Funciones pares e impares (simetría)
Imagina el cable principal del puente Golden Gate. Baja a la misma altura a ambos lados de la línea central de la torre. Entonces, si mides el cable a 500 pies a la izquierda del centro, ¿también conoces su altura a 500 pies a la derecha? La simetría te permite responder sin una segunda medición, y reduce a la mitad el trabajo de graficar. En esta lección aprenderás a demostrar la simetría con álgebra en lugar de fiarte de lo que ves a simple vista.
Funciones pares: imagen en espejo respecto al eje y
Dobla la gráfica por el eje $y$. Si la mitad izquierda cae exactamente sobre la derecha, la función es par.
Para comprobarlo de forma algebraica, reemplaza cada $x$ por $(-x)$, simplifica y compara con la original. El hecho clave es cómo se comportan las potencias:
El valor absoluto funciona igual: para $f(x) = |x| - 3$ se obtiene $f(-x) = |-x| - 3 = |x| - 3 = f(x)$, así que es par.
Mueve $b$ en la gráfica de arriba. La parábola es simétrica respecto al eje $y$ solo cuando desaparece el término en $x$ ($b = 0$).
Observe las gráficas de las funciones representadas en los paneles A y B. Indique qué tipo de simetría (par, impar o ninguna) presenta cada una de ellas, justificando su…
Observe las gráficas de las funciones representadas en los paneles A y B. Indique qué tipo de simetría (par, impar o ninguna) presenta cada una de ellas, justificando su respuesta en función de su forma visual.
Dada la función polinómica $f(x) = 3x^2 - 5$, calcule el valor de $f(-x)$. A partir del resultado, indique si la función presenta simetría par, impar o ninguna.
Dada la función polinómica $f(x) = 3x^2 - 5$, calcule el valor de $f(-x)$. A partir del resultado, indique si la función presenta simetría par, impar o ninguna.
Considere la función con valor absoluto $f(x) = |x| - 3$. Calcule la expresión para $f(-x)$ y determine si la función presenta algún tipo de simetría.
Considere la función con valor absoluto $f(x) = |x| - 3$. Calcule la expresión para $f(-x)$ y determine si la función presenta algún tipo de simetría.
Funciones impares: simétricas respecto al origen
Ahora imagina que giras la gráfica media vuelta (180°) alrededor del origen. Si cae sobre sí misma, la función es impar.
Para un polinomio, "función impar" significa que todos los términos tienen exponente impar y que no hay término constante.
Dada la función $g(x) = -2x^3$, calcule la expresión de $g(-x)$. ¿Qué tipo de simetría tiene esta función?
Dada la función $g(x) = -2x^3$, calcule la expresión de $g(-x)$. ¿Qué tipo de simetría tiene esta función?
Analice la función lineal $f(x) = 4x$. Calcule $f(-x)$ y determine algebraicamente si es una función par, impar o si no tiene simetría.
Analice la función lineal $f(x) = 4x$. Calcule $f(-x)$ y determine algebraicamente si es una función par, impar o si no tiene simetría.
Dada la función polinómica $f(x) = x^3 - 4x$, calcule los valores numéricos de $f(2)$ y $f(-2)$. ¿Qué sugieren estos resultados sobre la simetría de la función?…
Dada la función polinómica $f(x) = x^3 - 4x$, calcule los valores numéricos de $f(2)$ y $f(-2)$. ¿Qué sugieren estos resultados sobre la simetría de la función? Demuestre su hipótesis algebraicamente para cualquier valor de $x$.
Ninguna de las dos: sin simetría, y la revisión del dominio
La mayoría de las funciones no son ni pares ni impares. La simetría es la excepción.
Hay un requisito más. Para que la ecuación $f(-x) = f(x)$ tenga sentido, tanto $x$ como $-x$ deben estar en el dominio.
Considere la función afín $f(x) = 2x + 1$. Compruebe algebraicamente si cumple la condición de simetría par ($f(-x) = f(x)$) o la de simetría impar ($f(-x) = -f(x)$).
Considere la función afín $f(x) = 2x + 1$. Compruebe algebraicamente si cumple la condición de simetría par ($f(-x) = f(x)$) o la de simetría impar ($f(-x) = -f(x)$).
