Funciones
Domina los conceptos básicos de los planos de coordenadas, la lectura y escritura de puntos, la identificación de cuadrantes y la exploración de gráficas.
Guía de aprendizaje: el sistema de coordenadas
Un sistema de coordenadas (o plano cartesiano) es una cuadrícula bidimensional que sirve para describir la posición exacta de puntos sobre una superficie plana. Está formado por dos rectas numéricas que se cruzan.
Temas de práctica
1. Sistema de coordenadas
Aprende sobre los dos ejes de una cuadrícula, el origen y cómo escribir y localizar puntos.
2. Introducción a las funciones
Comprende qué es una función, explora analogías de la vida real, domina la notación de funciones f(x) y aprende a identificar puntos e intersecciones con el eje Y.
3. Dominio
Entiende qué es el dominio de una función, aprende sobre las limitaciones de entrada en el mundo real (como el radio y los tramos impositivos) y descubre cómo se representan los dominios en las gráficas.
4. Rango
Comprende qué es el rango de una función, conoce rangos especiales (como funciones raíz cuadrada, cuadráticas y periódicas) y practica la lectura de rangos a partir de gráficos.
5. Continuidad de una función
Comprende el concepto de continuidad, explora funciones continuas y discontinuas, y practica cómo encontrar puntos de discontinuidad.
6. Funciones crecientes y decrecientes
Aprende a identificar intervalos de crecimiento y decrecimiento en una gráfica, definir dominios mediante desigualdades y comprender la definición formal de monotonía.
Guía de aprendizaje
1. Sistema de coordenadas
Los ejes y el origen
- eje X: El eje horizontal. Sus valores aumentan hacia la derecha (dirección positiva) y disminuyen hacia la izquierda (dirección negativa).
- eje Y: El eje vertical. Sus valores aumentan hacia arriba (dirección positiva) y disminuyen hacia abajo (dirección negativa).
- Intersección: Ambos ejes se cruzan en un ángulo de 90° (son perpendiculares). El punto donde se cruzan se llama origen, y se representa con las coordenadas .
Escribir puntos como pares ordenados
- El primer número () es la coordenada x. Te indica cuántas unidades avanzar horizontalmente desde el origen (derecha si es positivo, izquierda si es negativo).
- El segundo número () es la coordenada y. Te indica cuántas unidades avanzar verticalmente desde el origen (arriba si es positivo, abajo si es negativo).
Los cuatro cuadrantes (regiones)
- Primer Cuadrante (I): Región superior derecha. Tanto como son positivos (). Ejemplo: .
- Segundo Cuadrante (II): Región superior izquierda. es negativo e es positivo (). Ejemplo: .
- Tercer Cuadrante (III): Región inferior izquierda. Tanto como son negativos (). Ejemplo: .
- Cuarto Cuadrante (IV): Región inferior derecha. es positivo e es negativo (). Ejemplo: .
Nota: Los puntos que se ubican directamente sobre el eje X o el eje Y (como o ) o en el origen no pertenecen a ninguno de los cuatro cuadrantes.
Punto medio de un segmento
Para entender cómo funciona esta fórmula, podemos proyectar el segmento y su punto medio sobre los ejes de coordenadas. Esto divide tanto el intervalo horizontal como el vertical en dos partes iguales:
1. Proyección horizontal (eje ):
El intervalo horizontal se extiende desde hasta . En nuestra gráfica, va desde hasta (una distancia total de unidades). El punto medio se proyecta en . Dado que la distancia desde hasta debe ser igual a la distancia desde hasta :
Usando las coordenadas de nuestra gráfica:
Resolviendo algebraicamente para :
Sustituyendo los valores se obtiene:
2. Proyección vertical (eje ):
El intervalo vertical se extiende desde hasta . En nuestra gráfica, va desde hasta (una distancia total de unidades). El punto medio se proyecta en . Igualando las distancias:
Usando las coordenadas de nuestra gráfica:
Resolviendo algebraicamente para :
Sustituyendo los valores se obtiene:
Al combinar estas componentes, encontramos las coordenadas exactas del punto medio: .
