Definicion de funcion y terminos relacionados
?
2
A= ?
? : longitud del lado (variable no deseada)
?
?
p=4?
A=
?2
y
p=4?
A=
?2
y
p
4
=?
2
? 4 ? ? 16 ?
DEFINICION DE FUNCION Y TERMINOS RELACIONADOS, POR MAURO H.
HENRIQUEZ
3. FUNCIONES
3.1DEFINICION DE FUNCION Y TERMINOS RELACIONADOS CON LA DEFINICION
DEFINICION: Una función f, es una correspondencia entre dos conjuntos
X y Y, de tal manera que a cada elemento x?X, le corresponde un
único elemento y?Y.
X se lama dominio de la función f
Y se llama codominio de la función f
El conjunto de elementos y?Y que están en correspondencia con algún
NOTACION: Cuando recorridoy=f(x) rango) indicando función es el único elemento en Y
que la función f asigna a x en X. Por lo tanto llamamos a f(x) valor de f en x.
El valor de f en x (que es y) depende de la elección de x, por lo que se llama variable
dependiente mientras que a la x la denominaremos variable independiente.
RESTRICCION: En general el dominio, y el codominio de una función f no necesitan ser
conjunto de números reales. Sin embargo consideraremos únicamente funciones en las que
ambos son subconjuntos de números reales; es decir, consideraremos únicamente
funciones reales de una variable real
Para especificar una función, conociendo una descripción de ella, es suficiente establecer
a) su dominio y
b) su regla de correspondencia, es decir una regla para evaluarla.
NOTAS
1. La regla de correspondencia que define a una función, usualmente es una fórmula o una
ecuación.
2. Llamamos dominio natural de una función al conjunto de todos los valores de la
variable independiente para los que la fórmula (o ecuación) origine un número real. Decimos
que la función f está definida en un conjunto S, cuando S está contenido en el dominio
natural de f.
3. Si se da la regla de correspondencia y no se especifica el dominio, se sobreentiende que
éste, es su dominio natural.
EJEMPLOS ILUSTRATIVOS
1. Encuentre una fórmula que exprese el área de un cuadrado en función de su perímetro.
SOLUCION
A: el área del cuadrado (variable dependiente)
P: el perímetro del cuadrado (variable independiente)
x?X, se llama escribimos (o estamosde la que yf
?
Eliminemos la variable no deseada del sistema de ecuaciones (por sustitución)
p2
16
? A?p? ?
, D= ?0,???
Así
42
16
?
A?4?
=1 es el valor del área de un cuadrado que tiene un perímetro de 4
2
Entonces A: =x (40-2x) = 40x 2 x
En símbolos: Gráfica de
?
y ? f (x)?
?
f ??x,y??R2 /x?Df
EJEMPLO ILUSTRATIVO
1. Sea f la función definida por
Entonces
(0,0) ? gráfico de f. ¿Porqué?
(-1,1) ? gráfico de f. ¿Porqué?
f (x) ? x2 en ??1,4?
(2,4) ? gráfico de f. ¿Porqué?
(4,16) ? gráfico de f. ¿Porqué?
VERIFICANDO SU COMPRENSION
2. Sea g la función definida por
1
x
g(x) ?
a) ¿Cuál es el domino natural de g?
El mayor valor de x será cuando y=0; es decir si 40-2x = 0 o bien x=20
? A?x? ? 40x?2×2, D= ?0,20?
VERIFICANDO SU COMPRENSION
1. Con una hoja cuadrada de cartón, de 50 cms por lado, se hará una caja sin tapa,
recortando un cuadrado en cada una de sus
esquinas y luego doblando los bordes hacia arriba. Expresar:
a) El área de la base y b) El volumen de la caja,
en función de la longitud x del lado del cuadrado recortado.
2. Un cable de 100 cms de longitud se corta en dos pedazos. Con un pedazo que tiene x
cms de longitud se construye un cuadrado y con el otro un rectángulo cuya base es el doble
de la altura. Expresar la suma de las áreas (del cuadrado y rectángular) en función de x.
3.2 GRAFICA DE UNA FUNCION
DEFINICION: La gráfica de una función f, es el conjunto de puntos en el
plano cartesiano, cuyas coordenadas satisfacen la fórmula (o
ecuación) que defina f
unidades
2. Un hombre dispone de 40 pies de malla de alambre para cercar un jardín rectangular,
utilizando como muro un lado de su casa. Encuentre una fórmula que exprese el área del
jardín en función de x (la longitud de uno de sus lados).
