Ejercicios: Funciones de variable real. Tipos de funciones

Determina el dominio de definición más amplio posible para la siguiente función real de variable real, expresando el resultado mediante la unión de intervalos:

Para resolverlo, deberás considerar simultáneamente las restricciones impuestas por la raíz cuadrada, el logaritmo neperiano y el denominador de la fracción.

Una empresa de ingeniería aeroespacial está diseñando la trayectoria de ascenso de una sonda. La altura $h$ en kilómetros, medida desde un nivel de referencia (negativa por debajo de él), respecto al tiempo $t$ en minutos viene dada por una función compuesta. Se sabe que la función externa es $f(x) = \frac{x-2}{x+3}$ y la función interna es $g(t) = \sqrt{t^2 - 1}$.

Calcula la expresión analítica de la función de altura total $H(t) = (f \circ g)(t)$ y determina razonadamente su dominio y su recorrido en el contexto físico del problema, sabiendo que la sonda comienza su misión en $t = 1$.

Sea la función $f(x) = \frac{3^x - 1}{3^x + 1}$. Demuestra analíticamente que la función es inyectiva en todo su dominio. A continuación, obtén la expresión de su función inversa $f^{-1}(x)$ y especifica claramente el dominio y el recorrido de dicha inversa.

Dada la función definida a trozos:

Halla los valores de los parámetros reales $a$ y $b$ sabiendo que la función pasa por el punto $(-2, 0)$ y que es continua en el punto de abscisa $x = 1$. Una vez hallados, estudia la simetría de la función en el intervalo $[1, +\infty)$.

En el estudio de señales sonoras, se utiliza la función $s(t) = \ln(t)$ para representar la intensidad de una señal primaria. Debido a una interferencia, la señal resultante se transforma según la regla $g(t) = |s(|t-2|)-1|$.

Representa gráficamente la función final $g(t)$ partiendo de la función elemental $\ln(t)$ y explicando detalladamente cada una de las transformaciones geométricas (traslaciones, simetrías y valores absolutos) que tienen lugar.

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

Se considera la familia de funciones $f_k(x) = \frac{x^2 - k^2}{x^2 + k^2}$ donde $k \in \mathbb{R}, k \neq 0$.

1. Demuestra que para cualquier valor de $k$, la función es par.

2. Determina los puntos de corte con los ejes en función de $k$.

3. Encuentra el valor de $k$ para que la función tome el valor $y = 1/2$ cuando $x = 3$.

4. Discute si existe algún valor de $k$ para el cual la función tenga asíntotas verticales.

Un algoritmo de inteligencia artificial procesa datos de entrada $x$ mediante una función de activación logística modificada:

La figura muestra la gráfica de $A(x)$ para $x$ entre $-10$ y $10$.

Se desea encontrar la función inversa $A^{-1}(x)$ para que el sistema pueda realizar el proceso inverso (decodificación).

1. a) Halla la expresión de la inversa $A^{-1}(x)$.

1. b) Determina para qué valores de la salida $y$ es posible realizar la decodificación (rango de la función original) y justifica tu respuesta.

Toda función $f(x)$ puede descomponerse, en los puntos $x$ en los que existen $f(x)$ y $f(-x)$, de forma única como la suma de una función par $g(x)$ y una función impar $h(x)$, de tal manera que:

Dada la función $f(x) = \frac{x+2}{x-1}$, halla sus componentes par e impar. Comprueba analíticamente que, efectivamente, $g(x)$ es una función par y $h(x)$ es una función impar. ¿Cuáles son los dominios de cada una de estas tres funciones?

Un nuevo servicio de streaming de videojuegos aplica una tarifa mensual basada en el consumo de datos de alta velocidad. Los primeros $20$ GB están incluidos en una cuota fija de $600$ pesos. A partir de ahí, el precio por cada GB adicional aumenta de forma lineal según la función $P(x) = 600 + 20(x - 20)$, donde $x$ es el número total de GB consumidos.

Sin embargo, si el usuario supera los $100$ GB, la empresa aplica una penalización por exceso de tráfico y la función pasa a ser $P(x) = 4x^2 - 1\,800$.

Escribí la expresión analítica de la función costo total $C(x)$ como una función definida por partes y comprobá si el precio "salta" o es continuo justo en el momento de consumir $100$ GB.

