Estos apuntes de funciones y sus características de 4º ESO están pensados para alumnos de 15-16 años y siguen el currículo oficial. En resumen, trabajan lo siguiente: Dominio, recorrido, crecimiento, extremos y continuidad. Antes de empezar, conviene repasar ecuaciones y sistemas y inecuaciones y sistemas de inecuaciones, porque estos apuntes se apoyan en ese tema.
Apuntes de funciones y sus características 4º ESO: lo que vas a aprender
En este tema aprenderás: qué es una función, dominio y recorrido, leer una gráfica, continuidad, simetría y funciones pares e impares y funciones y problemas reales. Cada idea va en un cuadro de color, con ejemplos resueltos paso a paso.
Actividad de introducción: el aparcamiento
En un aparcamiento de una ciudad de Castilla-La Mancha, el precio depende del tiempo: una hora cuesta \(2\) €, dos horas \(3\) €, tres horas \(4\) €... y el máximo diario es \(10\) €. Cada tiempo tiene un único precio: eso es una función. ¿Se puede aparcar \(-1\) horas? ¿Hay un precio de \(2{,}5\) € alguna vez? ¿Qué pasa con el precio cuando pasas de \(1\) h a \(1\) h \(1\) min? Responder a estas preguntas es estudiar el dominio (los tiempos posibles), el recorrido (los precios que se pueden pagar), la continuidad (los saltos de precio) y el crecimiento (si el precio sube o baja). En este tema aprenderás a leer y a describir con precisión las gráficas y fórmulas de las funciones, y a aplicar estas ideas a situaciones de la vida diaria.
Qué es una función
Propiedad
Una función \(f\) asigna a cada número \(x\) de un conjunto (la variable independiente) un único número \(y=f(x)\) (la variable dependiente). Se puede dar con una fórmula, una tabla, una gráfica o un enunciado. Una curva en el plano es la gráfica de una función si cada recta vertical la corta como mucho en un punto: la circunferencia \(x^2+y^2=4\) no lo es, porque para \(x=0\) da \(y=2\) e \(y=-2\).
Ejemplo 1
Si \(f(x)=x^2-3x\), entonces \(f(-1)=1+3=4\) y \(f(4)=16-12=4\).
Dominio y recorrido
Definición: dominio
El dominio, \(\mathrm{Dom}\,f\), es el conjunto de valores de \(x\) para los que existe \(f(x)\). El recorrido (o imagen), \(\mathrm{Rec}\,f\), es el conjunto de valores que toma \(y\). Reglas para calcular el dominio de una fórmula:
- En una fracción \(\frac{1}{g(x)}\), se excluyen los \(x\) que anulan \(g\): \(f(x)=\frac{3}{x-2}\) tiene dominio \(\mathbb{R}\setminus\{2\}\).
- En una raíz cuadrada \(\sqrt{g(x)}\), se exige \(g(x)\ge0\): \(\sqrt{x+5}\) tiene dominio \([-5,+\infty)\).
- Si no hay fracciones ni raíces (polinomios), el dominio es \(\mathbb{R}\).
En los problemas reales el dominio se restringe al sentido del contexto: un tiempo no puede ser negativo.
Cómo se hace: calcular el dominio de una función dada por una fórmula
- Mira si hay fracciones: iguala el denominador a cero y excluye esos valores.
- Mira si hay raíces de índice par: exige que el radicando sea \(\ge0\).
- Combina todas las condiciones (intersección) y escribe el dominio con intervalos.
Ejemplo 2: dominio con raíz y fracción
Halla el dominio de \(f(x)=\frac{\sqrt{2x-6}}{x-5}\).
La raíz exige \(2x-6\ge0\), es decir, \(x\ge3\). El denominador exige \(x\neq5\). Por tanto \(\mathrm{Dom}\,f=[3,5)\cup(5,+\infty)\).
Leer una gráfica
Observa la función \(f(x)=-x^2+2x+3\):
Propiedad: leer una gráfica
- Puntos de corte con el eje X (raíces): \(f(x)=0\), en \(x=-1\) y \(x=3\). Con el eje Y: \(f(0)=3\).
- Crecimiento: \(f\) es creciente en un intervalo si, al aumentar \(x\), aumenta \(f(x)\); decreciente si disminuye. Aquí es creciente en \((-\infty,1)\) y decreciente en \((1,+\infty)\).
