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Prepa 1º · Matemáticas
Funciones · Funciones elementales

Funciones cuadráticas y parábolas

Te conviene dominar: Ecuaciones de segundo grado (3° de secundaria)
Te conviene dominar: Identidades notables (2° de secundaria)

Lanzas una pelota hacia arriba en el patio de la prepa. Sube, se detiene un instante y vuelve a caer. ¿Cómo saber la altura máxima sin ir midiendo punto por punto? La curva que describe la pelota es una parábola, y su punto más alto se calcula directamente con los coeficientes de la función.

Función cuadrática: forma general

Mueve los deslizadores y observa cómo cambia la parábola.

Intersecciones con los ejes

Con el eje $Y$: siempre un solo punto, $f(0)=c$, es decir $(0, c)$.

Con el eje $X$: hay que resolver $ax^2+bx+c=0$ (con factorización o con la fórmula general, como en secundaria). Puede haber dos puntos, uno o ninguno.

Practica★☆☆Sin empezar
Calcula los puntos de corte con los ejes de coordenadas (tanto con el eje de abscisas como con el eje de ordenadas) de la parábola $y = -x^2 + 2x + 8$.

Calcula los puntos de corte con los ejes de coordenadas (tanto con el eje de abscisas como con el eje de ordenadas) de la parábola $y = -x^2 + 2x + 8$.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Indica hacia dónde se abren las ramas de la parábola $y = -3x^2 + 6x - 1$ justificando tu respuesta, y averigua si el vértice de esta función corresponde a un máximo o a…

Indica hacia dónde se abren las ramas de la parábola $y = -3x^2 + 6x - 1$ justificando tu respuesta, y averigua si el vértice de esta función corresponde a un máximo o a un mínimo absoluto. Calcula sus coordenadas.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Determina, sustituyendo en la ecuación, si el punto $(-1, 4)$ y el punto $(2, 1)$ pertenecen a la gráfica de la parábola $y = 2x^2 - 3x - 1$.

Determina, sustituyendo en la ecuación, si el punto $(-1, 4)$ y el punto $(2, 1)$ pertenecen a la gráfica de la parábola $y = 2x^2 - 3x - 1$.

Resolver

El vértice y el eje de simetría

El vértice no se encuentra por tanteo: se deduce completando el trinomio cuadrado perfecto.

Gráfica de una parábola abierta hacia abajo con su vértice en el punto máximo y el eje de simetría vertical discontinuo pasando por él. V(xᵥ, yᵥ) eje: x = xᵥ
Practica★☆☆Sin empezar
Dada la función cuadrática $f(x) = 2x^2 - 8x + 5$, determina las coordenadas exactas de su vértice y la ecuación de su eje de simetría.

Dada la función cuadrática $f(x) = 2x^2 - 8x + 5$, determina las coordenadas exactas de su vértice y la ecuación de su eje de simetría.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Observa las tres parábolas representadas en la siguiente figura. Asocia cada una de las expresiones analíticas con su gráfica correspondiente (A, B o C). 1)…

Observa las tres parábolas representadas en la siguiente figura. Asocia cada una de las expresiones analíticas con su gráfica correspondiente (A, B o C).

1) $y = -x^2 + 2$

2) $y = x^2 - 4x + 4$

3) $y = x^2 - 4$

X Y A B C
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Practica★☆☆Sin empezar
La función $d(t) = 5t^2$ describe la distancia en centímetros que recorre una canica al caer por un riel inclinado en función del tiempo $t$ en segundos. ¿Qué distancia…

La función $d(t) = 5t^2$ describe la distancia en centímetros que recorre una canica al caer por un riel inclinado en función del tiempo $t$ en segundos. ¿Qué distancia habrá recorrido a los $4$ segundos? ¿Cuánto tiempo tardará en recorrer exactamente $125$ cm?

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El discriminante y el número de cortes

El número de soluciones de $ax^2+bx+c=0$ depende del discriminante $\Delta=b^2-4ac$.

