unión de un conjunto de puntos en una misma dirección. La ecuación de una línea recta es única, no puede tener dos o más, pero, se puede escribir de formas diferentes. De acuerdo a la forma en que se ha escrito la ecuación recibe un nombre particular: Ecuación de dos puntos, punto pendiente, pendiente intersección, simétrica y general. Es de hacer notar que cuando se tiene una forma de la ecuación de la línea recta y se realiza un cálculo en ésta, por sencillo que sea, cambia de forma y por lo tanto cambia de nombre. Cada forma de la ecuación proporciona alguna información de la recta: Forma de la ecuación Información que proporciona Dos Puntos Dos puntos por donde pasa la recta Punto-pendiente Un punto y la pendiente de la recta 10 Pendiente-intersección La pendiente y la intersección de la recta con el eje y Simétrica Las intersecciones de la recta con el eje x y. General La forma polinómica de la ecuación de la recta. Ecuación Dos Puntos La ecuación dos puntos de la línea recta tiene la forma: xx xx yy yy 1 12 12 1 Donde ),(),( 2211 yxyx son las coordenadas de dos puntos por donde pasa la recta. Ejemplo 2.1.4 Escribir la ecuación dos puntos de la recta L que pasa por los puntos con coordenadas )4,3()5,1( y . Solución x1 y1 x2 y2 Sean 4,35,1 21 PyP , como la ecuación dos puntos tiene la forma: xx xx yy yy 1 12 12 1 sustituyendo se tiene: 1 13 54 5 xy Ecuación dos puntos. Ecuación Punto Pendiente. La ecuación punto pendiente de la línea recta tiene la forma: 11 11 xxmyy Donde: m es la pendiente de la recta y ),( 11 yx es un punto de la recta. Para el ejemplo 2.1.4 la ecuación punto pendiente es: 1 2 1 5 xy Ecuación punto pendiente Ecuación Pendiente Intersección La ecuación pendiente intersección de la línea recta tiene la forma: bmxy Donde: m es la pendiente de la recta y b es el valor donde la recta corta el eje y. Para el caso anterior, la ecuación pendiente intersección es: Se tiene 1 2 1 5 xy 2 1 2 1 5 xy 5 2 1 2 1 55 xy Sumando 5 2 11 2 1 xy Ecuación pendiente intersección Ecuación Simétrica o Canónica 12 La ecuación simétrica, también conocida como ecuación canónica de la línea recta tiene la forma: 1 b y a x Donde: a es la intersección de la recta con el eje x b es la intersección con el eje y. Para el caso anterior, se tiene: 2 11 2 1 xy multiplicando por 2 2 11 2 1 22 xy 112 xy sumando x 112 xxyx Ecuación (*) 112 yx dividiendo por 11 11 11 11 2 yx 1 11 2 11 yx 1 2 1111 yx Ecuación Simétrica Ecuación General La ecuación general de la línea recta tiene la forma: 0 CByAx Para el caso anterior, tomando la ecuación (*), se tiene: 112 yx restando 11 1111112 yx 0112 yx Ecuación General. 13 Gráfica de la recta L: Como se sabe que pasa por los puntos con coordenadas 4,35,1 y se tiene: Nótese en la gráfica, que la recta corta el eje y en 5.5 y al eje x en 11, información que ya se sabía de la ecuación simétrica. Relaciones Entre Rectas Cuando se tienen dos o más rectas, se establecen algunas relaciones entre éstas: Paralelas y concurrentes, donde las concurrentes pueden ser perpendiculares y no perpendiculares. Paralelas Relaciones entre rectas Perpendiculares No Paralelas o concurrentes No Perpendiculares Rectas Paralelas Definición 2.1.4 Sea la recta L1 con pendiente m1 y la recta L2 con pendiente m2, se dice que la recta L1 es paralela a la recta L2, lo cual se escribe L1//L2, si tienen la misma pendiente, es decir, si m1=m2. 