- Extremos: un máximo relativo es un punto más alto que los cercanos. Aquí el máximo está en \((1,4)\), y es también absoluto.
- Recorrido: \((-\infty,4]\).
- Dominio: \(\mathbb{R}\).
Continuidad
Definición: continua
Una función es continua si su gráfica se puede dibujar sin levantar el lápiz del papel. Los puntos donde esto no ocurre son discontinuidades: puede haber un salto, un punto aislado o una asíntota (donde la función se va a infinito). Una función definida a trozos como \[f(x)=\begin{cases}x+1&\text{si }x<1\\3&\text{si }x\ge1\end{cases}\] tiene un salto en \(x=1\): por la izquierda se acerca a 2 (punto vacío) y en \(x=1\) vale 3 (punto lleno).
Simetría y funciones pares e impares
Definición: par
Una función es par si \(f(-x)=f(x)\) para todo \(x\) (simétrica respecto al eje Y), como \(f(x)=x^2\). Es impar si \(f(-x)=-f(x)\) (simétrica respecto al origen), como \(f(x)=x^3\). Muchas no son ni pares ni impares: \(f(x)=x^2+x\), porque \(f(-1)=0\) mientras que \(f(1)=2\) y \(-f(1)=-2\).
Ejemplo 3: par o impar
Estudia la simetría de \(f(x)=x^3-x\).
\(f(-x)=(-x)^3-(-x)=-x^3+x=-f(x)\). Es una función impar: su gráfica es simétrica respecto al origen.
Funciones y problemas reales
Observación
Muchas situaciones se modelan con funciones. Si una pelota se lanza hacia arriba con \(h(t)=-5t^2+20t\) (metros, segundos), su altura máxima se alcanza en el vértice \(t=-\frac{b}{2a}=2\) s, con \(h(2)=20\) m. Vuelve al suelo cuando \(h(t)=0\): \(t=0\) o \(t=4\). Por tanto el dominio real es \([0,4]\) y el recorrido \([0,20]\).
¡Atención! Errores frecuentes
- Confundir dominio (valores de \(x\)) con recorrido (valores de \(y\)).
- Decir que una función crece o decrece en un «punto»: se habla de intervalos.
- Olvidar que el denominador no puede ser 0 y que el radicando no puede ser negativo.
- Dar el máximo como un número cuando se pide el punto: el máximo es \((1,4)\), con \(x=1\) y valor \(4\).
Extremos, tabla de variación y funciones a trozos
Definición: máximos y mínimos
Una función tiene un máximo relativo en \(x=a\) si \(f(a)\ge f(x)\) para los valores de \(x\) próximos a \(a\); tiene un mínimo relativo si \(f(a)\le f(x)\) cerca de \(a\). El máximo absoluto (o mínimo absoluto) es el mayor (o menor) de todos los valores que toma la función. Los máximos y mínimos se llaman extremos.
Método: describir una función a partir de su gráfica
- Dominio: proyecta la gráfica sobre el eje \(X\).
- Recorrido: proyecta la gráfica sobre el eje \(Y\).
- Cortes con los ejes: puntos donde la gráfica toca el eje \(Y\) (\(x=0\)) y el eje \(X\) (\(y=0\)).
- Crecimiento y decrecimiento: recorre la gráfica de izquierda a derecha e indica los intervalos de \(x\) en que sube o baja.
- Extremos: busca los puntos más altos y más bajos.
- Continuidad, simetría y periodicidad: señala saltos, comprueba si es par o impar y si se repite.
Ejemplo 2
Una función definida a trozos es \(f(x)=\begin{cases}x^2&\text{si }x\le1\\ 3-x&\text{si }x>1\end{cases}\). Calcula \(f(-2)\), \(f(1)\), \(f(2)\) y estudia la continuidad en \(x=1\).
Para \(x=-2\) se usa el primer trozo: \(f(-2)=4\). Para \(x=1\): \(f(1)=1^2=1\). Para \(x=2\) se usa el segundo trozo: \(f(2)=3-2=1\). Por la izquierda de \(1\) el valor se acerca a \(1\) y por la derecha se acerca a \(3-1=2\). No coinciden: hay un salto de \(1\) unidad, la función no es continua en \(x=1\).