SOLUCION
A: el área del rectángulo (variable dependiente)
x: longitud de un lado del rectángulo (variable independiente)
casa A= xy (aquí y es una variable no deseada)
x x 40=2x + y
y
Eliminamos la variable no deseada del sistema de ecuaciones por el método de sustitución
así:
A= xy y P=4?
AQ-2x= y
g(x) ?
b) Si g está definida en ?0,5?, determine puntos en la gráfica de g y puntos que no estén
en la gráfica de g. Justifique su respuesta
PROCEDIMIENTO PARA GRAFICA SU FUNCION
Para construir la gráfica de una función se sugieren tres pasos.
PASO 1: Obtener las coordenadas de unos puntos que satisfagan la ecuación que define a
la función. Presentar estos puntos en una tabla de valores
PASO 2: Ubicar en el plano los puntos de la tabla de valores y
PASO 3: Unir los puntos mediante una curva de trazo contínuo
NOTA: Al construir la gráfica de una función definida en un intervalo
?a,b? o ?a,b?,
conviene comenzar la tabla de valores con el punto con abscisa a y terminar con el punto
con abscisa b. Cuando el intervalo es abierto, se eliminan los puntos terminales de la
gráfica, dejando en su lugar un hueco.
EJEMPLO ILUSTRATIVO
Construir la gráfica de
a) ?1,4?
1
x
b)
?
en
1,4?
SOLUCION
a) x g(x)
b)
1
1
4
1
4
1
1
4
1
4
VERIFICANDO SU COMPRENSION
Construya la gráfica de f (x) ? x2 en
a) ??1,2? b) ??1,2?
c)
??,2?
d)
??1,2?
x
x
y
x
Donde el dominio natural a0 ? 1……a , son polinomial R.
3.3 FUNCIONES ESPECIALES Y SUS GRAFICAS
3.3.1. FUNCIONES POLINOMIALES
DEFINICION: Una función polinomial es cualquier función f, que tenga
como regla de correspondencia una expresión de la forma
f (x) ? anxn ?an?1xn?1 ?…….?a2x2 ?a1x?a0
Obviamente, los coeficientesde cualquier función números reales y los exponentes
son enteros no negativos
Si an ? 0, n es el grado de la función polinomial
Particularmente, una función polinomial
1
2
3
1
1
2
1
3
4
y
4
1
y
1
2
3
4
1
1
2
1
3
1
4
y ? y1
? De grado 0,
f (x) ? a0 , se llama función constante.
? De grado 1, f (x) ? ax?b, se llama función lineal.
? De grado 2,
? De grado 3,
f (x) ? ax2 ?bc?c, se llama función cuadrática
f (x) ? ax3 ?bx2 ?cx ?d , se llama función cúbica
CASO A: FUNCION LINEAL Y SU GRAFICA
Graficar en el intervalo
??1,5? la función f
a) Si
f (x) ? 2x?1 o y= 2x-1
b) Si
f (x) ? ?2x?1 o y= -2x-1
SOLUCION
En ambos casos, la tabla de valores constará de dos puntos, porque como pronto veremos,
la gráfica de una función líneal es una línea recta y toda recta está determinada por dos
puntos de ella.
a)
b)
0
? 2
y2 ? y1
x2 ? x1
c = 0, de modo m ?
y la división entre cero no está permitida.
NOTA 2. La pendiente de una recta horizontal es cero ya que
y2 ? y1= c c = 0, y
y2 ? y1
x2 ? x1
m ?
? 0.
EJEMPLOS ILUSTRATIVOS
Advierta: cuando en la ecuación que define a una línea recta, la variable dependiente está
despejada:
– La recta sube si el coeficiente de la variable independiente es positivo; es decir, el valor
y crece al crecer el valor de x.
– La recta baja si el coeficiente de la variable independiente es negativo; es decir, el valor de
y decrece al aumentar el valor de x.