14 Ejemplo 2.1.5 Sea la recta L1 que pasa por los puntos con coordenadas (1,2) y (3,4), y sea la recta L2 que pasa por los puntos con coordenadas (-1,0) y (4,5). Determinar si la recta L1 es paralela a la recta L2 y graficar. Solución Para determinar si son paralelas, se calcula cada una de las pendientes, y si son iguales, se dice que son paralelas. Para la recta L1: x1 y1 x2 y2 Sean 4,32,1 21 PyP , entonces su pendiente es: 1 2 2 13 24 12 12 1 xx yy m Así: 11 m Para la recta L2: x1 y1 x2 y2 Sean 5,40,1 21 PyP , entonces su pendiente es: 1 5 5 )1(4 05 12 12 2 xx yy m Así: 12 m Como m1=m2=1 se dic e que la recta L1 es paralela a la recta L2. Para graficar cada una de las rectas, se grafican los dos puntos y con auxilio de una regla se traza la línea recta. 15 Ejemplo 2.1.6 Sea la recta L1 con ecuación 13 xy , determinar la ecuación de la recta L2 que pasa por el punto con coordenadas (0,2) y es paralela a la recta L1. Solución Se requiere determinar la ecuación de la recta L2, la cual pasa por 2,01P ; si se conociera la pendiente de la recta L2, podría escribirse la ecuación punto pendiente. Como L1//L2 debe cumplirse que m1=m2. La ecuación de L1 es 13 xy , de aquí que m1=3 y por tanto m2=3. Así la ecuación de L2 es: 121 xxmyy 032 xy xy 32 sumando 2 2322 xy 23 xy ecuación de la recta L2 Rectas Concurrentes Si las pendientes de dos o más rectas son iguales, se dice que son paralelas, dichas rectas nunca se intersectan; por el contrario, cuando las rectas tienen pendientes diferentes estas sí se intersectan en un punto, en este caso se dice que las rectas son concurrentes. 16 Definición 2.1.5 Sea recta L1 con pendiente m1 y la recta L2 con pendiente m2, si m1≠m2, se dice que las rectas L1 y L2 son concurrentes, y si además, m1.m2 = -1 se dice que la recta L1 es perpendicular a la recta L2, lo cual se escribe L1L2 Ejemplo 2.1.7 Sea la recta L1 que pasa por los puntos con coordenadas (2,1) y )1,3( , y la recta L2 que pasa por los puntos con coordenadas (-2,0) y (0,4). Determinar si las rectas L1 y L2 son concurrentes, si lo son, verificar si son perpendiculares. Solución Se calculará la pendiente de cada una de las rectas, si resultan diferentes diremos que son concurrentes y luego las multiplicaremos para ver si el resultado es -1, en tal caso diremos que las rectas son perpendiculares. Para la recta L1: x1 y1 x2 y2 Sean 1,31,2 21 PyP , entonces la pendiente es: 2 1 2 23 11 12 12 1 xx yy m Así: 21 m Para la recta L2: x1 y1 x2 y2 Sean 4,00,2 21 PyP , entonces la pendiente es: 2 2 4 )2(0 04 12 12 2 xx yy m Por tanto: 22 m 17 Como m1 = -2 ≠ m2 = 2 diremos que las rectas L1 y L2 son concurrentes ¿Serán perpendiculares? m1.m2 = (-2) (2) = 4 ≠ -1 Como el producto de las pendientes es diferente de -1, podemos afirmar que las rectas L1 y L2 no son perpendiculares. Ejemplo 2.1.8 Determinar la ecuación de la recta L1 que pasa por el punto con coordenadas (2,3) y es perpendicular a la recta L2 con ecuación 34 xy . Solución x1 y1 La recta L1 pasa por 3,21P , hay que determinar su pendiente. Como L1L2 debe cumplirse que m1.m2 = -1 De la ecuación de L2, 34 xy , se tiene que m2 = 4 Así, 1. 21 mm 141 m Dividiendo por 4 4 1 4 41 m Cancelando 4 1 1 m Conociendo el valor de m1, se puede escribir la ecuación de L1 en su forma punto pendiente. 111 xxmyy 2 4 1 3 xy Ecuación de la recta L1. Función Polinómica de Grado Dos. La función polinómica de grado dos es también conocida como función cuadrática, y tiene la forma: 2 210)( xaxaaxf , con Raaa 210 , , 18 02 a El dominio de la función Polinómica de grado dos es R y el rango dependerá de la función. Ejemplo 2.1.9 Sea 223)( xxxf , graficar indicando su dominio y rango. Solución Se construye la tabla de valores para 223)( xxxf x f(x)=3+2x+x2 (x,y) -4 -3 -2 -1 0 1 2 11 6 3 1 3 6 11 (-4,11) (-3,6) (-2,3) (-1,2) (0,3) (1,6) (2,11) ,2, RD ff R La gráfica de la función cuadrática es una parábola vertical, que se abre hacia