Un estudiante afirma que la función $f(x) = \frac{1}{x-2}$ es impar porque la $x$ del denominador está elevada a un exponente impar (1). ¿Es correcta esta afirmación?…
Un estudiante afirma que la función $f(x) = \frac{1}{x-2}$ es impar porque la $x$ del denominador está elevada a un exponente impar (1). ¿Es correcta esta afirmación? Demústrelo o refútelo mediante un análisis algebraico.
Analice rigurosamente la simetría de la función racional $f(x) = \frac{x^3 - x}{x^2 - 4}$. Muestre todos los pasos algebraicos.
Analice rigurosamente la simetría de la función racional $f(x) = \frac{x^3 - x}{x^2 - 4}$. Muestre todos los pasos algebraicos.
Usar la simetría para hallar valores y puntos
La simetría te da información gratis. Conocer un punto de la gráfica te da un segundo punto.
Se sabe que una función $h(x)$ tiene simetría par. Si la gráfica de esta función pasa por el punto $(4, 7)$, ¿qué otro punto pertenece obligatoriamente a su gráfica?
Se sabe que una función $h(x)$ tiene simetría par. Si la gráfica de esta función pasa por el punto $(4, 7)$, ¿qué otro punto pertenece obligatoriamente a su gráfica?
Una función $p(x)$ presenta simetría impar. Si sabemos que $p(2) = -5$, ¿cuál debe ser el valor de $p(-2)$? Escriba las coordenadas del punto correspondiente.
Una función $p(x)$ presenta simetría impar. Si sabemos que $p(2) = -5$, ¿cuál debe ser el valor de $p(-2)$? Escriba las coordenadas del punto correspondiente.
El logotipo de una empresa se ha diseñado utilizando una función matemática que es simétrica respecto al origen de coordenadas. Si el trazado del logotipo pasa por el…
El logotipo de una empresa se ha diseñado utilizando una función matemática que es simétrica respecto al origen de coordenadas. Si el trazado del logotipo pasa por el punto $(-3, 6)$, ¿por qué otro punto pasará con total seguridad?
Simetría en gráficas y modelos de la vida real
En un modelo, la simetría tiene un significado que puedes describir con palabras:
-
Par: la dirección (el signo) de la entrada no importa. La salida es la misma en ambos casos.
-
Impar: invertir la dirección de la entrada invierte la salida.
Cuando te dan una gráfica y se sabe que la función es par, puedes leer el lado izquierdo a partir del derecho. Para $x = -3$, halla la altura en $x = 3$ y usa el mismo valor.
Volviendo al inicio: el cable del Golden Gate se modela con una función par, porque su forma es una imagen en espejo respecto a la línea central. Por eso la altura a 500 pies a la izquierda es igual a la altura a 500 pies a la derecha.
La trayectoria de un péndulo en función del tiempo $t$ se modeliza mediante una función $p(t)$. Sabiendo que $p(t)$ es una función impar y que a los $1.5$ segundos su…
La trayectoria de un péndulo en función del tiempo $t$ se modeliza mediante una función $p(t)$. Sabiendo que $p(t)$ es una función impar y que a los $1.5$ segundos su posición es $p(1.5) = 4$ pulgadas, ¿cuál será su posición en $t = -1.5$ segundos? Explique el significado físico de este resultado.
El cable de un puente colgante adopta la forma de una parábola descrita por la ecuación $y = 0.05x^2 + 10$. Verifique algebraicamente si esta función presenta simetría…
El cable de un puente colgante adopta la forma de una parábola descrita por la ecuación $y = 0.05x^2 + 10$. Verifique algebraicamente si esta función presenta simetría par, impar o ninguna, e interprete el resultado geométricamente.
La siguiente gráfica muestra la variación de temperatura $T$ en un experimento químico en función del tiempo $t$, registrada a partir del instante $t = 0$. Si el modelo…
La siguiente gráfica muestra la variación de temperatura $T$ en un experimento químico en función del tiempo $t$, registrada a partir del instante $t = 0$. Si el modelo matemático $T(t)$ que rige este experimento es una función par en todo su dominio real, ¿cuál será la temperatura en el instante $t = -3$? Justifique su respuesta.
Funciones racionales
Para una función racional, sustituye $-x$ en el numerador y en el denominador por separado. Fíjate en cómo cambia de signo cada potencia impar. Y recuerda revisar primero el dominio.
