libro representación gráfica de funciones

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  • iii

    Morelia, Michoacn. Mxico

  • iv

    Cubierta de CIE-CONALEP

    Colaboracin: Coordinacin de Innovacin Educativa, CIE/QFB - UMSNH

    Sistema Nacional de Educacin a Distancia, SINED

    Coordinadora: Silvia Ochoa Hernndez Eduardo Ochoa Hernndez

    Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorizacin escrita de los titulares del Copyright, bajo las sanciones establecidas por la ley, la reproduccin total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografa y el tratamiento informtico, y la distribucin de ejemplares de ella mediante alquiler o prstamo pblico.

    2011 CONALEPMICH/CIE. Mxico

    Ediciones CONALEPMICH

    lvaro Obregn 144, Morelia.

    http://www.conalepmich.edu.mx/

    Registro: MAT32011-A

    Impreso en_____________

    Impreso en Mxico Printed in Mxico

  • v

    Para los muchos

    estudiantes de CONALEP que suean

    mirando en la tecnologa el espritu de las matemticas.

    Hay formas y formas a la hora de promocionar y difundir los servicios y actividades de la biblioteca. Estamos ante una sociedad donde prima lo audiovisual (fotografas, vdeos..) sobre lo textual (trpticos, carteles) y donde la biblioteca est muriendo por falta de educacin.

  • vi

    El mundo est impregnado de matemticas, convertida en lugar comn en una era tecnolgica como la actual, es una expresin vlida para todas las pocas humanas, tan consustanciados estn el contar y el comparar con las especficas actividades del hombre: pensar, hablar y fabricar instrumentos.

    J. Rey Pastor. Historia de la Matemtica

  • vii

    Prefacio ix

    Primera Parte RELACIONES Y FUNCIONES

    1.1. Relaciones y funciones 1 1.2. Aplicacin de pares ordenados 3 1.3. Representacin del lugar geomtrico 27 1.4. Problemario 32 1.5. Autoevaluacin 35 1.6. Conclusin 37 1.7. Soluciones del problemario 38 1.8. Soluciones de autoevaluacin 49 Referencias y notas. 51

    Segunda parte LA RECTA EN EL PLANO CARTESIANO

    2.1. Determinacin grfica de la recta 1 2.2. Determinacin de las ecuaciones de la recta 32 2.3. Problemario 59 2.4. Autoevaluacin 62 2.5. Conclusiones 63 2.6. Soluciones del problemario 64 2.7. Soluciones de autoevaluacin 68 Referencias 69

    Tercera parte

    CIRCUNFERENCIA

    3.1. La circunferencia como lugar geomtrico 1 3.2. Ecuaciones de la circunferencia 10 3.3. Aplicaciones 40 3.4. Problemario 43 3.5. Autoevaluacin 46 3.6. Conclusin 50 3.7. Soluciones del problemario 51 3.8. Soluciones de autoevaluacin 60 Referencias 61

  • viii

    Cuarta parte PARBOLA

    4.1. La parbola como lugar geomtrico 1 4.2. Ecuaciones de la parbola 4 4.3. Aplicaciones 19 4.4. Problemario 23 4.5. Autoevaluacin 25 4.6. Conclusin 26 4.7. Soluciones del problemario 26 4.8. Soluciones de autoevaluacin 28 Referencias 29

    Quinta parte ELIPSE

    5.1. La elipse como lugar geomtrico 1 5.2. Tipos de elipse 2 5.3. Ecuaciones de la elipse 5 5.4. Aplicaciones 32 5.5. Problemario 36 5.6. Autoevaluacin 38 5.7. Conclusin 39 5.8. Soluciones del problemario 40 5.9. Soluciones de autoevaluacin 42 Referencias 43

    Sexta parte

    HIPRBOLA 6.1. La hiprbola como lugar geomtrico 1 6.2. Ecuacin de la hiprbola 4 6.3. Aplicaciones 34 6.4. Problemario 37 6.5. Autoevaluacin 38 6.6. Conclusin 39 6.7. Soluciones del problemario 40 6.8. Soluciones de autoevaluacin 42 Referencias 43

  • ix

    Hoy nos encontramos ante una encrucijada entre las herramientas informticas y un nuevo orden de redes sociales que presionan por soluciones; podemos llegar por primera vez al nuevo tiempo, uno ms incierto y de carcter tecnolgico de innovacin constante. La educacin es parte de nuestro mundo y a nuestra sociedad le corresponde juzgar si est a la altura de su tiempo. Este sencillo libro, expresa el intento de una institucin y sus hombres por hacer de l un medio para hablar entre generaciones, para atar las ideas que amenazan con evaporarse, para romper las paredes del aula a muchos ms ciudadanos y para democratizar la actividad de ctedra en pginas que representan la actitud del espritu CONALEP. Con el apoyo del Sistema Nacional de Educacin a Distancia (SINED) para generar los contenidos para formar profesores escritores, con la inventiva de la Coordinacin de Innovacin Educativa/QFB de la Universidad Michoacana y la clara meta del CONALEPMICH por ser una institucin que produce su propia visin de las profundidades de su programa educativo medio superior. En una primera fase mayo agosto de 2011, forman profesores del sistema CONALEP con el fin de producir una cultura de obras literarias que permitan apoyar las necesidades de conocimiento de estudiantes, formar profesores como escribas de su ctedra. Si estas pginas ayudan a convencer que la educacin no es hacer ms fcil algo, sino fundamentalmente producir un cambio reflexivo en el desafo cognitivo dentro del pensamiento cientfico tcnico. Esto es prueba de que la comunidad docente, autoridades y sindicato son capaces de sumar para un futuro comn.

    Eduardo Ochoa Hdez., 2011.

  • x

    Mtro. Leonel Godoy Rangel Gobernador Constitucional del Estado de Michoacn

    Mtra. Graciela Carmina Andrade Garca Pelez

    Secretaria de Educacin

    Dr. Rogelio Sosa Pulido Subsecretario de Educacin Media Superior y Superior

    Lic. Ana Mara Martnez Cabello

    Directora de Educacin Media Superior

    Mtro. Wilfrido Perea Curiel Director General del Sistema Conalep

    Mtro. Vctor Manuel Lagunas Ramrez

    Titular de la Oficina de Servicios Federales en Apoyo a la Educacin en Michoacn

    Lic. Antonio Ortiz Garcilazo

    Director General del Conalep Michoacn

    Ing. Jos Gilberto Dvalos Pantoja Secretario General del SUTACONALEPMICH

    Dr. Salvador Jara Guerrero

    Rector de la Universidad Michoacana de San Nicols de Hidalgo

    M.C. Lourdes Galeana de la O Directora General del SINED

    Ing. Eduardo Ochoa Hernndez

    Coordinador de Innovacin Educativa (CIE/QFB)

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

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  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    1

    1.1. Relaciones y funciones

    Funcin: Es una relacin entre dos conjuntos, donde a cada elemento del primer

    conjunto le corresponde uno del segundo conjunto1,2,3, estos conjuntos se llaman

    dominio y contradominio. El gran matemtico Euler4, llamado por Laplace como El

    maestro de todos nosotros5, es quien introduce el trmino en el vocabulario

    matemtico, parecindose al concepto de frmula, trmino relacionado con variables y

    constantes. La definicin moderna se le atribuye al alemn Peter Dirichlet6; quien

    introduce el concepto de funcin como una expresin, una regla o ley que define una

    relacin entre una variable (variable independiente) y otra variable (variable

    dependiente).

    Si observamos a nuestro alrededor, y tratamos de definir lo que ocurre, podramos

    hacerlo en trminos matemticos, tal vez quedar definido mediante los siguientes

    axiomas7:

    a) Todo evento en la naturaleza puede ser representado mediante ecuaciones o

    funciones y viceversa, toda ecuacin o funcin puede ser la representacin de algn

    evento en la naturaleza.

    b) Todo evento en la naturaleza tiene patrones.

    Desde la antigedad el hombre ha intentado buscar estas relaciones, comenz

    colocando marcas en relacin con el nmero de aos o de animales que posea. Hern

    de Alejandra en el siglo II D.C. encontr una frmula que calcula el rea de un

    tringulo en funcin de sus lados. Tratando de no malinterpretar a Platn8, podra

    decirse que lleg a la conclusin de que los nmeros son el lenguaje para expresar las

    ideas, tal vez aventurndonos, pero sin poder afirmarlo, podramos pensar que ya

    tenan una nocin de lo que es una funcin, de la misma forma se podra afirmar que

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    2

    los mayas, egipcios9 o chinos, entre otras civilizaciones, ya manejaban el concepto o

    solamente uno cercano a l, el de relacin.

    Galileo10 al relacionar el movimiento de los cuerpos celestes en funcin de su posicin,

    pretendi relacionar los conceptos, formulando leyes, as dio un gran paso hacia la

    concepcin de lo que es una funcin. Poco despus de Galileo, Descartes muestra la

    relacin que existe entre una grfica y una ecuacin y viceversa. Sin embargo, la

    definicin de funcin se ha ido modificando con el tiempo, desde la construccin de

    tablas de races y potencias hasta como se emplea ahora. Se considera que Leibniz

    introduce este trmino, seguido por Bernoulli11, quien en septiembre de 1694 escribe

    una carta en respuesta a Leibniz; lo que describe como funcin en el sentido ms

    actual:

    una cantidad formada de alguna manera a partir de cantidades indeterminadas y

    constantes12

    En 1748 el concepto de funcin tom nfasis gracias a la publicacin introduction in

    analysin infinitorum de Euler, donde define funcin como

    una funcin de una cantidad variable es una expresin analtica compuesta, como

    cualquiera que lo sea de dicha cantidad y de nmeros o cantidades constantes13

    As se da el crdito a Euler de precisar el concepto de funcin y del estudio de

    funciones elementales. Sin embargo, es Peter Dirichlet quien introduce el concepto

    moderno de funcin.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

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    1.2. Aplicacin de pares ordenados

    Producto cartesiano

    Comencemos por definir el producto cartesiano de dos conjuntos, como el conjunto

    formado por todas las parejas ordenas, tales que como primer elemento de las parejas

    se tome cada uno de los elementos del primer conjunto y como segundo elemento de

    las parejas ordenadas cada uno de los elementos del segundo conjunto14.

