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2° BGU · Matemáticas
Funciones · Funciones reales

Paridad de una función

Te conviene dominar: Simetría (1.° de Bachillerato General Unificado (BGU))
Te conviene dominar: Ángulos orientados y circunferencia trigonométrica (10.° de EGB (Educación General Básica, subnivel Superior))

Una aplicación del celular que predice el consumo de energía de un departamento en Quito mide el error de forma simétrica: equivocarse 4 kWh por exceso cuenta igual que equivocarse 4 por defecto. ¿Cómo se ve esa simetría en una función y cómo se comprueba con la fórmula? Eso vamos a resolver.

Función par e impar

Gráficamente: una función par es simétrica respecto del eje de ordenadas (el eje $y$); una impar es simétrica respecto del origen. Recuerda que el dominio debe ser simétrico respecto de $0$.

Gráficas comparativas de una función par, simétrica respecto del eje y, y de una función impar, simétrica respecto del origen. par: simétrica respecto del eje y impar: simétrica respecto del origen

Para comprobarlo con la fórmula, siempre haces lo mismo: reemplazas $x$ por $-x$ en toda la expresión y comparas el resultado con $f(x)$ y con $-f(x)$.

Dos consecuencias útiles de la definición: si una función impar está definida en $x=0$, entonces $f(0)=0$ (porque $f(0)=-f(0)$). Y conociendo $f(a)$, la paridad te da $f(-a)$ sin calcular nada: $f(-a)=f(a)$ si es par y $f(-a)=-f(a)$ si es impar.

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Sabiendo que el costo de mantenimiento de una máquina sigue una función par $C(t)$ respecto al tiempo óptimo $t=0$, y que $C(4) = 150$ dólares, ¿cuál será el valor de…

Sabiendo que el costo de mantenimiento de una máquina sigue una función par $C(t)$ respecto al tiempo óptimo $t=0$, y que $C(4) = 150$ dólares, ¿cuál será el valor de $C(-4)$?

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Completa los valores que faltan para que la función $f(x)$ sea impar en todo su dominio: $f(1)=4$, $f(2)=-1$, $f(-1)=\dots$, $f(-2)=\dots$

Completa los valores que faltan para que la función $f(x)$ sea impar en todo su dominio: $f(1)=4$, $f(2)=-1$, $f(-1)=\dots$, $f(-2)=\dots$

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La posición de un objeto en un entorno virtual tridimensional se rige por una función impar $p(t)$. Si en el instante $t=3$ s su posición en uno de los ejes es…

La posición de un objeto en un entorno virtual tridimensional se rige por una función impar $p(t)$. Si en el instante $t=3$ s su posición en uno de los ejes es $p(3) = -12$ m, ¿cuál era su posición en el instante $t=-3$ s?

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Observa la siguiente gráfica y clasifica la función representada como par, impar o sin simetría evidente, justificando tu respuesta a partir de los puntos destacados.

Observa la siguiente gráfica y clasifica la función representada como par, impar o sin simetría evidente, justificando tu respuesta a partir de los puntos destacados.

X Y a -a f(a) f(-a)
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Polinomios y parámetros

Para un polinomio, la paridad se lee en los exponentes: si todos los términos tienen exponente par (el término independiente cuenta como $x^0$), es par; si todos tienen exponente impar, es impar. Si hay de los dos tipos, no es ni par ni impar.

Cuando el enunciado trae un parámetro, se impone la condición de paridad y se igualan los coeficientes.

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Determina analíticamente si la función polinómica $f(x) = 3x^4 - 2x^2 + 5$ es par, impar o ninguna de las dos.

Determina analíticamente si la función polinómica $f(x) = 3x^4 - 2x^2 + 5$ es par, impar o ninguna de las dos.

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Comprueba matemáticamente si la función polinómica $h(x) = x^3 - 5x + 2$ presenta algún tipo de simetría respecto al eje de ordenadas o respecto al origen.