arriba si 02 a y se abre hacia abajo si 02 a , con vértice en el punto con coordenadas: a a a a a V 2 2 1 0 2 1 4 , 2 Algunas personas son buenas recordando fórmulas, en este caso, se puede determinar el vértice: Tenemos que 1 2 ,3 210 ayaa 1 12 2 2 2 1 a a 213 14 2 3 4 2 2 2 1 0 a a a 19 Así el vértice es: V(-1,2) y como 012 a , se abre hacia arriba. Ejemplo 2.1.10 Sea 224)( xxf , graficar indicando su dominio y rango. Solución Se construye la tabla de valores para 224)( xxf X f(x)=4-2x2 (x,y) -3 -2 -1 0 1 2 3 -14 -4 2 4 2 -4 -14 (-3,-14) (-2,-4) (-1,2) (0,4) (1,2) (2,-4) (3,-14) 4,, RD ff R Formas de la Ecuación de la Parábola. La ecuación de una parábola es única, pero se puede escribir de varias formas. Hay dos formas de escribir la ecuación de la parábola que reciben nombres particulares: Ecuación General y Ecuación ordinaria. Parábola Vertical: Ecuación General: 0 2 DCyBxAx Ecuación Ordinaria donde (h, k) es el vértice y se abre hacia abajo: kyphx 42 20 Ecuación Ordinaria donde (h, k) es el vértice y se abre hacia arriba: kyphx 42 Nótese que el término cuadrático lo tiene la variable x, por eso la parábola es vertical. Algoritmo para pasar de la ecuación general a la ecuación ordinaria de la parábola. 1. Los términos que contienen la variable x se dejan en el miembro izquierdo y los que no, se pasan al miembro derecho DCyBxAx 2 2. Se dividen ambos miembros por el coeficiente de 2x (A) y se simplifica. A DCy A B xx 2 3. Se completa cuadrados; esto es, se suma a ambos miembros: la mitad del nuevo coeficiente de x (término lineal), todo elevado al cuadrado. 2 2 2 42 A BA B 2 2 2 2 2 44 A B A B xx A D A Cy A B 4. El miembro izquierdo se escribe como el cuadrado de un binomio y en el miembro derecho se saca factor común el coeficiente de y. AC B C D y A B x A C 42 22 21 Ejemplo 2.1.11 Sea la parábola con ecuación general 0249123 2 yxx , escribir la ecuación ordinaria y graficar. Solución Se tiene 0249123 2 yxx Paso 1. 249123 2 yxx Paso 2. 3 249 3 1223 yxx 8342 yxx Paso 3. Sumamos 4 2 4 2 a ambos miembros: 483442 yxx 123442 yxx Paso 4. 432 2 yx Ecuación Ordinaria. El vértice es: V(2,4) y se abre hacia abajo. Algoritmo para pasar de la ecuación ordinaria a la ecuación general. 22 1. Se desarrolla el cuadrado de un binomio en el miembro izquierdo y el producto en el miembro derecho. 2. Se pasan todos los términos al miembro izquierdo y se operan términos semejantes. Ejemplo 2.1.12 Sea la parábola con ecuación general 321 2 yx , escribir la ecuación ordinaria y graficar. Solución Tenemos 321 2 yx Paso 1. 6212 2 yxx Paso 2. 06212 2 yxx 07222 yxx Ecuación General De la ecuación ordinaria se tiene que el vértice es V(-1,3) y se abre hacia arriba. Parábola Horizontal Ecuación General: 0 2 DCxByAy Ecuación Ordinaria donde (h, k) es el vértice y se abre a la derecha: hxpky 42 23 Ecuación Ordinaria donde (h, k) es el vértice y se abre a la izquierda: hxpky 42 Nótese que el término cuadrático lo tiene la variable y; además, la parábola horizontal no es función. Ejemplo 2.1.13 Sea la parábola 06816244 2 xyy , escribir la ecuación ordinaria y graficar. Solución El proceso para escribir la ecuación ordinaria de una parábola horizontal, es similar al de la parábola vertical tomando en cuenta que esta vez el término cuadrático está en y. Se tiene 06816244 2 xyy Paso 1. 6816244 2 xyy 24 Paso 2. 4 6816 4 244 2 xyy 17462 xyy Paso 3. 93 2 6 2 2 Para completar cuadrados sumaremos 9 a ambos miembros: 9174962 xyy )2(4)3( 2 xy Ecuación Ordinaria. Se observa que el vértice es V(2,3) y se abre a la derecha Grafica: Ejemplo 2.1.14 Sea la ecuación de la parábola )1(2)4( 2 xy , escribir la ecuación general y graficar. Solución El proceso es similar al de la parábola vertical: Tenemos )1(2)4( 2 xy Paso 1. 