    Por ejemplo: sean A= {1,2,3} y B={a,b}, A B={(1,a),(1,b),(2,a),(2,b),(3,a),(3,b)}

    Observe que por ser un conjunto se coloca entre llaves { } y se separan sus

    elementos que estn formados por seis nuevas parejas ordenas, por comas; es decir,

    formamos un producto cartesiano de seis parejas.

    Si calculamos B A tendremos que: BA= {(a,1),(a,2),(a,3),(b,1),(b,2),(b,3)}

    Obsrvese que en el producto cartesiano no se presenta la propiedad conmutativa.

    En el producto cartesiano15, al conjunto de todos los primeros elementos de las

    parejas ordenadas se le llama dominio, y al conjunto formado por los segundos

    elementos de todas las parejas ordenadas se llama contradominio o codominio

    (tambin llamado impropiamente rango).

    Una relacin15 es un subconjunto de un producto cartesiano que asocia a los

    elementos del dominio con los del contradominio. En nuestra vida cotidiana hacemos

    uso de varias relaciones, por ejemplo, cuando de acuerdo al apellido de los alumnos

    les asignamos un nmero natural para hacer la lista de asistencia, as podra quedar un

    ejemplo de ella:

    A={(1,Diego Barragn), (2,Emilio Cendejas), (3,Santiago Guijosa),

    (4, Gabriel Hernndez),}

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    4

    En esta relacin el dominio es un subconjunto de los nmeros naturales:

    Dom={1,2,3,4,n} donde n representa el nmero del ltimo alumno. El contradominio

    est formado por el nombre del alumno al que se le asign un nmero en la lista, el

    contradominio se forma pues, con el nombre y apellido paterno de los alumnos y la

    imagen es igual al contradominio.

    Otro ejemplo puede ser, la relacin que existe entre el color de la luz del semforo de

    trnsito y el estado de movimiento de un vehculo en la va pblica:

    H= {(rojo, alto), (mbar, disminucin), (verde, siga)}

    En esta relacin el dominio es un subconjunto de los colores existentes y el

    contradominio es el estado de movimiento de un vehculo.

    Ejemplo 1. Sean A={1,2,3} y B={1,2,3,4}, obtener el producto cartesiano A B

    Solucin

    AB={(1,1),(1,2),(1,3),(1,4),(2,1),(2,2),(2,3),(2,4),(3,1),

    (3,2),(3,3),(3,4)} (ver grfica nmero 1)

    El dominio correspondiente es:

    Dominio ={1,2,3} y el contradominio ={1,2,3,4}

    Ejemplo 2. Sean A={1,2,3} y B={1,2,3,4}, obtener el producto cartesiano B A

    Solucin

    B A={(1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,3),(3,1),(3,2),(3,3),

    (4,1),(4,2),(4,3)} Ver figura 2

    Dominio={1,2,3,4} y el contradominio ={1,2,3}

    Ntese que el producto cartesiano no es conmutativo.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    5

    De lo anterior, podemos concluir que el producto cartesiano entre dos conjuntos es una

    operacin que asigna a cada elemento del primer conjunto con todos y cada uno de los

    elementos del segundo conjunto, formando un nuevo conjunto, el conjunto de las

    parejas ordenadas, dicho conjunto puede ser representado grficamente como

    veremos a continuacin:

    Grfica de una relacin

    Es conveniente tener una representacin grfica de las relaciones, nos ayuda a ver

    objetivamente cmo se comportan las variables, esto se puede hacer representando en

    el eje horizontal los valores de las variables independientes (x) y en el eje vertical (y)

    los valores de las variables dependientes, como se muestra a continuacin:

    Fig. 1. Producto A B Fig. 2. Producto B A

    Cuando tenemos una expresin algebraica a la que le asignamos diferentes valores a

    una literal, la expresin tomar determinados valores, por ejemplo la expresin x2-2x

    la llamamos y, y escribimos y=x2-2x, si le damos valores a la letra x, que llamaremos

    variable independiente (x =-2, x=-1, x=0, x=1, x=2, x=3 etc.) la expresin y, la

    nombraremos variable dependiente, tomar los valores: si x =-2, y=8, para x =-1,

    y=3, para x =0, y=0, para x =1, y=-1,para x =2, y=0, para x =3, y=3, etc.,

    escribiremos las parejas ordenadas colocando como primer elemento al valor de la

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    6

    variable independiente x y su segundo elemento el valor correspondiente de la variable

    dependiente y, nos quedar como sigue: {(-2,8),(-1,3),(0,0),(1,-1),(2,0),(3,3)}.

    En la expresin y=x2-2x, a la x se le llama variable independiente porque es a la

    variable que nosotros le asignamos valores de manera arbitraria, la variable y tambin

    cambia dependiendo del valor que le asignemos a x, por lo que recibe el nombre de

    variable dependiente. Graficando la relacin anterior, tenemos:

    Fig. 3. La relacin y=x2-2x

    Si suponemos que estamos trabajando con el conjunto de los nmero enteros(Z)16, el

    dominio de la relacin anterior estar formado por todo Z y el rango est formado por

    todos aquellos valores que cumplan con la relacin y=x2-2x, tambin estn en Z,

    rango={0,-1,3,8,15}. Si trabajamos con los nmeros reales en RR, la grfica

    quedar representada por todos los puntos que satisfagan a la relacin y=x2-2x y la

    grfica se traza con una lnea continua.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

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    Fig. 4. Grfica de la relacin y=x2-2x.

    El dominio de la relacin y=x2-2x es R, el contradomio est en R, la imagen se obtiene

    despejando x y analizando qu valores reales puede tomar y, esto es:

    y=x2-2x

    x2-2x +1= y+1 completando el trinomio a cuadrado perfecto

    (x-1)2=y+1 factorizando el trinomio cuadrado perfecto

    x-1 = sacando raz cuadrada en ambos lados

    x= +1 despejando x

    para que x sea un valor real el radicando

    y+1 0, esto es y-1 por lo que el contradominio es {yR/y-1}.

    Definiremos ahora una funcin14, como una relacin en la que a cada elemento del

    dominio le corresponde una y solo una imagen o conjunto de parejas ordenadas,

    donde no existen dos diferentes que tengan el mismo primer elemento.

    Si A={(a,1),(b,2),(c,3),(d,2)} los primeros elementos a, b, c y d son diferentes entre

    s, respecto a los segundos no se tiene esa limitacin, no importa que el elemento 2

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

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    se encuentre en la segunda y cuarta pareja, por lo tanto, se puede decir que es una

    funcin si no existen dos parejas ordenadas distintas que tengan el mismo primer

    elemento. Para identificar si una relacin es una funcin, podemos trazar rectas

    verticales paralelas al eje Y, y si al menos una corta a la grfica de la relacin en ms

    de un punto, se dice que es una relacin, dicho de otra manera, si solo cortan en un

    punto la grfica de la relacin representa una funcin.

    Fig. 5. Grfica de una recta inclinada.

    Observe que para cada valor de x solo existir un valor de y, por lo tanto es una

    funcin. Lo mismo pasa en las dos grficas siguientes:

    Fig. 6. Grfica de una funcin. Fig. 7. Grfica de una funcin.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    9

    Ms adelante se hablar de algunas de estas funciones, cmo obtener su grfica y su

    ecuacin. La siguiente grfica (fig.8) nos permite afirmar que no es la grfica de una

    funcin, ya que si trazamos una recta paralela al eje Y, la corta en dos lugares

    distintos, eso es que dos parejas ordenadas diferentes tienen el mismo primer valor.

    NOTA14,15: Toda funcin es una relacin, pero no toda relacin es una funcin.

    Fig. 8. Grfica de una relacin.

    Ejemplo 3. Escribe el resultado del siguiente producto cartesiano y traza su grfica

    AXB, si A={1,2,3},B={2,3}

    Solucin

    A B= {(1,2),(1,3),(2,2),(2,3),(3,2),(3,3)}

    Observe que el nmero de pares ordenados, se puede calcular

    multiplicando el nmero de elementos del conjunto A por el nmero

    de elementos del conjunto B, esto es, 3 2=6 elementos

    correspondientes a las seis parejas ordenadas obtenidas.

    Su grfica se muestra a continuacin:

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    10

    Fig. 9. Grfica del producto cartesiano A B.

    Ejemplo 4. Calculemos el producto CD, si C= {rojo, azul} y D= {amarillo, verde, negro}

    Solucin

    C D={(rojo, amarillo),( rojo, verde),( rojo, negro),

    (azul, amarillo),( azul, verde),( azul, negro)}

    Fig. 10. Producto cartesiano C .

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    11

    Observe que para hacer la grfica, el eje de las abscisas

    corresponde a los elementos del conjunto C y el eje de las

    ordenadas corresponde al conjunto D.

    Ejemplo 5. Hallar el producto EF, si E= {x / 1

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    12

    Solucin

    Partiendo de la ecuacin:

    5 3 10

    5 3 10 0

    5 10 3

    5 10

    3

    5 10

    3 3

    x y

    x y

    x y

    xy

    xy

    Por lo que el dominio de la funcin x y el contradominio es

    y , por lo tanto es una funcin, siendo su grfica la siguiente

    lnea recta:

    Fig. 12. De la ecuacin 5x-3y=10.

    Ejemplo 7. Hallar si la siguiente relacin es una funcin, encuentra el dominio y contradomio, y

    traza su grfica: {(x,y)/x,y 8x2-19y2=64}

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    13

    Solucin

    Dominio={x/

    }

    Tambin puede escribirse Dominio= {x/- }

    Para encontrar el contradominio despejamos y

    y=

    y= elevando al cuadrado

    19y2=8x

    2-64

    19y2+64=8x

    2

    x=

    Podemos observar que no tiene denominador indeterminado y que y

    puede tomar cualquier valor real, ya que si y es negativa o

    positiva al elevar al cuadrado su valor es positivo, por lo tanto

    2 2

    2 2

    2 2

    2

    2

    2

    8 19 64

    8 19 64 0 Igualando a cero

    8 64 19 Despejando a y

    8 64

    19

    8 64

    19

    Para que exista una solucin real el radicando

    debe de ser mayor o igual que cero.

    x y

    x y

    x y

    xy

    xy

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    14

    el contradominio es el conjunto de los nmero reales y es una

    relacin.

