Una fórmula puede aceptar muchos números y producir solo unas pocas clases de resultado. Separaremos las dos preguntas: qué puedo introducir y qué puedo obtener. Primero probaremos entradas concretas; después escribiremos conjuntos y justificaremos cada extremo, cada hueco y cada salida.
Si necesitas repasar:
1. Entrada, salida y los conjuntos de una función
Si aplicamos «elevar al cuadrado» a las entradas −2, 0 y 2, obtenemos 4, 0 y 4. El conjunto de entradas es {−2,0,2}; el de resultados distintos es {0,4}. El 2 es una entrada de este ejemplo y el 4, una salida. No se intercambian aunque ambos sean números.
Llamamos dominio al conjunto de entradas admitidas, y recorrido o imagen al conjunto de salidas realmente obtenidas. D nombra el dominio y f(D), leído «imagen de D por f», nombra el recorrido. La imagen de una entrada concreta, por ejemplo f(2), es un solo resultado.
También podemos declarar un conjunto de llegada o codominio C. Es un conjunto que contiene todas las salidas, pero puede incluir valores que no aparezcan. Escribir f:D→C dice que la función toma entradas de D y produce salidas dentro de C; no dice que llegue a todo C.
Enumerar antes de escribir intervalos
Sea f(x) = x² con dominio {−2,0,2} y codominio ℝ. Encuentra el recorrido.
Recorrer todo el dominio
f(−2) = 4, f(0) = 0 y f(2) = 4.Ya hemos usado las tres entradas.
Reunir las salidas distintas
El recorrido es {0,4}. La repetición de 4 no añade un elemento nuevo; el codominio ℝ sigue siendo un conjunto más grande.
D = {−2,0,2}; f(D) = {0,4}.
El 1 pertenece al codominio declarado, pero no es salida de ninguna de las tres entradas.
La regla se conserva y el dominio cambia
Compara el recorrido de x² sobre {1,2,3} y sobre {−1,0,1}.
Evaluar el primer conjunto completo
1² = 1, 2² = 4 y 3² = 9.El primer recorrido es {1,4,9}.
Evaluar el segundo conjunto completo
(−1)² = 1, 0² = 0 y 1² = 1.El segundo recorrido es {0,1}.
Los recorridos son {1,4,9} y {0,1}.
La misma expresión no basta para saber el recorrido: hay que conservar el dominio que la acompaña.
2. Dominio natural y dominio que declara el problema
La expresión 2x + 5 se puede calcular con cualquier real: negativos, cero, fracciones y positivos. Su dominio natural real es ℝ. «Natural» significa aquí todas las entradas para las que la expresión, tal como está escrita, tiene resultado real.
Un problema puede permitir solo una parte de ese conjunto. Si x mide un tiempo desde el inicio, puede declarar 0 ≤ x ≤ 4. Si cuenta objetos, puede exigir enteros. Usamos las condiciones declaradas junto con las condiciones de las operaciones; se tienen que cumplir todas.
Para escribir intervalos, un corchete incluye el extremo y un paréntesis lo excluye. [1,4] permite el 1 y el 4, además de todos los reales entre ellos. (1,4] excluye solo el 1. El símbolo ∞ indica que no hay extremo finito: nunca se incluye como si fuera un número.
El contexto recorta una expresión válida
Una vela mide h(t) = 18 − 3t cm, con t en horas desde t = 0, y el modelo termina al agotarse. ¿Qué tiempos permite?
Usar el inicio declarado
El tiempo transcurrido exige t ≥ 0.Evitar longitudes negativas
18 − 3t ≥ 0 equivale a t ≤ 6.Unimos las dos exigencias como 0 ≤ t ≤ 6, porque deben cumplirse a la vez.
Dominio del modelo [0,6] horas.
En 0 mide 18 cm y en 6 mide 0; la fórmula en 7 daría −3 cm y queda fuera del modelo.
Dos restricciones simultáneas
Se declara 0 ≤ x ≤ 10 para f(x) = 1/(x − 4). ¿Cuál es el dominio efectivo?
Leer el intervalo permitido
Las entradas están entre 0 y 10, incluidos ambos extremos.
Quitar la entrada que hace imposible la cuenta
La división exige x ≠ 4.Conservamos el intervalo declarado y retiramos ese punto.
