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Math III · Matemáticas
Funciones · Tipos de funciones usuales

Funciones radicales

Jayden deja caer una pelota de tenis desde lo alto de un acantilado de 100 pies. El tiempo de caída en segundos es $t(h) = \dfrac{\sqrt{h}}{4}$, donde $h$ es la altura en pies. Al sustituir $h = 100$ se obtiene $\dfrac{10}{4} = 2.5$ segundos. Pero cuando Jayden escribe $h = -100$ en su calculadora, aparece un error. ¿Por qué? En esta sección aprenderás a encontrar exactamente qué valores acepta una función radical, cómo se comporta su gráfica y cómo resolver ecuaciones con radicales.

Radicales de índice par: resuelve la desigualdad del radicando

¿Por qué? Las raíces cuadradas (y las raíces cuartas, sextas…) de números negativos no son números reales, porque ningún número real elevado al cuadrado es negativo.

Cuando el radicando es cuadrático, la desigualdad no siempre da una semirrecta.

Gráfica de h(x) igual a la raíz cuadrada de 9 menos x al cuadrado: una semicircunferencia superior sobre el eje x desde x = -3 hasta x = 3. −3 3 h(x) = √(9 − x²)

Cuando la parábola abre hacia arriba, la respuesta se invierte y queda en el exterior. Usa una tabla de signos: factoriza, encuentra los ceros y evalúa un punto de prueba en cada intervalo.

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Determina el dominio de definición de la siguiente función con raíz de índice par: $f(x) = \sqrt{3x - 12}$

Determina el dominio de definición de la siguiente función con raíz de índice par:

$f(x) = \sqrt{3x - 12}$

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Halla el dominio de la función cuadrática bajo una raíz cuadrada: $h(x) = \sqrt{16 - x^2}$

Halla el dominio de la función cuadrática bajo una raíz cuadrada:

$h(x) = \sqrt{16 - x^2}$

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Calcula el dominio de la función que contiene una raíz de índice par en el denominador: $f(x) = \frac{1}{\sqrt[4]{x^2 - 5x + 6}}$

Calcula el dominio de la función que contiene una raíz de índice par en el denominador:

$f(x) = \frac{1}{\sqrt[4]{x^2 - 5x + 6}}$

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Radicales de índice impar: sin restricción

Gráfica de la función raíz cúbica y igual a la raíz cúbica de x: una curva en forma de S que pasa por el origen, definida para x negativo y positivo. y = ∛x definida también para x < 0

Una raíz impar aún puede tener otras restricciones. Una fracción necesita un denominador distinto de cero, y una raíz impar en un denominador necesita un radicando distinto de cero.

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Calcula el dominio de definición de la función con raíz de índice impar: $g(x) = \sqrt[3]{2x^2 - 8x + 1}$

Calcula el dominio de definición de la función con raíz de índice impar:

$g(x) = \sqrt[3]{2x^2 - 8x + 1}$

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Expresiones compuestas: fracciones, sumas y radicales anidados

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Halla el dominio de la función irracional que contiene una expresión racional: $f(x) = \sqrt{\frac{x - 2}{x + 5}}$

Halla el dominio de la función irracional que contiene una expresión racional:

$f(x) = \sqrt{\frac{x - 2}{x + 5}}$

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Determina el dominio de la función irracional cuyo radicando es una fracción algebraica con un numerador cuadrático: $f(x) = \sqrt{\frac{x^2 - 9}{x - 1}}$

Determina el dominio de la función irracional cuyo radicando es una fracción algebraica con un numerador cuadrático:

$f(x) = \sqrt{\frac{x^2 - 9}{x - 1}}$

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Halla el dominio de definición de la función anidada: $f(x) = \sqrt{2 - \sqrt{x - 3}}$

Halla el dominio de definición de la función anidada:

$f(x) = \sqrt{2 - \sqrt{x - 3}}$

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Problemas de dominio más difíciles

Tres técnicas aparecen en los problemas más difíciles: un parámetro en el radicando, un radical dentro de una desigualdad y una fracción con varios puntos críticos.

Un parámetro en el radicando

El dominio de $f(x) = \sqrt{x^2 + kx + 16}$ es todo $\mathbb{R}$ exactamente cuando $x^2 + kx + 16 \geq 0$ para todo $x$. La parábola abre hacia arriba, así que esto ocurre cuando nunca baja del eje $x$. Es decir, tiene a lo sumo una intersección con el eje $x$, por lo que el discriminante cumple $b^2 - 4ac \leq 0$.