    Fig. 13. Grfica de

    2

    8 64

    19

    xy

    Ejemplo 8. Hallar si la siguiente relacin es una funcin, encuentra el dominio y contradomio, y

    traza su grfica: {(x,y)/x,y x2-16x-12=0}

    Solucin

    x2-16x-12=y

    x2-16x+64=y+12+64

    (x-8)2=y+76

    x-8 = sacando raz en ambos miembros

    x= investiguemos los valores donde y+76

    Contradominio son las y mayores o iguales que 76, y[-76,

    Para encontrar el dominio analicemos y=x2-16x-12 y podemos

    observar que y existe para cualquier valor de x, por lo tanto:

    Dom x y es una funcin.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    15

    Fig. 14. Grfica de y=x2-16x-12.

    Ejemplo 9. Indica si la siguiente relacin es una funcin, encuentra el dominio y contradomio, y

    traza su grfica: {(x,y)/x,y y2+8x-32=0}

    Solucin

    y2+8x-32=0 para encontrar el dominio despejamos y

    y= analizando 32-8x 0

    x 4 o x(

    Para encontrar el contradominio despejamos x

    y2=32-8x

    y=

    y= analizando el radicando 4-x 0

    x

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    16

    x(- La grfica que representa es una parbola horizontal que

    abre a la izquierda y es una relacin.

    Fig. 15. Grfica de y= .

    Ejemplo 10. Determinemos el dominio y el contradominio de la siguiente funcin:

    ( ) 1 f x x

    Solucin

    En las funciones polinomiales su dominio y contradominio queda

    definido por todos los nmeros reales, ya que al sustituir el

    valor de x en la funcin polinomial, se obtiene un nmero real.

    Por lo que el dominio y contradominio de la funcin f(x)=x+1 son

    todos los nmeros reales, esto es:

    Dom={x/xR} y Rango={y/yR}

    Tambin podemos notarlo cuando observamos que no tiene denominador

    por lo que no existen indeterminaciones de la funcin, y decimos

    funcin, ya que al observar la grfica y seguir la regla de la

    recta vertical lo podemos concluir.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    17

    Fig. 16. Grfica de f(x)=x+1.

    Ejemplo 11. Encontrar el dominio y el contradominio de la siguiente funcin:2

    ( ) x

    f xx x

    Solucin

    En una Funcin racional17

    , su dominio queda definido por

    los valores numricos que corresponden a Q(x) , ya que se debe

    de considerar que el denominador debe de ser distinto de cero,

    porque de lo contrario no se obtendra un nmero real, simplemente

    el dominio omite las races de Q(x).

    Manipulando la ecuacin, factorizando el denominador y

    simplificando tendremos:

    2( )

    ( )( 1)

    1( )

    1

    xf x

    x x

    xf x

    x x

    f xx

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    18

    Considerando que f(x) no est definida cuando el denominador es

    cero, por lo que el dominio es el conjunto de las x tales que x 1

    El contradominio se puede obtener haciendo

    Despejando x y observando los valores reales que puede tomar y

    tendremos:

    Y (x-1)=1

    (x-1)=

    x=

    +1 obsrvese que y debe ser distinto de cero para

    que existan valores reales de x, por lo que se

    puede concluir que y 0

    Entonces el Contradominio={y / y 0}

    Fig. 17. Grfica f(x)=

    .

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    19

    Ejemplo 12. Calcular el dominio y el contradominio de la siguiente funcin:

    2( )

    1f x

    x

    Solucin

    Tenemos una funcin racional, analicemos el denominador de

    ntese que debe ser la condicionalidad estricta, es

    Decir, debe ser mayor que 0, ms no igual, ya que ten-

    dramos una indeterminacin o divisin entre cero.

    Resolviendo:

    x + 1 > 0

    x > -1

    Por lo que el dominio son todas las x que pertenecen a los nmeros

    reales que son mayores que -1

    {x/x x>-1} x(-1,+ )18

    Para obtener el contradominio despejamos la x y observamos qu

    valores reales puede tomar la y para que x exista,

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    20

    ( )

    =

    elevando al cuadrado en ambos miembros tenemos:

    Por lo que el contradominio son todas las y que pertenecen a los

    nmeros reales tales que y debe ser distinta de 0 (y 0).

    Si hacemos una tabla de valores podemos obtener la grfica,

    recuerde que x>-1

    x y Una observacin muy importante es que

    -0.9 6.32 debemos considerar los dos signos de la

    0 2 raz.

    3 1

    8 2/3

    Fig. 18. Grfica de y=

    .

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    21

    Ejemplo 13. Calcular el dominio y el contradominio de la siguiente funcin:2 3 2y x x

    Solucin

    Analizando el radicando x2-3x+2 0

    Factorizando (x-1)(x-2) 0

    Tenemos que considerar dos casos:

    Caso I

    Cuando los dos factores son positivos

    x-1 0 y x-2 0

    x1 y x2 eso se cumple cuando x2

    Caso II

    x-1 0 y x-2 0

    x 1 y x 2, esto se cumple para x1

    Uniendo las dos soluciones de cada caso tendremos que

    x(- o 2x1

    Para calcular el contradominio despejamos x y observamos qu

    valores reales puede tomar y

    y2=x

    2-3x+2

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    22

    y2-2=x

    2-3x completando el trinomio cuadrado perfecto

    y2-2+

    =x

    2-3x+

    reduciendo y factorizando

    y2+

    =(x-

    sacando raz cuadrada

    =x-

    x=

    Contradominio=

    Fig. 19. Grfica de y=+ .

    Grfica de y= cuando solo consideramos la riz positiva,

    queda al lector terminar la grfica cuando se consideran los dos

    signos de la raz.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    23

    Plano cartesiano

    Si dibujamos en un plano dos rectas perpendiculares entre s, quedan delimitadas

    cuatro regiones, las cuales reciben el nombre de cuadrantes y se denotan mediante

    nmeros romanos I, II, III y IV, como se especifica en la figura. Las rectas se llaman

    ejes coordenadas y su punto de interseccin se llama origen y se denota por O.

    Fig. 20. Cuadrantes en el plano cartesiano.

    El eje horizontal, el eje X recibe el nombre de eje de las abscisas, y el perpendicular a

    este el eje Y, eje de las ordenadas. El plano y los ejes coordenados se llaman plano

    cartesiano en honor a Ren Descartes, el precursor de la geometra analtica.

    Fig. 21. Plano cartesiano.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    24

    Los ejes X y Y son considerados como rectas reales, con el cero ubicado en el origen, y

    con la misma escala. En su posicin usual, el eje X es horizontal y su direccin positiva

    es hacia la derecha con respecto al origen, por lo que los nmeros positivos quedan en

    el extremo derecho y los negativos en el izquierdo; en tanto, que el eje Y es vertical,

    su direccin positiva es hacia arriba y los nmeros negativos quedan abajo. Las

    coordenadas de puntos ubicados en el plano cartesiano:

    Fig. 22. Localizacin de puntos en el plano cartesiano.

    Ejemplo 14. Localiza en el sistemas de ejes de coordenadas los siguientes puntos: A (2,5), B(-1,4),

    C(2,-5), D(3,-1), E(0,2), F(-6,-4), G(-5,0)

    Solucin

    Fig. 23. Puntos en el plano cartesiano.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    25

    Ejemplo 15. Dibuja el polgono cuyos vrtices son: A (2,4), B(-3,5), C(-4,-4), D(0,-4), E(4,-5) y

    F(3,0)

    Solucin

    Fig. 24. Polgono en el plano cartesiano.

    Ejemplo 16. Encuentra las coordenadas de los puntos sealados en el siguiente plano cartesiano:

    Fig. 25. Puntos en el plano cartesiano

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    26

    Solucin

    Coordenadas de los puntos:

    P1(-2,5)

    P2(2,4)

    P3(3,3)

    P4(1,1)

    P5(-1,2)

    P6(4,-3)

    P7(3,-4)

    P8(2,-2)

    P9(-2,-4)

    P10(-3,-2)

    P11(-5,-1)

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    27

    1.3. Representacin del lugar geomtrico

    Anlisis de ecuaciones

    Cuando se conoce una ecuacin, es importante pasar a representar su lugar

    geomtrico, es conveniente previamente conocer algunas propiedades, tales como

    1. Determinar si la recta o curva es o no simtrica respecto a los ejes y al origen.

    2. Determinar los puntos de interseccin con los ejes, o si no los hay.

    3. Determinar el dominio y la imagen (tambin llamado extensin).

    4. Determinar si tiene asntotas horizontales o verticales.

    5. Hacer la grfica.

    Comencemos con el punto nmero uno:

    Simetra respecto al eje de las X: si se sustituye en la ecuacin y por y, y la

    ecuacin no se altera, entonces la curva es simtrica respecto al eje de las X, por lo

    tanto, basta con observar si los exponentes de la y en todos los trminos tienen

    exponente par.

    Simetra respecto al eje Y: Si se sustituye en la ecuacin x por x , y la ecuacin no

    se altera, entonces la curva es simtrica respecto al eje de las Y, por lo tanto basta con

    observar si los exponentes de la x en todos los trminos tienen exponente par.

    Simetra respecto al origen: Es suficiente con observar que los exponentes de x y de y

    tengan exponente par, o bien, que cumplan con tener simetra respecto a los dos ejes.

    Interseccin con el eje de las X: Sustituimos y=0 y resolvemos la ecuacin,

    encontramos as la abscisa del punto que interseca al eje X, si no hay solucin real

    significa que no tiene interseccin con el eje X.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    28

    Interseccin con el eje de las Y: Sustituimos x=0 y resolvemos la ecuacin,

    encontramos as la ordenada del punto que interseca al eje Y, si no hay solucin real

    significa que no tiene interseccin con el eje Y.