[0,4) ∪ (4,10].
0 y 10 producen denominadores no nulos; 4 no puede recuperarse por estar dentro del intervalo. ∪ reúne aquí los dos tramos permitidos.
3. Cada operación explica una condición
En una fracción, exigimos que todo el denominador sea diferente de cero.
El motivo es que dividir a entre b pide un número que multiplicado por b produzca a; dividir entre cero no define un cociente único.
En una raíz de índice par, como √u, el número u dentro de la raíz debe ser no negativo si trabajamos en los reales. La raíz principal es la salida no negativa cuyo cuadrado vale u. √0 existe. Si esa raíz está en un denominador, además no puede valer cero: entonces su radicando debe ser estrictamente positivo.
Una raíz cúbica sí admite radicandos negativos: ∛(−8) = −2.
Un logaritmo real necesita argumento positivo. Por ejemplo, log₂(u) pregunta a qué exponente hay que elevar 2 para obtener u; las potencias reales de 2 son positivas. La base de un logaritmo debe ser positiva y diferente de 1. Si la base contiene x, también revisamos esas condiciones.
Un polinomio, formado por sumas y productos de potencias enteras no negativas de x, admite todo real. No buscamos exclusiones donde no hay una operación que las imponga.
Una raíz que también es denominador
Encuentra el dominio de f(x) = 1/√(x − 2).
Asegurar que la raíz exista
Necesitamos x − 2 ≥ 0, es decir x ≥ 2.Impedir un denominador cero
En x = 2 la raíz sería 0.Excluimos ese extremo y queda x > 2.
Dominio (2,∞).
Con 3 el denominador vale 1; con 2 existe la raíz pero no la división.
Raíz en el numerador, restricción distinta
Encuentra el dominio de g(x) = √(x + 4)/(x − 1).
Revisar la raíz
x + 4 ≥ 0 da x ≥ −4.El −4 sí puede producir una raíz cero en el numerador.
Revisar la división
x − 1 ≠ 0 da x ≠ 1.Quitamos 1 del tramo anterior.
Dominio [−4,1) ∪ (1,∞).
g(−4) = 0/(−5) = 0 es válido; g(1) no existe aunque la raíz de 5 sea real.
Un logaritmo con desplazamiento
Encuentra el dominio de p(x) = log₂(x + 6).
Identificar argumento y base
La base fija 2 es positiva y distinta de 1. El argumento es todo x + 6.
Pedir argumento positivo
x + 6 > 0 equivale a x > −6.La igualdad no se permite: no existe una potencia real de 2 que sea 0.
Dominio (−6,∞).
x = −5 produce log₂(1) = 0, pues 2⁰ = 1. La salida cero sí se permite: la positividad se exige al argumento.
4. Las operaciones se revisan antes de simplificar
Primero tomamos la raíz de x − 1 y después dividimos 1 por el resultado. Son dos operaciones encadenadas: la primera debe existir y su salida tiene que servir como entrada de la segunda. No basta con revisar solo el primer paso.
Para una composición f(g(x)), que significa aplicar primero g y después f, x debe ser una entrada permitida de g. Además, el resultado g(x) debe estar permitido en f. La condición de la función exterior se aplica al resultado intermedio completo.
También anotamos restricciones antes de cancelar factores.
Esa igualdad ayuda a calcular en las entradas permitidas. No autoriza a introducir 2 en el cociente original. Permitir después esa entrada define una extensión, una función con dominio mayor.
La salida intermedia pasa otro filtro
Primero se aplica g(x) = x − 5 y después f(u) = √u. ¿Qué dominio tiene f(g(x))?
Revisar la primera cuenta
Restar 5 es posible para todo real. La salida intermedia es x − 5.
Aplicar la condición de la segunda
La raíz exige que esa salida intermedia sea no negativa: x − 5 ≥ 0.
Por tanto x ≥ 5.
Dominio [5,∞) para √(x − 5).
x = 6 pasa de 6 a 1 y de 1 a 1. x = 4 llega a −1 y falla en la raíz.
Cancelar conserva la exclusión
Simplifica (x² − 9)/(x − 3) e indica su dominio original.
Guardar la restricción
El denominador excluye x = 3.Factorizar y cancelar donde se permite
x² − 9 = (x − 3)(x + 3).Para x ≠ 3, el cociente vale x + 3.Seguimos usando ese dominio.
