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4to año · Matemáticas
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Estudiar una función

Te conviene dominar: Características de una función (3.er año de Educación Media General)
Te conviene dominar: Ecuaciones de primer grado (3.er año de Educación Media General)

Valentina grafica en la computadora la asistencia a un cine de Maracaibo durante las semanas posteriores a un estreno. ¿Cómo sabe dónde empieza, cuándo sube, cuándo baja y a qué valor se estabiliza, sin calcular cien puntos? Haciendo siempre las mismas preguntas y en el mismo orden. A eso se le llama «estudiar una función», y al final de la página lo harás tú.

El guion para estudiar una función

Esquema con los cinco pasos ordenados para estudiar una función: dominio y rango, cortes con los ejes, simetría, monotonía y extremos, y tendencia y asíntotas. 1. Dominio y rango 2. Cortes con los ejes 3. Simetría 4. Monotonía y extremos 5. Tendencia y asíntotas

Dominio y rango

El dominio son los valores de $x$ donde hay gráfica; el rango son los valores de $y$ que alcanza. En una gráfica, el dominio se lee proyectando sobre el eje $X$ y el rango proyectando sobre el eje $Y$. Un punto con círculo cerrado se incluye (corchete); uno con círculo abierto no (paréntesis).

Gráfica de un arco entre dos puntos con las proyecciones sobre el eje X (dominio, barra naranja) y sobre el eje Y (rango, barra verde), desde el punto más bajo hasta el más alto. dominio: de la x del primer punto a la del último punto más alto rango

Para una fórmula, busca lo que prohíbe el cálculo:

  • Un denominador no puede ser $0$.

  • Una raíz cuadrada pide radicando $\ge 0$.

  • Un polinomio no prohíbe nada: su dominio es $\mathbb{R}$.

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Calcula el dominio de definición de la función irracional $f(x) = \sqrt{2x - 8}$.

Calcula el dominio de definición de la función irracional $f(x) = \sqrt{2x - 8}$.

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A partir de una función cuya gráfica está formada por dos tramos continuos: El primer tramo va desde el punto $(-3, 2)$ (incluido) hasta el punto $(1, 4)$ (no incluido),…

A partir de una función cuya gráfica está formada por dos tramos continuos:

  • El primer tramo va desde el punto $(-3, 2)$ (incluido) hasta el punto $(1, 4)$ (no incluido), y tiene un máximo relativo en $(-1, 5)$.

  • El segundo tramo va desde el punto $(1, -1)$ (incluido) hasta el punto $(8, 3)$ (incluido), y tiene un mínimo relativo en $(4, -2)$.

Determina su dominio y su recorrido.

Gráfica de una función a trozos con dos tramos continuosxy−3−2−112345678−3−2−11234560y = f(x)
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Halla el dominio de definición de la función racional $f(x) = \frac{x - 1}{x^2 - 4x - 5}$.

Halla el dominio de definición de la función racional $f(x) = \frac{x - 1}{x^2 - 4x - 5}$.

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Cortes con los ejes y simetría

Practica★☆☆Sin empezar
Halla los puntos de corte con los ejes de coordenadas de la función $f(x) = \frac{3x - 6}{x + 2}$.

Halla los puntos de corte con los ejes de coordenadas de la función $f(x) = \frac{3x - 6}{x + 2}$.

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Practica★☆☆Sin empezar
Determina analíticamente si la función $f(x) = x^4 - 5x^2 + 3$ es simétrica par, simétrica impar o no tiene simetría.

Determina analíticamente si la función $f(x) = x^4 - 5x^2 + 3$ es simétrica par, simétrica impar o no tiene simetría.

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Estudia la simetría de la función $f(x) = \frac{x}{x^2 + 1}$ y calcula sus puntos de corte con los ejes de coordenadas.

Estudia la simetría de la función $f(x) = \frac{x}{x^2 + 1}$ y calcula sus puntos de corte con los ejes de coordenadas.