22168 2 xyy Paso 2. 022168 2 xyy 018282 xyy Ecuación General. De la ecuación ordinaria, se tiene que el vértice es: V(-1,4) y se abre a la izquierda 25 Ejercicios 1. Para las ecuaciones siguientes, escribir la ecuación ordinaria de la parábola y graficar.a) 0134 2 yxx b) 0146 2 yxx c) 0628 2 yxx d) 03468 2 xyy e) 0722 2 xyy f) 04 2 xyy g) 0658 2 yxx h) 03746 2 xyy i) 0234 2 yxx j) 02 2 yx 26 k) 024 2 xy 2. Escribirla ecuación general y graficar, para las ecuaciones siguientes: a) 234 2 yx b) 323 2 xy c) 122 2 yx d) 341 2 xy e) 342 2 yx f) 132 2 yx g) 243 2 yx h) 524 2 yx i) 344 2 xy j) 321 2 xy k) 42 2 yy l) 254 2 yx 27 Función Polinómica de Grado Tres. La Función Polinómica de grado tres es también conocida como función cúbica, y tiene la forma: 3 3 2 210)( xaxaxaaxf , con Raaaa 3210 , , 03 a Se estudiará el caso en que: 0 21 aa , es decir, la función cúbica de la forma: 3 30)( xaaxf . La grafica tiene la forma: Si 03 a Si 03 a Como puede observarse en ambos gráficos, el dominio es R y el rango también R. Ejemplo 2.1.15 Sea la función 332)( xxf , graficar indicando su dominio y rango. Solución Tenemos que 20 a por tanto, la grafica corta al eje y en 2. Determinemos donde corta el eje x (y=0): 3320 x 87.0 3 2 3 2 23 333 xxx 28 y como 033 a , la grafica es: RD f RR f Ejemplo 2.1.16 Sea 341)( xxf , graficar indicando su dominio y rango. Solución Se tiene que 10 a , por tanto la grafica de f corta al eje y en -1. Determinemos donde corta el eje x (y=0): 3410 x 14 3 x 4 13 x 63.0 4 1 3 x y como 043 a , la grafica es: 29 RD f RR f 2.2 Funciones Racionales Una función de la forma q p x x xf , donde p x y q x son polinomios, se llama función racional. El dominio de la función racional es: }0)({ xqR Es decir, es todos los números reales menos aquellos valores de x que hacen cero el denominador, esto es, porque la división por cero no está definida. El rango de la función racional dependerá, cada vez, de su regla de correspondencia. Se estudiará el caso de determinar su dominio Ejemplo 2.2.1 Sea x xx xf 34 423 )( 2 , determinar su dominio. Solución El dominio es: 034 xR 034 x 43 x 3 4x Así: 3 4 RD f Ejemplo 2.2.2 Determinar el dominio de 352 410 )( 2 3 xx x xf Solución El dominio es: 03522 xxR 03522 xx 057 xx 0507 xx 30 57 xx Así: 5,7 RD f Funciones que contienen n xP Analizaremos funciones cuya regla de correspondencia contiene expresiones de forma n xP , donde xP es un polinomio. Cuando n es impar no hay restricción, si n xP aparece en el denominador, la restricción será que 0xP y, en caso de aparecer en el numerador no hay restricción. Ejemplo 2.2.3 Determinar el dominio de 3 2 123)( xxxf Solución Para este caso se tiene una raíz impar, por tanto el dominio es: RD f Ejemplo 2.2.4 Determinar el domino de 5 42 12 )( x x xf Solución En este caso se tiene una raíz impar en el denominador, por tanto el dominio es: 042 xR 042 x 42 x 2 2 4 x Así: 2 RD f Ejemplo 2.2.5 Determinar el domino de 63)( xxf Solución En este caso se tiene una raíz par (n=2), entonces el discriminante (lo que esta dentro del radical) debe ser mayor o igual que cero. 063 x 63 x 31 3 6x 2x Así, [,2[ fD Ejemplo 2.2.6 Determinar el domino de 242 13 )( 2 2 xx x xf Solución En este caso se tiene una raíz par en el denominador, entonces el discriminante debe ser mayor que cero, no puede ser igual que cero, ya que, la división por cero no está definida. 0242 2 xx nótese que hay que resolver una desigualdad cuadrática. 