La fórmula simplificada es x + 3, con x ≠ 3.
En x = 4 las dos expresiones dan 7. En x = 3 la original sería 0/0, aunque x + 3 se pueda calcular.
Dos etapas racionales
Primero g(x) = 1/(x − 2); después f(u) = 1/(u − 1). ¿Qué entradas admite f(g(x))?
Revisar g
La primera función excluye x = 2.Revisar su salida en f
También se exige g(x) ≠ 1.Resolver 1/(x − 2) = 1, con x ≠ 2, da x − 2 = 1, es decir x = 3.Se excluye también.
Dominio ℝ∖{2,3}.
x = 3 pasa la primera etapa y produce 1; precisamente esa salida hace fallar la segunda.
5. Para justificar el recorrido hacemos dos preguntas
Probar cinco entradas puede sugerir un recorrido, pero no comprobarlo si quedan infinitas entradas por probar. Para f(x) = x² + 3, vemos que las salidas nunca bajan de 3 porque un cuadrado es no negativo. Esto descarta las salidas menores que 3.
Ahora falta asegurar que se obtiene todo lo propuesto. ¿Sale 4?
¿Sale 7?
Así no quedan huecos entre las salidas.
El recorrido necesita ambas direcciones: ninguna salida fuera del conjunto anunciado, y una entrada permitida para cada salida dentro. La letra y nombra una salida candidata. Al despejar una entrada en función de y, revisamos el dominio y las condiciones introducidas durante la cuenta.
Cota y construcción de una entrada
Justifica el recorrido de f(x) = x² + 3 en ℝ.
Excluir las salidas menores
x² ≥ 0 implica f(x) ≥ 3.Ningún número menor que 3 puede aparecer.
Alcanzar todas las restantes
Dado y ≥ 3, x = √(y − 3) es real y cumple f(x) = y.Incluye y = 3 con x = 0.
Recorrido [3,∞).
Para y = 12, x = √9 = 3 da 3² + 3 = 12; la construcción general hace lo mismo con cualquier y ≥ 3.
Una salida excluida en un cociente
Justifica el recorrido de r(x) = 1/x, con dominio ℝ∖{0}.
Probar si puede salir cero
Si 1/x = 0 con x ≠ 0, multiplicar por x daría 1 = 0.Es imposible.
Construir entradas para los demás valores
Para una salida y ≠ 0, elegimos x = 1/y.Esa entrada no es cero y 1/(1/y) = y.
Recorrido ℝ∖{0}.
La salida −2 se obtiene con x = −1/2 y la salida 1/10 con x = 10. Acercarse a 0 no es alcanzarlo.
6. Cuadrados, raíces y cambios de las salidas
En x² con dominio ℝ, las salidas son todos los números no negativos. En √x, con dominio [0,∞), las salidas también son todos los no negativos: para conseguir y ≥ 0 introducimos x = y². Los dominios son diferentes aunque los recorridos coincidan.
Si a todas las salidas les sumamos 4, el recorrido sube 4. Si las multiplicamos por 2, se duplican. Multiplicarlas por un número negativo cambia el sentido de las desigualdades: de u ≥ 0 se obtiene −2u ≤ 0. Si multiplicamos por cero, todas las salidas pasan a cero.
Podemos expresar esos cambios como a(x − h)² + k. Aquí a, h y k son números fijos y a ≠ 0: h indica dónde se anula el cuadrado, k es la salida en esa entrada y a multiplica al cuadrado.
Antes de usar esa conclusión en un dominio restringido comprobamos si h está permitido.
Cambiar el signo y la altura
Encuentra el recorrido de f(x) = 5 − 2(x + 1)² sobre ℝ.
Localizar la mayor salida posible
(x + 1)² ≥ 0; multiplicar por −2 da un número ≤ 0.Así f(x) ≤ 5.Con x = −1 se alcanza 5.Alcanzar cualquier salida inferior
Dado y ≤ 5, tomamos x = −1 + √((5 − y)/2).La raíz existe y al sustituir resulta 5 − 2·((5 − y)/2) = y.
Recorrido (−∞,5].
y = 3 se obtiene con x = 0. No hay salida mayor que 5 porque requeriría un cuadrado negativo.