Comprueba matemáticamente si la función polinómica $h(x) = x^3 - 5x + 2$ presenta algún tipo de simetría respecto al eje de ordenadas o respecto al origen.

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Calcula el valor del parámetro $k$ para que la función de beneficios de una empresa, dada por $B(x) = x^2 + (k-3)x + 10$, sea una función par y, por tanto, simétrica…

Calcula el valor del parámetro $k$ para que la función de beneficios de una empresa, dada por $B(x) = x^2 + (k-3)x + 10$, sea una función par y, por tanto, simétrica respecto a $x=0$.

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Sea $f(x)$ una función polinómica de grado 4. Si $f(x)$ es una función par, $f(0)=3$, $f(1)=4$ y $f(2)=11$, determina la expresión analítica completa de $f(x)$.

Sea $f(x)$ una función polinómica de grado 4. Si $f(x)$ es una función par, $f(0)=3$, $f(1)=4$ y $f(2)=11$, determina la expresión analítica completa de $f(x)$.

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Funciones racionales, trigonométricas, exponenciales y con módulo

Con eso, $\tan(-x)=\dfrac{-\operatorname{sen}(x)}{\cos(x)}=-\tan(x)$: la tangente es impar.

Otras piezas que conviene tener a mano: $|{-x}|=|x|$ (el valor absoluto es par) y $3^{-x}$ es el "espejo" de $3^x$.

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Estudia la paridad de la función racional $g(x) = \frac{2x}{x^2 + 1}$, indicando si presenta simetría respecto al eje de ordenadas o respecto al origen.

Estudia la paridad de la función racional $g(x) = \frac{2x}{x^2 + 1}$, indicando si presenta simetría respecto al eje de ordenadas o respecto al origen.

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Determina analíticamente la paridad de la función trigonométrica $f(x) = 2\sin(x)$, recordando las propiedades del seno para ángulos negativos.

Determina analíticamente la paridad de la función trigonométrica $f(x) = 2\sin(x)$, recordando las propiedades del seno para ángulos negativos.

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El perfil de un arco arquitectónico se modeliza mediante la función $f(x) = \frac{x^2 - 16}{x^2 + 4}$, donde $x$ es la distancia horizontal al centro en metros.…

El perfil de un arco arquitectónico se modeliza mediante la función $f(x) = \frac{x^2 - 16}{x^2 + 4}$, donde $x$ es la distancia horizontal al centro en metros. Demuestra analíticamente si este perfil es simétrico respecto al eje central vertical (función par).

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Una empresa de análisis de datos utiliza la función $E(x) = 3^x + 3^{-x}$ para medir el error simétrico de un algoritmo de predicción. Analiza y demuestra la paridad de…

Una empresa de análisis de datos utiliza la función $E(x) = 3^x + 3^{-x}$ para medir el error simétrico de un algoritmo de predicción. Analiza y demuestra la paridad de esta función.

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La fuerza de atracción electromagnética entre dos componentes metálicos se modeliza con una función impar $F(d) = \frac{ad^3 + bd^2 + 5d}{d^2 + 1}$, donde $d$ es la…

La fuerza de atracción electromagnética entre dos componentes metálicos se modeliza con una función impar $F(d) = \frac{ad^3 + bd^2 + 5d}{d^2 + 1}$, donde $d$ es la distancia. Determina el valor que debe tener obligatoriamente el parámetro $b$ para que se cumpla dicha simetría.

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Logaritmos y asíntotas verticales en la paridad

Dos herramientas que aparecen en funciones más complejas.

Logaritmo de un cociente y de un recíproco. Para $a>0$ y $b>0$ vale $\ln\left(\dfrac{a}{b}\right)=\ln a-\ln b$. En particular, $\ln\left(\dfrac{1}{u}\right)=-\ln u$. Por eso, si al calcular $f(-x)$ te queda el recíproco del argumento que tenías en $f(x)$, el logaritmo cambia de signo.

