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Funciones Matemáticas: Conceptos, Tipos y Representaciones Gráficas, Apuntes de Matemáticas

Breve y conciso resumen sobre todos los tipos de funciones elementales

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 07/04/2020

marga_montero
marga_montero 🇪🇸

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22/05/2015
1
CONCEPTO DE FUNCIÓN
FUNCIÓN REAL DE VARIABLE REAL
: Aplicación definida en un subconjunto 𝐷de , que a cada
número real 𝑥le hace corresponder un único valor 𝑦
𝑓 función real de variable real
𝑥 variable independiente
𝑦 variable dependiente o imagen de 𝒙
NOTAS: (1) La imagen de cada elemento siempre es única: 𝑓(𝑥) es único para cada 𝑥 .
Sí es función
A cada valor de 𝑥le corresponde un
único valor de y
No es función
A todos los valores de 𝑥excepto a uno, le
corresponden dos valores de la ordenada
pf3
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pfa
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pfe
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¡Descarga Funciones Matemáticas: Conceptos, Tipos y Representaciones Gráficas y más Apuntes en PDF de Matemáticas solo en Docsity!

CONCEPTO DE FUNCIÓN

FUNCIÓN REAL DE VARIABLE REAL : Aplicación definida en un subconjunto 𝐷 de ℝ, que a cada

número real 𝑥 ∈ ℝ le hace corresponder un único valor 𝑦 ∈ ℝ

𝑓 → función real de variable real

𝑥 → variable independiente

𝑦 → variable dependiente o imagen de 𝒙

NOTAS : ( 1 ) La imagen de cada elemento siempre es única: 𝑓(𝑥) es único para cada 𝑥 ∈ ℝ.

Sí es función

A cada valor de 𝑥 le corresponde un

único valor de y

No es función

A todos los valores de 𝑥 excepto a uno, le

corresponden dos valores de la ordenada

− 1

𝑦 → 𝒙 antiimagen de 𝒚

DOMINIO DE DEFINICIÓN DE UNA FUNCIÓN : Conjunto de valores que puede tomar la variable

independiente, o, dicho de otra forma, subconjunto de ℝ formado por todos los valores de 𝑥

para los cuales existe la función, es decir, para los que puede ser calculada la imagen 𝑓(𝑥).

Dada una función 𝑓, su dominio suele representarse mediante 𝑫𝒐𝒎(𝒇) o 𝑫(𝒇).

NOTA : El dominio de definición de una función puede depender de varias circunstancias:

o De la imposibilidad de realizar alguna operación con determinados valores de 𝑥

(denominadores que se anulan, raíces de índice par de números negativos,

argumentos negativos o nulos en logaritmos, etc.).

Ejemplos : 𝑓 𝑥 =

2

− 1

𝑓 no está definida para los valores de 𝑥 que anulan el denominador. Por

lo tanto, 𝐷 𝑓 = ℝ ∖ − 1 , 1.

Dado que la raíz cuadrada solo puede ser calculada si el radicando es

mayor o igual que cero, tenemos:

− 8

3

− 8

3

o Del contexto real del que se extrae la función.

Ejemplo : La función 𝑓 𝑥 = 800 + 50 𝑥 representa el sueldo de un profesor de

aerobic de un gimnasio, quien cobra 800 € mensuales fijos, más 50 € por

cada persona matriculada en sus clases. En este caso, 𝐷 𝑓 = ℕ ,

ℕ ⊂ ℝ , pues los valores tomados por la variable independiente han de

ser enteros mayores o iguales que cero, al referirse a número de

personas.

FUNCIONES LINEALES

Expresión algebraica: 𝒚 = 𝒇 𝒙 = 𝒎𝒙 + 𝒏 , 𝑚, 𝑛 ∈ ℝ

𝑚 → pendiente (variación, aumento o disminución, que se produce en

𝑦 cuando 𝑥 aumenta 1 unidad).

𝑛 → ordenada en el origen (imagen de 𝑥 = 0 por la función 𝑓).

NOTA: Las funciones lineales son funciones polinómicas de primer

grado.

Representación gráfica: R ecta de pendiente 𝑚 pasando por el punto 0 , 𝑛.

Dada la expresión general, 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑛 , para representar la recta

asociada a ella, basta unir dos puntos cualesquiera pertenecientes a

la misma. Habitualmente, los puntos elegidos son los de corte con los

ejes cartesianos, 0 , 𝑛 y

−𝑛

𝑚

, 0 , o bien, los puntos 0 , 𝑛 y 1 , 𝑚 + 𝑛.

Cuanto mayor sea 𝑚 , más inclinada estará la recta con

respecto al eje de abscisas 𝑂𝑋.

