Función inversa
Ximena viaja a Monterrey y el pronóstico del clima de una página de EE. UU. dice 68 °F. Ella sabe convertir grados Celsius a Fahrenheit con una fórmula, pero ahora necesita el camino contrario: ¿cuántos grados Celsius son? Esa función que "deshace" a otra se llama función inversa, y es lo que vas a dominar en esta página.
Función inyectiva: condición para tener inversa
Para poder "deshacer" una función, cada salida debe venir de una sola entrada. Si dos entradas distintas dieran la misma salida, al regresar no sabrías a cuál volver.
La función cuadrática $f(x) = x^2 - 6x + 8$ no tiene función inversa en todo $\mathbb{R}$ porque no es inyectiva. Restringe su dominio al intervalo $[3, +\infty)$ y…
La función cuadrática $f(x) = x^2 - 6x + 8$ no tiene función inversa en todo $\mathbb{R}$ porque no es inyectiva. Restringe su dominio al intervalo $[3, +\infty)$ y calcula la expresión analítica de su función inversa en dicho intervalo.
Cálculo de la función inversa
Encuentra la expresión analítica de la función inversa o recíproca de la función lineal $f(x) = 3x - 5$.
Encuentra la expresión analítica de la función inversa o recíproca de la función lineal $f(x) = 3x - 5$.
Determina la función recíproca de la función racional $g(x) = \frac{4}{x+2}$.
Determina la función recíproca de la función racional $g(x) = \frac{4}{x+2}$.
La relación que permite convertir una temperatura dada en grados Celsius ($C$) a grados Fahrenheit ($F$) es $F(C) = \frac{9}{5}C + 32$. Encuentra la función inversa…
La relación que permite convertir una temperatura dada en grados Celsius ($C$) a grados Fahrenheit ($F$) es $F(C) = \frac{9}{5}C + 32$. Encuentra la función inversa $C(F)$ y utilízala para calcular a cuántos grados Celsius corresponden $68$ grados Fahrenheit.
Inversas de exponenciales y logaritmos
La exponencial y el logaritmo son el ejemplo más importante de funciones inversas: uno deshace al otro. Con base $a$ (positiva y distinta de 1):
$$\log_a(a^x)=x \qquad a^{\log_a x}=x$$Con la base $e$ el logaritmo se llama logaritmo natural y se escribe $\ln$: $\ln(e^x)=x$ y $e^{\ln x}=x$. Por eso, para despejar una $x$ que está en un exponente, aplicas el logaritmo de la misma base a los dos lados.
Observa: $(0,1)$ y $(1,2)$ están en $2^x$; sus coordenadas intercambiadas, $(1,0)$ y $(2,1)$, están en $\log_2 x$.
Obtén la función inversa de la función exponencial $f(x) = 2^{x-3}$.
Obtén la función inversa de la función exponencial $f(x) = 2^{x-3}$.
El número de usuarios de una nueva aplicación de mensajería crece según el modelo $U(t) = 150 \times e^{0.2t}$, donde $t$ se mide en semanas y $U(t)$ en miles de…
El número de usuarios de una nueva aplicación de mensajería crece según el modelo $U(t) = 150 \times e^{0.2t}$, donde $t$ se mide en semanas y $U(t)$ en miles de usuarios. Determina la función inversa $t(U)$ y úsala para calcular cuánto tiempo exacto debe transcurrir para que la aplicación alcance los $3000$ miles de usuarios (tres millones).
La propagación de un virus informático en una red cerrada se modela mediante la función logística $N(t) = \frac{5000}{1 + 49e^{-0.5t}}$, donde $N(t)$ es el número de…
La propagación de un virus informático en una red cerrada se modela mediante la función logística $N(t) = \frac{5000}{1 + 49e^{-0.5t}}$, donde $N(t)$ es el número de computadoras infectadas y $t$ representa los días transcurridos desde la detección inicial. Determina la función inversa $t(N)$. ¿Qué significado tiene el dominio de esta función inversa en el contexto del límite de propagación del virus?
Comprobar una inversa mediante composición
Comprueba, utilizando la composición de funciones, si $f(x) = \frac{x+1}{2}$ y $g(x) = 2x - 1$ son funciones inversas. Debes verificar que $(f \circ g)(x) = x$ y que…
Comprueba, utilizando la composición de funciones, si $f(x) = \frac{x+1}{2}$ y $g(x) = 2x - 1$ son funciones inversas. Debes verificar que $(f \circ g)(x) = x$ y que $(g \circ f)(x) = x$.
Funciones que son su propia inversa
Hay funciones que se "deshacen a sí mismas": aplicarlas dos veces te regresa al punto de partida. Por ejemplo, $f(x)=-x$: si cambias el signo dos veces, queda el número original.
Para imponer la condición con parámetros, hay dos caminos: calcular $f^{-1}$ e igualar coeficientes con $f$, o plantear $f(f(x))=x$. Con las condiciones de la gráfica (puntos por los que pasa) se arma un sistema de ecuaciones.
Halla el valor del parámetro $k$ para que la función $f(x) = \frac{3x + 2}{x + k}$ sea su propia inversa, es decir, que se cumpla la condición $f(f(x)) = x$ para…
Halla el valor del parámetro $k$ para que la función $f(x) = \frac{3x + 2}{x + k}$ sea su propia inversa, es decir, que se cumpla la condición $f(f(x)) = x$ para cualquier valor de su dominio.