NOTA: Si c es una constante, entonces
y=c representa una recta horizontal y
x=c representa una recta vertical
DEFINICION: Si una línea recta no es vertical y P(x,y) con Q(x2, y2) son
puntos distintos de la recta, entonces la pendiente de la recta es
m ? 2 ?
x2 ? x1 diferencia de abscisas
NOTA 1. La pendiente de una recta vertical no está definida porque en tal caso x2 ? x1= c
x
y
-1
-3
5
9
x
y
-1
5
1
-11
-3
0 0
1
2
3
4
5
5
y
0
1
-1
-2
2
4
5
-10
-11
Encuentre la pendiente de la recta representada por la ecuación
a) y = 2x 4 b) y = -2x + 4
SOLUCION
En cada caso necesitamos dos puntos (cualesquiera) que pertenezcan a la gráfica de la
ecuación dada.
Para a)
x
0
2
y
-1
0
Para b)
x
0
2
y
4
0
Advierta: en cada caso, la pendiente de la recta es el coeficiente de la variable
independiente, cuando la variable dependiente está despejada. Consecuentemente
m > 0, indica que la recta sube
m< 0, indica que la recta baja
m = 0, ni sube ni baja
VERIFICANDO SU COMPRENSION
Encuentre de dos maneras distintas, la pendiente de la recta representada por la ecuación.
a) 3x 2 = 4y b) 3 2y = x
Para obtener la ecuación que define a una recta se tienen las siguientes alternativas
PRIMERA FORMA: PUNTO PENDIENTE
Si (x1,y1) es un punto específico de una recta no vertical, (x,y) es cualquier otro punto
situado sobre la recta y m es la pendiente, entonces la ecuación se puede escribir como: y
y1 = m (x x1), que es la forma punto pendiente de la ecuación de la recta que pasa a
través del punto (x1,y1) y cuya pendiente es m.
Particularmente, si en la forma punto pendiente (x1,y1) = (0,b), donde b se llama intersección
y y es la ordenada del punto donde la recta cruza el eje y, se tiene y-b = m(x-0) = mx o
bien y = mx + b.
y = mx + b es la fórmula pendiente-intersección de la ecuación de la recta.
EJEMPLOS ILUSTRATIVOS
1. Determine la ecuación de la recta que pasa por (1,3) con pendiente 6.
SOLUCION
Tomando (x1,y1) = (1,3) y m=6 en la forma punto pendiente se obtiene
y 3 = 6 (x-1)
y 3 = 6x 6
y = 6x 3
2. Calcule la pendiente y la intersección y de 2x+3y+6 = 0
SOLUCION
Despejando y:
2
3
y= ?
x?2
2
3
Por tanto m = ?
es la pendiente y b = -2 es la intersección y
VERIFICANDO SU COMPRENSIÓN
1. Determine la ecuación de la recta que pasa por (-1,-3) con pendiente -1.
? 2
?1?0
0?2
m ?
? ?2
4?0
0?2
m ?
y ? y1 y2 ? y1
x2 ? x1
(x?6)
?1?(?4)
(x?6)
3(x?6)
(x?1)
?4?(?1)
?3(x ?1)
a) m1 ?
, m2 ?
5?11 ?6
5?4 1 ?2?0
2. Calcule la pendiente y la intersección y de y-2x+1=0
SEGUNDA FORMA: DOS PUNTOS
Si (x1,y1) y (x2,y2) son puntos específicos de una recta no vertical y (x,y) es cualquier otro
punto situado sobre la recta, entonces y son expresiones de la pendiente,
x ? x1
por lo tanto
=
x ? x1
=m o bien y y1 =
y2 ? y1
x2 ? x1
(x-x1)
Esta última igualdad recibe el nombre de Forma de dos puntos de la ecuación de la recta
que pasa a través de los puntos (x1,y1) y (x2,y2).
NOTA: En la forma dos puntos de la ecuación de la recta, a cualquiera de los dos puntos
se puede elegir como (x1,y1).
EJEMPLO ILUSTRATIVO
Halle la ecuación de la recta que pasa a través de los puntos (6,-4) y (1,-1).
SOLUCION
Tomando (x1,y1) = (6,-4)
y-(-4) =
1?6
y+4 =
1?6
-5(y+4) = 3(x-6)
Tomando (x1,y1) = (1,-1)
y-(-1) =
6?1
y+1 =
5
5(y+1) = -3(x-1)
-5y 20 = 3x 18 5y + 5 = -3x + 3
0 = 3x + 5y + 2
3x + 5y + 2 = 0
VERIFICANDO SU COMPRENSION
Halle la ecuación de la recta que para a través de los puntos (-6,4) y (-1,1).
RECTAS PARALELAS Y PERPENDICULARES: Dos rectas paralelas o perpendiculares
entre sí, pueden caracterizarse por medio de sus pendientes
RECTAS PARALELAS: Dos rectas no verticales y=m1x+b1 y y= m2x + b2 son paralelas si
y sólo si tienen la misma pendiente (m1 = m2)
RECTAS PERPENDICULARES: Las dos rectas y=m1x+b1 y y= m2x + b2
son
perpendiculares si y sólo si el producto de sus pendientes es -1 (m1m2= -1) (aquí se
supondrá, por supuesto, que m1 ? 0 y= m2 ? 0), por lo tanto, ninguna de las dos rectas es
horizontal o vertical.
EJEMPLO ILUSTRATIVO
Los siguientes pares de recta ¿son paralelas, perpendiculares o ninguno de los casos?
a) Pasa a través de (2,5) y (4,9) y a través de (3,-1) y (6,5)
b) Pasa a través de (4,0) y (2,-1) y a través de (2,5) y (5,1)
c) Pasa a través de (12,5) y (10,4) y a través de (-1,0) y (0,-2)
4
2
?
SOLUCION
9?5
4?2
6
3
? 2
?
5?(?1)
6?3
? 2 , m2 ?
1
2
?
m1 = m2
0?(?1)
4?2
b) m1 ?
? 2
? son paralelas
?
2?5 ?3
c) m1 ?
? ?2
? ninguna de las dos
? , m2 ?
12?10 2 0?(?1)
m1m2 =-1
? son perpendiculares
VERIFICANDO SU COMPRENSION
Los siguientes pares de rectas, ¿son paralelas, perpendiculares o ninguno de los casos?
a) 6x + 3y = 4 b) 8x 2y = 5
2x + y = -5
x + 4y = 15
CASO B: FUNCION CUADRATICA Y SU GRAFICA
2
c son números reales, a?0, se llama función cuadrática.
2
cuadrática (escrita en forma estándar).
2 2
está en forma estándar.
2
en x y un término independiente de x. Así, las ecuaciones.
2 2 2
Son ecuaciones cuadráticas completas (solo b) está en forma estándar).
? Se dice que una ecuación cuadrática es incompleta si es de la forma:
2
2
A la abscisa a del punto (a,0), donde la gráfica de f cruza al eje x (la intersección x) se
llama
? Cero de la función cuadrática, o bien
? Raíz de la ecuación cuadrática
DEFINICIÓN: Las raíces de una ecuación cuadrática son los valores de la incógnita (x en
nuestro caso) que satisface la ecuación)
NOTA 1: Resolver una ecuación cuadrática es hallar las raíces de la ecuación. Si estamos
interesados solo en los valores reales, pueden ocurrir tres casos: que la cuadrática tenga
dos raíces reales, una sola raíz real o que carezca de solución real.
EJEMPLOS ILUSTRATIVOS
La ecuación y = (x-1)(x+2) tiene dos raíces reales: x=1 y x=-2. En efecto 0 = (x-1)(x+2).
Si x = 1, se cumple 0 = 0 (x+2) = 0
Si x = 1, se cumple 0 = 0 (x+2) = 0
2
2 2
2 2 2
cualquier potencia para de un número real es un número negativo.
NOTA 2: Hallar los ceros de una función cuadrática es hallar las raíces de la ecuación
(cuadrática) que la define. Así:
? Los ceros de f(x) = (x-1)(x+2) son las raíces de la ecuación
y=(x-1)(x+2)(1y-2).
2
2
2
2
METODOS PARA RESOLVER ECUACIONES CUADRATICAS
Existen métodos para resolver ecuaciones cuadráticas incompletas y varios métodos para
resolver ecuaciones cuadráticas completas; sin embargo, utilizaremos únicamente el
método de la fórmula general que igual sirve para los distintos tipos de ecuaciones
cuadráticas.
FORMULA GENERAL PARA RESOLVER ECUACIONES CUADRATICAS
2
?b? b2 ?4ac
2a
x ?
