Fundaciones de una variable real
Sean X y Y dos conjuntos no vacíos, subconjuntos de los números reales. Una función de variable real de X en Y es una regla de correspondencia que asocia a cada elemento de X un único elemento de Y
Dominio
Sea f una función de variable real f: X--Y. El conjunto X para el cual se encuentra defina, constituye el dominio de la función. Este conjunto se representa simbólicamente por dom f.
EJEMPLOS
determinar el dominio de la función f (x) = √x2 − 4. solución: el radical √x2 − 4 está definido cuando x2 − 4 ≥ 0, es decir, cuando |x| ≥ 2. por lo tanto, dom f = (− ∞, −2] ∪ [2, + ∞).
Determinar el dominio de la función f (x) = 2x + 1 x − 3 . Solución: El cociente 2x + 1 x − 3 está definido cuando x − 3 ≠ 0, es decir, cuando x ≠ 3. Por lo tanto, dom f = −{3} = (− ∞, 3) ∪ (3, + ∞).
Determinar el dominio de la función f (x) = 3 √|x − 1| − 2 . Solución: Como el radical está en el denominador, la expresión |x − 1| − 2 solamente puede ser positiva y no puede tomar el valor de cero. |x − 1| − 2 > 0 |x − 1| > 2 (x − 1 > 2) ∨ (x − 1 < −2) (x > 3) ∨ (x < −1) Por lo tanto, dom f = (− ∞, −1) ∪ (3, + ∞).
Rango
Sea f una función de variable real f: X → Y, el conjunto de todas las imágenes de los elementos del dominio, constituye el rango de la función. Este conjunto se representa simbólicamente por rg f.
EJEMPLOS
Determinar el rango de la función f (x) = x + 1 x , ∀x ≠ 0. Solución: y = x + 1 x Reemplazamos f (x) por y. xy = x + 1 Multiplicamos ambos miembros por x. x(y − 1) = 1 Factorizamos. x = 1 y − 1 Despejamos x. El cociente 1 y − 1 está definido cuando y − 1 ≠ 0, es decir, cuando y ≠ 1. Por lo tanto, rg f = −{1} = (− ∞, 1) ∪ (1, + ∞).
Determinar el rango de la función f (x) = 2x − 3, ∀x ∈ . Solución: Siguiendo el procedimiento antes descrito, tenemos: y = 2x − 3 x = y + 3 2 Resulta evidente que para todo valor de y, existe un valor de x. Por lo tanto, rg f = R
Determinar el rango de la función f (x) = x2 + 1, ∀x ∈ . Solución: y = x2 + 1 Reemplazamos f (x) por y. x2 = y − 1 Despejamos x. x = ±√y − 1 Extraemos la raíz cuadrada. El radical está definido cuando y − 1 ≥ 0, es decir, cuando y ≥ 1. Por lo tanto, rg f = [1, + ∞).
Grafica de una función de variable real
Si f es una función de A en B, entonces la gráfica de f es el conjunto de puntos o pares ordenados de A x B, tales que sus coordenadas (x, y) pertenecen a f.
Criterio de la recta vertical
Una curva en el plano cartesiano representa una función, si cualquier recta vertical interseca la gráfica, como máximo, en un punto.
Ejemplo
tipos de funciones
función inyectiva
Una función f: X → Y es inyectiva, si y sólo si para cualquier elección de números x1 y x2, si x1 ≠ x2 en el dominio de f, entonces f (x1) ≠ f (x2), esto es: ∀x1, x2 ∈ X [(x1 ≠ x2) → ( f (x1) ≠ f (x2))]
funciones crecientes
funciones sobreyectivas
función estrictamente crecientes
Una función f: X → Y es sobreyectiva, si y sólo si todo elemento de Y se encuentra relacionado con algún elemento de X, lo cual se representa por:∀y ∈Y ∃ x ∈X [y = f (x)]
Una función f es creciente en un intervalo , si y sólo si para cualquier elección de x1 y x2 en , siempre que x1 < x2, tenemos f (x1) ≤ f (x2). Esto es: ∀x1, x2 ∈ [(x1 < x2) → ( f (x1) ≤ f (x2))]
Una función f es estrictamente creciente en un intervalo , si y sólo si para cualquier elección de x1 y x2 en , siempre que x1 < x2 , tenemos f (x1) < f (x2). Esto es: Definición 3.8 (Función Estrictamente Creciente) ∀x1, x2 ∈ [(x1 < x2) → ( f (x1) < f (x2))]
función estrictamente decreciente
función decreciente
Una función f es decreciente en un intervalo , si y sólo si para cualquier elección de x1 y x2 en , siempre que x1 < x2, tenemos f (x1) ≥ f (x2). Esto es: ∀x1, x2 ∈ [(x1 < x2) → ( f (x1) ≥ f (x2))]
Una función f es estrictamente decreciente en un intervalo , si y sólo si para cualquier elección de x1 y x2 en , siempre que x1 < x2, tenemos f (x1) > f (x2). Esto es: Definición 3.10 (Función Estrictamente Decreciente) Figura 3.10: Gráficas de Funciones. ∀x1, x2 ∈ [(x1 < x2) → ( f (x1) > f (x2))]
función monótona
Se dice que f es una función monótona en un intervalo , si y sólo si f es o estrictamente creciente o estrictamente decreciente en ese intervalo.
función par
Una función f es par si para todo x en su dominio, el número −x también está en el dominio y además, f (−x) = f (x).∀x ∈dom f [ f (−x) = f (x)]
función impar
Una función f es impar si para todo x en su dominio, el número −x también está en el dominio y además, f (−x) = −f (x).
∀x ∈dom f [ f (−x) = −f (x)]
función periódica
función acotada
Una función f que tiene la propiedad se dice que es una función acotada, donde M y N son valores reales que se denominan cota superior y cota inferior, respectivamente. ∃M, N ∈ ∀x ∈dom f [N ≤ f (x) ≤ M]
Una función f (x) que cumple la propiedad: Definición 3.14 (Función Periódica) ∃T ∈ + ∀x ∈dom f [ f (x + T) = f (x)] se denomina periódica con período T.