A partir del desarrollo del módulo nos acercaremos un poco al concepto de función. Con estas actividades indagamos un poco acerca de lo que sabes respecto al manejo de funciones, su representación y significado
La siguiente familia está representada por dos abuelos: Josefina y Alberto, por los padres: Patricia y Jorge y por los hijos :Luisa, Mateo y Any.
Analiza la siguiente gráfica y define qué integrante de la familia está representado por cada punto
Se ha tomado la presión arterial a un paciente hospitalizado durante un tiempo. Los registros se han representado en la siguiente gráfica
Analiza la gráfica y responde las siguientes preguntas
¿Durante cuánto tiempo se tomaron los datos de la presión arterial del paciente?
¿Entre qué valores osciló su presión?
¿En qué periodos el valor de la presión estuvo aumentando? ¿En qué periodos la presión fue disminuyendo?¿En algún momento la presión se mantiene constante? Explica cómo te das cuenta en el gráfico?
¿Cuál fue la máxima presión y cuándo la alcanzó?¿cuál fue la mínima presión y a qué horas la alcanzó?. Explica cómo te das cuenta en la gráfica?
Para comprender mejor el concepto de función primero debemos tratar de entender el concepto de relación.
El significado cotidiano de la palabra relación indica que es una correspondencia, es decir, una conexión que se establece entre dos o más cosas. En la cotidianidad se pueden establecer relaciones como: “ser compañero de” “ser trabajador de”, “ ser hija de”, entre muchas otras.
Una relación se define como un vínculo o correspondencia entre dos conjuntos, es decir, a cada elemento del primer conjunto le corresponde al menos un elemento del segundo conjunto. En otras palabras, dados dos conjuntos A y B, una relación matemática de A en B, es un subconjunto del producto cartesiano A x B, simbólicamente:
Si R en A x B, R es una relación de A en B
Para nombrar la relación se utilizan letras mayúsculas como R, F, G, H…
Ejemplo 1
Analiza el siguiente ejemplo. Dados los conjuntos A= ¨{2, 4, 6} y B= {1, 2, 3}, hallar:
La relación G= { (x,y) / y sea divisor de x}
Representar la relación G en el plano cartesiano y en un diagrama sagital
Solución
De acuerdo a la definición, una relación es un subconjunto del producto cartesiano A X B, por lo tanto debemos hallar el producto cartesiano A X B.
Recuerda que el producto cartesiano está formado por todas las parejas ordenadas que se puedan formar a partir de estos dos conjuntos, el primer elemento de la pareja pertenece al primer conjunto y el segundo elemento al segundo conjunto, así:
A X B = {(2, 1), (2, 2), (2, 3), (4, 1), (4, 2), (4, 3), (6, 1), (6, 2), (6, 3)
De acuerdo a la relación G= { (x,y) / y sea divisor de x}, nos piden hallar un subconjunto de parejas ordenadas
(x, y) que cumplan con la condición de que el segundo elemento (y) sea divisor del primer elemento (x). Las parejas ordenadas que cumplen la relación son:
G = {(2,1), (2, 2), (4, 1), (4, 2), (6, 1), (6, 2), (6, 3)}
Ya que: 21 = 2…..22=1...41=4…...42=2…..61 =6….62=3….63=2
Las parejas (2,3) y (4, 3) no cumplen con la relación pedida
Representación de la relación G en el plano cartesiano y en un diagrama sagital
Dados los conjuntos A={0,5; 3; 2; o,1} y B= {1; 6; 4; 5}, hallar:
La relación G= { (x,y) / x sea la mitad de y}
Representar la relación G en el plano cartesiano
Representar la relación G en un diagrama sagital
En el mundo existen muchas cosas que varían, por ejemplo, el clima que puede cambiar día a día; el precio de los artículos de la canasta familiar que puede variar semana a semana, el consumo de los servicios públicos como el agua que cambia mes tras mes, etc. Estas situaciones podemos representarlas mediante símbolos (letras) que se conocen como variables por su naturaleza de cambiar de valor.
Como puedes observar, existen variables en las que su valor está determinado por el valor de otra variable, a estas variables se les conoce como variables dependientes e independientes, por ejemplo:
● La cantidad a pagar por unos bombones depende de la cantidad de bombones que vaya a comprar
● La distancia que recorre cierto automóvil a cierta velocidad depende del tiempo que dura el recorrido
● El costo de una llamada telefónica depende de la duración de la llamada
● El precio que se debe pagar por el servicio de acueducto depende de la cantidad de agua consumida durante el mes.
El papá de Andrés debe pagar los servicios públicos de su hogar, él desea analizar los valores facturados en el servicio de acueducto durante el mes de Julio, esta es la información:
Responde las siguientes preguntas
a. ¿Cuántos metros cúbicos (m3) consumieron en el hogar de Andrés en el mes de Julio?
b. ¿Cuánto cuesta un m3 de agua?
c. ¿Sabes qué significa cargo fijo?
d. ¿De qué depende el valor total a pagar?
2. Ahora, analicemos el precio que se debe pagar por la factura de agua, si se consumen: 0, 1, 2, 3,…hasta 10 m3 de agua. De acuerdo a la información dada completa la siguiente tabla
En matemáticas llamamos variables a una magnitud susceptible de tomar distintos valores numéricos. Por otro lado, tenemos el concepto constante, que se utiliza para definir una magnitud que no cambia con el paso del tiempo, en ocasiones, se puede tratar de un valor fijo y determinado.
La variable independiente es un valor que no depende de ninguna otra variable, es decir, se le pueden asignar valores sin tener en cuenta otras variables. El valor de la variable independiente se fija libre y previamente. El valor de la variable dependiente, depende del valor que tome la variable independiente.