Asíntota vertical de una función racional. Una función racional $\dfrac{N(x)}{D(x)}$ tiene una asíntota vertical en $x=c$ cuando $D(c)=0$ y $N(c)\neq0$: cerca de $c$ el cociente crece (o decrece) sin límite. Entonces, saber que hay una asíntota en $x=c$ te da la ecuación $D(c)=0$.

Raíces cuadradas. Si $f$ contiene dos radicales que se intercambian al sustituir $x$ por $-x$, la resta cambia de signo.

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Estudia la paridad de la función $f(x) = \ln\left(\frac{1-x}{1+x}\right)$, utilizada en física para modelizar ciertos potenciales eléctricos en el intervalo $(-1, 1)$.

Estudia la paridad de la función $f(x) = \ln\left(\frac{1-x}{1+x}\right)$, utilizada en física para modelizar ciertos potenciales eléctricos en el intervalo $(-1, 1)$.

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Analiza la paridad de la función $f(x) = \sqrt{x^2 + x + 1} - \sqrt{x^2 - x + 1}$, que representa la diferencia de distancias de un punto $P(x, 0)$ del eje de abscisas a…

Analiza la paridad de la función $f(x) = \sqrt{x^2 + x + 1} - \sqrt{x^2 - x + 1}$, que representa la diferencia de distancias de un punto $P(x, 0)$ del eje de abscisas a dos focos emisores de calor situados en $F_1\left(-\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}\right)$ y $F_2\left(\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}\right)$.

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Un ingeniero diseña una pieza mecánica cuyo contorno superior viene dado por $f(x) = \frac{ax^3 + cx}{x^2 + b}$. Sabiendo que el contorno es una función impar, pasa por…

Un ingeniero diseña una pieza mecánica cuyo contorno superior viene dado por $f(x) = \frac{ax^3 + cx}{x^2 + b}$. Sabiendo que el contorno es una función impar, pasa por los puntos $(2, \frac{10}{3})$ y $(3, \frac{15}{4})$, y tiene una asíntota vertical en $x=1$ (para $x>0$), calcula los valores exactos de los parámetros $a, b$ y $c$.

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Producto y composición

Con la suma pasa algo parecido: par + par es par e impar + impar es impar; pero par + impar, en general, no es ni par ni impar. De hecho, toda función definida en $\mathbb{R}$ se puede descomponer como suma de una par y una impar:

$$P(x)=\frac{f(x)+f(-x)}{2}\qquad I(x)=\frac{f(x)-f(-x)}{2}\qquad f=P+I$$
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Estudia la paridad de la función $f(x) = x|x|$, que describe la fuerza de arrastre aerodinámico de un vehículo en función de su velocidad $x$.

Estudia la paridad de la función $f(x) = x|x|$, que describe la fuerza de arrastre aerodinámico de un vehículo en función de su velocidad $x$.

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Determina analíticamente si la función $g(x) = \frac{x^3 - x}{|x|}$ es par, impar o ninguna de las dos.

Determina analíticamente si la función $g(x) = \frac{x^3 - x}{|x|}$ es par, impar o ninguna de las dos.

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Dadas dos funciones, $f(x)$ que es par y $g(x)$ que es impar, demuestra analíticamente qué tipo de paridad tiene la función producto $h(x) = f(x) \cdot g(x)$.

Dadas dos funciones, $f(x)$ que es par y $g(x)$ que es impar, demuestra analíticamente qué tipo de paridad tiene la función producto $h(x) = f(x) \cdot g(x)$.

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Demuestra que cualquier función $f(x)$ definida en $\mathbb{R}$ puede expresarse como la suma de una función par $P(x)$ y una función impar $I(x)$ utilizando las…

Demuestra que cualquier función $f(x)$ definida en $\mathbb{R}$ puede expresarse como la suma de una función par $P(x)$ y una función impar $I(x)$ utilizando las expresiones $P(x) = \frac{f(x)+f(-x)}{2}$ e $I(x) = \frac{f(x)-f(-x)}{2}$.