Dada la función racional $f(x) = \frac{2x^2 - 8}{x^2 - x - 2}$:

1. Calcula su dominio.

2. Identifica si existe algún punto donde la función presente una "discontinuidad evitable" (un punto donde el numerador y el denominador se anulen simultáneamente).

3. Calcula los puntos de corte con los ejes de coordenadas.

Considera las funciones $f(x) = \sqrt{x + 2}$ y $g(x) = \frac{1}{x^2 - 1}$.

1. Halla la expresión de la función compuesta $(g \circ f)(x)$.

2. Determina el dominio de $(g \circ f)(x)$.

3. ¿Coincide este dominio con el de la función $h(x) = \frac{1}{x+1}$? Justifica tu respuesta.

Un dron de vigilancia realiza un vuelo de prueba siguiendo una trayectoria cuya altura en metros respecto al tiempo en segundos viene dada por la función:

La gráfica de la trayectoria es la siguiente:

1. a) ¿Desde qué altura despega el dron?

1. b) ¿Cuál es la altura máxima que alcanza y en qué segundo ocurre?

1. c) Si el dron debe aterrizar cuando su batería llega al $5\,\%$ (lo que ocurre a los $21$ segundos), ¿a qué altura se encontrará en ese momento? Explica si el resultado tiene sentido físico.

Halla la función inversa $f^{-1}(x)$ de la función $f(x) = \frac{e^x + 3}{2}$. Indica el dominio y el recorrido de ambas funciones y comprueba gráficamente su simetría respecto a la bisectriz del primer cuadrante.

Estudia la simetría (par, impar o asimétrica) de las siguientes funciones justificando los pasos mediante el cálculo de $f(-x)$:

1. $f(x) = \frac{x^3}{x^2 + 1}$

2. $g(x) = x \cdot \cos(x)$

3. $h(x) = \frac{e^x + e^{-x}}{2}$ (Función coseno hiperbólico)

Determina el dominio de definición de las siguientes funciones de variable real basándote en las restricciones de las operaciones que las forman:

1. a) $f(x) = \frac{2x - 5}{x^2 - 9}$

1. b) $g(x) = \sqrt{3x + 12}$

1. c) $h(x) = \ln(x - 1)$

A partir de la siguiente gráfica de la función $f(x)$, identifica los valores de los límites laterales y la imagen de la función en el punto de discontinuidad $x = 1$. En la gráfica, el círculo vacío indica un punto que no pertenece a la gráfica y el círculo relleno indica un punto que sí pertenece a ella.

1. a) $\lim_{x \to 1^-} f(x)$

1. b) $\lim_{x \to 1^+} f(x)$

1. c) $f(1)$

Clasifica las siguientes funciones según su tipo (polinómica, racional, irracional, exponencial o logarítmica):

1. a) $f(x) = 3^x - 1$

1. b) $g(x) = \frac{x^2 + 1}{x - 2}$

1. c) $h(x) = \log_{10}(x^2)$

1. d) $i(x) = x^3 - 5x + 2$

1. e) $j(x) = \sqrt[3]{x - 4}$

Calcula los siguientes límites directos por sustitución, comprobando si el valor obtenido es finito:

1. a) $\lim_{x \to 2} (x^2 - 3x + 1)$

1. b) $\lim_{x \to 0} \frac{e^x + 1}{x + 3}$

1. c) $\lim_{x \to -1} \sqrt{x + 5}$

Una empresa de telefonía ofrece un plan de datos donde los primeros $10$ GB cuestan $600$ pesos fijos. A partir de ahí, cada GB extra se cobra a $80$ pesos. La función que representa el costo total $C(x)$ en función de los GB consumidos $x$ es:

$C(x) = \begin{cases} 600 & \text{si } 0 \le x \le 10 \\ 600 + 80(x - 10) & \text{si } x > 10 \end{cases}$

Estudiá si la función es continua en el punto crítico $x = 10$.

Dadas las funciones $f(x) = x + 3$ y $g(x) = x^2 - 1$, realiza las siguientes operaciones y determina el dominio de la función resultante:

1. a) $(f + g)(x)$

1. b) $(f \cdot g)(x)$

1. c) $(\frac{f}{g})(x)$

Observa la siguiente gráfica e identifica visualmente las ecuaciones de sus asíntotas verticales y horizontales:

Dada la función con valor absoluto $f(x) = |x - 3|$, represéntala como una función definida a trozos y calcula su valor para $x = 0$ y $x = 5$.