    Extensin: Dominio y contradominio

    Respecto a x: Para encontrar el dominio se despeja la y y se determinan los valores

    reales que puede tomar la x, de manera que sea posible obtener un valor real para y.

    Respecto a y: Para encontrar el contradominio se despeja la x y se determinan los

    valores reales que puede tomar la y, de manera que sea posible obtener un valor real

    para x.

    Asntotas: Es la recta que no es tocada por un punto por ms que se aproxime a ella,

    hay asntotas de cualquier posicin, pero se har nfasis en las asntotas horizontales y

    en las verticales.

    Asntotas verticales: Se despeja y, y se observa la x, si aparece en el denominador se

    iguala a cero y los valores que hacen cero el denominador, son las abscisas

    correspondientes a las ecuaciones de las asntotas verticales.

    Asntotas horizontales: Se despeja x y se observa la y, si aparece en el denominador

    se iguala a cero y los valores que hacen cero el denominador, son las ordenadas

    correspondientes a las ecuaciones de las asntotas horizontales.

    Ejemplo 17. Discutir la ecuacin x2+y

    2-9=0 y graficarla

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    29

    Solucin

    Simetra respecto al eje X: como y tiene exponente par, se dice

    que existe simetra respecto a x (o hacer tambin la sustitucin

    de x por x)

    Respecto al origen: todos los trminos tienen exponente par, por

    lo tanto es simtrica respecto al origen. Ntese que existe

    simetra respecto al eje X y respecto al eje Y, entonces existe

    simetra respecto al origen.

    Intersecciones:

    Con eje X: hacemos y=0

    x2+y

    2-9=0

    x2+(0)

    2-9=0

    x2=9

    x=

    x=

    Por lo tanto la curva corta el eje X en dos puntos (-3,0) y (3,0)

    Con eje Y: hacemos x=0

    x2+y

    2-9=0

    (0)2+y

    2-9=0

    y2=9

    y=

    y

    por lo tanto la curva corta al eje Y en dos puntos (0,-3) y (0,3).

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    30

    Extensin:

    Respecto a x: (dominio) despejamos y

    x2+y

    2-9=0

    y2=9-x

    2

    y=

    para que yR 9-x20; -x2-9

    (-1) -x2-9(-1) multiplicando por -1 ambos miembros

    x29 recuerde que se invierte la desigualdad

    -3x3 o bien x[-3,3]

    Respecto a y: (imagen)despejamos x

    x2+y

    2-9=0

    x2=9-y

    2

    x=

    para que yR 9-y20

    -y2-9

    (-1)-y2-9(-1)

    y29

    -3y3 o y[-3,3]

    Asntotas:

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    31

    Horizontales: ya tenemos despejado x; x= , si observamos,

    no tiene denominador con y, por lo que la curva no tiene asntotas

    horizontales.

    Verticales: ya tenemos despejado y; y= , si observamos,

    tampoco tiene denominador con x, por lo que la curva no tiene

    asntotas verticales.

    Grfica: podemos usar la ecuacin y= , damos valores a la

    variable independiente x, que pertenezcan al intervalo que se

    obtuvo para su extensin

    x y

    -2

    -1 =

    1 =

    2

    Fig. 26. x2+y

    2-9=0.

    Recordemos que la curva es simtrica respecto a los 2 ejes y al

    origen, tracemos los puntos de interseccin con los ejes.

    La curva trazada corresponde a una circunferencia con centro en el

    origen C(0,0) y radio r=3.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    32

    1.4. Problemario

    Dado los siguientes conjuntos, obtener el producto cartesiano que se indica:

    1.1. Si A={a,e,i,o,u} y B={2,4,5}, A B

    1.2. Si C={10,15,20} y D={15,20,25}, D C

    1.3. Si E={Juan, Pedro} y F={Mara, Diana, Karla}, F E

    1.4. Si G={2,4,6,8} y H={1,3,5}, G H

    1.5. Si I={0,1} J={-3,-5,-6}, J I

    1.6. Si K={x/5

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    33

    2. Identificar si las relaciones son funciones, encontrar su dominio, su contradominio y

    hacer su grfica.

    2.1. y=

    +5

    2.2. y=5

    2.3. x=4

    2.4. y=3x+2

    2.5. x2+8y=0

    3. Determine el dominio y contradominio de las siguientes relaciones:

    4. Ubica los siguientes puntos en el plano cartesiano:

    A(3,2), B(-1,3), C(0,1), D(1,2), E(4,-1), F(2,3), G(3,0),

    H(4,4), J(-3,0), K(5,3)L(0,-4), M(-4,-3), N(3,-3), P(5,0)

    O(0,0)

    2

    3.1. ( ) 32

    13.2. y

    2

    3.3. ( ) 3 1

    3.4. 1 2

    23.5. ( )

    5

    13.6. ( )

    2

    53.7. ( )

    25

    3.8. ( )

    3.9. ( ) 9

    13.10. ( )

    3

    xf x

    x

    f x x

    y x

    f xx

    f xx

    f xx

    f x x

    f x x

    f xx

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    34

    5. Ubica los pares ordenados en el plano cartesiano, une los puntos e identifica el polgono

    irregular obtenido.

    5.1. A(-2,2), B(-1,-2), C(2,-2)

    5.2. A(-2,-2), B(-1,1), C(3,1), D(3,-1), E(1,-3)

    5.3. A(1,-1), B(2,2), C(5,3), D(7,1), E(6,-2), F(3,-3)

    5.4 A(-4,-2), B(0,-2), C(2,1), D(-2,1)

    6. Identificar cules de las grficas siguientes representan una funcin y cul es una

    relacin (sugerencia: usa la recta vertical paralela al eje de las Y).

    6.1.

    6.2.

    6.3.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    35

    6.4.

    7. Discute las siguientes ecuaciones, indicando: si la recta o curva es simtrica respecto de

    los ejes y/o del origen, las intersecciones con los ejes si las tiene, su dominio y

    contradominio, las asntotas verticales y horizontales si las tiene, bosqueja su grfica

    (puedes hacer una tabla de valores).

    7.1. y=3x-7

    7.2. y2-12x=0

    7.3. x2+6y=0

    7.4. 4x2+9y

    2=36

    7.5. 16x2-9y

    2-144=0

    1.5. Autoevaluacin

    1. Contesta correctamente lo siguiente:

    1.1. Cul es la funcin que se expresa como el cociente de dos funciones

    polinomiales?

    1.2. Qu es el dominio de una funcin?

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    36

    1.3. Quin introduce el concepto moderno de funcin?

    1.4. Qu es una relacin?

    1.5. Qu es el contradominio de una funcin?

    1.6. Qu es una funcin?

    1.7. Es conmutativo el producto cartesiano?

    2. Obtener el producto cartesiano B A, si A={2,4,6} y B={3,5,7}

    3. En el siguiente plano cartesiano indique el nmero de cuadrante, el nombre de cada uno

    de sus ejes y localice los siguientes puntos colocando la letra que le corresponde:

    A(0,0),B(3,0),C(2,3),D(0,4),E(-4,3),F(-5,0),G(-3,2),H(0,-3)

    I (3,-2)

    4. Encuentra el dominio y el contradominio de la ecuacin siguiente e indica si representa

    una relacin o una funcin:

    5 2y x

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    37

    5. Indica si la grfica siguiente representa una funcin o una relacin. Utiliza la regla de la

    recta vertical paralela al eje Y.

    6. Discute la ecuacin x2+y

    2-36=0 indicando lo siguiente:

    a) Simetra respecto del eje X

    b) Simetra respecto del eje Y

    c) Simetra respecto del origen

    d) Interseccin con el eje X

    e) Interseccin con el eje Y

    f) Su dominio

    g) Su contradominio

    h) Si tiene asntotas verticales

    i) Si tiene asntotas horizontales

    j) Grafcala

    k) Indica si representa una relacin o una funcin.

    1.6. Conclusin

    En este captulo vimos que una funcin es una relacin donde no hay dos parejas

    distintas de puntos o coordenadas que tengan el mismo primer valor, se vieron

    algunos ejemplos de funciones, sus grficas, su dominio y contradominio, pero hay una

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    38

    gran variedad de funciones que se aplican en economa, como la funcin de costos,

    crecimiento de poblaciones, funciones logartmicas, trigonomtricas, por mencionar

    algunas. Existe todo un estudio sobre las funciones y tuviste un pequeo acercamiento

    a ellas, en los cursos posteriores profundizars ms en sus propiedades, clasificacin y

    aplicaciones.

    1.7. Soluciones del problemario

    1.1. A B={ (a,2),(a,4),(a,5), (e,2),(e,4),(e,5),

    (i,2),(i,4),(i,5), (o,2),(o,4),(o,5),

    (u,2),(u,4),(u,5)}

    1.2. C D={ (10,15),(10,20),(10,25),(15,15),(15,20),(15,25),

    (20,15),(20,20),(20,25)}

    1.3. F E={(Mara, Juan),(Mara, Pedro),

    (Diana, Juan),(Diana, Pedro),

    (Karla, Juan),(Karla, Pedro)}

    1.4. G H={(2,1),(2,3),(2,5), (4,1),(4,3),(4,5),

    (6,1),(6,3),(6,5),(8,1),(8,3),(8,5)}

    1.5. J I={(-3,0),(-3,1),(-5,0),(-5,1),(-6,0),(-6,1)}

    1.6. K L ={(6,1),(6,2),(6,3), (7,1),(7,2),(7,3)}

    1.7. M={-2.-1} y N={1,2}

    N M={(1,-2),(1,-1),(2,-2),(2,-1)}

    1.8. O={-3,-2,-1,0,1,2} y P={-1,0}

    O P={(-3,-1),(-3,0),(-2,-1),(-2,0),(-1,-1),(-1,0),

    (0,-1),(0,0),(1,-1),(1,0),(2,-1),(2,0)}

    1.9. Q R={(adenina, timina),(adenina, uracilo),(citosina, timina),

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    39

    (citosina, uracilo)}

    1.10. S T={(3,2),(3,4),(5,2),(5,4),(7,2),(7,4),(11,2),(11,4)}

    1.11. A={H2SO4}={H1,H2,S,O1,O2,O3,O4}

    B={H2O}={H1,H2,O}

    {(H1,H1),(H1,H2),(H1,O),(H2,H1),(H2,H2),(H2,O),

    (S,H1),(S,H2),(S,O),(O,H1),(O,H2),(O,O),

    (O2,H1),(O2,H2),(O2,O), (O3,H1),(O3,H2),(O3,O),

    (O4,H1),(O4,H2),(H4,O)}

    Nota: en este ejemplo, si se pudiera diferenciar cada hidrgeno de

    cada oxgeno se le pondra un subndice, no debe leerse como

    cantidad.