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Monotonía, extremos y tasa de variación media

Una función es creciente en un intervalo si, al avanzar hacia la derecha, la gráfica sube; decreciente si baja; constante si se mantiene a la misma altura. Un máximo relativo es un punto donde pasa de crecer a decrecer; un mínimo relativo, donde pasa de decrecer a crecer.

Gráfica de una función continua con un máximo relativo y un mínimo relativo que separan tramos de crecimiento y decrecimiento. máximo relativo mínimo relativo crece decrece crece

Continuidad en un punto

Una función es continua en $x=a$ si su gráfica no se rompe ahí (se puede trazar sin levantar el lápiz): lo que vale $f(a)$ coincide con el valor al que se acercan las dos fórmulas al acercarse a $a$ por la izquierda y por la derecha. En una función definida por partes, hay que comparar las dos fórmulas en el punto de unión.

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Calcula la tasa de variación media (TVM) de la función $f(x) = 2x^2 - 3x$ en el intervalo $[-1, 2]$.

Calcula la tasa de variación media (TVM) de la función $f(x) = 2x^2 - 3x$ en el intervalo $[-1, 2]$.

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A partir de la siguiente gráfica, indica los intervalos de monotonía (crecimiento y decrecimiento) y las coordenadas de sus extremos relativos.

A partir de la siguiente gráfica, indica los intervalos de monotonía (crecimiento y decrecimiento) y las coordenadas de sus extremos relativos.

X Y −2 2 3 −1
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Estudia la continuidad de la siguiente función definida a trozos en el punto $x = 1$:…

Estudia la continuidad de la siguiente función definida a trozos en el punto $x = 1$:

$f(x) = \begin{cases} 2x + 1 & \text{si } x \leq 1 \\ 4 - x & \text{si } x > 1 \end{cases}$

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La gráfica que muestra la evolución del número de espectadores semanales (en miles) de una película de estreno a lo largo del tiempo (en semanas) parte del punto…

La gráfica que muestra la evolución del número de espectadores semanales (en miles) de una película de estreno a lo largo del tiempo (en semanas) parte del punto $(0, 10)$, crece hasta $(5, 80)$, se mantiene constante entre la semana $5$ y la $7$, decrece hasta $(10, 30)$ y se mantiene constante entre la semana $10$ y la $12$, donde finaliza en $(12, 30)$. Estudia el dominio y el recorrido en el contexto del problema, e indica en qué intervalos la audiencia crece, decrece o se mantiene constante.

Gráfica de la evolución del número de espectadores semanales a lo largo del tiempo01020304050607080123456789101112Tiempo (semanas)Espectadores (miles)
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La posición de un objeto en movimiento rectilíneo viene dada por la función $e(t) = 5t^2 + 2t$, donde $e$ es el espacio en metros y $t$ el tiempo en segundos. Calcula la…

La posición de un objeto en movimiento rectilíneo viene dada por la función $e(t) = 5t^2 + 2t$, donde $e$ es el espacio en metros y $t$ el tiempo en segundos. Calcula la velocidad media (tasa de variación media) en los intervalos $[1, 3]$ y $[3, 5]$, e indica en qué intervalo el objeto se movió más rápido.

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Valor absoluto y funciones definidas por partes

El valor absoluto convierte en positivo lo que hay dentro: $|u|=u$ si $u\ge 0$ y $|u|=-u$ si $u<0$. Para estudiar $|{\text{expresión}}|$, primero se averigua dónde la expresión es positiva o negativa y se escribe una fórmula para cada caso.

Concavidad

Una gráfica es cóncava hacia arriba (también llamada convexa) si se curva como una «U», y cóncava hacia abajo si se curva como una «∩». En una parábola $y=ax^2+bx+c$ eso lo decide el signo de $a$: $a>0$ hacia arriba, $a<0$ hacia abajo.

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Expresa la función con valor absoluto $f(x) = |2x - 4|$ como una función definida a trozos y determina sus intervalos de crecimiento y decrecimiento.

Expresa la función con valor absoluto $f(x) = |2x - 4|$ como una función definida a trozos y determina sus intervalos de crecimiento y decrecimiento.

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A partir de la función cuadrática $f(x) = x^2 - 4x$, obtén la expresión analítica como función a trozos de $g(x) = |x^2 - 4x|$. Representa mentalmente la situación y…

A partir de la función cuadrática $f(x) = x^2 - 4x$, obtén la expresión analítica como función a trozos de $g(x) = |x^2 - 4x|$. Representa mentalmente la situación y determina los intervalos de concavidad y convexidad de $g(x)$.

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Practica★★★Sin empezar
Dada la siguiente función definida a trozos, estudia su dominio, su continuidad, sus puntos de corte con los ejes y sus intervalos de monotonía:…

Dada la siguiente función definida a trozos, estudia su dominio, su continuidad, sus puntos de corte con los ejes y sus intervalos de monotonía:

$f(x) = \begin{cases} x^2 - 4 & \text{si } x < 0 \\ 2x - 4 & \text{si } 0 \leq x < 4 \\ 4 & \text{si } x \geq 4 \end{cases}$

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Modelos con parábolas: el vértice como extremo

Una función cuadrática $f(x)=ax^2+bx+c$ tiene un solo extremo, su vértice, en

$$x_v=-\frac{b}{2a}$$

Si $a<0$ es un máximo; si $a>0$, un mínimo. ¿Por qué? La parábola es simétrica respecto a la vertical que pasa por su punto más alto o más bajo, que queda justo a la mitad entre sus dos cortes con el eje $X$.

Expresar un área como función

Para optimizar, primero hay que escribir lo que se quiere como función de una sola variable. Se usan relaciones geométricas, como la semejanza de triángulos.

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La variación del nivel de un embalse $v$ (en metros respecto a su nivel medio) en función del mes $x$ del año viene dada por la función $v(x) = -0,5x^2 + 10x - 18$.…

La variación del nivel de un embalse $v$ (en metros respecto a su nivel medio) en función del mes $x$ del año viene dada por la función $v(x) = -0,5x^2 + 10x - 18$. Determina en qué mes el nivel del embalse está más alto, a cuánto asciende esa diferencia máxima respecto al nivel medio y en qué meses el embalse está exactamente al nivel medio ($v = 0$).

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Un proyectil es lanzado hacia arriba y sigue una trayectoria descrita por la función $h(t) = -5t^2 + 20t + 25$, donde $h$ es la altura en metros y $t$ el tiempo en…

Un proyectil es lanzado hacia arriba y sigue una trayectoria descrita por la función $h(t) = -5t^2 + 20t + 25$, donde $h$ es la altura en metros y $t$ el tiempo en segundos desde el lanzamiento. Determina el dominio de la función restringido a la duración real del vuelo (hasta que impacta contra el suelo), la altura desde la que fue lanzado, la altura máxima que alcanza y el tiempo total de vuelo.

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En un triángulo isósceles de base $12$ cm y altura $10$ cm, se inscribe un rectángulo cuya base $x$ descansa sobre la base del triángulo, como muestra la figura. Expresa…

En un triángulo isósceles de base $12$ cm y altura $10$ cm, se inscribe un rectángulo cuya base $x$ descansa sobre la base del triángulo, como muestra la figura. Expresa el área del rectángulo en función de su base $x$ y determina el dominio de esta función en el contexto geométrico del problema.

Base = 12 cm Altura = 10 cm x y
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Tendencia y asíntotas

Para una fracción de polinomios, compara los grados del numerador y del denominador:

  • Grado del numerador menor: la función tiende a $0$; asíntota $y=0$. Por ejemplo, en $C(t)=\dfrac{10t}{t^2+1}$ el denominador tiene mayor grado, así que para $t$ muy grande $C$ se acerca a $0$ (la concentración de un medicamento acaba por desaparecer).

  • Grados iguales: tiende al cociente de los coeficientes principales.

  • Grado del numerador mayor: crece sin acercarse a un valor; no hay asíntota horizontal.

Hallar parámetros a partir de las asíntotas

En $f(x)=\dfrac{ax+b}{x+c}$, la asíntota vertical es $x=-c$ y la horizontal es $y=a$. Con un punto más se obtiene $b$.

