Tipos de funciones lineales. Polinomio de primer grado
Rentas un scooter eléctrico. La aplicación cobra $\$1$ por desbloquearlo, más $\$0.40$ por cada minuto que lo uses. ¿Cuánto costará un paseo de 15 minutos? ¿Y cómo podrías hallar el precio de cualquier paseo sin volver a pensarlo cada vez? Una regla como esta es una función lineal (linear function), y su gráfica siempre es una línea recta.
Los tres tipos de funciones lineales
Un polinomio de primer grado en $x$ tiene la forma $mx + b$. Como función, es la más sencilla cuya gráfica es una recta que no es horizontal. Si además permitimos $m = 0$, obtenemos rectas horizontales.
Según los valores de $m$ y $b$, hay tres casos:
| Tipo | Condición | Ecuación | Gráfica |
|---|---|---|---|
| Variación directa (proporcional) | $b = 0$, $m \neq 0$ | $y = mx$ | Recta que pasa por el origen $(0, 0)$ |
| Lineal no proporcional (también llamada afín) | $m \neq 0$, $b \neq 0$ | $y = mx + b$ | Recta inclinada que no pasa por el origen |
| Constante | $m = 0$ | $y = b$ | Recta horizontal |
Algunos problemas llaman "estrictamente lineal" a la variación directa y "afín" al segundo tipo. Son solo otros nombres para los casos de la tabla.
¿Por qué importa tanto $b$? Si $b = 0$, al duplicar $x$ se duplica $y$, porque $m(2x) = 2(mx)$. Eso significa "proporcional". Si $b \neq 0$, la cantidad fija $b$ no se duplica. Para $y = 0.5x + 2$: con $x = 2$ se obtiene $y = 3$, pero con $x = 4$ se obtiene $y = 4$, no $6$.
Mueve los deslizadores y observa qué hacen $m$ y $b$ con la recta:
Identifique la pendiente $m$ y la ordenada en el origen $n$ de las siguientes funciones lineales: a) $y = -4x + 7$ b) $y = \frac{2}{5}x$ c) $y = -3$
Identifique la pendiente $m$ y la ordenada en el origen $n$ de las siguientes funciones lineales:
- a) $y = -4x + 7$
- b) $y = \frac{2}{5}x$
- c) $y = -3$
Escriba la ecuación de la recta que tiene una pendiente de $5$ y cuya ordenada en el origen es $-2$.
Escriba la ecuación de la recta que tiene una pendiente de $5$ y cuya ordenada en el origen es $-2$.
Clasifique las siguientes funciones en función de proporcionalidad directa (lineal estricta), función afín o función constante: a) $f(x) = 3x - 1$ b)…
Clasifique las siguientes funciones en función de proporcionalidad directa (lineal estricta), función afín o función constante:
- a) $f(x) = 3x - 1$
- b) $g(x) = \frac{x}{4}$
- c) $h(x) = 8$
Evaluar una función y comprobar puntos
Para evaluar $f$ en $a$, sustituye $x$ por $a$ y calcula $f(a)$. Para ir en sentido contrario, es decir, hallar la entrada que da cierta salida $k$, resuelves la ecuación $mx + b = k$.
La tarifa de un taxi viene dada por la función $C(x) = 1.50x + 3$, donde $C(x)$ es el costo en dólares y $x$ es la distancia recorrida en millas. ¿Cuánto costará un…
La tarifa de un taxi viene dada por la función $C(x) = 1.50x + 3$, donde $C(x)$ es el costo en dólares y $x$ es la distancia recorrida en millas. ¿Cuánto costará un viaje de $8$ millas?
Compruebe analíticamente si los puntos $A(2, 5)$ y $B(-1, -3)$ pertenecen a la gráfica de la función $y = 2x + 1$.
Compruebe analíticamente si los puntos $A(2, 5)$ y $B(-1, -3)$ pertenecen a la gráfica de la función $y = 2x + 1$.
