Función racional
Una fábrica de bloques en Santiago reparte sus costos fijos entre cada pieza que produce. Mientras más bloques fabrica, menos costo fijo carga cada uno, pero el costo medio nunca baja de cierto valor, por grande que sea la producción. Un valor al que la función se acerca sin alcanzarlo, y puntos donde la función "se rompe": ese es el terreno de las funciones racionales.
Dominio de una función racional
Calcula el dominio de definición de la función racional $f(x) = \frac{5x-2}{x^2-9}$.
Calcula el dominio de definición de la función racional $f(x) = \frac{5x-2}{x^2-9}$.
Determina el dominio de la función $f(x) = \frac{x^2+1}{x^2+4x+4}$.
Determina el dominio de la función $f(x) = \frac{x^2+1}{x^2+4x+4}$.
Analiza detalladamente la función racional $f(x) = \frac{x^2-5x+6}{x^2-4}$. Determina su dominio, simplifica la expresión algebraica indicando para qué valores es válida…
Analiza detalladamente la función racional $f(x) = \frac{x^2-5x+6}{x^2-4}$. Determina su dominio, simplifica la expresión algebraica indicando para qué valores es válida la simplificación, halla las ecuaciones de sus asíntotas y explica qué fenómeno gráfico se produce exactamente en el punto de abscisa $x = 2$.
Puntos de corte y signo
Con el eje $y$ se calcula $f(0)$, si $0$ pertenece al dominio. Con el eje $x$ se resuelve $P(x)=0$, comprobando que esas soluciones no anulen también el denominador.
Simetría: funciones pares e impares
Antes de dibujar conviene comprobar si hay simetría: si $f(-x)=f(x)$ para todo $x$ del dominio, $f$ es par (simétrica respecto al eje $y$); si $f(-x)=-f(x)$, es impar (simétrica respecto al origen). Si no se cumple ninguna, no hay simetría.
Halla las coordenadas de los puntos de corte con los ejes cartesiano de la función $f(x) = \frac{3x+12}{2x-5}$.
Halla las coordenadas de los puntos de corte con los ejes cartesiano de la función $f(x) = \frac{3x+12}{2x-5}$.
Estudia el signo de la función racional $f(x) = \frac{x-4}{x+2}$, indicando claramente los intervalos de la recta real donde la función toma valores positivos y donde…
Estudia el signo de la función racional $f(x) = \frac{x-4}{x+2}$, indicando claramente los intervalos de la recta real donde la función toma valores positivos y donde toma valores negativos.
Comprueba analíticamente si la función $f(x) = \frac{3x}{x^2+1}$ es par, impar o no presenta simetría respecto a los ejes de coordenadas.
Comprueba analíticamente si la función $f(x) = \frac{3x}{x^2+1}$ es par, impar o no presenta simetría respecto a los ejes de coordenadas.
Asíntotas verticales
Determina las ecuaciones de las asíntotas verticales y horizontales de la función $f(x) = \frac{4x-1}{x+3}$.
Determina las ecuaciones de las asíntotas verticales y horizontales de la función $f(x) = \frac{4x-1}{x+3}$.
Halla el dominio, los puntos de corte con los ejes coordenados y las ecuaciones de todas las asíntotas de la función racional $f(x) = \frac{3x^2}{x^2-16}$.
Halla el dominio, los puntos de corte con los ejes coordenados y las ecuaciones de todas las asíntotas de la función racional $f(x) = \frac{3x^2}{x^2-16}$.
Asíntotas horizontales y oblicuas
¿Por encima o por debajo de la asíntota oblicua?
Como $f(x)=mx+n+\dfrac{r(x)}{Q(x)}$, la diferencia $f(x)-(mx+n)$ es justo el término del resto. Su signo te dice dónde está la curva: si es positivo, la curva queda por encima de la asíntota; si es negativo, por debajo.
Halla la ecuación de la asíntota oblicua de la función racional $f(x) = \frac{2x^2-5x+4}{x-1}$.
Halla la ecuación de la asíntota oblicua de la función racional $f(x) = \frac{2x^2-5x+4}{x-1}$.
Determina los valores de los parámetros $a$ y $b$ para que la función $f(x) = \frac{ax+7}{3x+b}$ tenga una asíntota vertical en $x = 2$ y una asíntota horizontal en…
Determina los valores de los parámetros $a$ y $b$ para que la función $f(x) = \frac{ax+7}{3x+b}$ tenga una asíntota vertical en $x = 2$ y una asíntota horizontal en $y = \frac{5}{3}$.
Dada la función $f(x) = \frac{x^2+1}{x}$, determina su dominio, sus asíntotas (verticales, horizontales u oblicuas) y estudia la posición de la curva respecto a su…
Dada la función $f(x) = \frac{x^2+1}{x}$, determina su dominio, sus asíntotas (verticales, horizontales u oblicuas) y estudia la posición de la curva respecto a su asíntota oblicua cuando $x \to +\infty$ y cuando $x \to -\infty$.