Un radical dentro de la desigualdad

Para resolver $\sqrt{A} \geq B$, separa en dos casos. Si $B < 0$, se cumple siempre que $A \geq 0$ (una raíz nunca es negativa). Si $B \geq 0$, ambos lados son no negativos, así que puedes elevar al cuadrado ambos lados.

Varios puntos críticos y factores comunes

Factoriza por completo el numerador y el denominador, enumera todos los ceros de ambos y evalúa cada intervalo.

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Determina los valores del parámetro $k$ para los cuales el dominio de la función $f(x) = \sqrt{x^2 + kx + 9}$ es todo el conjunto de los números reales $\mathbb{R}$.

Determina los valores del parámetro $k$ para los cuales el dominio de la función $f(x) = \sqrt{x^2 + kx + 9}$ es todo el conjunto de los números reales $\mathbb{R}$.

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Determina el dominio de la función irracional que contiene una expresión racional donde el numerador y el denominador comparten raíces:…

Determina el dominio de la función irracional que contiene una expresión racional donde el numerador y el denominador comparten raíces:

$f(x) = \sqrt{\frac{x^3 - 3x^2 - 4x + 12}{x^2 + x - 2}}$

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Resuelve la inecuación asociada al dominio de la función $f(x) = \sqrt{\sqrt{x + 7} - x - 1}$ y exprésalo en forma de intervalo.

Resuelve la inecuación asociada al dominio de la función $f(x) = \sqrt{\sqrt{x + 7} - x - 1}$ y exprésalo en forma de intervalo.

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Forma de la gráfica, rango y traslaciones

Dos ramas de semiparábola con el mismo vértice (b, c): una que sube hacia la derecha cuando a es positivo y otra que baja hacia la derecha cuando a es negativo. vértice (b, c) a > 0: sube desde el vértice a < 0: baja desde el vértice

Para mover la gráfica de $y = \sqrt{x}$, reemplaza $x$ por $x - b$ para desplazarla $b$ unidades a la derecha (así que un desplazamiento de 3 a la izquierda es $x + 3$), y suma $c$ para subirla $c$ unidades.

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A partir de la función $f(x) = \sqrt{x}$, escribe la expresión analítica de la función $g(x)$ cuya gráfica se obtiene al desplazar $f(x)$ tres unidades hacia la…

A partir de la función $f(x) = \sqrt{x}$, escribe la expresión analítica de la función $g(x)$ cuya gráfica se obtiene al desplazar $f(x)$ tres unidades hacia la izquierda y dos unidades hacia arriba. ¿Cuál es el dominio de $g(x)$?

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Determina el dominio y el recorrido de la función con coeficiente principal negativo: $f(x) = -\sqrt{x - 1}$

Determina el dominio y el recorrido de la función con coeficiente principal negativo:

$f(x) = -\sqrt{x - 1}$

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Observa la gráfica adjunta que representa una función de la forma $f(x) = a\sqrt{x - b} + c$. Determina los valores de los parámetros $a$, $b$ y $c$ sabiendo que el…

Observa la gráfica adjunta que representa una función de la forma $f(x) = a\sqrt{x - b} + c$. Determina los valores de los parámetros $a$, $b$ y $c$ sabiendo que el vértice de la semiparábola se encuentra en el punto $(2, 1)$ y pasa por el punto $(6, -3)$.

X Y 2 6 1 −3 f(x)
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Intersecciones con los ejes y entre curvas

No toda función radical tiene intersección con el eje $x$. Para $f(x) = \sqrt{x+1} + 2$, la ecuación $\sqrt{x+1} = -2$ no tiene solución, porque una raíz cuadrada nunca es negativa.

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Encuentra los puntos de corte con los ejes de coordenadas de la función: $f(x) = \sqrt{x + 9} - 3$

Encuentra los puntos de corte con los ejes de coordenadas de la función:

$f(x) = \sqrt{x + 9} - 3$

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Calcula los puntos de intersección entre la función irracional $f(x) = \sqrt{2x + 5}$ y la función afín $g(x) = x + 1$.

Calcula los puntos de intersección entre la función irracional $f(x) = \sqrt{2x + 5}$ y la función afín $g(x) = x + 1$.

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Inversa de una función radical

Para hallar una función inversa $f^{-1}$, intercambia $x$ y $y$ y despeja la nueva $y$. El dominio de $f^{-1}$ es el rango de $f$, y el rango de $f^{-1}$ es el dominio de $f$.