Intersecciones con los ejes y el triángulo que forman
Una recta corta los ejes en puntos especiales.
-
Intersección con el eje $y$: haz $x = 0$. Obtienes $(0, b)$.
-
Intersección con el eje $x$: haz $y = 0$ y resuelve $mx + b = 0$. Obtienes $x = -\dfrac{b}{m}$, cuando $m \neq 0$.
Si una recta tiene intersecciones positivas, forma un triángulo rectángulo en el primer cuadrante. Los dos catetos están sobre los ejes, así que el área es $\tfrac{1}{2} \cdot (\text{intersección con } x) \cdot (\text{intersección con } y)$.
También puedes hacerlo al revés.
Calcule los puntos de corte con los ejes de coordenadas (eje X y eje Y) de la recta $y = 3x - 12$.
Calcule los puntos de corte con los ejes de coordenadas (eje X y eje Y) de la recta $y = 3x - 12$.
Calcule el área del triángulo que forma la recta $y = -\frac{3}{4}x + 3$ al cortarse con los ejes de coordenadas en el primer cuadrante.
Calcule el área del triángulo que forma la recta $y = -\frac{3}{4}x + 3$ al cortarse con los ejes de coordenadas en el primer cuadrante.
Encuentre la ecuación de la recta que pasa por el punto $(0, 5)$ y que forma con los ejes de coordenadas un triángulo rectángulo de área $10$ unidades cuadradas en el…
Encuentre la ecuación de la recta que pasa por el punto $(0, 5)$ y que forma con los ejes de coordenadas un triángulo rectángulo de área $10$ unidades cuadradas en el primer cuadrante.
Escribir una ecuación a partir de una pendiente y un punto
Si conoces la pendiente $m$ y un punto de la recta, la única incógnita en $y = mx + b$ es $b$. Sustituye el punto y despeja $b$. Un solo punto no basta, porque por él pasan infinitas rectas. Necesitas dos datos independientes, como un punto y la pendiente.
La misma idea sirve para hallar un parámetro desconocido. Si una recta debe pasar por un punto, sustituye el punto y despeja la incógnita.
Encuentre la ecuación de la recta que tiene pendiente $m = -2$ y que pasa por el punto $(1, 4)$.
Encuentre la ecuación de la recta que tiene pendiente $m = -2$ y que pasa por el punto $(1, 4)$.
Determine el valor del parámetro $k$ para que la recta de ecuación $y = kx + 5$ pase por el punto $(3, -4)$.
Determine el valor del parámetro $k$ para que la recta de ecuación $y = kx + 5$ pase por el punto $(3, -4)$.
Escribir una ecuación a partir de dos puntos o de una gráfica
Con dos puntos $(x_1, y_1)$ y $(x_2, y_2)$, primero halla la pendiente y luego halla $b$ como en la sección anterior.
Para leer una ecuación a partir de una gráfica, busca la intersección con el eje $y$ (donde la recta cruza ese eje) y dos puntos que caigan exactamente en cruces de la cuadrícula. Cuenta el cambio vertical y el horizontal entre ellos. En la figura, la intersección con el eje $y$ es $1$ y la pendiente es $\tfrac{3}{4}$, así que $y = \tfrac{3}{4}x + 1$.
A partir de la siguiente representación gráfica, determine la pendiente, la ordenada en el origen y la ecuación de la recta.
A partir de la siguiente representación gráfica, determine la pendiente, la ordenada en el origen y la ecuación de la recta.
Encuentre la ecuación de la recta que pasa por los puntos $A(-2, 5)$ y $B(4, -7)$.
Encuentre la ecuación de la recta que pasa por los puntos $A(-2, 5)$ y $B(4, -7)$.
Rectas paralelas y coincidentes
Dos rectas $y = m_1x + b_1$ y $y = m_2x + b_2$ se comparan así:
-
Paralelas: misma pendiente, distinta intersección con el eje $y$ ($m_1 = m_2$, $b_1 \neq b_2$). Nunca se cortan.
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Coincidentes: misma pendiente y misma intersección con el eje $y$. Son la misma recta.
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Pendientes distintas: se cruzan en exactamente un punto.
Cuando un problema da varias condiciones, traduce cada una a una ecuación sobre $m$ y $b$: "paralela a $r$" fija la pendiente; "pasa por un punto" o "tiene una intersección con el eje $y$ dada" fija $b$.
Halle la ecuación de la recta que es paralela a $y = 3x - 2$ y que pasa por el punto $(-1, 4)$.
Halle la ecuación de la recta que es paralela a $y = 3x - 2$ y que pasa por el punto $(-1, 4)$.
La recta $r$ pasa por los puntos $(1, 2)$ y $(3, 8)$. La recta $s$ es paralela a $r$ y su ordenada en el origen es la mitad de la ordenada en el origen de $r$. Determine…
La recta $r$ pasa por los puntos $(1, 2)$ y $(3, 8)$. La recta $s$ es paralela a $r$ y su ordenada en el origen es la mitad de la ordenada en el origen de $r$. Determine la ecuación de la recta $s$.
Dadas las rectas $y = (2m - 1)x + 5$ e $y = 3x - n$, determine los valores de los parámetros $m$ y $n$ para que ambas ecuaciones representen exactamente la misma recta…
Dadas las rectas $y = (2m - 1)x + 5$ e $y = 3x - n$, determine los valores de los parámetros $m$ y $n$ para que ambas ecuaciones representen exactamente la misma recta (rectas coincidentes).
Dónde se cortan dos rectas
En el punto de intersección, ambas rectas tienen la misma $x$ y la misma $y$. Por eso, iguala las dos expresiones de $y$, despeja $x$ y luego sustituye para obtener $y$.
Las intersecciones suelen dar el punto para otro paso.
Halle analíticamente el punto de intersección de las rectas $y = 4x - 5$ e $y = -2x + 7$. Compruebe que su resultado coincide con el punto señalado en la siguiente…
Halle analíticamente el punto de intersección de las rectas $y = 4x - 5$ e $y = -2x + 7$. Compruebe que su resultado coincide con el punto señalado en la siguiente gráfica.
Halle los valores de $a$ y $b$ para que la recta $y = ax + b$ cumpla simultáneamente dos condiciones: ser paralela a la recta $y = \frac{1}{2}x$ y pasar por el punto de…
Halle los valores de $a$ y $b$ para que la recta $y = ax + b$ cumpla simultáneamente dos condiciones: ser paralela a la recta $y = \frac{1}{2}x$ y pasar por el punto de intersección de las rectas $y = 2x - 4$ e $y = -x + 5$.
Modelar con funciones lineales
Para convertir una historia en una función, hazte dos preguntas:
-
¿Cuál es la cantidad inicial (el valor cuando $x = 0$)? Esa es $b$.
-
¿Cuánto cambia la salida por cada unidad extra de entrada? Esa es $m$. Es negativa cuando la cantidad disminuye.
Cuando solo conoces dos datos, halla primero la pendiente.
Volvamos al inicio: el scooter cuesta $\$1$ por desbloquearlo más $\$0.40$ por minuto, así que $C(t) = 0.4t + 1$. Un paseo de 15 minutos cuesta $C(15) = 0.4 \cdot 15 + 1 = 6 + 1 = \$7$.
Un plomero cobra $\$30$ por el desplazamiento a domicilio, más $\$15$ por cada hora de trabajo. Escriba la expresión algebraica de la función que relaciona el costo con…
Un plomero cobra $\$30$ por el desplazamiento a domicilio, más $\$15$ por cada hora de trabajo. Escriba la expresión algebraica de la función que relaciona el costo con el tiempo trabajado y calcule cuánto cobrará por una reparación que le lleva $3.5$ horas.