Practica★☆☆Sin empezar
Sabiendo que la gráfica de la función cuadrática $f(x) = ax^2 + c$ pasa por los puntos $(0, 3)$ y $(2, 11)$, plantea un sistema de ecuaciones y calcula los valores de…

Sabiendo que la gráfica de la función cuadrática $f(x) = ax^2 + c$ pasa por los puntos $(0, 3)$ y $(2, 11)$, plantea un sistema de ecuaciones y calcula los valores de los parámetros $a$ y $c$.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Halla analíticamente los puntos de intersección entre la parábola $y = x^2 - 4x + 3$ y la recta $y = -x + 3$.

Halla analíticamente los puntos de intersección entre la parábola $y = x^2 - 4x + 3$ y la recta $y = -x + 3$.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Considera la familia de parábolas dadas por la ecuación $y = x^2 - kx + 9$. Determina los valores del parámetro $k$ para los cuales la parábola es tangente al eje de…

Considera la familia de parábolas dadas por la ecuación $y = x^2 - kx + 9$. Determina los valores del parámetro $k$ para los cuales la parábola es tangente al eje de abscisas (es decir, tiene un único punto de corte con el eje X).

Resolver

Rango, forma factorizada y forma de vértice

En la figura, la parábola gris es $y=x^2$, con vértice en $(0, 0)$. La parábola azul se mueve 2 unidades a la derecha y luego 3 hacia abajo; al final su vértice queda en $(2, -3)$, y solo entonces aparece esa etiqueta, junto al vértice.

Animación de la parábola y = x², con vértice en el origen, que se traslada 2 unidades a la derecha y luego 3 hacia abajo hasta quedar con vértice en (2, −3). y = x² V(0, 0) V(2, −3)
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Expresa la función $y = (x + 3)^2 - 2$ como el resultado de aplicar una traslación a la parábola elemental $y = x^2$. Indica claramente la dirección y el número de…

Expresa la función $y = (x + 3)^2 - 2$ como el resultado de aplicar una traslación a la parábola elemental $y = x^2$. Indica claramente la dirección y el número de unidades desplazadas tanto en el eje horizontal como en el vertical.

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Practica★★☆Sin empezar
Determina la expresión algebraica desarrollada de una función cuadrática $f(x) = ax^2 + bx + c$ sabiendo que su vértice es el punto $V(2, -1)$ y que pasa por el punto…

Determina la expresión algebraica desarrollada de una función cuadrática $f(x) = ax^2 + bx + c$ sabiendo que su vértice es el punto $V(2, -1)$ y que pasa por el punto $P(4, 3)$.

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Practica★★☆Sin empezar
Observa la gráfica de la parábola. Determina las coordenadas de su vértice y utiliza un punto adicional de la gráfica para deducir su expresión algebraica en la forma…

Observa la gráfica de la parábola. Determina las coordenadas de su vértice y utiliza un punto adicional de la gráfica para deducir su expresión algebraica en la forma $y = a(x-h)^2 + k$. Finalmente, desarróllala a la forma $y = ax^2 + bx + c$.

X Y 3 1 −2 2
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Practica★★★Sin empezar
Halla la expresión analítica de la función cuadrática $f(x) = ax^2 + bx + c$ sabiendo que corta al eje de abscisas en los puntos $x = -1$ y $x = 5$, y que el valor…

Halla la expresión analítica de la función cuadrática $f(x) = ax^2 + bx + c$ sabiendo que corta al eje de abscisas en los puntos $x = -1$ y $x = 5$, y que el valor máximo que alcanza la función es $18$.

Resolver

Hallar la parábola a partir de datos

Una parábola tiene tres parámetros ($a$, $b$, $c$), así que necesitas tres datos. Según los datos eliges la forma:

  • Vértice y un punto: forma de vértice.

  • Dos raíces y algo más: forma factorizada.