Las curvas $y = \sqrt{x-1}$ y $y = x^2 + 1$ son imágenes especulares respecto de la recta $y = x$, pero solo la parte de la parábola con $x \geq 0$ es la inversa. Esa restricción es la idea clave.

Algunas funciones no son uno a uno en todo su dominio. Entonces restringes el dominio a una rama antes de invertir.

Ahora supón que restringieras $g$ a la rama izquierda $(-\infty, 0]$. Las salidas de $g$ siguen siendo $\geq 0$ (una raíz cuadrada nunca es negativa), así que el dominio de la inversa vuelve a ser $[0, \infty)$. Lo que cambia es la salida de la inversa, que es la entrada original: ahora $y \leq 0$, así que $y - 3 \leq -3 < 0$ y tomas la raíz negativa: $g^{-1}(x) = 3 - \sqrt{x^2 + 9}$, con rango $(-\infty, 0]$. Comprueba: $g(-2) = \sqrt{4 + 12} = 4$ y $g^{-1}(4) = 3 - \sqrt{25} = -2$ ✓.

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Dada la función $f(x) = 3 + \sqrt{2x - 4}$, determina su función inversa $f^{-1}(x)$ e indica el dominio y el recorrido de dicha función inversa.

Dada la función $f(x) = 3 + \sqrt{2x - 4}$, determina su función inversa $f^{-1}(x)$ e indica el dominio y el recorrido de dicha función inversa.

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Dada la función $f(x) = \sqrt{x^2 - 4x}$, calcula su función inversa $f^{-1}(x)$ restringiendo el dominio original al intervalo $(-\infty, 0]$. Indica claramente el…

Dada la función $f(x) = \sqrt{x^2 - 4x}$, calcula su función inversa $f^{-1}(x)$ restringiendo el dominio original al intervalo $(-\infty, 0]$. Indica claramente el dominio y recorrido de la función inversa obtenida.

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Funciones radicales en la ciencia y la geometría

Siempre que una cantidad depende del cuadrado de otra y necesitas despejar la segunda, aparece una raíz: tiempos de caída, periodos de péndulos, radios a partir de áreas.

Cuando el radical tiene un coeficiente como $2\pi$ o una fracción bajo la raíz, aísla primero el radical y luego eleva al cuadrado. El mismo plan sirve para modelos de costo como $C(x) = a + b\sqrt{x - c}$, donde el dominio también requiere $x - c \geq 0$.

Un rectángulo inscrito en una semicircunferencia superior, con su base sobre el eje x y sus dos vértices superiores sobre la curva. (x, y) ancho 2x y = √(100 − x²)

Volvamos al principio: la pelota que cae desde 100 pies tarda $\frac{\sqrt{100}}{4} = 2.5$ segundos. La calculadora da error con $h = -100$ porque $\sqrt{-100}$ no es un número real, y además una altura negativa no tiene sentido en una caída: el dominio de $t(h)$ es $h \geq 0$ (o $h > 0$ en el contexto).

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La relación entre el área $A$ de un círculo y su radio $r$ viene dada por la fórmula $A = \pi r^2$. Expresa el radio en función del área, $r(A)$, e indica el dominio de…

La relación entre el área $A$ de un círculo y su radio $r$ viene dada por la fórmula $A = \pi r^2$. Expresa el radio en función del área, $r(A)$, e indica el dominio de definición válido en este contexto geométrico.

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El costo de producción $C(x)$, en dólares, de $x$ piezas de un componente electrónico para satélites sigue un modelo de rendimientos decrecientes dado por…

El costo de producción $C(x)$, en dólares, de $x$ piezas de un componente electrónico para satélites sigue un modelo de rendimientos decrecientes dado por $C(x) = 2500 + 120\sqrt{x - 50}$. Determina el dominio válido para la función de costos y calcula cuántas piezas se han fabricado si el costo total ha ascendido a $\$4900$.

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Se inscribe un rectángulo en la región delimitada por el eje de abscisas y la semicircunferencia superior de radio $R = 5$, cuya ecuación es $y = \sqrt{25 - x^2}$.…

Se inscribe un rectángulo en la región delimitada por el eje de abscisas y la semicircunferencia superior de radio $R = 5$, cuya ecuación es $y = \sqrt{25 - x^2}$. Expresa el perímetro del rectángulo $P(x)$ en función de la coordenada $x$ del vértice situado en el primer cuadrante. Determina el dominio válido de $P(x)$ en este contexto geométrico y calcula su valor para $x = 3$.

X Y (x, y) 0 5 −5 R = 5
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Resumen

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