Distancia entre dos puntos
Al proyectar el segmento sobre los ejes, construimos un triángulo rectángulo con un cateto horizontal (longitud ) y un cateto vertical (longitud ).
Aplicando el teorema de Pitágoras (), la hipotenusa satisface:
Por ejemplo, usando los puntos y en la gráfica:
- La distancia horizontal es .
- La distancia vertical es .
- Aplicando el teorema:
2. Introducción a las funciones
Guía de aprendizaje: introducción a las funciones
Analogías de la vida real
- Máquina expendedora: Introduces un código (entrada, como ) y la máquina entrega exactamente un producto (salida, como papas fritas). Si un solo código pudiera dar productos diferentes al azar, ¡no funcionaría como una función!
- Temperatura a lo largo del día: Para cada hora específica del día (entrada), hay exactamente una temperatura específica (salida).
- Precio de las manzanas: Si las manzanas cuestan dólares por kilogramo, el precio total (salida) depende del peso (entrada). Podemos escribir esta regla como: .
Notación de función
- es el nombre de la función.
- es la variable de entrada.
- representa el valor de salida (el resultado de aplicar la regla a ).
Por ejemplo, si : - Si la entrada es , sustituimos por : . La entrada da la salida .
- Si la entrada es , sustituimos por : .
Ecuaciones que no son funciones
Funciones y gráficas
- Si , corresponde al punto en la gráfica.
- Si , corresponde al punto en la gráfica.
Distinguir funciones y la intersección con el eje Y
Por ejemplo, mira las dos rectas en la gráfica de abajo:
- La recta azul que representa corta el eje Y en , porque .
- La recta roja que representa corta el eje Y en , porque .
Dado que , cortan el eje vertical a diferentes alturas, ¡lo que nos ayuda a diferenciarlas!
3. Dominio
Guía de aprendizaje: Dominio de una función
Restricciones de dominio comunes
- Área del círculo (Restricciones físicas): El área de un círculo en función de su radio es . Dado que un radio físico no puede ser negativo, el dominio se restringe a .
- Tramos impositivos (Definición por tramos): En los sistemas tributarios, las tasas de impuestos se definen mediante tramos (intervalos). Por ejemplo: 10% de impuesto para ingresos de hasta (), y 15% de impuesto para ingresos superiores a (). Cada tramo representa una partición del dominio.
- Funciones racionales (División por cero): Para la función , la división por cero no está definida. Dado que el denominador no puede ser , establecemos , lo que significa que el dominio son todos los números reales excepto .
- Funciones radicales (Raíces cuadradas): Para la función , no podemos calcular la raíz cuadrada de un número negativo en los números reales. La expresión dentro del radical debe ser no negativa, por lo que , lo que significa que el dominio es .
Dominios en gráficas y límites
- Círculo abierto (pequeño círculo vacío): Se usa para desigualdades estrictas ( o ) donde el punto límite en sí no está incluido. Por ejemplo, si el dominio es , el punto en se dibuja como un círculo abierto.
- Punto sólido (punto relleno normal): Se usa cuando el punto límite está incluido ( o ).
4. Rango
Guía de aprendizaje: Rango de una función
Rango de funciones raíz cuadrada
Rango de la función
Rango de funciones periódicas
Dominando SealMath
| To Write | Type on Keyboard | Math Display |
|---|---|---|
| Greater than or equal to | >= | |
| Less than or equal to | <= | |
| Greater than | > | |
| Less than | < |
5. Continuidad de una función
Guía de aprendizaje: Continuidad de una función
Ejemplos de funciones continuas y discontinuas
1. Funciones continuas
Una función es continua si su gráfica no tiene interrupciones, huecos ni saltos. Intuitivamente, puedes pensar en su gráfica como una que se puede dibujar sin levantar el lápiz del papel.
- Polinomios: Las funciones como o son continuas en todos los puntos.
- Valor absoluto: es continua en todos los puntos.