Dominio y Recorrido: 𝐷 𝑓 = ℝ , 𝐼 𝑓 = ℝ

Continuidad: 𝑓 continua en ℝ

Monotonía:

-4 -3 -2 -1 1 2 3 4

1

2

3

4

x

y

-4 -3 -2 -1 1 2 3 4

1

2

3

4

x

y

-4 -3 -2 -1 1 2 3 4

1

2

3

4

x

y

𝑚 > 0 ⟹ 𝑓 creciente 𝑚 < 0 ⟹ 𝑓 decreciente

𝑚 = 0 ⟹ 𝑓 constante

NOTA: Si 𝑚 = 0 , la función tiene como expresión 𝒚 = 𝒇 𝒙 = 𝒏 ,

siendo su recta asociada la paralela al eje 𝑂𝑋 pasando por el

punto 0 , 𝑛 , esto es, una recta horizontal a altura 𝑛.

Acotación y Extremos: 𝑓 no está acotada superior ni inferiormente, por lo que no presenta

ningún extremo (máximo ni mínimo).

Clasificación: Se distinguen dos tipos de funciones lineales, según el valor de 𝑛

(ordenada en el origen):

  • Funciones de Proporcionalidad Directa 𝑛 = 0 :Pasan por el

origen de coordenadas, 𝑂 0 , 0. Su expresión es, pues: 𝒚 =

  • Funciones Afines 𝑛 ≠ 0 : No pasan por 𝑂 0 , 0.

Ecuaciones de la recta: Una misma recta en el plano puede ser expresada de distintas

formas, según los datos que tengamos sobre ella:

m → pendiente, n → ordenada en el origen

Ecuación Explícita (conocidas la pendiente y la ordenada en el

origen):

Ecuación Punto-Pendiente (conocidas las coordenadas de un punto

de la recta y la pendiente de esta):

0

0

0

→ punto de la recta

𝑚 → pendiente

Ecuación de la recta que pasa por dos puntos (conocidas las

coordenadas de dos puntos pertenecientes a la recta):

1

2

1

2

1

1

1

1

2

2

) → puntos de la recta

NOTA : 𝑚 =

𝑦

2

−𝑦

1

𝑥

2

−𝑥

1

→ pendiente

Ecuación Continua (solo válida para rectas no paralelas a los ejes

cartesianos, conocidas las coordenadas de dos de sus puntos).

1

2

1

1

2

1

1

1

2

2

) → puntos de la recta

Ecuación General o Implícita (obtenida a partir de cualquiera de las

anteriores, haciendo las transformaciones oportunas):

NOTA : 𝑚 =

pendiente , 𝑛 =

→ ordenada

en el origen

𝑣 = −𝑏, 𝑎 → vector director de la recta

 Cuanto mayor sea 𝑎 , más estilizada será la parábola.

 Dos parábolas con el mismo coeficiente principal tienen la

misma forma, aunque estén situadas en distinta posición.

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 6

2

4

6

8

10

12

14

x

y

y = 2x

2 -15x+

y=2x

2 +3x-

Representación de la parábola : Para representar la

parábola asociada a una función cuadrática es preciso

conocer su vértice, los puntos de corte con los ejes de

coordenadas y, si es posible, varios puntos próximos al

vértice y simétricos respecto a este

Dominio y Recorrido: 𝐷 𝑓 = ℝ

𝑣

, +∞) si 𝑎 > 0

𝑣

si 𝑎 < 0

Continuidad: 𝑓 continua en ℝ

Monotonía:

Acotación y Extremos:

Curvatura:

Puntos de Inflexión: 𝑓 no tiene puntos de inflexión

NOTAS :

  • Si dos parábolas tienen el mismo eje de simetría y son

simétricas entre sí respecto a 𝑂𝑋, entonces, sus respectivos

coeficientes son opuestos entre sí.

  • Al trasladar una parábola hacia la derecha 𝑛

unidades, en la expresión general cambiamos 𝑥

por 𝑥 − 𝑛. Análogamente, si la trasladamos

hacia la izquierda 𝑛 unidades, el cambio a

realizar será 𝑥 por 𝑥 + 𝑛.

Traslaciones de parábolas

Partimos de 𝒚 = 𝒙

𝟐

𝒚 = 𝒙

𝟐

  • 𝟐 𝒚 = 𝒙

𝟐

− 𝟐

Dominio y Recorrido: 𝐷 𝑓 = ℝ ∖ 0 , 𝐼 𝑓 = ℝ ∖ 0

Continuidad: Es continua en todo ℝ, excepto en el punto 𝑥 = 0 , donde presenta una

discontinuidad inevitable de salto infinito.