    Recordemos en teora de conjuntos que los elementos que los

    conforman no se repiten, por lo que

    A={H,S,O} y B={H,O}

    A B={(H,H),(H,O),(S,H),(S,O),(O,H),(O,O)}

    2.1. y=

    +5

    Dominio= o x(- )

    Contradominio= o y(- )

    S es funcin

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    40

    2.2. y=5

    Dominio= o x(- )

    Contradominio=[5] o y=5

    S es funcin

    2.3. x=4

    Dominio=[4] o x=4

    Contradominio= o x(- )

    No es funcin es relacin

    2.4. y=3x +2

    Dominio= o x(- )

    Contradominio= o y(- )

    S es funcin

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    41

    2.5. x2+8y=0

    Dominio= o x(- )

    Contradominio y(-

    S es funcin

    3.1. f(x)=3-

    Dominio= o x(- )

    Contradominio= o y(- )

    3.2. y=

    Dominio= o x(- )

    Contradominio= o y(- )

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    42

    3.3. f(x)=3x-1

    Dominio= o x(- )

    Contradominio= o y(- )

    3.4. y=

    Dominio={x/x

    }

    Contradominio= o y(- )

    3.5. f(x)=

    Dominio=

    Contradominio=

    Ver grfica

    3.6. f(x)=

    Dominio=

    Contradominio=

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    43

    3.7. f(x)=

    Dominio= lase todos los reales, menos el -5 y el 5

    Contradominio:

    3.8. f(x)=

    Dominio={x/x

    Contradominio= o y(- )

    3.9. f(x)=

    Dominio={x/x

    Contradominio= o y(- )

    3.10. f(x)=

    Dominio={x/x

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    44

    4. A(3,2), B(-1,3), C(0,1), D(1,2), E(4,-1), F(2,3), G(3,0),

    H(4,4), J(-3,0), K(5,3)L(0,-4), M(-4,-3), N(3,-3), P(5,0),

    O(0,0).

    5.1. Es un tringulo escaleno.

    5.2. Es un pentgono irregular.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    45

    5.3. Es un hexgono irregular.

    5.4. Es un cuadriltero.

    6.1. Es relacin

    6.2. Es funcin

    6.3. Es funcin

    6.4. Es relacin

    7.1. Como el exponente de y es impar no hay simetra respecto del

    eje X, como el exponente de x es impar no hay simetra respecto

    del eje Y, por lo tanto, no existe simetra respecto del origen.

    Interseccin con eje X (7/3,0)

    Interseccin con eje Y (0,-7)

    Dominio (-

    Contradomio(-

    No hay asntotas verticales ni horizontales

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    46

    7.2. Como el exponente de y es impar, s hay simetra respecto al

    eje X, como el exponente de x es impar, no hay simetra respecto

    al eje Y, por lo tanto no existe simetra respecto del origen.

    Interseccin eje X; en x=0

    Interseccin eje Y; en y=0

    Dominio={x/x

    Contradominio=

    Asntotas: no hay horizontales ni verticales.

    7.3.

    No existe simetra respecto a x.

    S existe simetra respecto a y.

    No existe simetra respecto al origen.

    Interseccin con eje X: x=0

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    47

    Interseccin con eje Y: y=0

    Dominio=

    Contradominio={y/y

    No existen asntotas verticales ni horizontales.

    7.4.

    Existe simetra respecto al eje X y eje Y, por lo tanto respecto

    del origen de coordenadas.

    Interseccin con eje X: (-3,0) y (3,0)

    Interseccin con eje Y: (0,2) y (0,-2)

    Dominio x[-3,3] lase intervalo cerrado de -3 a 3

    Contradominio y[-2,2]

    No existen asntotas verticales ni horizontales.

    7.5.

    Existe simetra respecto al eje X y eje Y, por lo tanto respecto

    del origen.

    Intersecciones con eje X: (-3,0),(3,0)

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    48

    Intersecciones con eje Y: no existen.

    Dominio: {x/-3

    Contradominio=

    No existen asntotas horizontales ni verticales

    Nota: Ms adelante se ver que tiene dos asntotas que cruzan por

    el origen de coordenadas.

    Grfica: corresponde a una hiprbola

    y=

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    49

    1.8. Soluciones de autoevaluacin

    1.1. Funcin racional 1.2. El conjunto de todos los valores posibles de x 1.3. Peter Dirichlet 1.4. Es un conjunto de pares ordenados 1.5. Es el conjunto de todos los valores posibles de y 1.6. Es una relaicion donde no hay dos pares distintos, que tengan el mismo primer

    valor. 1.7. No

    2. B A={(3,2),(3,4),(3,6),(5,2),(5,4),(5,6),(7,2),(7,4),(7,6)}

    3.

    4.

    Dominio=

    Contradominio=

    Es una funcin.

    5. Es una relacin.

    6.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    50

    a) Simetra respecto del eje X: si existe

    b) Simetra respecto del eje Y: si existe

    c) Simetra respecto del origen: si existe

    d) Interseccin con el eje X: (-6,0) y (6,0)

    e) Interseccin con el eje Y: (0,6) y (-6,0)

    f) Su dominio: x(-

    g) Su contradominio: y(-

    h) Si tiene asntotas verticales: no tiene

    i) Si tiene asntotas horizontales: no tiene

    j) Grafcala: una circunferencia con centro en el origen y radio 6

    k) Indica si representa una relacin o una funcin: relacin

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    51

    Referencias y notas.

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    2 A. Bak Thor,Lichtenberg Jonas (1972). Functions of one several variables. Barcelona: Revert. Recuperado

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    3 Prawda W. Juan (1995). Mtodos y modelos de investigacin de operaciones. Mxico: Limusa. Recuparado

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    4 Biografas y Vidas (2011). Leonhard Euler. Biografas y Vidas . Recuparado 15 de junio de 201, de

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    5 Bradley, Robert E. & Sandifer, Charles Edward (2007). Leonhard Euler: life, work and legacy. Netherlands

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    6 Enciclopedia Britnica. Recuperado el 16 de junio de 2011, de

    http://www.britannica.com/EBchecked/topic/165066/Peter-Gustav-Lejeune-Dirichlet

    7 Axioma: proposicin tan obvia, clara y sencilla que se admite sin demostrar.

    8 Hidalgo de la Vega, Mara Jos, et al. (1988). Historia de la Grecia antigua. Salamanca: Universidad de

    Salamanca. Recuperado el 16 de junio de 2011, de

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    9 Barradas, Ignacio (2005). Las matemticas del antiguo Egipto. Buenos Aires: Argenpress. Recuperado el 16

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  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

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    Juan Manuel Silva &Adriana Lazo (2003). Fundamentos de matemticas:

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    16

    Z=conjunto de los nmeros enteros {-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,} 17

    Funcin expresada como el cociente de dos funciones polinomiales P(x)/Q(x) donde Q(x)0 18

    ( ) notacin de intervalos abiertos por los dos extremos

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    i

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    1

    2.1. Determinacin grfica de la recta

    La recta

    Pitgoras, filsofo, astrnomo, fsico y matemtico, domin el pensamiento de su

    tiempo, su enseanza era la doctrina mstica, segn la cual todo era

    nmero1.Conocido entre otras muchas cosas por el teorema que lleva su nombre, el

    teorema de Pitgoras: el cuadrado de la hipotenusa de un tringulo rectngulo es igual

    a la suma de los cuadrados de los otros dos lados2.

    Este teorema se usa para deducir la frmula de distancia entre dos puntos

    cualesquiera del plano. Comencemos por los casos particulares cuando los puntos se

    encuentran en un segmento horizontal o vertical.

    Distancia entre dos puntos

    Situados en un segmento horizontal.

    Sean P(x1,y1) y Q(x2,y1) dos puntos cualesquiera en el plano con la misma ordenada

    y1, esto es, que estn en un segmento horizontal, si lo que queremos es calcular la

    distancia entre dos puntos, restamos sus abscisas x2 y x1 esto es:

    Distancia =x2-x1 o =x1-x2

    Ntese que en ambas formas se obtiene la distancia, pero con signos diferentes, si

    consideramos la distancia entre dos puntos como una magnitud positiva, la distancia

    se expresa como el valor absoluto3 de la diferencia de sus abscisas, esto es:

    = |x2-x1|=|x1-x2|

    Representando los puntos P, Q y el segmento grficamente tendremos:

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    2

    Ejemplo 1. Calcular la distancia entre los puntos A (1,4) y B (5,4).

    Solucin

    El segmento es horizontal ya que tienen la misma ordenada

    4, usando la frmula4 tenemos:

    =|x2-x1|

    =|5-1|

    =|4|

    = 4

    Tambin podra ser

    =|x1-x2|

    =|1-5|

    =|-4|

    =4

    Como se pudo comprobar, es indistinto cul de los dos puntos

    elijas como (x1,y1) y cul (x2,y2).

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    3

    Ejemplo 2. Calcular la distancia entre los puntos C (-5,3) y D(3,3).

    Solucin

    La distancia entre los puntos C y D es:

    Distancia =|x2-x1| o bien =|x1-x2|

    =|3-(-5)| =|-5-3|

    =|3+5| =|-5-3|

    =|8| =|-8|

    = 8 = 8

    Ejemplo 3. Una cuerda de guitarra se hace vibrar y se desea calcular la longitud de onda

    entre 2 de sus crestas cuyas coordenadas son los puntos A(10mm, 2mm) y B(15mm, 2mm).

    Solucin

    Nota: en una onda estacionaria, la distancia entre dos puntos

    idnticos cualesquiera, como las crestas se llama longitud de onda

    y se le representa con la letra griega .

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    4

    =|x2-x1|=|15mm-10mm|=5mm

    Distancia entre dos puntos situados en un segmento vertical

    Sean P(x1,y1) y Q(x1,y2) dos puntos cualesquiera en el plano con la misma abscisa x1,

    esto es, estn en un segmento vertical.

    Para calcular la distancia entre dos puntos, restamos sus ordenadas, es decir:

    Distancia =|y2-y1| o =|y1-y2|

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    5

    Ejemplo 4. Calcular la distancia entre los puntos E(5,2) y F(5,8).

    Solucin

    Usando la frmula

    =|y2-y1|=|y1-y2|

    =|8-2|=|6|=6

    =|2-8|=|-6|=6

    Ejemplo 5. Calcular la distancia entre los puntos G(-4,2) y H(-4,6).

    Solucin

    Usando la frmula

    |y2-y1|=|y1-y2|

    =|6-2|=|4|=4

    =|2-6|=|-4|=4

    Distancia entre dos puntos situados en un segmento inclinado

    Consideremos un segmento que no es horizontal ni vertical, es decir, inclinado,

    consideremos el segmento en el primer cuadrante (solo por comodidad, pero es lo

    mismo en cualquier cuadrante). Sean P(x1,y1) y Q(x2,y2) dos puntos cualesquiera.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    6

    Obsrvese que se forma el tringulo PQR si trazamos las proyecciones de P y Q sobre

    los ejes.

    Ntese que se forma el tringulo rectngulo PQR, si trazamos las proyecciones de P

    y Q sobre los ejes.

    Calculamos la distancia horizontal y la vertical , lo hacemos de la misma forma

    vista anteriormente =|x2-x1| y distancia =|y2-y1|, observe que es la

    hipotenusa del tringulo rectngulo PQR, aplicando el teorema de Pitgoras tenemos:

    2 2 2( ) ( ) ( )PQ PR QR

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    7

    2 22

    2 1 2 1( )PQ x x y y Note que cualquier nmero elevado al

    2 2 2

    2 1 2 1( ) ( ) ( )PQ x x y y cuadrado es positivo, podemos cambiar

    2 2 21 2 2 1

    ( ) ( ) ( )PQ x x y y los valores absolutos por parntesis

    2 2 22 1 2 1

    ( ) ( ) ( )PQ x x y y sacando raz cuadrada en ambos

    miembros.

    2 22 1 2 1

    ( ) ( )PQ x x y y Es la frmula para calcular la distancia entre

    dos puntos cualesquiera, situados en el

    plano cartesiano.

    Ejemplo 6. Calcular la distancia entre los puntos A(2,3) y B(5,8).

    Solucin

    Cualesquiera de los puntos puede ser el punto (x1,y1) o

    (x2,y2), en nuestro ejemplo tomaremos A(x1,y1) y B(x2,y2)

    2 2

    2 1 2 1

    2 2

    2 2

    ( - ) ( - )

    (5 - 2) (8 - 3)

    (3) (5)

    9 25

    34

    AB x x y y

    AB

    AB

    AB

    AB

    Es conveniente dejar el

    resultado as, ya que la raz

    es inexacta e irreducible.

    34

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    8

    Ejemplo 7. Calcular la distancia entre los puntos M (1,1) y N(4,5).

    Solucin

    2 2

    2 1 2 1

    2 2

    2 2

    ( ) ( )

    (4 1) (5 1)

    (3) (4)

    9 16

    25

    5

    MN x x y y

    MN

    MN

    MN

    MN

    MN

    Ejemplo 8. Calcular la distancia entre los puntos C(

    y D(

    .

    Solucin

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    9

    2 2

    2 2

    1 7 35

    2 2 4

    9 11

    2 4

    81 121

    2 16

    445

    16

    445

    16

    445

    4

    CD

    CD

    CD

    CD

    CD

    CD

    Ejemplo 9. Calcular el permetro del tringulo cuyos vrtices son los puntos A(2,3), B(5,5)

    y C(3,9).

    Solucin

    El permetro de un tringulo es igual a la suma de sus lados,

    as que comenzaremos por calcular las distancias de los 3

    lados del tringulo.

    Calculemos la distancia de

    = 3

    = 3

    = 4

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    10

    = 3=3.60

    Calculemos la distancia

    = 3

    = 4

    = 4

    =

    =2 reduciendo la raz

    =4.47

    Calculemos la distancia

    = 3 3

    =

    = 3

    = 3 =6.08

    El permetro del tringulo ABC es

    P= 3+2 3 = 14.16

    Ntese que el tringulo es escaleno ya que sus tres lados

    tienen medidas distintas.

    Ejemplo 10. Calcular el permetro del cuadriltero que pasa por los puntos P(-3,-5),

    Q(3,-2), R(2,4), S(-2,2).

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    11

    Solucin

    Calculemos primeramente las medidas de los segmentos

    = 3 3

    = 3 3

    = 3

    = 3

    =3

    =6.70

    = 3 4

    = 4

    =

    = 3

    = 3

    =6.08

    = 4

    =

    = 4 4

    = 4

    =

    =4.47

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    12

    = 3

    = 3

    =

    = 4

    =

    =7.07

    El permetro del cuadriltero es igual a la suma de sus lados

    =6.70+6.08+4.47+7.07=24.32

    Ejemplo 11. Comprueba que el tringulo formado por los vrtices A (1,1), B(6,1), C(6,4)

    es un tringulo rectngulo.

    Solucin

    Calculemos las longitudes de sus tres lados:

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    13

    =

    =

    =

    =5

    = 4

    = 3

    =

    = 3

    = 4

    = 3

    =

    = 34

    Si los lados cumplen con el teorema de Pitgoras5 entonces el

    tringulo es rectngulo:

    Hipotenusa2=cateto

    2 + cateto

    2

    ( 34)2= (5)2+(3)2

    34 = 25 + 9

    34 34 con lo que queda comprobado que el

    tringulo es rectngulo.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    14

    Ejemplo 12. Prueba analticamente si las coordenadas (0,1), (0,5) y ( 12,3)A B C

    corresponden a un tringulo equiltero.

    Solucin

    Considerando que una de las caractersticas del tringulo

    equiltero es que los tres lados son iguales, determinamos

    las tres distancias de sus lados , y AB BC AC .

    2 2 2 2

    2 2 2 2

    2 2 2 2

    (0 0) (5 1) (0) (4) 0 16 16 4

    ( 12 0) (3 5) ( 12) ( 2) 12 4 16 4

    ( 12 0) (3 1) ( 12) (2) 12 4 16 4

    AB

    BC

    AC

    Considerando las distancias de los segmentos AB BC AC se

    cumple la condicin de los tres lados iguales, por lo que se

    prueba que los puntos del ABC son vrtices de un tringulo

    equiltero.

    (0,1)A

    (0,5)B

    ( 12,3)C

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    15

    Ejemplo 13. Comprueba que el tringulo formado por los vrtices A(1,1), B(5,-2),

    C (-3,-2) es un tringulo issceles.

    Solucin

    Considerando que por definicin el tringulo issceles debe

    de presentar dos lados iguales, por lo que debemos de

    calcular primeramente las distancias de los segmentos

    , y AB BC CA .

    2 2 2 2

    2 2 2 2

    2 2 2 2

    (5 1) ( 2 1) (4) ( 3) 16 9 25 5

    ( 3 5) ( 2 ( 2)) ( 8) (0) 64 8

    ( 3 1) ( 2 1) ( 4) ( 3) 16 9 25 5

    AB u

    BC u

    CA u

    El ABC s es un tringulo issceles, ya que cumple la

    condicin de presentar dos lados iguales AB CA .

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    16

    Ejemplo 14. Determinar el rea del tringulo rectngulo PQR cuyas coordenadas son

    P (-3,-2), Q(1,2) y R(1,-2).

    Solucin

    Recordemos que para calcular el rea de un tringulo 2

    bxhA

    ubicamos las coordenadas del tringulo rectngulo en el plano

    cartesiano, para identificar los segmentos que forman la base

    y la altura.(tambin podemos descartar el lado mayor, que

    representa la hipotenusa del tringulo rectngulo).

    En la grfica observamos que la base la forma la longitud del

    segmento PR y la altura es la longitud del segmento QR ,

    calculemos ambas longitudes de los segmentos (o calcule las 3

    longitudes de los lados del tringulo y descarte la mayor que

    es la hipotensa).

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    17

    2 2

    2 2

    2 2

    (1 ( 3)) ( 2 ( 2))

    (1 3) ( 2 2)

    (4) (0)

    16

    4

    PR

    PR

    PR

    PR

    PR

    2 2

    2 2

    (1 1) ( 2 2)

    (0) ( 4)

    16

    4

    La base es el segmento =4u

    La altura es el segmento =4u

    (4El rea es

    2

    QR

    QR

    QR

    QR u

    PR

    QR

    bxhA 2

    )(4 ) 168

    2 2

    u uu

    Ejemplo 15. Calcular el rea de un crculo cuyo radio est dado por el segmento de

    coordenadas P(-1,-2) y Q(2,-1).

    Solucin

    Calculemos el radio, que es la

    distancia de Q a P.

    dPQ=

    dPQ=

    dPQ=

    dPQ= 3

    dPQ=

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    18

    usemos =3.14 y sustituiremos en A= r2

    A=(3.14)( )2

    A= (3.14)(10u)

    A=31.4 u2

    Ejemplo 16. Si la longitud de un segmento es 3 y las coordenadas de uno de sus

    extremos son B(6,5), indicar la abscisa del otro extremo si su ordenada es 2.