Por lo general, llamamos X a la variable independiente y Y a la variable dependiente, por lo tanto, al graficar, en el eje x se escriben los valores de la variable independiente y en el eje y los valores de la variable dependiente.
También, en las tablas, se suele escribir en la primera fila o en la primera columna las cantidades de la variable independiente (X) y, en la segunda fila o columna las cantidades de la variable dependiente (Y)
a. ¿Cuáles magnitudes varían?
b. ¿Cuáles magnitudes permanecen constantes?
c. ¿Cuál es la variable independiente?
d. ¿Cuál es la variable dependiente?
Como se afirmó anteriormente, las variables como el precio y el consumo se pueden representar mediante letras, por ejemplo, llamaremos Y, al precio que se paga por la factura y X al consumo de agua, la situación que se presenta en la tabla 1, se puede modelar de la siguiente manera:
Como el valor de Y depende del valor de X, decimos que Y es función de X y se escribe f(x), se lee “f de x, tenga en cuenta que y = f(x), es decir, podemos reemplazar la Y por f(x), así:
f(x) = 2.700x + 6.300
Recuerda que cuando no hay un signo entre un número y una letra significa que es una multiplicación, por ejemplo, en 2.700x, no se escribe el signo de la multiplicación (x) para no confundirlo con la letra X
Una función es una relación que se establece entre dos conjuntos X y Y que asigna a cada valor del conjunto de partida X (variable independiente) un único valor del conjunto de llegada Y (variable dependiente).
De acuerdo a esto, para que una relación sea función, debe cumplir las siguientes condiciones:
Cada elemento del conjunto X debe estar relacionado con un elemento del conjunto Y
Un elemento de X no puede relacionarse con dos o más elementos del conjunto Y
Las funciones se nombran con letras minúsculas como f, g, h…
En cálculo, las funciones que se consideran son aquellas donde el dominio y el rango son conjuntos de los números reales. Estas funciones se llaman funciones de variable real o funciones reales.
De acuerdo a la definición, y con respecto a la factura de servicios públicos, una función es la manera como se relaciona el consumo (x) con el precio (y), en esta situación se relacionan mediante la expresión:
y = f(x) = 2.700x + 6.300
Además, para cada valor de consumo (1 m3, 2 m3, 3 m3….) hay un único precio a pagar, por ejemplo, en el hogar de Andrés consumen 10 m3 de agua, el precio que debe pagar es $ 33.300….no le llegaran dos facturas diferentes por el mismo consumo. Una función se comporta como una máquina transformadora, hay un conjunto de elementos (conjunto X) que van a sufrir un proceso de transformación mediante una relación matemática (máquina transformadora)
En nuestro ejemplo, podemos tomar como los elementos del conjunto X, algunos consumos de agua, medidos en metros cúbicos (m3 ), X= {o, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10} y los elementos del conjunto Y, son los valores que se deben pagar por cada uno de los consumos.
El procedimiento es el siguiente: Tomamos un elemento del conjunto de partida X, por ejemplo el 2, lo ingresamos en la máquina, dentro de ella se realiza un proceso de transformación (f(2) = 2.700.2 + 6.300), cuando la máquina termina arroja un resultado, en este caso 11.700, el cual va haciendo parte de otro conjunto de elementos que es el conjunto de llegada Y. Observa la siguiente figura.
Las funciones se pueden determinar de varias formas: Mediante una tabla de valores, mediante su expresión analítica y mediante su gráfica.
● Una tabla de valores es una representación de datos, mediante pares ordenados que expresan la relación entre dos variables
● La expresión analítica de una función es una ecuación que relaciona algebraicamente las variables que intervienen
● La gráfica de una función es un dibujo o boceto que permite conocer intuitivamente el comportamiento de dicha función
Por ejemplo, La relación f(x)= 2.700x+6.300 es una función que está expresada de forma analítica. Para trazar la gráfica de esta función, se construye una tabla de valores, reemplazando X por 1, 2, 3….10 y resolviendo las operaciones indicadas, así:
Se organizan los valores en la tabla:
Para realizar la gráfica de la función, se deben ubicar las parejas ordenadas (0, 6.300), (1, 9.000), (2, 11.700),
(3, 14.400), (4, 17.100).......(10. 33.300) en el plano cartesiano y unirlas mediante un trazo.
Recuerda que para realizar la tabla de valores debes de reemplazar X por los valores que estén entre [-3, 3], por ejemplo: -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 y realizar las operaciones respectivas.
Se explicarán de tres formas diferentes el concepto de dominio y rango de una función
● Cuando tenemos la función en conjuntos representados en diagramas de Venn
● Cuando tenemos la función de forma analítica
● Cuando tenemos la función de forma gráfica
Analizando el concepto de dominio y rango de una función representada en forma de gráfica, El dominio son los valores en eje x donde haya gráfica, y el rango son los valores en el eje y donde haya gráfica
Dominio y rango de funciones con algunas restricciones
Con respecto a las propiedades de los números reales, existen ciertas restricciones que se aplican tanto en el dominio como en el rango de una función, estas restricciones dependen del lugar que ocupa la variable dentro de la expresión dada.
Las siguientes son algunas condiciones que se deben tener en cuenta en el momento de determinar el dominio y el rango de una función.
● El denominador de una función no puede ser igual a cero
● las expresiones con radicales cuyo índice es par, no puede tener cantidades subradicales negativas
● Los logaritmos sólo están definidos para cantidades positivas
Hallar el dominio y el rango de las siguientes funciones
hallar el dominio y el rango de las siguientes funciones. Para resolver la actividad, debes analizar la explicación del ejemplo 2