Monotonía: 𝑘 > 0 ⟹ f decreciente

𝑘 < 0 ⟹ f creciente

Acotación y Extremos: La función no está acotada superior ni inferiormente, por lo que no

tiene máximos ni mínimos

Curvatura: 𝑘 > 0 ⟹

𝑓 cóncava en −∞, 0

𝑓 convexa en 0 , +∞

𝑓 convexa en −∞, 0

𝑓 cóncava en 0 , +∞

Puntos de inflexión: No tiene ningún punto de inflexión.

Tendencias:

Cuanto mayor es 𝑘 , más lentamente tiende la función, es decir, más

separadas están las curvas de la hipérbola de los ejes cartesianos.

Simetría: Función con simetría impar, o lo que es equivalente, simétrica

respecto del origen de coordenadas, ya que 𝑓 −𝑥 = −𝑓(𝑥).

Asíntotas: La función presenta una asíntota horizontal de ecuación 𝑦 = 0 y una

asíntota vertical de ecuación 𝑥 = 0

TRASLACIÓN DE HIPÉRBOLAS

Un caso particular de las funciones de proporcionalidad inversa son las funciones racionales

(cociente de dos polinomios) de la forma 𝑦 =

, donde 𝑔𝑟 𝑃 𝑥 = 𝑔𝑟 𝑄 𝑥 = 1 , ya que estas

son, en realidad, el resultado de trasladar horizontal y/o verticalmente alguna función del tipo

. Podemos distinguir dos tipos, según la traslación que tiene lugar:

A) TIPO 1

Expresión algebraica: 𝒚 = 𝒇 𝒙 =

, 𝑘 , 𝑎 ∈ ℝ , 𝑘 ≠ 0

NOTA : Si 𝑎 = 0 , se trata de una función de proporcionalidad

inversa.

Representación gráfica: Es una hipérbola idéntica a la de la función 𝑦 =

, pero

trasladada 𝑎 unidades hacia la derecha o hacia la izquierda,

según que a sea positivo o negativo, respectivamente.

La función nunca corta al eje 𝑂𝑋, presentando un único punto

de corte con 𝑂𝑌, 0 , −

𝑘

𝑎

𝒚 =

𝟐

𝒙

𝒚 =

𝟐

𝒙 − 𝟑

𝒚 =

𝟐

𝒙 + 𝟓

Ejemplos:

B) TIPO 2

NOTA : Si 𝑎 = 0 𝑦 𝑏 = 0 , se trata de una función de

proporcionalidad inversa.

Representación gráfica: Es una hipérbola idéntica a la de la función 𝑦 =

, pero

trasladando sus ejes del siguiente modo: el eje vertical se mueve

𝑎 unidades hacia la derecha o hacia la izquierda, según que a sea

positivo o negativo, respectivamente; el eje horizontal se

desplaza 𝑏 unidades hacia arriba o hacia abajo, según que b sea

también positivo o negativo, respectivamente.

La función corta a cada eje en un único punto, siendo las

coordenadas de esos puntos de corte 𝑎 −

𝑘

𝑏

, 0 y 0 , 𝑏 −

𝑘

𝑎

Expresión algebraica: 𝒚 = 𝒇 𝒙 =

𝒚 =

𝟐

𝒙

𝒚 =

𝟐

𝒙 − 𝟑

  • 𝟓

𝒚 =

𝟐

𝒙 − 𝟑

− 𝟏

Ejemplos:

FUNCIONES RADICALES

Las funciones radicales o irracionales son aquellas en las que la variable independiente aparece

bajo un signo radical.

Expresión algebraica: 𝒚 = 𝒇 𝒙 = + 𝒂𝒙 + 𝒃 , 𝑎 , 𝑏 ∈ ℝ, 𝑎 ≠ 0

Representación gráfica: Media parábola situada en el semiplano de las ordenadas positivas,

que tendría como eje de simetría al de abscisas, 𝑂𝑋, en el caso de

que apareciese la otra rama de la parábola.

Dominio y Recorrido : 𝐷 𝑓 = 𝑥 ∈ ℝ 𝑎𝑥 + 𝑏 ≥ 0 =

−𝑏

𝑎

+∞ , si 𝑎 > 0

−𝑏

𝑎

, si 𝑎 < 0

Continuidad: 𝑓 continua

Monotonía: 𝑎 > 0 ⟹ f creciente

𝑎 < 0 ⟹ f decreciente

Acotación y Extremos: La función está acotada inferiormente, pero no superiormente, no

teniendo ningún máximo, y presentando un mínimo absoluto en

x=

−𝑏

𝑎

ya que para este valor de la variable independiente se anula

el radicando.

Curvatura: f cóncava

Puntos de inflexión: No hay puntos de inflexión.