    Solucin

    Si llamamos A al otro punto en el extremo del segmento, sus

    coordenadas sern A(2,y), conocemos = 3 y B(6,5)

    Usando la frmula de distancia entre dos puntos tenemos:

    =

    3 =

    3 = 4

    32= 16 + (5-y)2 elevando al cuadrado ambos miembros

    32-16= (5-y)2 despejando

    16=(5-y)2 sacando raz cuadrada en ambos

    = miembros

    4 =5-y

    resolviendo la ecuacin

    y= 5 4

    y1= 5+4 =9 y2=5-4=1

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    19

    Existen dos soluciones

    A(2,1) y A(2,9)

    Ejemplo 17. La distancia entre dos genes6 ligados

    7 es de 10 u.m

    8. Uno de los genes se

    encuentra localizado en el punto de coordenadas B (10,6) y hay dos genes a la misma

    distancia cuya abscisa es 2. Encontrar las coordenadas de los dos genes A y A

    Solucin

    10=

    10=

    10= 4 elevando al cuadrado ambos miembros

    100=64 +(y-6)2

    100-64=(y-6)2

    36=(y-6)2 sacando raz

    cuadrada en ambos

    miembros

    3 =

    (y-6)

    y1=12

    y2=0

    A(2,0) Y A(2,12)

    Para calcular las coordenadas del punto medio Pm (x,y) de un segmento A(x1,y1),B(x2,y2)

    usaremos las frmulas:

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    20

    ,

    Pendiente

    Si tratamos de describir el movimiento de un cuerpo, podemos hacer una grfica

    posicin contra tiempo; la variacin de la posicin respecto del tiempo

    es la

    velocidad, lo que se obtiene es la pendiente de la grfica de dicho movimiento; esta es

    una de muchas otras aplicaciones, aqu se muestra un ejemplo de la fsica, sin

    embargo, es muy utilizada en economa, probabilidad, ptica, etc., prximamente en

    tus cursos de clculo diferencial la retomars ya que es muy importante.

    Comencemos por definir lo que es la pendiente de una recta, una recta puede tener

    infinitas posiciones, pero cuando no est horizontal o vertical decimos que est

    inclinada, esta medida de su inclinacin la llamamos pendiente. La inclinacin de la

    recta que llamaremos se da como una medida del ngulo que forma la recta respecto

    de la horizontal (eje X en el extremo positivo), recordemos que un ngulo es

    considerado positivo medido en el sentido contrario a las manecillas del reloj9, observe

    las figuras siguientes:

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    21

    La inclinacin de una recta es una medida de su ngulo de inclinacin. Si la recta es

    horizontal tiene una inclinacin de 0 o de 180 y si es vertical su inclinacin es de

    90. La pendiente de una recta es la tangente de su ngulo de inclinacin10, aqu es

    importante hacer una pausa y aclarar que no es lo mismo la pendiente de una recta

    que la inclinacin, ya que la pendiente es la tangente del ngulo de inclinacin y el

    ngulo es la inclinacin de la recta.

    Denotaremos con la letra minscula m a la pendiente de una recta y por la definicin

    anterior podemos expresarla mediante la expresin:

    m=tan

    A continuacin describiremos las distintas formas de calcular la pendiente de una

    recta, una de ellas es cuando tenemos trazada la recta en un plano cartesiano,

    podemos usar un transportador, medir el ngulo de inclinacin y usar la calculadora

    cientfica para calcular su tangente, esto es en la tecla tan o bien usar una tabla de

    funciones trigonomtricas.

    Por ejemplo si tenemos la grfica de una recta, usamos el trasportador y medimos el

    ngulo de inclinacin:

    usando el transportador

    Por definicin m=tan

    m=tan 45

    m=1 la pendiente de la recta cuya inclinacin es 45 vale 1.

    Otra forma de obtener la pendiente de una recta es cuando conocemos dos puntos por

    los que pasa la recta, sean A(x1,y1) y B(x2,y2) dos puntos cualesquiera situados en una

    recta inclinada.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    22

    En el tringulo AQB calculemos m=tan

    Ntese que es un segmento vertical y su magnitud es y2-y1

    y que es un segmento horizontal cuya magnitud es x2-x1

    Sustituyendo lo anterior en m tendremos:

    m=tan =

    que es la frmula para calcular la pendiente cuando se

    conocen dos puntos de la recta, apliqumosla en los

    ejercicios siguientes:

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    23

    Ejemplo18. Calcular la pendiente de la recta que pasa por los puntos P(2,3) y Q(5,7).

    Solucin

    Usando la frmula y sustituyendo:

    Ejemplo 19. Calcula la pendiente de la recta que pasa por los puntos R(

    y

    Q(5 ,7).

    Solucin

    Usando la frmula para la pendiente cuando conocemos dos

    puntos que pertenecen a la recta:

    m=

    m=

    m=

    3R ,2

    2

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    24

    Ejemplo 20. Hallar la pendiente de la recta que pasa por los puntos M(-4,-5) y N(2,3).

    Solucin

    Usando la frmula y sustituyendo:

    =

    =

    Ejemplo 21. Calcular la pendiente de la recta que pasa por los puntos P(5,-3) y Q(-5,7)

    Solucin

    Recuerde que cualquiera de los puntos P o Q puede ser el

    punto uno o dos, usando la frmula y sustituyendo:

    Observe la inclinacin de la

    recta cuando la pendiente es

    negativa.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    25

    Ejemplo 22. Calcula la pendiente de la recta que pasa por los dos puntos A(5,7) y B(5,4).

    Solucin

    Usando la frmula

    m=

    m=3

    Cuando sucede que nos queda una divisin entre cero, debemos

    observar que tenemos una recta vertical, ya que sus abscisas son

    iguales, por lo que el ngulo de inclinacin de la recta es

    y por definicin m=tan , esto, es m=tan 90 que queda si

    buscamos en las tablas de funciones matemticas, por lo que

    podemos concluir que

    Condiciones de paralelismo y perpendicularidad

    De lo anterior podemos hacer la siguiente deduccin: si dos rectas tienen la misma

    inclinacin ( ) son paralelas y como la pendiente es la tangente del ngulo de

    inclinacin, entonces las pendientes de dichas rectas son iguales, lo anterior puede

    quedar sintetizado de la siguiente manera:

    Si dos rectas son paralelas entonces sus pendientes son iguales

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    26

    Estas condiciones son llamadas de paralelismo11.

    Las condiciones de perpendicularidad se pueden escribir mediante la siguiente

    expresin: Dos rectas son perpendiculares si el producto de sus pendientes es igual

    a - 1, esto es si una es la recproca y de signo contrario de la otra, escrito de otra

    forma sera as:

    Esto es si

    o

    Cuando se conocen las pendientes de dos rectas que se cortan, el ngulo que se

    forma cuando se cortan se puede calcular mediante la expresin:

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    27

    tan =

    Donde m2 es la pendiente final y m1 la de la recta inicial esto es en el sentido positivo

    del ngulo, vea figura siguiente:

    Ejemplo 23. Sean A (-1,1) y B(5,7) dos puntos que pasan por la recta , y D(3,2) y

    E(-3,9) los puntos que pertenecen a la recta .

    Solucin

    Es conveniente comenzar por hacer la grfica, ya que debemos

    considerar el sentido positivo del ngulo.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    28

    Calculemos mAB=

    mDE=

    mAB=

    mDE=

    = -

    m1=1 m2= -

    de acuerdo a la figura

    Sustituyendo en la frmula para calcular el ngulo que se forma cuando dos rectas se cortan

    tan =

    tan =

    tan =

    tan =

    tan = 13 Buscar en tablas el valor del ngulo cuya

    tangente sea 13

    = tan-1(13) En tu calculadora escribe shift tan (13)=

    = 85.60 inv tan 13, o segunda funcin tan (13)

    = 85 36 teclea DMS o para convertir a grados

    minutos y segundos.

    Ntese que una vez encontrado el ngulo se pueden conocer

    los otros tres ngulos, ya que el opuesto a su vrtice es

    igual y los otros dos son el suplemento de , ya que son dos

    ngulos adyacentes12, por lo que valdrn 180-8536=9424

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    29

    Ejemplo 24. Calcular la medida de los ngulos interiores del tringulo ABC cuyos

    vrtices son las coordenadas A(-2,1), B(3,2) y C(0,6).

    Solucin

    Comencemos por hacer la grfica:

    Obsrvese que los ngulos estn siendo considerados en

    sentido positivo, esto es, en sentido contrario a las

    manecillas del reloj.

    Seguiremos con el clculo de las pendientes, as que usaremos

    la frmula para calcular la pendiente cuando conocemos dos

    puntos que pertenecen a la recta:

    mAB=

    =

    mBC=

    mCA=

    Para calcular usaremos la frmula:

    tan =

    aqu m1=mAB y m2=mAC

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    30

    tan

    (

    )(

    )

    tan

    (

    )

    3

    De la misma forma calculemos

    tan =

    aqu m1=mBC y m2=mAB

    tan

    (

    )(

    )

    (

    )=6426

    se puede calcular de la misma forma, o bien, a 180 restar

    lo que queda de ya que la suma de los tres ngulos

    interiores de un tringulo vale13 180

    3 4 4

    Queda por demostrar que con el otro mtodo es lo mismo,

    verifcalo.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    31

    Ejemplo 25. Calcular el rea del tringulo cuyos vrtices son los puntos A(1,1), B(4,4) y

    C(0,6).

    Solucin

    Podemos usar cualquiera de los tres lados como base, usemos

    .

    Calculando la distancia entre los puntos A y B

    dAB= 4 4 =

    Si consideramos como la altura del tringulo, tendremos

    que calcularla; para ello calculamos primero la distancia

    entre los puntos A y C, que es la hipotenusa del APC:

    dAC= =

    Calculemos ahora el ngulo formado entre las rectas y

    que llamaremos

    d = 26AC

    d = 18AB

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    32

    tan =

    =

    =

    (

    )=5618

    Usemos ahora la funcin trigonomtrica seno14 de

    sen =

    sen 5618=

    sen 5618

    4 4

    Recordemos que lo que queremos calcular es el rea del

    tringulo, ya tenemos la base , y la altura 4 4

    A=

    ( )

    recordemos que el rea se mide en

    unidades cuadradas.