  • Tres puntos cualesquiera: forma general y un sistema de ecuaciones.

Practica★★☆Sin empezar
Calcula los coeficientes $a$, $b$ y $c$ de la función cuadrática $y = ax^2 + bx + c$ sabiendo que su gráfica pasa por los puntos $(0, -5)$, $(1, -6)$ y $(-1, -2)$.

Calcula los coeficientes $a$, $b$ y $c$ de la función cuadrática $y = ax^2 + bx + c$ sabiendo que su gráfica pasa por los puntos $(0, -5)$, $(1, -6)$ y $(-1, -2)$.

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Practica★★☆Sin empezar
Un arco de un puente de piedra tiene forma de parábola. La base del arco (al nivel del agua) mide $12$ metros de ancho y la altura máxima en el centro es de $6$ metros.…

Un arco de un puente de piedra tiene forma de parábola. La base del arco (al nivel del agua) mide $12$ metros de ancho y la altura máxima en el centro es de $6$ metros. Si situamos el origen de coordenadas en el centro de la base del arco, halla la ecuación de la parábola que describe su perfil.

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Practica★★★Sin empezar
Un jugador de básquetbol lanza a la canasta desde una altura de $2$ metros. El balón sigue una trayectoria parabólica, alcanzando su altura máxima de $4$ metros a una…

Un jugador de básquetbol lanza a la canasta desde una altura de $2$ metros. El balón sigue una trayectoria parabólica, alcanzando su altura máxima de $4$ metros a una distancia horizontal de $2$ metros desde el punto de lanzamiento. Sabiendo que el aro de la canasta se encuentra a $3$ metros de altura y a una distancia horizontal de $4.5$ metros, deduce la ecuación de la trayectoria y demuestra analíticamente si el balón entrará o no por el aro.

Distancia (m) Altura (m) ? 2 4.5 2 3 4
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Intersecciones entre curvas y valor absoluto

Para hallar dónde se cruzan una parábola y una recta (o dos parábolas), iguala las expresiones y resuelve la ecuación cuadrática resultante. Después sustituye cada $x$ para obtener $y$.

Si la función lleva valor absoluto, $|f(x)|$, la parte de la parábola que está debajo del eje $X$ se refleja hacia arriba; el resto no cambia. Por eso $|x^2-6x+5|$ nunca es negativa.

Practica★★★Sin empezar
Dadas las parábolas $y = x^2 - 2x - 3$ e $y = -x^2 + 4x + 5$, halla analíticamente los puntos exactos donde se cortan. Calcula después la distancia en línea recta entre…

Dadas las parábolas $y = x^2 - 2x - 3$ e $y = -x^2 + 4x + 5$, halla analíticamente los puntos exactos donde se cortan. Calcula después la distancia en línea recta entre los vértices de ambas parábolas.

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Dibuja un esbozo de la gráfica de la función $f(x) = |x^2 - 6x + 5|$. Para ello, halla primero el vértice y los puntos de corte con los ejes de la parábola interior sin…

Dibuja un esbozo de la gráfica de la función $f(x) = |x^2 - 6x + 5|$. Para ello, halla primero el vértice y los puntos de corte con los ejes de la parábola interior sin el valor absoluto, y explica analíticamente cómo afecta el valor absoluto a la representación final.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

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Funciones a trozos y continuidad

Una función a trozos usa una fórmula distinta según el valor de $x$. Por ejemplo, una parábola para $x\le 3$ y una recta para $x>3$. Cada trozo se evalúa solo en su intervalo.

Una función es continua en el punto de ruptura si su gráfica se puede trazar sin levantar el lápiz ahí. Eso pasa cuando los dos trozos dan el mismo valor en ese punto: se evalúan ambas fórmulas en el $x$ de ruptura y se iguala.