Simetría: La función no presenta simetría par ni impar.

𝑎 > 0

𝑎 < 0

NOTA : La función 𝒚 = 𝒇 𝒙 = − 𝒂𝒙 + 𝒃 es simétrica a la anterior respecto del

eje 𝑂𝑋. Por lo tanto, se trata de una media parábola situada en el semiplano

de las ordenadas negativas, con idéntico dominio a esta, cuyo recorrido es

−∞, 0 , no estando acotada inferiormente, pero sí superiormente,

con un máximo absoluto en 𝑥 =

−𝑏

𝑎

, y con curvatura convexa.

𝑦 = − 𝑎𝑥 + 𝑏

𝑎 > 0

𝑦 = − 𝑎𝑥 + 𝑏

𝑎 < 0

Ejemplos:

𝑦 = 𝑥 − 2

𝑦 = − −3𝑥 + 9

FUNCIONES LOGARÍTMICAS

Expresión algebraica: 𝒚 = 𝒇 𝒙 = 𝒍𝒐𝒈

𝒂

Representación gráfica: Curva cóncava o convexa (según el valor de 𝑎), situada en los

cuadrantes 1 º y 4 º (abscisas positivas), pasando por los puntos

1 , 0 y 𝑎, 1 , pues 𝑙𝑜𝑔

𝑎

1 = 0 y 𝑙𝑜𝑔

𝑎

𝑎 = 1 , para cualquier valor 𝑎

positivo y distinto de 1.

La gráfica de esta función no corta al eje 𝑂𝑌 en ningún punto, ya

que no es posible calcular el logaritmo de 0 en ninguna base 𝑎.

Continuidad: 𝑓 continua en 0 , +∞

Acotación y Extremos: La función no está acotada superior ni inferiormente, por lo que no

tiene ni máximos ni mínimos.

Curvatura: 𝑎 > 1 ⟹ f cóncava en 0 , +∞

0 < 𝑎 < 1 ⟹ f convexa en 0 , +∞

Puntos de inflexión: No hay puntos de inflexión.

Simetría: La función no presenta simetría par ni impar.

Dominio y Recorrido : 𝐷 𝑓 = 0 , +∞ , 𝐼 𝑓 = ℝ

Monotonía: 𝑎 > 1 ⟹ f creciente en 0 , +∞

0 < 𝑎 < 1 ⟹ f decreciente en 0 , +∞

Asíntotas: La función presenta una asíntota vertical de ecuación 𝑥 = 0.

Tendencias: 𝑎 > 1 ⟹

NOTA: Cuanto más se aproxime

𝑎 a 1 , más rápida será

la tendencia de la

función, es decir, más

abierta será su gráfica.

𝑎 > 1

0 < 𝑎 < 1

NOTA: La función logarítmica es la inversa de la función exponencial , y viceversa.

Para demostrar esta afirmación, basta comprobar que si un punto 𝑥

0

0

pertenece

a la gráfica de una de ellas, entonces, el punto 𝑦

0

0

se encuentra en la gráfica de

la otra.

0

0

pertenece a la gráfica de 𝑦 = 𝑎

𝑥

0

𝑥 0

⟺ 𝑙𝑜𝑔

𝑎

0

0

0

0

pertenece a la gráfica de 𝑦 = 𝑙𝑜𝑔

𝑎

definición de logaritmo

Gráficamente, que ambas

funciones sean inversas equivale

a que las curvas asociadas a ellas

son simétricas respecto de la

recta 𝑦 = 𝑥.

FUNCIONES DEFINIDAS “A TROZOS”

𝐹ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 1 , 𝑠𝑖 𝑥 ∈ 𝑫 1

𝐹ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 2 , 𝑠𝑖 𝑥 ∈ 𝑫

2

𝐹ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑛, 𝑠𝑖 𝑥 ∈ 𝑫 )

𝒏

Donde, 𝐷

1

2

𝑛

(𝑓) son dominios que se suelen expresar

mediante intervalos (o semirrectas), desigualdades, o puntos.

Representación gráfica: Cambia de unos intervalos de la recta a otros, según la fórmula

vigente en dicho tramo. Por lo tanto, habitualmente se distinguen

varias partes en la gráfica, aunque puedan estar unidas entre sí.

Expresión algebraica: Contiene más de una fórmula, cada una de las cuales rige el

comportamiento de la función en un cierto tramo.

Es imprescindible conocer qué formula se debe usar con cada valor

de la variable independiente 𝑥, por lo que todas las fórmulas se

acompañan obligatoriamente de una condición que especifica cuál

es su dominio de aplicación. Así, la expresión analítica general de

una función definida a trozos tiene este aspecto: