Función

¿Sabes cómo se aplica la función en la vida diaria? En una frutería promocionan 1 paquete de 4 manzanas a $5000, sabemos que mientras más cantidades de paquetes vendan mayor es el beneficio económico para el negocio. Entonces, una buena venta de manzanas está en función a vender muchas cantidades de paquetes.

Función

Función

Es una relación que debe cumplir las siguientes condiciones:

  1. Todos los elementos del conjunto de partida deben poseer imágenes en el conjunto de llegada.
  2. Cada elemento del conjunto de partida sólo debe tener una imagen en el conjunto de llegada.

Ejemplo

Tomando en cuenta la figura # 1, determinar si las relaciones mostradas son funciones. Justifica tu respuesta.

Función
Figura # 1
  1. En la relación  no es función porque el elemento 2 del conjunto de partida posee dos imágenes, 4 y 2, en el conjunto de llegada. Los pares ordenados formados son: {(1,4),(2,4),(2,2),(3,7),(4,3)}
  2. En la relación a pesar que el elemento c del conjunto de llegada no esté relacionado si es función porque todos los elementos del conjunto de partida tienen una sola imagen. Los pares ordenados son:  g {(1,a),(2,b),(3,d)}
  3. En la relación si es función porque todos los elementos del conjunto de partida tienen una sola imagen. Los pares ordenados son:  h {(1,2),(2,2),(3,2)}
  4. En la relación es función porque todos los elementos del conjunto de partida tienen una sola imagen, a pesar que el elemento n del conjunto de llegada no esté relacionado. Los pares ordenados son:  i {(1,l),(2,m),(3,m)}
  5. En la relación no es función porque el elemento 3 del conjunto de partida no está relacionado. Los pares ordenados son:  j {(1,-2),(2,-1),(4,-4)}
  6. En la relación si es función porque todos los elementos del conjunto de partida tienen una sola imagen. Los pares ordenados son:  j {(1,R),(2,J),(3,Q)}

Variable independiente y dependiente

Cuando se menciona la palabra variable se refiere a una variación o cambio que sufre algo, recuerda el ejemplo al principio del post donde una frutería coloca en promoción 1 paquete de manzanas por sólo $5000 pesos, aquí existen variables, y es que a mayor venta de paquetes de manzanas mayor es el beneficio en dinero para la frutería, fíjate que aquí existe una relación (función) que depende de las cantidades de paquetes que los clientes compren. Por lo tanto, la variable independiente es el paquete de manzanas y la variable dependiente va en función a la cantidad de paquetes que compraron los clientes.

Se le asigna unas letras a cada variable:

variable independiente

f ( x ) = y = variable dependiente

En la frutería colocan la promoción de la siguiente manera:

1 paquete de 4 manzanas por el precio de $5000

Y matemáticamente esa expresión quedaría así:

f ( x ) = 5000x        o también puede quedar expresarse así:      y = 5000x

Donde:

“ x ”   es el paquete de 4 manzanas, es decir, es la variable independiente.

“ y ”  es el dinero por la venta que depende de las cantidades de paquetes de manzanas vendidas, entonces a esta letra se le llama variable dependiente.

“ f ( x ) ”  esta expresión significa que la variable dependiente está en función a la variable independiente.

Para resumir todo:

La variable independiente la llamamos  “variable”  y a

La variable dependientefunción

Dominio y rango 

El dominio de una función es el conjunto de las primeras componentes de un par ordenado y el rango de la función es el conjunto de las segundas componentes de un par ordenado, esto se ve de la siguiente manera:

Par ordenado = ( dominio , rango )

Par ordenado = ( x , y )

Par ordenado = ( x , f ) )

A ( x , y )

 

¿Sabes qué es la función real? Es variable real, como ya sabes cuando se dice función se refiere a la variable dependiente y cuando se menciona variable es la variable independiente, por otro lado la palabra real se refiere al conjunto de los números reales, por lo tanto el significado de Función real de variable real es que el dominio (variable) y el rango (función) pertenecen al conjunto de los números reales ℜ.

Cuando se menciona que una función es indeterminada quiere decir que algunas veces el resultado es expresado en un conjunto de números distinto al conjunto de los números reales ℜ, por ejemplo:

Restricciones del dominio

El dominio se ve restringido cuando la variable dependiente “ y ” x ) toma valores de la variable independiente “ x ” y el resultado no está dentro del conjunto de los números reales ℜ, es decir, el resultado es indeterminado.

Existen 3 tipos de restricciones en el dominio, ellos son:

  1. Cuando existen raíces de índices pares de un número negativo, por ejemplo:
    La expresión es una raíz de índice par y no está definida para valores negativos como . . . , -6, -5, -4, -3 ya que el resultado es indeterminado.
  2. Fracciones donde se anula el denominador, por ejemplo:
    En el denominador de la expresión existe una restricción cuando x = -1 , ya que el resultado es indeterminado.
  3. Fracciones donde se anula el denominador con raíces de índices par, por ejemplo:

Ejemplo

Grafica las siguientes relaciones teniendo en cuenta el intervalo especificado para x. Determinar el dominio, rango e indique cuáles de ellas son funciones

a.  F = {(x,y) / y = x∧ 0 ≤ x < 3}

b. G = {(x,y) / y– x =2}

y = x2
Tabla de valores

para la función  y = x

Función
Gráfica y se traza una línea vertical Función
¿Es función? La línea vertical es llamada prueba de la línea vertical y es usada para saber si es función, como toca un punto es función.
Cálculo del dominio y rango El dominio es:

Dom [ 0 , 3 )

El rango es:

Rgo [ 0 , 9 )

yx =2

y = ±

Tabla de valores
Gráfica y se traza una línea vertical Función
¿Es función? Gracias a la prueba de la línea vertical es notorio que no es función ya que toca dos puntos de la curva
Cálculo del dominio y rango El dominio es:

Dom [ -2 , ∞ )

El rango es:

Rgo ( ∞ , – ∞ )

Clasificación de las funciones

Las funciones se clasifican en 3 tipos:

  1. Inyectivas: Son llamadas también uno a uno. Es inyectiva cuando no existen dos elementos distintos en el conjunto de partida con una misma imagen. Ejemplo el siguientes conjunto de pares ordenados:  F{ ( 8 , 7 ) , ( 6 , 7 ) } No es una función inyectiva ya que los elementos del conjunto de partida comparten la misma imagen.
  2. Sobreyectivas: Si el rango de la función es el mismo que el codominio es sobreyectiva
  3. Biyectivas:  Si es inyectiva y sobreyectiva

Ejemplo 

Indica el tipo de función, dominio y rango

:  [ 2 , ∞ ) → [ -1 , ∞ )

) = x– 4x + 3

Como la función es cuadrática, se debe calcular el vértice y puntos de cortes a = 1    b = -4    c = 3
Cálculo del vértice

Cálculo de los puntos de cortes con respecto al eje “ x ”

= 0

= 1    ∧  = 3

Gráfica

La condición dada :  [ 2 , ∞ ) → [ -1 , ∞ ) coincide con el valor de la primera coordenada del vértice v = ( 2 , -1 ), es decir se grafica desde el vértice

Se traza una línea horizontal y vertical

Función
Línea vertical La Prueba de la línea vertical nos indica que es función
Línea horizontal El Criterio de la recta horizontal como toca un punto de la curva es inyectiva
Cálculo del dominio y rango El dominio es:

Dom [ 2 , ∞ )

El rango es:

Rgo [ -1 , ∞ )

Codominio

cod  f = Rgo f

Tipo de función Es inyectiva por que el Criterio de la recta horizontal toca un punto

Es sobreyectiva por el codominio de la función es igual al rango de la función

Entonces como es inyectiva y sobreyectiva, esta función es Biyectiva.

Características 

Algunas de las características de las funciones que se mencionarán a continuación son las siguientes:

  1. Pares: Geométricamente su eje de simetría es el eje “ y ” y analíticamente  se debe sustituir “ -x ” en la función y si da como resultado la misma función es una función par. Por ejemplo dada la función ) = x+1 . Determine si es una función par
    Se sustituye ( -x ) en la función, y queda:
    f ( –) = ( -x )2 +1
    f ( –) = x+1
    Compara el resultado x+1  y observa que la expresión dada es también x+1
    Por lo tanto la función ) = x+1  es Par.
  2.  Impares: Geométricamente su simetría es el origen del plano cartesiano y analíticamente al sustituir “ -x ” la función debe dar negativa. Por ejemplo dada la función:           ) = x3 . Determine si es una función impar
    Se sustituye ( -x ) en la función, y queda:
    f ( –) = ( -x )3 
    f ( –) = –x3
    Ahora compara, el resultado es  –x3   y observa que la expresión dada es positiva  x
    Por lo tanto la función ) = x3  es Impar.
  3. Crecientes:  Es creciente en un intervalo, si:
                   xxpor lo tanto (x1) < (x2)
    FunciónEntonces si en un intervalo aumenta el dominio y el rango de la función, la función es creciente específicamente en ese intervalo.
  4. Decrecientes: Una función es decreciente en un intervalo si:
                   xxpor lo tanto (x1) > (x2)
    Función

A continuación un resumen de algunas  característica de las funciones elementales:

Algunos ejemplos, dale clic en ella.

Funciones Polinómicas 

Lineal

) = ax + b donde a > 0

Dom  Rgo f Corte con eje x Corte con eje y Crece
= b En todo ℜ
Función

 Lineal

) = ax + b donde a < 0

Domf Rgo f Corte en el eje x Corte en el eje y Decrece
y  = b En todo ℜ

Cuadrática

) = ax2 + bx + donde a > 0

Dom  Rgo f Corte en el eje x Corte en el eje y Crece Decrece
= c

Cuadrática

) = ax2 + bx + c  donde a < 0

Dom  Rgo f Corte en el eje x Corte en el eje y Crece Decrece
= c

 

Funciones Trascendentes

Exponencial

) = ax   donde a > 1

Dom  Rgo f Corte con eje x Corte con eje y Crece
+ No hay punto de corte = 1 En todo

Exponencial

) = ax    donde    0 < a < 1

Domf Rgo f Corte en el eje x Corte en el eje y Decrece
+ No hay punto de corte = 1 En todo
 

Logarítmica

) = logax   donde a > 1

Dom  Rgo f Corte con eje x Corte con eje y Crece
+ x = 1 No hay punto de corte +

Logarítmica

f ( x ) = logax   donde    0 < a < 1

Domf Rgo f Corte en el eje x Corte en el eje y Decrece
+ x = 1 No hay punto de corte +

Funciones racionales

Cuando se presenta de la siguiente manera  ) = ) / )  es una función racional, donde ) y ) son polinomios.

Pasos para graficarla

  1. Factorizar si se puede.
  2. Determinar las raíces ( o cero) del numerador y del denominador los valores para lo cual la función no está definida
  3. Hallar las asíntotas verticales, si existen
  4. Hallar el intercepto con el eje “ ”, es decir = 0
  5. Determinar la asíntota horizontal, si existe
  6. Crear la tabla de valores para obtener los puntos suficientes y así dibujar una buena curva.

Ejemplo

Grafique y determine el dominio y rango de la función a continuación:

Factorizar

(Se redefine la función)

Entonces en el punto de la abscisa = -2 existe una discontinuidad evitable. Las coordenadas de la discontinuidad es ( -2 , 3 )

Determinar las raíces del numerador

Determinar las raíces del denominador

x – 1 = 0 ⇒ = 1

x + 1 = 0 ⇒ = -1

Asíntotas verticales = -1
Intercepto con el eje “ y ”

= 0

= -1

Asíntota horizontal

 

Como el grado del polinomio del numerador y del denominador son iguales a 1, entonces la función tiene una asíntota horizontal.

= 1

Tabla de valores Partiendo del dato de la asíntota vertical  = -1 se crea la tabla de valores

Gráfica
Dominio y rango de la función El dominio es:

Dom f  = ℜ – { -2, -1 }

El rango es:

Rgo f  = ℜ – { 1, 3 }

Funciones radicales

Son funciones que están expresadas por medio de una raíz

El dominio de este tipo de funciones depende del índice de la raíz.

Sí el índice es par, la función no está definida en los valores de para los cuales el radicando es negativo, es decir es una restricción del dominio

Sí el índice es impar, la función está definida para todos los valores de a excepción de las restricciones del radicando. Si la función posee un polinomio en el denominador se tiene que considerar los pasos para graficar funciones racionales.

Pasos para graficar una función radical

  1. Se evalúa si posee índice par o impar. Si la expresión viene dada en forma racional se determina en el numerador las raíces o los intercepto con el eje “ x ” y en el denominador los valores para los cuales la función no está definida. Si es un radical con índice par y con una cantidad subradical en forma racional polinómica, se tiene que determinar el intervalo donde la función no está definida, para esto la expresión subradical debe ser mayor o igual que cero, luego el siguiente paso es resolver la inecuación racional.
  2. Determina las asíntotas verticales, si existe
  3. Hallar el intercepto con el eje “ 
  4. Determinar las asíntotas horizontales, si existe
  5. Crear la tabla de valores para obtener los puntos suficientes y así dibujar una buena curva.

Ejemplo # 1

Grafique y determine el dominio y rango de la función a continuación:

Posee índice par

Está definida para valores mayores de x ≥ – 1/2

Como no es una función racional no posee asíntotas
Intercepto con el eje “ y ”

Como no es una función racional no posee asíntotas horizontales
Tabla de valores

Partiendo de los valores de:

x ≥ -1/2

Gráfica
Dominio y rango de la función El dominio es:

Dom f  =  [ -1/2, ∞ )

El rango es:

Rgo f  = [ 0, ∞ )

Ejemplo # 2

Grafique y determine el dominio y rango de la función a continuación:

Es una función racional, con una raíz en el denominador de índice par.

Por estar en el denominador debe ser mayor que cero

Y se evalúa los valores para los cuales la función no está definida 

La función está definida para valores de > -3 

Es una función racional, pero el denominador es un radical por lo tanto no posee asíntotas verticales
Intercepto con el eje “ y ”

Es una función racional y posee una asíntota horizontal en el eje “ ” ya que el grado del polinomio de la cantidad subradical es mayor que la del numerador
Tabla de valores

Partiendo de los valores de:

x > -3

Gráfica
Dominio y rango de la función El dominio es:

Dom f  =  ( -3, ∞ )

El rango es:

Rgo f  = ( 0, ∞ )

Ejemplo # 3

Grafique y determine el dominio y rango de la función a continuación:

Es una función racional, con una raíz en el numerador de índice impar.

Se evalúa los valores para los cuales la función no está definida 

Se calcula el intercepto con el eje “ x ”  y = 0

La función no está definida para valores:

Calculo del intercepto

Es una función racional, y con dos asíntotas verticales = 1    ∧    = -1
Intercepto con el eje “ y ”

Es una función racional y posee una asíntota horizontal en el eje “ ” ya que el grado del polinomio de la cantidad subradical del numerador es menor que el grado del polinomio del denominador
 

Tabla de valores

Como posee a asíntotas verticales se crea tres tabla de valores

Valores < -1
x -4 -3 -2 -6/5
)
-1 < Valores < 1
x -4/5 0 4/5
) 1
Valores > 1
x 6/5 2 3
)
Gráfica Función
Dominio y rango de la función El dominio es:

Dom f  =  ℜ – { – 1, 1 }

El rango es:

Rgo f  =  ℜ 

Ejemplo # 4

Grafique y determine el dominio y rango de la función a continuación:

Es una función radical, con índice par

Se evalúa los valores para los cuales la función no está definida 

Se calcula el intercepto con el eje “ x ”  y = 0

La función no está definida en el intervalo:

( 3 , 2/3 ]

Calculo del intercepto

Como la cantidad subradical es una expresión racional posee asíntota vertical.

Nota: Al realizar el estudio de los intervalos donde la función está definida que es:

( -∞ , -3] ∪ ( 2/3 , ∞ )

Se puede notar fácilmente que existe una asíntota vertical en  x = 2/3

Intercepto con el eje “ y ”

= 0

La cantidad subradical es una expresión racional y el grado del polinomio del numerador es el mismo al denominador, por lo tanto existe una asínto horizontal de recta:

 

Tabla de valores

La función está definida en el intervalo:

( -∞ , -3] ∪ ( 2/3 , ∞ )

En ese intervalo se realiza la tabla de valores

Valores ≤ -3
x -3 -4 -5
) 0
Valores > 2/3
x 4/5 1 2 3
) 2
Gráfica Función
Dominio y rango de la función El dominio es:

Dom f  =  ℜ – (-3, -2/3] también

( -∞ , -3] ∪ ( 2/3 , ∞ )

El rango es:


Operaciones 

Las funciones pueden combinarse una con otras a través de las operaciones de la aritmética como la adición, sustracción, multiplicación y división y producir nuevas funciones.

Suma: ( f  + )( ) = ) + )

Su dominio es:

Dom ( g ) = ( Dom Dom )

Resta: ( f  –  )( ) = ) – )

Su dominio es:

Dom ( f  –  g ) = ( Dom Dom )

Multiplicación: ( f  .  )( ) = )  .  )

Su dominio es:

Dom ( f  .  g ) = ( Dom Dom )

División: ( f  / )( ) = )  /  )

Su dominio es:

Dom ( f  / g ) = { ∈ ( Dom ∩  Dom g) / ) ≠ 0 }

Ejemplo

Calcule la suma, diferencia, el producto y el cociente de f  y  g  y el dominio de cada función resultante.