Compruebe de forma algebraica el tipo de simetría que presenta la función racional $f(x) = \frac{5x}{x^2 + 2}$.
Compruebe de forma algebraica el tipo de simetría que presenta la función racional $f(x) = \frac{5x}{x^2 + 2}$.
Determine si la función $g(x) = \frac{x^2 - 4}{x^2 + 1}$ es par, impar o ninguna de las dos. Muestre todos los pasos de su razonamiento.
Determine si la función $g(x) = \frac{x^2 - 4}{x^2 + 1}$ es par, impar o ninguna de las dos. Muestre todos los pasos de su razonamiento.
La potencia generada por un aerogenerador se modeliza mediante la función $P(v) = \frac{v^3}{v^2 + 10}$, donde $v$ representa la velocidad del viento. Estudie…
La potencia generada por un aerogenerador se modeliza mediante la función $P(v) = \frac{v^3}{v^2 + 10}$, donde $v$ representa la velocidad del viento. Estudie analíticamente la simetría de $P(v)$. Si consideramos velocidades de viento negativas como viento soplando en dirección contraria, ¿qué significado físico tiene la simetría obtenida respecto a la potencia generada?
Casos especiales y combinación de funciones
¿Puede una función ser par e impar a la vez? Escribe juntas las dos definiciones:
También puedes construir funciones nuevas a partir de otras conocidas.
Sabiendo que $f(x)$ es una función impar y que está definida en el punto $x = 0$, ¿cuál debe ser obligatoriamente el valor de $f(0)$? Demústrelo utilizando la definición…
Sabiendo que $f(x)$ es una función impar y que está definida en el punto $x = 0$, ¿cuál debe ser obligatoriamente el valor de $f(0)$? Demústrelo utilizando la definición de función impar.
Para predecir una tendencia financiera, se crea un modelo multiplicando dos funciones más simples: $h(x) = f(x) \cdot g(x)$. Sabiendo que $f(x) = x^2$ (función par) y…
Para predecir una tendencia financiera, se crea un modelo multiplicando dos funciones más simples: $h(x) = f(x) \cdot g(x)$. Sabiendo que $f(x) = x^2$ (función par) y $g(x) = x$ (función impar), determine algebraicamente qué tipo de simetría tendrá la función resultante $h(x)$.
Suponga que existe una función $f(x)$ que es simultáneamente par e impar en todo su dominio. Plantee el sistema de ecuaciones que se deriva de las definiciones de ambas…
Suponga que existe una función $f(x)$ que es simultáneamente par e impar en todo su dominio. Plantee el sistema de ecuaciones que se deriva de las definiciones de ambas simetrías y resuelva para encontrar cuál es la única función que cumple esta condición.
Hallar parámetros desconocidos
A veces una función tiene una constante desconocida y debes elegirla para que la función tenga cierta simetría. El plan:
-
Calcula $f(-x)$.
-
Iguala $f(-x) = f(x)$ (par) o $f(-x) = -f(x)$ (impar).
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Compara los términos con la misma potencia de $x$ y resuelve para el parámetro.
En la gráfica de arriba, la parábola es simétrica respecto al eje $y$ solo para un valor de $k$. ¿Cuál? El coeficiente de $x$, $k - 3$, debe ser $0$, así que $k = 3$.
Encuentre el valor que debe tomar el parámetro $k$ para que la función $f(x) = x^2 + kx + 5$ sea una función par. Justifique su respuesta algebraicamente.
Encuentre el valor que debe tomar el parámetro $k$ para que la función $f(x) = x^2 + kx + 5$ sea una función par. Justifique su respuesta algebraicamente.
Determine el valor del parámetro $m$ para que la función polinómica $f(x) = 2x^3 + m x^2 - x$ presente simetría impar.
Determine el valor del parámetro $m$ para que la función polinómica $f(x) = 2x^3 + m x^2 - x$ presente simetría impar.
Calcule el valor del parámetro $b$ para que la función racional $f(x) = \frac{5x^2 + bx - 2}{x}$ sea una función impar.
Calcule el valor del parámetro $b$ para que la función racional $f(x) = \frac{5x^2 + bx - 2}{x}$ sea una función impar.