La hipérbola de proporcionalidad inversa
Dada la función $f(x) = \frac{1}{x+2} - 4$, explica qué transformaciones geométricas elementales (desplazamientos horizontales y verticales) se han aplicado a la gráfica…
Dada la función $f(x) = \frac{1}{x+2} - 4$, explica qué transformaciones geométricas elementales (desplazamientos horizontales y verticales) se han aplicado a la gráfica de la hipérbola básica $y = \frac{1}{x}$ para obtenerla.
Determina los valores del parámetro real $m$ para los cuales la recta de ecuación $y = mx$ interseca a la curva racional $y = \frac{1}{x-2}$ en exactamente un único…
Determina los valores del parámetro real $m$ para los cuales la recta de ecuación $y = mx$ interseca a la curva racional $y = \frac{1}{x-2}$ en exactamente un único punto. Interpreta geométricamente qué representan esas rectas específicas para la curva.
A partir de la siguiente gráfica de una función racional, determina su dominio, las ecuaciones de sus asíntotas (verticales y horizontales) y los puntos de corte con los…
A partir de la siguiente gráfica de una función racional, determina su dominio, las ecuaciones de sus asíntotas (verticales y horizontales) y los puntos de corte con los ejes. A continuación, propón una expresión algebraica del tipo $f(x) = \frac{ax^2}{x^2+b}$ que se ajuste perfectamente a todas estas características visuales.
Ecuaciones, inversa y composición
Para saber cuándo $f(x)$ vale un número dado, igualas y resuelves la ecuación. Se multiplica por el denominador, se resuelve y se comprueba que la solución esté en el dominio.
Función inversa
La función inversa se obtiene cambiando $x$ por $y$ y despejando $y$. Su dominio es el rango de $f$.
Composición: calcular $f(f(x))$
La composición $(f\circ f)(x)=f(f(x))$ se calcula sustituyendo la expresión de $f$ en lugar de la $x$ de $f$. Después se simplifica la fracción de fracciones multiplicando numerador y denominador por el denominador interno.
Si $(f\circ f)(x)=x$, entonces $f$ es su propia inversa: su gráfica es simétrica respecto a la recta $y=x$ (la bisectriz). Aplica el mismo método a $f(x)=\dfrac{x+2}{x-1}$ del ejercicio de abajo.
Encuentra el valor de $x$ para el cual la función $f(x) = \frac{2x+3}{x-1}$ toma exactamente el valor $f(x) = 5$.
Encuentra el valor de $x$ para el cual la función $f(x) = \frac{2x+3}{x-1}$ toma exactamente el valor $f(x) = 5$.
Calcula la expresión analítica de la función inversa (o recíproca) de $f(x) = \frac{2x-1}{x+3}$ y especifica cuál es el dominio de esta nueva función $f^{-1}(x)$.
Calcula la expresión analítica de la función inversa (o recíproca) de $f(x) = \frac{2x-1}{x+3}$ y especifica cuál es el dominio de esta nueva función $f^{-1}(x)$.
Sea la función racional $f(x) = \frac{x+2}{x-1}$. Demuestra analíticamente que la función compuesta $(f \circ f)(x) = x$ para todo valor de $x$ perteneciente a su…
Sea la función racional $f(x) = \frac{x+2}{x-1}$. Demuestra analíticamente que la función compuesta $(f \circ f)(x) = x$ para todo valor de $x$ perteneciente a su dominio. ¿Qué conclusión geométrica sobre la gráfica de $f(x)$ puedes extraer de este resultado en relación con la recta bisectriz $y = x$?
Parámetros en la función
Cuando la función trae letras, las condiciones del enunciado (asíntotas, puntos de la gráfica) se convierten en ecuaciones. Por ejemplo, una asíntota vertical en $x=2$ para $\dfrac{ax+7}{3x+b}$ exige $3(2)+b=0$; la horizontal sale del cociente de coeficientes líderes, $a/3$. Para una asíntota oblicua, divide y compara el cociente con la recta dada.
Parámetro en el denominador
Si el parámetro $k$ está en un denominador cuadrático, las asíntotas verticales dependen de sus raíces reales, y el discriminante $\Delta=b^2-4ac$ dice cuántas hay. Antes, comprueba que esas raíces no anulen también el numerador.
Discute, en función del parámetro real $k$, la existencia de asíntotas verticales para la función $f(x) = \frac{x^2-2x+5}{x^2-kx+9}$. Determina el intervalo de valores…
Discute, en función del parámetro real $k$, la existencia de asíntotas verticales para la función $f(x) = \frac{x^2-2x+5}{x^2-kx+9}$. Determina el intervalo de valores de $k$ para los cuales la función carece por completo de asíntotas verticales.
Encuentra los valores de los parámetros $a$, $b$ y $c$ de la función racional $f(x) = \frac{ax^2+bx+c}{x-3}$ sabiendo que tiene una asíntota oblicua de ecuación…
Encuentra los valores de los parámetros $a$, $b$ y $c$ de la función racional $f(x) = \frac{ax^2+bx+c}{x-3}$ sabiendo que tiene una asíntota oblicua de ecuación $y = 2x+1$ y que su gráfica pasa por el punto de coordenadas $(4, 15)$.
Cotas y crecimiento sin derivadas
A veces hay que demostrar que una función racional no supera cierto valor, o que siempre crece. Se puede hacer solo con álgebra.
Acotar con el discriminante
Se iguala $f(x)=C$, se convierte en una ecuación de segundo grado en $x$ y se exige $\Delta\ge0$ para que tenga solución real. Eso limita los valores posibles de $C$.
Acotar con un cuadrado
Otra vía: $(t-a)^2\ge0$ da $t^2+a^2\ge2at$. Dividiendo entre $t^2+a^2>0$ se obtiene $\dfrac{2at}{t^2+a^2}\le1$, con igualdad en $t=a$.
Crecimiento: dividir y comparar
Si divides, $f=A-\dfrac{B}{t^2+1}$ y puedes razonar sin derivadas.
La concentración $C(t)$ de un fármaco en el torrente sanguíneo $t$ horas después de su administración intramuscular viene dada por la expresión…
La concentración $C(t)$ de un fármaco en el torrente sanguíneo $t$ horas después de su administración intramuscular viene dada por la expresión $C(t) = \frac{30t}{t^2+9}$ (medida en mg/L). Sin utilizar herramientas de derivación, demuestra de forma puramente algebraica que la concentración máxima nunca puede superar los $5$ mg/L y determina en qué instante exacto $t$ se alcanza dicha concentración máxima. (Sugerencia: Plantea la igualdad $C = \frac{30t}{t^2+9}$ como una ecuación de segundo grado en la variable $t$ y analiza la condición que debe cumplir su discriminante para que el tiempo sea un número real).
La población de una especie de pez en un lago protegido sigue un modelo de crecimiento dado por la función $P(t) = \frac{2000t^2+500}{t^2+1}$, donde $t \ge 0$ se mide en…
La población de una especie de pez en un lago protegido sigue un modelo de crecimiento dado por la función $P(t) = \frac{2000t^2+500}{t^2+1}$, donde $t \ge 0$ se mide en años desde el inicio del estudio. Determina la población inicial, la población a muy largo plazo (límite cuando $t \to +\infty$) y demuestra algebraicamente que la población está siempre creciendo a medida que pasa el tiempo. (Sugerencia: Intenta expresar la fracción en la forma $A - \frac{B}{t^2+1}$ realizando la división polinómica).
Funciones racionales en contextos reales
Muchas magnitudes se reparten entre una cantidad variable: un costo fijo entre unidades producidas, la sal entre un volumen que crece, una dosis entre el tiempo. Todas son funciones racionales, y su asíntota horizontal es el valor límite al que tiende la magnitud a largo plazo.
Otras situaciones piden resolver una ecuación (por ejemplo, el instante en que una concentración llega a cierto valor): igualas, quitas el denominador y compruebas que la solución sea válida en el contexto.
Vuelve al principio: el costo medio de la fábrica de bloques se acerca a su costo variable por unidad (la asíntota horizontal) sin alcanzarlo nunca.
El costo medio de producción (en pesos) de $x$ unidades de un componente electrónico viene dado por la función $C_m(x) = \frac{150\,000 + 900x}{x}$. Calcula el costo…
El costo medio de producción (en pesos) de $x$ unidades de un componente electrónico viene dado por la función $C_m(x) = \frac{150\,000 + 900x}{x}$. Calcula el costo medio de fabricar 100 unidades y determina el valor hacia el que tiende el costo medio si la producción se hace infinitamente grande, interpretando el resultado en el contexto del problema.
Un depósito contiene inicialmente 500 litros de agua pura. Se empieza a bombear una solución salina con una concentración de 40 g/L a un ritmo de 10 L/min. La…
Un depósito contiene inicialmente 500 litros de agua pura. Se empieza a bombear una solución salina con una concentración de 40 g/L a un ritmo de 10 L/min. La concentración de sal en el tanque tras $t$ minutos viene dada por la función $C(t) = \frac{400t}{500+10t}$. ¿En qué instante la concentración será exactamente de 25 g/L? ¿Cuál es la ecuación de la asíntota horizontal de esta función y qué significado físico tiene?
Dos operarios trabajan juntos para pintar un muro. El operario más joven tardaría $x$ horas en hacerlo trabajando solo, mientras que el operario de mayor edad tardaría…
Dos operarios trabajan juntos para pintar un muro. El operario más joven tardaría $x$ horas en hacerlo trabajando solo, mientras que el operario de mayor edad tardaría $x+3$ horas. El tiempo total $T(x)$ que tardan si trabajan simultáneamente viene dado por la función $T(x) = \frac{x(x+3)}{2x+3}$. Si trabajando juntos logran terminar el trabajo en exactamente 2 horas, ¿cuánto tiempo habría tardado el operario joven en pintar el muro él solo?