Función

Dominios resultante de cada operación:

Dom ( g ) = [ -3/2 , ∞ )

Dom ( f  –  g ) = [ -3/2 , ∞ )

Dom ( f  .  g ) = [ -3/2 , ∞ )

Dom ( f  / g ) = [ -3/2 , ∞ )

Ejercicios de Función

  1.  Determine si en cada planteamiento es una función. En caso de no serlo, proponer un ejemplo que muestre la situación. El comportamiento de una bacteria está determinado por la expresión y = 5ex
    b. Las muestras de sangre de un cultivo se describen por las parejas ( 2 , 4), ( 4 , 8 ), ( 5 , 10), ( 6 , 12), ( 7 , 14 )
    c. El valor de la producción cierta cantidad de cuadernos está dado por las parejas ( 1 , 500 ),  (2,600), ( 3 , 700 ), ( 4 , 800)
    d. El movimiento de un cuerpo está dado por la expresión f = -47 t2/2
    e. La cantidad de hombres que realizan un trabajo en cierto número de días es determinado por la expresión y = 45/x
  2. Construir una tabla de valores para cada función y su gráfica
    a. b.
    c. d.
    e. f.
    g. h.
    i. j.
  3. Diga cuáles de las siguientes curvas representan una función
    a.

     

    b.
  4. Calcula el valor de la función
    Para cada valor dado

    a. b. c.
    d. e. f.
  5. Determine el dominio, rango, vértice, puntos de cortes, tabla de valores y gráfica de las siguientes funciones
    a.
    b.
    c.
    d.
  6. Hallar el dominio, rango, interceptos, asíntotas, tabla de valores y gráfica de la siguiente función
    a.
    b.
  7. Hallar el dominio y el rango de las funciones cuyas gráficas se muestran a continuación. Determinar la ecuación que corresponda con cada gráfica
    a.

     

    b.
  8. El valor de cada lápiz en un establecimiento es de $1500
    a. ¿La situación planteada describe una función?
    b. Escribe la expresión algebraica que representa la función
    c. Hallar el dominio y el rango de la función y explicar si los valores hallados tienen sentido.
  9. El cargo básico del agua es de $60 y por cada m3 utilizados se cobran $2
    a. Escribe la expresión algebraica que describe el costo que se debe pagar en función a los m3 utilizados.
    b. Hallar el dominio y el rango de la función
  10. A continuación se presentan diferentes funciones, determinar si es inyectiva, sobreyectiva o biyectiva
    a.
    b.
    c.
    d. {(0,1),(2,3),(3,4),(4,5),(5,6)}
    e. = –x2
  11. Determinar cuáles de las siguientes funciones son inyectivas.
    a. (x) = 3x – 4
    b. (x) = x+ 2
    c. (x) = 1 / x
  12. Una fábrica de gaseosas define su producción a partir de la función (x) = 5x, donde x representa los litros de gaseosas y (x) es la cantidad de unidades por litro.
    a. ¿La función de producción es biyectiva?
  13. El costo que establece una fábrica de zapatos está determinado mediante la función (x) = 200x2 + 150, donde es la cantidad de zapatos fabricados y  (x) es el costo en pesos de la producción.
    a. Determinar si (x) es una función inyectiva
    b. Determinar si la función es biyectiva
    c. Graficar la función
  14. La distancia recorrida por una moto viene dada por la función (t) = 10 + 3t2, donde es el tiempo en segundos.
    a. Determinar si la función es inyectiva
    b. Determinar si es sobreyectiva
  15. Completa la siguiente tabla
    Par
    Impar
    Otra
  16. Analiza  y elabora la gráfica, especificando dominio, rango, puntos de cortes y asíntotas
    a. b.
    c. d.
    e. f.
    g. h.
  17. Analiza y elabora la gráfica, especificando dominio, rango, puntos de cortes
    a. b.
    c. d.
    e. f.
    g. h.
  18. Para cada caso, determinar el dominio de todas las funciones
    a.
    ( f  + )( ) ( f  / )( )
    b.
    ( f  – )( ) ( f  / )( )
    c.
    ( g  + f )( ) ( g  / f )( )
    d.
    ( f  . )( ) ( f  / )( )
    e.
    ( g  –  f )( ) ( g  / f )( )
  19. Dadas las funciones ) = 4+ 3  ∧   g ) = 4x2
    Graficar:
    a.  ( f  + )( )
    b. ( f  . )( )
    c. ( g  / f )( )
    d. ( g  –  f )( )
    e. ( f  –  g )( )
    f.  ( f  / g )( )

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