Un tanque de agua contiene inicialmente $800$ litros y se está vaciando a un ritmo constante de $20$ litros por minuto. Escriba la función que relaciona el volumen de…
Un tanque de agua contiene inicialmente $800$ litros y se está vaciando a un ritmo constante de $20$ litros por minuto. Escriba la función que relaciona el volumen de agua en el tanque con el tiempo transcurrido y calcule en qué minuto el tanque se vaciará por completo.
La relación entre la temperatura en grados Celsius ($^\circ C$) y grados Fahrenheit ($^\circ F$) es lineal. Sabemos que el agua se congela a $0^\circ C$, que equivale a…
La relación entre la temperatura en grados Celsius ($^\circ C$) y grados Fahrenheit ($^\circ F$) es lineal. Sabemos que el agua se congela a $0^\circ C$, que equivale a $32^\circ F$, y hierve a $100^\circ C$, que equivale a $212^\circ F$. Encuentre la función lineal que permite convertir grados Celsius ($x$) a grados Fahrenheit ($y$).
Costo, ingreso y funciones inversas
Los negocios usan dos funciones lineales. El costo $C(x) = (\text{costo por artículo})x + (\text{costo fijo})$ y el ingreso $R(x) = (\text{precio})x$. La ganancia es $P(x) = R(x) - C(x)$. Para hallar cuántos artículos dan al menos una ganancia meta, resuelve una desigualdad (también llamada inecuación).
Para $f(x) = mx + b$, la inversa se obtiene intercambiando los papeles de entrada y salida y despejando: $x = \dfrac{y - b}{m}$.
Una fábrica de tenis tiene unos costos fijos mensuales de $\$5000$. Además, producir cada par de tenis cuesta $\$15$. Si la empresa vende cada par a $\$40…
Una fábrica de tenis tiene unos costos fijos mensuales de $\$5000$. Además, producir cada par de tenis cuesta $\$15$. Si la empresa vende cada par a $\$40$, escriba las funciones de costo $C(x)$ e ingresos $R(x)$. ¿Cuántos pares de tenis deben vender al mes para obtener un beneficio de al menos $\$2000$?
La longitud $L$ de un resorte elástico, medida en pulgadas, viene dada por la función $L(p) = 15 + 0.2p$, donde $p$ es el peso colgado en gramos. Halle la expresión de…
La longitud $L$ de un resorte elástico, medida en pulgadas, viene dada por la función $L(p) = 15 + 0.2p$, donde $p$ es el peso colgado en gramos. Halle la expresión de la función inversa $p(L)$ y utilícela para calcular qué peso se ha colgado si el resorte mide exactamente $22$ pulgadas.
Funciones lineales a trozos y sus gráficas
A veces una situación sigue una regla lineal al principio y otra distinta después. Una función a trozos (piecewise function) usa una fórmula distinta en cada intervalo de $x$.
Las gráficas de distancia contra tiempo también son lineales a trozos. La pendiente de cada segmento es la velocidad: un segmento plano significa que está detenido, una pendiente positiva significa que se aleja de casa y una pendiente negativa significa que regresa. La rapidez es el tamaño de la pendiente.
Un estacionamiento cobra $\$2.50$ por la primera hora (o fracción de hora). A partir de la primera hora, cobra $\$0.05$ por cada minuto adicional. Escriba la función…
Un estacionamiento cobra $\$2.50$ por la primera hora (o fracción de hora). A partir de la primera hora, cobra $\$0.05$ por cada minuto adicional. Escriba la función definida a trozos $C(t)$ que representa el costo total en dólares en función del tiempo $t$ en minutos que un vehículo está estacionado.
La siguiente gráfica muestra la distancia a la que se encuentra un ciclista de su casa en función del tiempo. Determine la expresión analítica definida a trozos de la…
La siguiente gráfica muestra la distancia a la que se encuentra un ciclista de su casa en función del tiempo. Determine la expresión analítica definida a trozos de la función $d(t)$ y calcule cuál fue la velocidad constante del ciclista durante el viaje de regreso.