¡Atención! Errores al estudiar funciones
- El dominio se refiere a los valores de \(x\) y el recorrido a los de \(y\): no los confundas.
- En un contexto real el dominio puede ser más pequeño que el de la fórmula: el tiempo no es negativo y un depósito no puede tener más litros que su capacidad.
- Una función puede crecer en un intervalo y decrecer en otro: se describe por intervalos y se indican los extremos.
- Una gráfica es función si cada recta vertical la corta, como mucho, en un punto: una circunferencia no es la gráfica de una función.
- Para el dominio de una raíz hay que exigir radicando \(\ge0\); para una fracción, denominador \(\ne0\).
Periodicidad y funciones reales
Propiedad: función periódica
Una función es periódica de periodo \(T\) si su gráfica se repite cada \(T\) unidades: \(f(x+T)=f(x)\) para todo \(x\). Los fenómenos que se repiten, como las mareas, el calendario o las estaciones, se modelan con funciones periódicas. Para calcular el valor de \(f\) en un punto lejano se resta o suma el periodo las veces necesarias hasta caer en el primer intervalo conocido.
Ejemplo 3
Una función de periodo \(6\) cumple \(f(x)=x^2\) en \([0,6)\). Calcula \(f(8)\) y \(f(-2)\).
\(f(8)=f(8-6)=f(2)=4\). \(f(-2)=f(-2+6)=f(4)=16\).
¿Sabías que?
La palabra «función» la introdujo el matemático alemán Gottfried Leibniz a finales del siglo XVII. Más tarde, Leonhard Euler escribió por primera vez \(f(x)\) para indicar el valor de la función \(f\) en el punto \(x\), una notación que seguimos usando hoy. La idea de que una cantidad depende de otra sirve lo mismo para el precio del pan que para predecir las mareas o el clima.
Tasa de variación media
Definición: tasa de variación media
La tasa de variación media de una función \(f\) en el intervalo \([a,b]\) mide cuánto cambia, en promedio, la variable \(y\) por cada unidad que aumenta \(x\): \(TVM[a,b]=\dfrac{f(b)-f(a)}{b-a}\). Si es positiva, la función ha subido en ese intervalo; si es negativa, ha bajado; y si es cero, empieza y termina a la misma altura. Gráficamente es la pendiente del segmento que une los puntos \((a,f(a))\) y \((b,f(b))\).
Ejemplo 4
La altura de una pelota es \(h(t)=20t-5t^2\). Calcula la tasa de variación media en \([0,1]\) y en \([1,3]\).
En el primer intervalo: \(h(0)=0\) y \(h(1)=15\), así que \(TVM[0,1]=\dfrac{15-0}{1-0}=15\) m/s. La pelota sube, en promedio, 15 metros por segundo. En el segundo: \(h(1)=15\) y \(h(3)=15\), así que \(TVM[1,3]=\dfrac{15-15}{3-1}=0\). Aunque la pelota se ha movido mucho, empieza y termina a la misma altura: la tasa media es cero. Esto muestra que la tasa media resume el cambio global, pero no lo que ocurre dentro del intervalo.
El consejo de Otto
Para leer una gráfica, recorre el eje X de izquierda a derecha: lo que sube es creciente y lo que baja, decreciente. Los extremos están donde cambia el sentido.
Cómo usar los apuntes de funciones y sus características de 4º ESO
Primero, lee lo esencial para saber de qué trata el tema. Después, trabaja cada definición y cada ejemplo, y tapa la solución antes de leerla. A continuación, practica con los ejercicios de funciones y sus características y comprueba cada uno con las soluciones. Cuando te sientas preparado, ponte a prueba con el test o el quiz. Finalmente, haz el examen de funciones y sus características y corrígelo con las soluciones del examen.
Además, el cálculo mental sirve como calentamiento, así que repasas lo esencial cada día. Además, todas las páginas de este tema están conectadas, así que puedes pasar de una a otra cuando quieras. Por ejemplo, muchos alumnos leen los apuntes el lunes, practican el miércoles y se ponen a prueba el viernes. En definitiva, estos apuntes de funciones y sus características de 4º ESO reúnen todo lo necesario para el tema.


