046 xx 0406 xx 46 xx Se construye el cuadro de variación de signos. -6 4 x+6 - + + x-4 - - + (x+6)(x-4) + - + Como la desigualdad es mayor que cero, en el cuadro de variación se escoge el signo positivo. Así, el dominio de la función es: ,46, fD 2.3 Composición de Funciones. Supongamos que un conjunto de personas quiere viajar desde El Salvador a España, vuelo directo no hay, entonces deciden viajar vía Cuba, salen desde el aeropuerto El Salvador el conjunto de personas {Luís, Pedro, María, Julia, Ana, Eva} al llegar al aeropuerto de La Habana en Cuba, Luís y Maria se quedan en La Habana. 32 En La Habana están Juan y José que son dos cubanos que van para España también, éstos junto al resto, abordan otro avión con destino a Madrid, España. Luís y Maria que viajaron desde EL Salvador a la habana no nos interesan, Juan y José que viajaron desde La Habana a España tampoco nos interesan. Mostraremos interés en Pedro, Julia, Ana y Eva que viajaron, primero de El Salvador a Cuba y luego de Cuba a España, es decir viajaron desde El Salvador a España. Este es el concepto de la composición de funciones, una función g de A en B tal que xgy y luego una función f de B en C tal que xgfy Definición 2.3.1 Sean f y g dos funciones de variable real, la función composición de f con g , que se denota por gf , se define como: fxgx DgDxxgfgf :/)(. . Se estudiará el problema de determinar la función composición únicamente, sin determinar su dominio y rango. 33 Ejemplo 2.3.1 Sean las funciones de variable real 43)( xxf y 2)( 2 xxg , determinar: a) gf y b) fg . Solución a) Para gf : Tenemos que: ))(( xgfgf x 4)(.3 xg 4)2(3 2 x 463 2 x 103 2 x Así: 103 2 xgf x b) Para fg : Se tiene que ))(( xfgfg x 2)( 2 xf 243 2 x 216249 2 xx 18249 2 xx Así: 18249 2 xxfg x Nótese que fggf .. Ejemplo 2.3.2 Sean las funciones de variable real 3 )( x x xf y 1)( xxg . Determinar: a) gf y b) fg Solución a) Para gf : Se tiene que: ))(( xgfgf x 34 3 x x g g 31 1 x x Así: 31 1 x x gf x b) Para fg : Se tiene que ))(( xfgfg x 1)( xf 1 3 x x Así: 1 3 )( x x xfg La Inversa de una Función. Supóngase que un grupo de salvadoreños {Luisa, Juan, Eva, José} abordan un avión en el aeropuerto El Salvador, con destino a los Ángeles, California, USA. Pero al llegar y registrarse con los agentes de migración, éstos deciden deportarlos a todos; es así como, los suben a otro avión, con destino a El Salvador terminando donde comenzaron, un avión los llevó y el otro los trajo. Ilustración Esta es la idea de la inversa de una función. 35 Definición 2.3.2 Sea f una función de A en B, la inversa de la función f , que se denota por 1f , es una función que cumple: Bxxff x1 Axxff x 1 Se tiene que xff x 1 y también xff x 1 , pero son sx' distintas. Siguiendo el ejemplo ilustrativo ff 1 serían los salvadoreños que van a los Estados Unidos y son deportados a El Salvador. 1ff serían norteamericanos que viajan a El Salvador y son deportados a los Estados Unidos. Se estudiará el problema de dada una función en contra su inversa. Ejemplo 2.3.3 Sea 43 xf x determinar la inversa de la función f . Solución Se tiene que xff x 1 xxff )(1 xf x 43 1 3 41 x f x Es la función inversa de 43 xf x Gráfica para 43 xf x , como es una función lineal su gráfica es una línea recta, con dos puntos se puede graficar. x f(x)=3x+4 f 1f 0 1 4 7 (0,4) (1,7) (4,0) (7,1) 36 Ejemplo 2.3.4 Determinar la inversa de la función 4 2 xf x y graficar. Solución Se sabe que: xff x 1 xff x 1 xf x 4 21 4 21 xf x 4 1 xf x Gráfica de f : x f(x)= x2-4 f 1f -2 -1 0 1 2 0 -3 -4 -3 0 (-2,0) (-1,-3) (0,-4) (1,-3) (2,0) (0,-2) (-3,- 1) (-4,0) (-3,1) (0,2) La gráfica de 4 2 xf x es una parábola vertical con vértice en 4y , la gráfica de 4 1 xf x es la parte positiva de una parábola horizontal abierta hacia la derecha, la parte negativa no se toma, se ha de indicar con Línea punteada, ya que al tomarse no sería función 1f , nótese que 3x tendría dos imágenes 11 yy . 