Practica★★★Sin empezar
Dada la siguiente función definida a trozos: $f(x) = \begin{cases} -x^2 + 4x & \text{si } x \le 3 \\ mx + n & \text{si } x > 3 \end{cases}$ Determina los valores de los…

Dada la siguiente función definida a trozos:

$f(x) = \begin{cases} -x^2 + 4x & \text{si } x \le 3 \\ mx + n & \text{si } x > 3 \end{cases}$

Determina los valores de los parámetros $m$ y $n$ para que la función sea continua en el punto de ruptura $x = 3$ y, además, la semirrecta pase por el punto $(5, -1)$.

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Optimización con parábolas

Si un problema se modela con una cuadrática, su máximo o mínimo está en el vértice. No hace falta más herramienta.

Para ganancias: ganancia = ingresos − costos. Si los costos son $\$40{,}000+300x$ pesos y los ingresos son $I(x)$, entonces $B(x)=I(x)-40{,}000-300x$ y se busca su vértice.

Vuelve al principio: la altura máxima de la pelota se calcula con $y_v=f\!\left(\frac{-b}{2a}\right)$, tal como en el ejemplo de la jabalina.

Practica★★☆Sin empezar
Durante un entrenamiento, una jugadora de voleibol lanza el balón hacia arriba. La altura $h$ (en metros) que alcanza el balón en función del tiempo $t$ (en segundos)…

Durante un entrenamiento, una jugadora de voleibol lanza el balón hacia arriba. La altura $h$ (en metros) que alcanza el balón en función del tiempo $t$ (en segundos) viene dada por la expresión $h(t) = -5t^2 + 10t + 2$. ¿Cuál es la altura máxima que alcanza el balón y en qué instante exacto se produce?

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Practica★★☆Sin empezar
La asociación de padres de familia de la escuela vende boletos de una rifa para financiar el viaje de graduación. Si cada boleto se vende a $x$ pesos, los ingresos…

La asociación de padres de familia de la escuela vende boletos de una rifa para financiar el viaje de graduación. Si cada boleto se vende a $x$ pesos, los ingresos estimados (en decenas de pesos) están dados por la función cuadrática $I(x) = -2x^2 + 48x$. ¿A qué precio deben vender los boletos para maximizar los ingresos? ¿A cuánto ascienden dichos ingresos máximos?

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Practica★★☆Sin empezar
Disponemos de $40$ metros de cuerda para delimitar una zona rectangular de juegos en un campamento. Si llamamos $x$ a la longitud de la base del rectángulo, escribe la…

Disponemos de $40$ metros de cuerda para delimitar una zona rectangular de juegos en un campamento. Si llamamos $x$ a la longitud de la base del rectángulo, escribe la función que determina el área del recinto en función de $x$. ¿Cuáles deben ser las dimensiones del rectángulo para que el área encerrada sea la máxima posible?

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Practica★★★Sin empezar
Un agricultor quiere construir un corral rectangular para sus gallinas aprovechando un largo muro de piedra ya existente, de modo que solo necesita vallar tres de los…

Un agricultor quiere construir un corral rectangular para sus gallinas aprovechando un largo muro de piedra ya existente, de modo que solo necesita vallar tres de los cuatro lados del rectángulo. Dispone de $100$ metros de valla metálica. Determina las dimensiones del corral para que su área sea la mayor posible y calcula dicha área máxima.

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Practica★★★Sin empezar
El club de robótica de la preparatoria vende kits de sensores para financiar sus materiales. Tiene unos gastos fijos mensuales de $40\,000$ pesos y armar cada kit cuesta…

El club de robótica de la preparatoria vende kits de sensores para financiar sus materiales. Tiene unos gastos fijos mensuales de $40\,000$ pesos y armar cada kit cuesta $300$ pesos adicionales. Los ingresos mensuales obtenidos por la venta de $x$ kits están dados por la función $I(x) = -2x^2 + 1\,300x$. Escribe la función que representa la ganancia mensual $B(x)$. ¿Cuántos kits deben armar y vender para obtener la ganancia máxima?

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Resumen

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