Sabiendo que la función racional $f(x) = \frac{ax + b}{cx - 1}$ es su propia función inversa (es decir, $f^{-1}(x) = f(x)$) y que su gráfica pasa por los puntos $(2, 5)$…
Sabiendo que la función racional $f(x) = \frac{ax + b}{cx - 1}$ es su propia función inversa (es decir, $f^{-1}(x) = f(x)$) y que su gráfica pasa por los puntos $(2, 5)$ y $(0, -3)$, plantea un sistema de ecuaciones y determina los valores numéricos de los parámetros $a$, $b$ y $c$.
Inversa de una composición
Piensa en vestirte: primero te pones el calcetín y luego el zapato. Para deshacerlo, primero te quitas el zapato y después el calcetín: el orden se invierte.
Dadas las funciones $f(x) = \frac{x}{x-2}$ y $g(x) = \sqrt{x+1}$, obtén paso a paso la expresión analítica de la función inversa de la composición, es decir,…
Dadas las funciones $f(x) = \frac{x}{x-2}$ y $g(x) = \sqrt{x+1}$, obtén paso a paso la expresión analítica de la función inversa de la composición, es decir, $(f \circ g)^{-1}(x)$, y determina el dominio de validez de esta nueva función.
Inversa de una función definida por partes
Una función definida por partes se invierte trozo por trozo. Cada trozo se invierte con el método de siempre, y su dominio nuevo es el rango que ese trozo tenía en $f$.
Calcula la función inversa de la siguiente función definida a trozos: $f(x) = \begin{cases} 2x + 1 & \text{si } x < 0 \\ x^2 + 1 & \text{si } x \ge 0 \end{cases}$…
Calcula la función inversa de la siguiente función definida a trozos:
$f(x) = \begin{cases} 2x + 1 & \text{si } x < 0 \\ x^2 + 1 & \text{si } x \ge 0 \end{cases}$
Comprueba analíticamente que el dominio de $f^{-1}$ coincide exactamente con el recorrido de $f$.
Simetría respecto a $y=x$ y dominio-rango cruzados
Puntos de corte entre $f$ y $f^{-1}$
Como las dos gráficas son simétricas respecto a $y=x$, un punto que está sobre esa recta es su propio reflejo: pertenece a las dos gráficas a la vez. Por eso, para hallar dónde se cortan $f$ y $f^{-1}$ (sin calcular $f^{-1}$), resuelve $f(x)=x$.
Dada la gráfica de la función exponencial $f(x) = 2^x$, dibuja en tu cuaderno los ejes de coordenadas, la recta bisectriz del primer cuadrante ($y = x$) y esboza la…
Dada la gráfica de la función exponencial $f(x) = 2^x$, dibuja en tu cuaderno los ejes de coordenadas, la recta bisectriz del primer cuadrante ($y = x$) y esboza la gráfica de su función inversa $f^{-1}(x)$. Identifica las coordenadas de al menos tres puntos por los que pase $f^{-1}(x)$.
Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.
Dada la función racional $f(x) = \frac{2x - 1}{x + 3}$, halla su función inversa $f^{-1}(x)$. A continuación, calcula el dominio de $f(x)$ y el dominio de $f^{-1}(x)$, y…
Dada la función racional $f(x) = \frac{2x - 1}{x + 3}$, halla su función inversa $f^{-1}(x)$. A continuación, calcula el dominio de $f(x)$ y el dominio de $f^{-1}(x)$, y explica la relación que existe entre estos dominios y los recorridos (imágenes) de ambas funciones.
Sea la función radical $f(x) = \sqrt{x+6}$. Calcula su función inversa $f^{-1}(x)$ indicando claramente su dominio. Determina analíticamente los puntos de corte entre…
Sea la función radical $f(x) = \sqrt{x+6}$. Calcula su función inversa $f^{-1}(x)$ indicando claramente su dominio. Determina analíticamente los puntos de corte entre las gráficas de $f(x)$ y $f^{-1}(x)$, sabiendo que por simetría dichos puntos deben encontrarse sobre la recta $y = x$.
Vuelve al principio: la fórmula es $F = \frac{9}{5}C + 32$. Para deshacerla despejamos $C$: restamos $32$ y multiplicamos por $\frac{5}{9}$, así que $C = \frac{5}{9}(F - 32)$. Con $F=68$: $C=\frac{5}{9}(36)=20$. Ximena tendrá 20 °C en Monterrey.
Resumen
Demuestra algebraicamente que si $f(x) = \frac{x^3 + 1}{x^3 - 1}$, entonces su función inversa viene dada por la expresión $f^{-1}(x) = \sqrt[3]{\frac{x+1}{x-1}}$. A…
Demuestra algebraicamente que si $f(x) = \frac{x^3 + 1}{x^3 - 1}$, entonces su función inversa viene dada por la expresión $f^{-1}(x) = \sqrt[3]{\frac{x+1}{x-1}}$. A continuación, justifica mediante la resolución de una ecuación si la gráfica de $f(x)$ interseca a la gráfica de su función inversa.