    2.2. Determinacin de las ecuaciones de la recta

    En la naturaleza podemos encontrar muchos fenmenos que tienen una relacin lineal;

    la temperatura y la presin son lineales, la luz viaja en lnea recta, un tipo de

    movimiento es el rectilneo uniforme, se pueden hacer anlisis de un circuito

    electrnico por medio de la recta de carga15. En economa se puede analizar un

    mercado con las rectas de la oferta y la demanda. Cuando representamos una relacin

    de proporcionalidad directa entre dos variables su representacin grfica es una lnea

    recta. Tambin es usada la lnea recta en el modelado, diseo y construccin, como

    estos hay muchos ejemplos ms en ciencias interesantes como la astronoma,

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    33

    estadstica, biologa celular, incluso en historia encontramos relaciones lineales del

    espacio tiempo.

    Desde diferentes enfoques podemos visualizar a la lnea recta:

    1) Desde uno de los postulados de Euclides: dados dos puntos diferentes pasa una

    y solo una recta.

    2) Como una ecuacin

    3) Como un lugar geomtrico donde los puntos tienen la misma pendiente

    La abordaremos desde el punto 3, y comenzaremos definiendo a la lnea recta como el

    lugar geomtrico de los puntos tales que tomados dos puntos diferentes cualesquiera

    P(x,y) y P1(x1,y1) del lugar, el valor de la pendiente m calculado a partir de la frmula

    m=

    , con x1 x2

    resulta siempre constante.

    De acuerdo con esto, si despejamos tendremos:

    y-y1 =m(x-x1)

    Esta forma es conocida como forma punto pendiente ya que son esos dos los

    elementos que se conocen de ella, dicho resultado est expresado en el siguiente

    teorema16:

    Teorema: la recta que pasa por el punto dado P1(x1,y1) y tiene la pendiente dada m,

    tiene por ecuacin: y-y1 =m(x-x1).

    Comencemos a resolver algunos ejemplos:

    Ejemplo 26. Encuentra la ecuacin de la recta que pasa por A(1,1) y cuyo ngulo de

    inclinacin es =45.

    Solucin

    Recordemos que la pendiente es la tangente del ngulo de

    inclinacin, por lo que m=tan 45=1, as con la pendiente

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    34

    calculada y el punto dado A(1,1) usamos la siguiente

    ecuacin:

    y-y1 =m(x-x1)

    y-1 =1(x-1)

    y-1 = x -1

    0 = x-y

    x-y=0 ecuacin de la recta

    Ejemplo 27. Encuentra la ecuacin de la recta que pasa por el punto A(5,3) y que tiene una

    pendiente con valor de 3.

    Solucin

    Tenemos un punto que es A (5,3) y lo consideramos como

    (x1,y1),tambin conocemos la pendiente m=3, utilizamos la

    frmula:

    y-y1 =m(x-x1)

    y-3 = 3(x-5)

    y-3 = 3x -15

    3x-y-12=0 Ecuacin de la recta

    Ecuacin de la recta dados dos puntos

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    35

    Un caso particular de la ecuacin de la recta es cuando se conocen dos de sus puntos:

    Teorema: La recta que pasa por los dos puntos P1(x1,y1) y P2(x2,y2) tiene por ecuacin

    Ntese que se realiza en la ecuacin el clculo de la pendiente, el lector deber elegir

    entre hacer aparte dicho clculo, y con un punto y la pendiente obtener la ecuacin de

    la recta, o en la ecuacin anterior elegir cul es el punto uno y dos, y sustituirlos.

    Veamos algunos ejemplos donde la apliquemos.

    Ejemplo 28. Encontrar la ecuacin de la recta que pasa por C(-3,-2) y D(2,5).

    Solucin

    Sustituyendo los dos puntos en

    tenemos:

    y-(-2)=

    3

    y + 2 =

    3 despejando el 5

    5(y + 2)=7(x+3)

    5y + 10= 7x + 21

    7x-5y+11=0 Ecuacin de la recta

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    36

    Nota: Otra forma sera calcular la pendiente con la frmula

    m=

    , y usar uno de los puntos, se obtiene el mismo

    resultado, queda como reto al lector verificarlo.

    Ejemplo 29. Hallar la ecuacin de la recta que pasa por A(4,1) y es paralela a la recta que

    pasa por los puntos C(1,1) y D(3,3).

    Solucin

    Llamaremos a la recta que pasa por CD y a la recta que

    pasa por el punto A (4,1).

    Como las pendientes son iguales, as que comencemos por

    calcular la pendiente m1.

    m1=

    m2=1

    sustituyendo en

    A(4,1) y m2, tenemos:

    y-1 = 1(x-4)

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    37

    x-y-3=0 Ecuacin de la recta

    Ejemplo 30. Hallar la ecuacin de la recta que pasa por A (2,1) y que es perpendicular

    con la recta que pasa por E(-1,1) y F(3,4).

    Solucin

    Comenzaremos calculando mEF

    mEF=

    como las rectas son perpendiculares, entonces:

    mA= -

    por las condiciones de perpendicularidad

    con esta pendiente y el punto por donde pasa la recta

    ,A(2,1) tenemos al sustituir en la ecuacin de la recta de

    la forma punto pendiente:

    y-1=

    (x-2)

    3y-3=-4x+8

    4x+3y-11=0 Ecuacin de la recta buscada

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    38

    Ejemplo 31. Hallar la ecuacin de la mediatriz del segmento cuyos extremos son los

    puntos G (2,-3) y H(6,2).

    Solucin

    Recordemos que una mediatriz es una recta perpendicular que

    pasa por el punto medio de un segmento.

    Calculemos las coordenadas del punto medio del segmento

    x=

    y=

    x=

    4 y=

    Punto medio (4,

    Calculemos ahora la pendiente del segmento

    mGH=

    mmediatriz=-

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    39

    usando la frmula punto

    pendiente tenemos:

    y-(-

    =-

    4

    5(y+

    = -4(x-4)

    5y +

    =-4x+16

    4x+5y-

    Todo por 2 8x+10y-27=0 Ecuacin de la recta

    Ejemplo 32. Sean A(-3,-3), B(4,-2) y C(1,5) los vrtices de un tringulo, hallar la ecuacin

    de la mediana del lado AB:

    Solucin

    Recordemos que la mediana es un segmento de recta que va del

    punto medio al vrtice de su lado opuesto.

    Comencemos por encontrar las coordenadas del punto medio de

    :

    A(-3,-3) y B(4,-2)

    x=

    y=

    x=

    y=

    Punto medio (

    ,

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    40

    Ahora hay que encontrar la ecuacin de la recta que pasa por

    este punto medio y por el vrtice C(1,5).

    Calculemos primero la pendiente:

    m=

    As tenemos un punto que puede ser C(1,5) y m=15

    Sustituyendo en

    y-5= 15(x-1)

    y-5=15x-15

    15x-y-10=0 Ecuacin de la mediana

    La grfica es muy importante hacerla desde el inicio del

    ejercicio, ya que nos ubica cules puntos son los que deben

    considerarse.

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    41

    Ejemplo 33. Sea el tringulo PQR con P (-3,2), Q(0,-3) y R(4,5), hallar la ecuacin de la

    altura del lado PQ.

    Solucin

    Recordemos que una altura es el segmento perpendicular que va

    del vrtice al lado opuesto o a su prolongacin.

    Para encontrar la ecuacin de la altura tenemos ya un punto

    R(4,5) y al ser perpendicular con el lado opuesto la

    pendiente ser inversa y de signo contrario que la pendiente

    que se obtenga del lado PQ, calculemos mPQ

    =

    mR=

    con esta pendiente y el punto R(4,5)

    y-5 =

    4

    5y-25=3x-12

    3x-5y+13=0 Ecuacin de la altura

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    42

    Ejemplo 34. Hallar la ecuacin de la recta que tiene una pendiente m=

    y que pasa por

    el punto de interseccin de las rectas : 7x+4y=13 y : 5x-2y=19.

    Solucin

    Recordemos que al resolver un sistema de ecuaciones

    geomtricamente estamos encontrando el punto de interseccin

    o punto comn de las dos rectas, algunos mtodos que se

    vieron en cursos anteriores pueden ser aplicados; el mtodo

    de igualacin, sustitucin, reduccin o determinantes;

    nosotros usaremos el mtodo de igualacin que consiste en

    despejar la misma variable de ambas ecuaciones e igualar los

    resultados.

    { 4 3

    x=

    x=

    Igualando

    Despejando 5(13-4y)=7(19+2y)

    65-20y=133+14y

    65-133=14y+20y

    -68=34y

    -

    = y

    y=-2

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    43

    Sustituyendo y=-2 en cualesquiera de los despejes de x,

    tenemos:

    x=

    x=

    3

    Se concluye que el punto de interseccin de las rectas 1 y 2

    es (3,-2) y conocemos la pendiente de la recta 3 m=

    sustituyendo en

    y-(-2)=

    3

    3y+6 = 2x-6

    2x-3y-12=0 ecuacin de

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    44

    Te preguntars cmo se trazaron las grficas de las rectas hasta ahora, una forma

    prctica es identificar dnde cortan a los ejes, y ver qu condiciones se cumplen ah,

    esto es cuando cortan al eje X y=0, y cuando cortan al eje Y x=0, veamos un ejemplo:

    Ejemplo 35. Indicar las intersecciones de la recta 4x+5y+20=0 con los ejes de

    coordenadas.

    Solucin

    Hacemos y=0 en la ecuacin 4x+5(0)+20=0

    4x=-20

    X=-5 (-5,0) son las coordenadas

    donde corta al eje X

    Hacemos x=0 en la ecuacin 4(0)+5y+20=0

    5y=-20

    y=-4 (0,-4) son las

    coordenadas donde corta al eje Y

  • CONALEP-2011 [Representacin grfica de funciones]

    45

    Ecuacin de la recta forma pendiente ordenada al origen

    Hemos visto algunos ejemplos de cmo obtener la ecuacin de la recta cuando se

    conocen un punto y la pendiente y dos pun