37 2.4 Función Seccionada En el mercado la tiendota el precio de un plátano depende de la cantidad que se compre, es de $0.25 si compra cinco o menos, de $0.20 si compra más de cinco hasta 25 y $0.15 si compra más de 25 plátanos. Como el ingreso es precio por cantidad y, si x es la cantidad de plátanos comprados el modelo matemático para el ingreso es: xsix xsix xsix R x 25,15.0 255,20.0 50,25.0 Observemos que la función de ingreso, en este caso, tiene tres secciones: 50,25.01 xparaxR x 255,20.02 xparaxR x xparaxR x 25,15.03 Por esta razón diremos que, la función de ingreso, es una función seccionada. Definición 2.4.1 Una función se dice que es seccionada si su regla de correspondencia se define por partes; esto es: bnxasif bxasif bxasif f nxn x x x , , , 222 111 En una función seccionada su dominio es la unión de los dominios de las secciones. nffff DDDD 21 De manera similar el rango de la función seccionada es la unión de los rangos de las secciones. nffff RRRR 21 38 Ejemplo 2.4.1 Sea 1,1 1,2 xsix xsix f x graficar indicando su dominio y rango. Solución Para graficar una función seccionada, se grafican cada una de las secciones en un mismo plano. Sea 1,, 1 2 1 Dfxf x utilizaremos una tabla de valores, donde x podrá tomar valores únicamente en el dominio de 1f x 21 )( xxf (x,y) 1 0 -1 -2 1 0 1 4 (1,1) (0,0) (-1,1) (-2,4) Sea [,1],1 22 Dfxf x X f(x)=x+1 (x,y) 1 2 2 3 (1,2) (2,3) Observando el 2Df , se tiene que 21 Df ; pero, se utiliza en la tabla, al graficarlo se coloca un punto hueco para indicar que no pertenece a la gráfica; no obstante, sirve para saber donde comienza la gráfica. Gráfica de xf 39 ?fD 21 fff DDD ,11, ,11, , Así: RD f 21 fff RRR de la gráfica se observa que ,2,0 21 ff RyR luego: ,2,0 fR ,0fR Función Valor Absoluto Definición 2.4.2 La función valor absoluto que se denota por xf , se define como: 40 0, 0, xx xx x fsif fsif f Se observa que la función valor absoluto es una función seccionada, la cual ya se estudió. Ejemplo 2.4.2 Sea xf x , graficar indicando su dominio y rango. Solución Se tiene xf x , aplicando la definición de valor absoluto, se obtiene: 0, 0, xsix xsix xf x Graficando: ,0, 11 fx Dxf x f(x)=x (x,y) 0 1 0 1 (0,0) (1,1) Sea 0,, 22 fx Dxf Grafica de xf x x f(x)=-x (x,y) 0 -1 0 1 (0,0) (-1,1) ,0ff RRD Ejemplo 2.4.3 Graficar 423 xf x , indicando su dominio y rango. Solución 41 Se tiene 423 xf x , aplicando la definición de valor absoluto, se obtiene: 023,423 023,423 423 xsix xsix xf x 23,423 23,423 xsix xsix f x 3 2 3 2 ,23 ,63 xsix xsix f x Sea ,32,63 11 fx Dxf x f(x)=3x+6 (x,y) -⅔ 0 4 6 (- ⅔,4) (0,6) Sea 32,,23 22 fx Dxf 42 x f(x)=- 3x+2 (x,y) -⅔ -1 4 5 (- ⅔,4) (-1,5) ,4ff RRD Grafica de 423 xf x 2.5 Función Exponencial Definición 2.5.1 La función exponencial tiene la forma x x af , donde a es la base y x es el exponente, con 10 aa . Si 1a la gráfica tiene la forma: Si 10 a la gráfica tiene la forma: De esta forma el dominio de la función exponencial es: R y el rango es: ,0 43 Ejemplo 2.5.1 Graficar la función exponencial xexf , indicando su dominio y rango. ℮ es una constante con valor ℮=2.718281828 Solución Se tiene que 1e a , por tanto la gráfica es: RD f ,0fR Ejemplo 2.5.2 Graficar x xf 2 1 , indicando su dominio y rango. Solución Se tiene x xf 2 1 , por tanto 10 2 1 a , y su grafica es: RD f ,0fR 2.6 Función Logarítmica. Se comenzará el estudio de la Función Logarítmica, abordando el problema siguiente: ¿A qué exponente hay que elevar 2 para que dé 8? R/ 3 ya que 23=8 ¿A qué exponente hay que elevar 3 para que