Fórmula general.
EJEMPLOS ILUSTRATIVOS
? La gráfica de y = (x + c) , es la gráfica de y = x
? La gráfica de y = (x c) , es la gráfica de y = x
6 (0,4) y=x2+4
2
Resolver las siguientes ecuaciones cuadráticas:
2 2 2
2 2
SOLUCION
En cada caso, para identificar a,b y c de la fórmula general, la ecuación debe estar en
forma estándar.
Así :
2
2
2
2
2
2
discriminante de la ecuación cuadrática. Al determinar el valor del discriminante se
obtiene información acerca de la naturaleza de las raíces, sin tener que resolver realmente
la ecuación.
2
2
2
2
EJEMPLOS ILUSTRATIVOS
Determine la naturaleza de las raíces de la ecuación dada:
2
2
2
VERIFICANDO SU COMPRENSION
Determine la naturaleza de las raíces de las ecuaciones
2 2
GRAFICA DE UNA FUNCION (ECUACION) CUADRATICA
PRIMERA FORMA: Usando deslazamientos y reflexiones de la gráfica de la ecuación y = x
2
2
2
2
2
desplazada c unidades hacia la
desplazada c unidades hacia la
izquierda.
derecha.
EJEMPLOS ILUSTRATIVOS
Para un número real c mayor que cero: (0,0)
2 2
2 2
y=x2
y
y
2
-2
0
4
(0,4)
y=x2+4 x
5 y
0
-1
-2
-3
1
2
3
y
5
6
La gráfica de y = -x , es 2 la gráfica de 4y = x reflejada
La gráfica de y = 4 (x+2) , se obtiene de la gráfica de y = x
-4
a) y = (x-1) 1 b) y = 1-(x+2)
(r1,0), ? ?
?r ?r2 ?? y (r ,0) y luego se unen con una curva de trazo continua
, f? 1 ??
? 2 ??
2 2
2 2
desplaza 4 unidades hacia arriba (cruza el eje de x en -2 y 2).
2
2
desplazándola 2 unidades
hacia la izquierda; esta a su vez se refleja y la reflexión se desplaza 4 unidades hacia arriba
(Corta al eje x en -4 y 0).
2
2
c) y = -1- (x-2)
2
SEGUNDA FORMA: Usando las raíces de la ecuación
? Si la ecuación cuadrática tiene dos raíces reales, r1 y r2, se ubican en el plano los puntos
?r 1 ?r2
? 2
2
EJEMPLOS ILUSTRATIVOS
2
SOLUCION
y=(x+4)2
0
x
y=(x+4)2
-2
-4
-6
x
y
5
0
y=-x2
y
0
0
y=4-x2
Advierta: Cuando en una función cuadrática la variable dependiente está despejada.
2
2
VERIFICANDO SU COMPRENSION
2
siguientes ecuaciones:
x
y
0
20
0
?
?
?
?
?
?
?
?
x
y=4(x+2)2
0
y
0
f(x) = 2x + 3x 2 = 0, cuando x = 1
? ?
r 1 ? r2
y f ? 3
? ?
? ?
8
4
?? ,?
? y ? ,0?
f(x) = -2x -3x+2 = 0, cuando x= 1
? ?
r 1 ? r2
y f ? 3
?
? ?
8
4
?? ,?
? y ? ,0?
y=x2+2x+1
2
2
o
2
x = -2 (verificarlo), si r ? 1
y r=-2, entonces
2 4
3 25
? 3
? 4
8 ? ?2 ?
25? ?1 ?
2
SOLUCION
2
2
o
x=-2 (verificarlo), si
2
r ? 1
y r=-2, entonces
2 4
3 25
Los puntos a ubicar en el plano son (-2,0),
? 3
? 4
8 ? ?2 ?
25? ?1 ?
Los puntos a ubicar en el plano son (-2,0),
y
y=2×2+3x+2
x
0
0
x
0
0
Si la ecuación cuadrática tiene una raíz real única, r entonces se ubica en el plano el punto
(r,0) y la intersección y, (0,y) y luego se unen los puntos con una curva de trazo continuo.
2
2
EJEMPLOS ILUSTRATIVOS
2
SOLUCION
2
La intersección y es 1. Los puntos a ubicar en el plano son (-1,0), (0,1)
y
50
-10
x
0
0
-2
3
4
?