Una raíz con salida desplazada
Encuentra el recorrido de g(x) = √(x + 4) − 3.
Conservar el dominio y la cota
La entrada debe cumplir x ≥ −4.La raíz principal es no negativa, por lo que g(x) ≥ −3; en −4 sale −3.
Construir una entrada para cada salida
Si y ≥ −3, elegimos x = (y + 3)² − 4.Esa entrada cumple x ≥ −4.Como y + 3 ≥ 0, la raíz de su cuadrado es y + 3 y sale y.
Recorrido [−3,∞).
Para y = −1 elegimos x = 0: √4 − 3 = −1. Una raíz no negativa puede formar una salida negativa después de restar 3.
La entrada del vértice queda fuera
Encuentra el recorrido de h(x) = (x − 2)² + 1 para x en [3,5].
Usar solo el intervalo permitido
x − 2 va de 1 a 3 y es positivo. Su cuadrado va de 1 a 9.
Sumar el desplazamiento
Las salidas van de 2 a 10, con todas las intermedias.
Para y en [2,10], x = 2 + √(y − 1) está entre 3 y 5.
Recorrido [2,10].
La salida 1 de la parábola completa exigiría x = 2, que aquí queda fuera del dominio.
7. Retirar una entrada no siempre retira su salida
En la regla x + 1, cada salida tiene una sola entrada: para obtener y necesitamos x = y − 1. Si retiramos x = 2 del dominio, perdemos la salida 3 porque ninguna otra entrada la produce.
En el cuadrado, la salida 4 procede de 2 y de −2. Retirar solo 2 mantiene 4 en el recorrido gracias a −2. Para saber si desaparece una salida, buscamos todas sus preimágenes: todas las entradas que podrían producirla.
Un extremo abierto tampoco decide por sí solo toda la respuesta. Si se retira la entrada 1 del intervalo positivo usado por x², la salida 1 desaparece. Si hay otra entrada permitida que también produzca 1, podría mantenerse. Comprobamos la ecuación y el dominio juntos.
Un hueco en una recta
Sea f(x) = x + 1 con dominio ℝ∖{2}. Encuentra el recorrido.
Buscar la salida afectada
La entrada retirada produciría 3.
Resolver x + 1 = 3 obliga a x = 2; no existe otra entrada.Probar las demás salidas
Para y ≠ 3, la entrada x = y − 1 es distinta de 2 y está permitida.Produce exactamente y.
Recorrido ℝ∖{3}.
El hueco tiene coordenadas (2,3): falta una entrada y falta también una altura.
Un hueco que conserva la altura
Sea g(x) = x² con dominio ℝ∖{2}. ¿Desaparece la salida 4? ¿Cuál es el recorrido?
Revisar la salida sospechosa
g(−2) = 4 y −2 continúa en el dominio.Retirar 2 no elimina 4.
Encontrar una entrada para cada salida
Para cualquier y ≥ 0 tomamos x = −√y.Es no positiva y nunca es el 2 excluido. Su cuadrado es y.
La salida 4 se mantiene y el recorrido sigue siendo [0,∞).
Aunque (2,4) sea un hueco, (−2,4) sigue dando la misma altura.
Un extremo que no se alcanza
Sea h(x) = x² para 1 < x ≤ 3. Encuentra el recorrido.
Localizar las salidas frontera
Las salidas son mayores que 1 y como máximo 9.
El 9 se alcanza en x = 3.Comprobar exclusión y ausencia de huecos
Para salir 1 necesitaríamos x = 1 o −1: ninguna está permitida.
Para 1 < y ≤ 9, la entrada √y sí cumple 1 < x ≤ 3.
Recorrido (1,9].
No hay una menor salida: podemos acercarnos a 1 tomando entradas próximas a 1 por la derecha, sin llegar a ella.
8. Leer la gráfica: proyectar y revisar el dibujo completo
Para el dominio, recorremos las posiciones horizontales que tienen algún punto de la gráfica. Es como proyectar todos sus puntos hacia el eje x. Para el recorrido hacemos lo mismo hacia el eje y y reunimos las alturas que tienen algún punto.
Un punto lleno pertenece a la gráfica; uno vacío señala una exclusión en ese lugar. Antes de excluir su altura del recorrido buscamos si hay otro punto a esa misma altura. Antes de tomar el borde de la imagen como extremo del dominio, revisamos si el trazo continúa o si el enunciado declara un intervalo.