dé 81? R/ 4 ya que 34=81 ¿A qué exponente hay que elevar 2 para que dé 64? R/ 6 ya que 26=64 44 La respuesta a estas tres preguntas (3,4 y 6) es: “El exponente al cual hay que elevar una base para obtener determinado número”. A esto le llamaremos logaritmo. Definición 2.6.1 Se llama logaritmo de “y” base “a”, al exponente “x” que hay que elevar la base “a” para obtener “y”, lo cual se escribe como: yx alog Si yx alog , esto es verdadero si, y solamente si, ya x Por ejemplos: 446log2 ya que 162 4 664log2 ya que 642 6 364log4 ya que 644 3 2100log10 ya que 10010 2 Cuando la base del logaritmo es 10, se tiene que: yy loglog10 Es decir, cuando se escribe log (y) se sobreentiende que la base es 10. A los logaritmos base 10 se les conoce con el nombre de: logaritmos Comunes. Cuando la base del logaritmo es ℮ (la constante con valor 2.71828182), se usa la notación siguiente: yLnye log Es decir, cuando se escribe Ln (y) se sobreentiende que la base es ℮, a estos logaritmos se les llama: logaritmos Naturales o Logaritmo Neperianos. Propiedades de los logaritmos 1. MnM a n a loglog Ejemplo: 6)2(34log34log 2 3 2 2. NMNM aaa loglog).(log Ejemplo: 6244log16log)416(log 222 x 3. NM N M aaa logloglog 45 Ejemplo: 24616log64log 16 84 log 222 4. a b b c c a log log log Ejemplo: 3 2 6 4log 64log 64log 2 2 4 Definición 2.6.2 Se llama función logaritmo o logarítmica de base ""a , a toda función de la forma: xf ax log , con 10 aa . Si 1a entonces la gráfica tiene la forma: Si 10 a entonces la gráfica tiene la forma: Nótese que el dominio de la función logarítmica es: R y el rango es: R . La función logarítmica y la función exponencial. Son funciones mutuamente inversas; esto es, la inversa de la función exponencial es la función logarítmica, y, la inversa de la función logarítmica es la función exponencial; además: xa xalog xa xa log 46 Ejemplo 2.6.1 Graficar xf x 6log , indicando su dominio y rango. Solución Para este caso se tiene que 16 a , por tanto la grafica tiene la forma: RD f y RR f Ejemplo 2.6.2 Graficar xf x 3 1log , indicando su dominio y rango. Solución En esta ocasión se tiene que 10 3 1 a , por tanto la gráfica tiene la forma: RD f RR f Graficar 84log2 xf x , Ejemplo 2.6.3 indicando su dominio y rango. Solución Se tiene la función 84log2 xf x , como la función logarítmica se definió para Rx 0 en este caso será: 084 x 84 x 4 8x 2x 47 Así ,2fD Determinemos las intersecciones con los ejes. Con el eje x (y=0) 84284log0 02 xx 841 x x481 x47 x 4 7 Con el eje y (x=0) 8log803log 22 y 3y Así, la gráfica es: ,2fD RR f 48 GUÍA DE EJERCICIOS UNIDAD III: FUNCIONES Indicación: Resuelva cada uno de los ejercicios propuestos 1. Determine el dominio de las siguientes funciones a) 23 2 4 ( ) 4 3 x x f x x b) 3 2 10 4 ( ) 2 35 x f x x x c) 𝑓(𝑥) = √2𝑥 − 8 d) 𝑓(𝑥) = √25 − 𝑥2 e) 𝑓(𝑥) = √3−𝑥 𝑥2−9 f) 𝑓(𝑥) = 2𝑥+1 √𝑥−4 2. Encuentre Dominio y Rango para cada función, luego Grafíquela. a) ( ) 3f x x b) ( ) 4f x x c) 4 2 ( ) 1 2 2 3 2 si x f x si x si x d) 21 , 0 ( ) 3 1, 0 x si x f x x si x e) 2 4, 3 ( ) 2 , 3 x si x f x si x f) 2 , 2 ( ) 0 , 2 x si x f x si x 49 g) 6 7 , 0 ( ) 4 , 2 x si x f x x si x 3. Determine las pendientes de las líneas que unen cada pareja de puntos. ) (2,1) (5,7) ) (2, 1) (4, 1) ) ( 3,2) ( 3,4) ) (5, 2) (1, 6) ) (3,5) ( 1,5) a b c d e 4. Encuentre la ecuación de la línea recta que satisfacen las condiciones de cada uno de los ejercicios siguientes, dibuje la gráfica en cada caso. a) Pasa a través del punto (2,1) y tiene pendiente 5 b) Pasa por (1, 2) y tiene pendiente -3 c) Pasa a través del punto (3,4) y tiene pendiente cero d) Pasa a través de los puntos (3, 1) y (4,5) e) Tiene pendiente -2 y