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Identifica las ecuaciones de la asíntota vertical y la asíntota horizontal de la función $f(x) = \frac{5}{x - 3} + 2$.

Identifica las ecuaciones de la asíntota vertical y la asíntota horizontal de la función $f(x) = \frac{5}{x - 3} + 2$.

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Practica★★☆Sin empezar
Determina las ecuaciones de las asíntotas verticales y horizontales de la función $f(x) = \frac{3x + 1}{x - 2}$.

Determina las ecuaciones de las asíntotas verticales y horizontales de la función $f(x) = \frac{3x + 1}{x - 2}$.

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Practica★★★Sin empezar
La función racional $f(x) = \frac{ax + b}{x + c}$ pasa por el punto $(0, 1)$, tiene una asíntota vertical en la recta $x = 2$ y una asíntota horizontal en la recta…

La función racional $f(x) = \frac{ax + b}{x + c}$ pasa por el punto $(0, 1)$, tiene una asíntota vertical en la recta $x = 2$ y una asíntota horizontal en la recta $y = 3$. Plantea un sistema de ecuaciones y halla los valores de los parámetros $a$, $b$ y $c$.

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Practica★★★Sin empezar
La concentración de un determinado fármaco en la sangre de un paciente, en mg/L, tras $t$ horas desde su administración viene dada por el modelo…

La concentración de un determinado fármaco en la sangre de un paciente, en mg/L, tras $t$ horas desde su administración viene dada por el modelo $C(t) = \frac{10t}{t^2 + 1}$. Calcula la tasa de variación media en la primera hora (intervalo $[0, 1]$) e interpreta el resultado. Además, razona matemáticamente cuál es la tendencia de la concentración del fármaco a largo plazo (cuando $t \to \infty$).

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La ficha completa de una función

Para esbozar una gráfica a partir de condiciones, dibuja primero las asíntotas como líneas punteadas, luego los puntos dados (cortes y extremos), aplica la simetría y por último une con trazos que respeten crecimiento y decrecimiento.

Aplicación a exponenciales, logarítmicas y trigonométricas

El mismo guion sirve para otras familias:

Vuelve al principio: Valentina, con el guion dominio → cortes → simetría → monotonía → asíntotas, describe la asistencia al cine con unos pocos datos y no necesita tabular cien puntos.

Practica★★☆Sin empezar
Describe el comportamiento de la función $f(x) = \frac{2x^2}{x^2 + 1}$ analizando su dominio, sus puntos de corte con los ejes, su simetría y sus asíntotas horizontales…

Describe el comportamiento de la función $f(x) = \frac{2x^2}{x^2 + 1}$ analizando su dominio, sus puntos de corte con los ejes, su simetría y sus asíntotas horizontales y verticales.

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Practica★★★Sin empezar
Demuestra analíticamente si la función $f(x) = \frac{x^3}{x^2 - 4}$ es simétrica par, impar o ninguna de las dos. A continuación, calcula sus puntos de corte con los…

Demuestra analíticamente si la función $f(x) = \frac{x^3}{x^2 - 4}$ es simétrica par, impar o ninguna de las dos. A continuación, calcula sus puntos de corte con los ejes y determina las ecuaciones de sus asíntotas verticales y horizontales.

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Practica★★★Sin empezar
Esboza en tu cuaderno la gráfica de una función $f(x)$ que cumpla simultáneamente todas las siguientes condiciones: Su dominio es $\mathbb{R} \setminus \{-2, 2\}$. Es…

Esboza en tu cuaderno la gráfica de una función $f(x)$ que cumpla simultáneamente todas las siguientes condiciones:

  • Su dominio es $\mathbb{R} \setminus \{-2, 2\}$.

  • Es una función con simetría impar.

  • Tiene asíntotas verticales en $x = -2$ y $x = 2$, y una asíntota horizontal en $y = 0$.

  • Presenta un máximo relativo en el punto $(-4, 1)$ y un mínimo relativo en $(4, -1)$.

  • Pasa por el origen de coordenadas.

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

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Resumen

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