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Sabiendo que cualquier función $f(x)$ definida en $\mathbb{R}$ puede expresarse como la suma de una función par $P(x) = \frac{f(x)+f(-x)}{2}$ y una función impar…

Sabiendo que cualquier función $f(x)$ definida en $\mathbb{R}$ puede expresarse como la suma de una función par $P(x) = \frac{f(x)+f(-x)}{2}$ y una función impar $I(x) = \frac{f(x)-f(-x)}{2}$, descompón la función exponencial $f(x) = e^x$ en la suma de una función par y una función impar.

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Si $f(x)$ es una función par y $g(x)$ es una función impar, determina y demuestra rigurosamente la paridad de la función compuesta $h(x) = f(g(x))$.

Si $f(x)$ es una función par y $g(x)$ es una función impar, determina y demuestra rigurosamente la paridad de la función compuesta $h(x) = f(g(x))$.

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Paridad y derivada

La derivada de una función en un punto es la pendiente de su recta tangente en ese punto (en este curso la estudiarás con más detalle). Alcanza con esta idea para ver cómo se relaciona con la paridad.

En una función par, lo que ocurre a la izquierda del eje $y$ es el reflejo de lo que ocurre a la derecha. Por ejemplo, $x^2$ sube a la derecha del eje y baja a la izquierda; en cambio, $\cos(x)$ también es par, pero decrece a la derecha de $0$ y crece a la izquierda. Lo que no cambia es el reflejo: si en $x=a$ la tangente tiene pendiente $m$, la tangente en $x=-a$ es su imagen en el espejo y tiene pendiente $-m$ (reflejar respecto del eje $y$ cambia el signo de la pendiente). Entonces, para una función par, $f'(-a)=-f'(a)$: la derivada es impar.

En una función impar pasa lo contrario. El giro de $180^\circ$ alrededor del origen no cambia la pendiente de una recta, así que la tangente en $-a$ tiene la misma pendiente que en $a$: $f'(-a)=f'(a)$. La derivada de una función impar es par.

Fíjate en ejemplos conocidos: $x^2$ es par y su derivada $2x$ es impar; $x^3$ es impar y su derivada $3x^2$ es par; $\cos(x)$ es par y su derivada $-\operatorname{sen}(x)$ es impar.

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La derivada de una función nos da la pendiente de su recta tangente en cada punto. Si $f(x)$ es una función impar y derivable en todo $\mathbb{R}$, demuestra…

La derivada de una función nos da la pendiente de su recta tangente en cada punto. Si $f(x)$ es una función impar y derivable en todo $\mathbb{R}$, demuestra matemáticamente que su función derivada $f'(x)$ debe ser obligatoriamente una función par.

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Leer la paridad en el gráfico

Si conoces la mitad derecha del gráfico ($x\ge 0$) y sabes que la función es par, la mitad izquierda es el reflejo respecto del eje $y$: $f(-x)=f(x)$. Si es impar, la mitad izquierda se obtiene reflejando respecto del eje $y$ y también respecto del eje $x$ (un giro de $180^\circ$ alrededor del origen): $f(-x)=-f(x)$.

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La gráfica muestra la mitad derecha (para $x \ge 0$) del perfil de una antena parabólica. Sabiendo que su ecuación global corresponde a una función par, describe cómo…

La gráfica muestra la mitad derecha (para $x \ge 0$) del perfil de una antena parabólica. Sabiendo que su ecuación global corresponde a una función par, describe cómo sería la mitad izquierda y qué valor tomará $f(-x)$ en función de $f(x)$.

X Y x f(x) f(x)
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Vuelve al principio: si un modelo penaliza igual un error por exceso que por defecto, su función de error cumple $E(-x)=E(x)$: es una función par, como $|x|$ o $x^2$.

Resumen

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