ordenada al origen 5 f) Tiene pendiente 1 3 y ordenada al origen -4 5. Resuelva: a) Determine la ecuación de la recta que pasa por ( 2,1) y es paralela a la recta 3 2 0x y b) Determine la ecuación de la recta que pasa por (1,3) y es paralela a la recta 2 3 0x y c) Determine la ecuación de la recta que pasa por (2,1) y es perpendicular a la recta 0x y d) Determine la ecuación de la recta que pasa por ( 1,2) y es perpendicular a la recta 2 3 4 0x y e) Determine la ecuación de la recta que pasa por (3,4) y es perpendicular a la recta 2x f) Determine la ecuación de la recta que pasa por (0, 1) y es paralela a la recta que pasa por 2,2 y 3,1 g) Determine la ecuación de la recta que pasa por (2,3) y es perpendicular a la recta que pasa por 1, 2 y 2,1 6. Determine si los siguientes pares de rectas son paralelas, perpendiculares 50 ) 2 3 6;3 2 6 ) ; 1 ) 2 3; 2 3 ) 4 2 1; 2 2 a x y x y b y x x y c y x x y d x y y x 7. Para las ecuaciones siguientes, escriba la ecuación ordinaria de la parábola y grafique a) 0134 2 yxx b) 0146 2 yxx c) 0628 2 yxx d) 03468 2 xyy e) 0722 2 xyy f) 04 2 xyy g) 0658 2 yxx h) 03746 2 xyy i) 0234 2 yxx j) 02 2 yx k) 024 2 xy 8. Determine la ecuación general y graficar las siguientes parábolas a) 234 2 yx b) 323 2 xy c) 122 2 yx d) 341 2 xy e) 342 2 yx 51 f) 132 2 yx g) 243 2 yx h) 524 2 yx i) 344 2 xy j) 321 2 xy k) 42 2 yy l) 254 2 yx 9. Trace la gráfica de las siguientes funciones. ) ( ) 2xa f x 2) ( ) logb f x x 1 ) ( ) 2 x c f x 1 ) ( ) 4 x d f x 1) ( ) 3xe f x 2) ( ) log ( 3)f f x x 5) ( ) log ( 3)g f x x 1 3 ) ( ) logh f x x 10. Evaluar: a) Sea ( ) 2 1f x x , determine: (0), (3), ( 4)f f f b) Sea 2( ) 5 3f s s , determine: 2 (4), ( 2), 3 f f f c) Sea 2( ) 2 1f x x x , determine: (1), ( 1),f f f x h d) Sea 4 3( )f x x , determine: 1 (0), (64), 8 f f f 11. Para las siguientes funciones, encuentre los dominios de ; ; * ; /f g f g f g f g , a) ( ) 4 ( ) 1f x x g x x b) ( ) 3 ( ) 2f x x g x x c) 2 2( ) 2 ( ) 1f x x g x x 52 12. Encuentre la composición de funciones f g y g f para: a) 3 2( ) ( ) 1f x x g x x x b) 2 3( ) ( ) 2 4f x x g x x x c) 1 3 3( ) ( ) 2 4f x x g x x d) 3 2( ) ( )f x x g x x x 13. Determine la inversa de las siguientes funciones: a) 2( ) 2f x x b) ( ) 2 1f x x c) ( ) 4 3f x x d) 3 ( ) 4 x f x e) ( ) 2 5f x x f) 2 1 ( ) 6 x f x g) ( ) 2 3f x x 14. Traslade cada ecuación exponencial dada a la forma logarítmica. a) 3 2 = 9 b) 3 4 = 81 c) 3 -3 = 27 1 d) 4=8 3 2 e) 9 3 1 2 = 15. Cambie la ecuación logarítmica a la forma exponencial. a) log2 16 = 4 b) 3 8 1 log 2 = c) 2 3 216log 36 = d) 3 2 25log125 = e) 3125log5 = 53 16. Encuentre el valor de la incognita según sea el caso de las siguientes ecuaciones logarítmicas a) 3log5 =x b) 3log3 =x c) 3125log =x d) 1log 11 =x e) 532log =x f) 4 3 4log =x g) x=27log 3 h) 4log 2 =x i) x= 4 25 5 2 log j) 328log =x k) 4 81 1 log =a l) 2 3 log 4 =x m) 24log 3 =)x( n) 5log3log2 33 =x p) 3log12log32xlog 666 =)( q) )x(=x 2log 2 3 23log2log 2 1 555 r) 2 25 12 1log22xlog2 + x +=+ s) 472xlog1loglog 333 =)()+x(+ 17. Encuentre el valor de “x” según sea el caso de las siguientes ecuaciones exponenciales a) 5 xx 2 = 25 b) ( 2 )2x ( 4 ) x – 3 – ( 64 ) x – 1 c) 4x+1 = 2x 2 1 d) 2x – 4 = 8 e) 2 2x – 2 x+1 – 8 = 0 f) log2 x + log2 ( x + 2) = 3 54 18. Aplicando propiedades de los logarítmos, desarrolle las siguientes expresiones a) log ( √𝑎3𝑏 √𝑐2𝑑 3 ) b) log ( 𝑥2 √𝑥−3 3 (𝑥+𝑦)2 ) c) log𝑎((𝑥 + 𝑦) 3(𝑥 − 𝑧)) d) log𝑒(√𝑒7𝑥 3 ) 19. Aplicando propiedades de los logarítmos, para expresar las siguientes expresiones como un solo argumento a) 2 5 log(𝑚) + 4 log(𝑛) b) log(3) + log(𝑦) − log(𝑥) c) 1 − log4(𝑚 − 1) − log4(𝑚 + 1) d) 2𝑥 + log2(3)
Compartir