8
y
5 25
3.3.2 FUNCION RAIZ CUADRADA Y SU GRAFICA
DEFINICION DE FUNCION RAIZ CUADRADA: Una función raíz cuadrada f, se denota
por el símbolo
y se especifica así:
f (x) ? x es el número no negativo cuyo cuadrado es x.
Tiene como dominio natural, el conjunto de todos los números reales no negativos.
Así
f (4) ? 4 ? 2 porque 22 ? 4 (se dice la raíz cuadrada de 4 es 2)
f (3) ? 9 ?3 porque 32 ? 9 (se dice la raíz cuadrada de 9 es 3)
Advierta
f (?4) ? ?4 no está definida?
GRAFICA DE UNA FUNCION RAIZ CUADRADA (SUS DESPLAZAMIENTOS Y
REFLEXIONES)
EJEMPLOS ILUSTRATIVOS
1. Gráficar y ? x x??0,16?
SOLUCION
y ? x?1 , se obtiene desplazando la gráfica de y ? x , una unidad
y ? x?1, se obtiene desplazando la gráfica de y ? x , una unidad
2. La gráfica de
hacia la derecha.
3. La gráfica de
hacia la izquierda.
4. La gráfica de
y ? ? x , se obtiene reflejando la gráfica de y ? x .
5. La gráfica de
y ? 4? x , se obtiene reflejando la gráfica de
y ? x , y luego
desplazando esta reflexión 4 unidades hacia arriba.
Así.
x
0
1
4
9
y
0
1
2
3
16
4
x
y
0
16
x
y? x?1
y
y
y
x
x
x
y
y ? ? x
y ? 4? x
y ? x?1
4
16
6. Graficar
y ? 9?x
Puesto que el dominio natural de una función raíz cuadrada es el conjunto de los números
reales no negativos, la función dada esta definida para los valores de x que hacen el
radicando, 9 x no negativo; es decir 9 x = 0, o bien 9 = x. Así, la gráfica de la función
dada es
VERIFICANDO SU COMPRENSION
Graficar.
a) f (x) ? 4?x
b)
f (x) ? 2? 4?x
c)
f (x) ? ?2? 1?x
3.3.3 FUNCIONES EXPONENCIALES Y SUS GRAFICAS
Las funciones (como las polinomiales y las raíces cuadradas) cuya regla de
correspondencia es una expresión algebraica, se llama funciones algebraicas.
Las funciones que no son algebraicas se llaman funciones trascendentes. Entre ellas
tenemos las funciones exponenciales, que estudiamos a continuación. Con tal propósito
recordamos la potenciación.
POTENCIACION
1. CONCEPTO DE POTENCIA CON EXPONENTE ENTERO Y POSITIVO.
Al hacer cálculos matemáticos con frecuencia encontramos que algunos involucran
productos de varios factores iguales, de tal manera que es conveniente tener una forma
abreviada para expresarlos y establecer las reglas que permitan realizar operaciones con
ellos en su forma abreviada. En esta sección nos ocupamos de ambos aspectos.
Comenzamos con un caso en el cual el factor repetido es un número, luego es un monomio
y finalmente un binomio.
DEFINICION: Si n es un entero positivo y a es cualquier número real, entonces la n –
ésima potencia de a, representada por an, es el resultado de tomar el número a n veces
como factor; esto es
an = a.a.a.a.a
..a, n veces
En el símbolo an, a se llama la base y n, el exponente de la potencia. an se lee la n-
ésima potencia de a o a elevada a la n. Al proceso para encontrar las potencias de un
número se le llama potenciación. Advierta que la primera potencia de cualquier número a
es el mismo número; es decir; a1 ?a; por ello, cuando no se escribe exponente, debe
entenderse que éste es uno.
2. Signos de las potencias.
a) Potencias de un número positivo
32 = (3)(3) = 9 (la segunda potencia de 3 es 9)
33= (3)(3)(3) = 27 (la tercera potencia de 3 es 27)
34 = (3)(3)(3)(3) = 81 (la cuarta potencia de 3 es 81)
Para recordar: cualquier potencia de un número positivo es un número positivo.
b) Potencias de un número negativo
(?3)2= (-3)(-3) = 9
x
y ? 9?x
9
y
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