2. Funciones discontinuas
Una función es discontinua si su gráfica tiene cortes, saltos, huecos o se dispara al infinito.
La función salta de un valor de $y$ a otro en un punto específico. Los límites izquierdo y derecho existen pero no son iguales.
- Tramos de impuestos: Un ejemplo cotidiano son los tipos impositivos, donde el porcentaje de impuesto salta (por ejemplo, del 10% al 20%) cuando los ingresos superan cierto umbral.
La función está definida y es continua en todas partes excepto en un solo punto, donde hay un punto faltante (hueco).
- Huecos racionales: no está definida y tiene un hueco en , aunque parece la recta en todos los demás puntos.
La función tiende a $+infty$ o a $-infty$ a medida que se acerca a cierto valor, creando una división vertical en la gráfica.
- Comportamiento no acotado: En , a medida que se acerca a 3, la división por un número extremadamente pequeño hace que la función se dispare a o caiga a (donde el símbolo significa infinito — crecer sin límite). En matemáticas, esta línea límite vertical a la que se aproxima la gráfica infinitamente, pero que nunca toca, se conoce como asíntota vertical.
- Debido a esta división, la función es discontinua en .
6. Funciones crecientes y decrecientes
Guía de aprendizaje: Funciones crecientes y decrecientes
- Funciones crecientes y decrecientes: Una función se llama función creciente (o función decreciente) si crece (o decrece) en todo su dominio. Por ejemplo, una función lineal es una función creciente en todas partes.
- Intervalos de crecimiento y decrecimiento: Muchas funciones crecen en algunas regiones y decrecen en otras (por ejemplo, una parábola). Para estas funciones, definimos intervalos (tramos del dominio) donde la función es creciente o decreciente.
Definiciones formales
- Creciente: El comportamiento es creciente si siempre que . En términos sencillos, al recorrer la gráfica de izquierda a derecha, se está subiendo.
- Decreciente: El comportamiento es decreciente si siempre que . In términos sencillos, al recorrer la gráfica de izquierda a derecha, se está bajando.
- Constante: El comportamiento es constante si para todas las entradas (una línea horizontal plana).
El error común crucial: Dominio vs. Rango
La regla: Los intervalos de crecimiento y decrecimiento deben especificarse siempre usando el eje horizontal (valores de x). El comportamiento del eje vertical nos dice qué hace la función (subir o bajar), pero los valores de nos dicen dónde ocurre este comportamiento. Por ejemplo, si una función crece a la derecha de , el intervalo correcto es , no .
Cómo escribir intervalos (tramos)
- A la derecha de un límite : Si el comportamiento ocurre para todas las entradas mayores que , escribimos: Por ejemplo, si una función crece a la derecha de , su intervalo de crecimiento es .
- A la izquierda de un límite : Si el comportamiento ocurre para todas las entradas menores que , escribimos: Por ejemplo, si una función decrece a la izquierda de , su intervalo de decrecimiento es .
- Entre dos límites y : Si la función sube o baja entre dos valores y , escribimos:
Análisis de curvas en forma de U y de V
Para identificar dónde crece o decrece la parábola sin dibujarla, observa el coeficiente (el número multiplicador al principio):
- Parábola sonriente (): Si es positivo, la curva se abre hacia arriba como una carita feliz. El vértice es el punto más bajo. La gráfica primero baja y luego sube. Por lo tanto, es decreciente para y creciente para .
- Parábola triste (): Si es negativo, la curva se abre hacia abajo como una carita triste. El vértice es el punto más alto. La gráfica primero sube y luego baja. Por lo tanto, es creciente para y decreciente para .
- Se abre hacia arriba (): La gráfica tiene forma de V estándar apuntando hacia su punto más bajo (vértice) en . Decrece primero y luego crece (similar a una parábola sonriente).
- Se abre hacia abajo (): La gráfica tiene forma de V invertida apuntando hacia su punto más alto (vértice) en . Crece primero y luego decrece (similar a una parábola triste).