Una imagen recortada solo muestra parte de una curva. La fórmula y el dominio declarado deciden qué hay fuera. En un dibujo exacto con segmentos y extremos indicados podemos leer intervalos; en una curva aproximada, el dibujo orienta y la cuenta justifica los valores exactos.
Un segmento con extremos distintos
La gráfica es exactamente el segmento de y = x + 2 desde (−1,1), lleno, hasta (3,5), vacío. Lee dominio y recorrido.
Proyectar horizontalmente
El segmento permite −1 ≤ x < 3.Se incluye −1 y se excluye 3.
Proyectar verticalmente
La recta es creciente en ese tramo.
Las alturas cumplen 1 ≤ y < 5 y todas se recorren.
Dominio [−1,3); recorrido [1,5).
Para y = 4, x = 2 está permitido; para y = 5 haría falta x = 3 y está excluido.
El borde de la pantalla no es una restricción
Se dibuja una parte de y = x² y se declara dominio ℝ. En la pantalla solo se ven −2 ≤ x ≤ 2. ¿Es ese el dominio?
Separar encuadre y declaración
El intervalo visible dice qué parte se ha mostrado. El dominio declarado sigue siendo todos los reales.
Comprobar una entrada exterior
La entrada 3 está permitida y produce 9, aunque el punto no quepa en la imagen.
Dominio ℝ; recorrido [0,∞).
Si el enunciado hubiera restringido x a [−2,2], entonces sí cambiarían a [−2,2] y [0,4].
9. Un estudio completo: primero todas las condiciones y después las salidas
Organizamos la cuenta en dos momentos. Primero, listamos las operaciones y las condiciones sobre la entrada x. El dominio conserva solo las entradas que pasan todos los filtros. Segundo, estudiamos la salida y manteniendo ese dominio: no copiamos una desigualdad sobre x como si fuera ya una desigualdad sobre y.
Una unión de intervalos puede describir el resultado final cuando queda un hueco. Eso no significa que hayamos unido las condiciones: las condiciones se cumplen simultáneamente.
En una función a tramos, cada fórmula se estudia solo donde su condición manda usarla. El dominio total reúne las entradas válidas de los tramos y el recorrido total reúne sus salidas. No imponemos a un tramo las restricciones de una fórmula que allí no se aplica.
Separar claramente x e y
Encuentra dominio y recorrido de F(x) = √(x − 1)/(x − 1).
Reunir todas las condiciones de entrada
La raíz exige x ≥ 1 y el denominador exige x ≠ 1.Juntas dan x > 1.Leer la fórmula solo en ese dominio
Con x > 1, √(x − 1)/(x − 1) = 1/√(x − 1).La salida es positiva; no vale cero.
Alcanzar cualquier salida positiva
Dado y > 0, escogemos x = 1 + 1/y².Cumple x > 1 y √(x − 1) = 1/y, por lo que F(x) = y.
Dominio (1,∞); recorrido (0,∞).
x = 2 produce 1 y x = 5 produce 1/2. El dominio empieza por encima de 1, pero las salidas pueden ser menores que 1.
Respetar la condición de cada tramo
Se define f(x) = √x para x ≥ 0 y f(x) = −1 para x < 0. Encuentra dominio y recorrido.
Revisar cada parte en su zona
La raíz se usa solo donde x ≥ 0, que es precisamente donde existe.
Para x < 0 se usa la constante −1, sin raíz.Reunir entradas y salidas
Entre los dos tramos se atiende todo real. La raíz produce [0,∞) y el tramo negativo produce solo −1.
Dominio ℝ; recorrido {−1} ∪ [0,∞).
La entrada −4 da −1, no √(−4). La salida −1/2 no aparece en ninguno de los dos tramos.
Ahora lo resolvemos de principio a fin.
EJEMPLO RESUELTO 1
Una raíz con restricción
Halla dominio y recorrido de f(x)=√(x−3)+2.
Identificar la raíz
La expresión es √(x − 3) + 2. El número que debe ser no negativo es todo x − 3.
Resolver la condición de entrada
x − 3 ≥ 0 equivale a x ≥ 3.El extremo 3 se incluye porque √0 existe. Dominio [3,∞).
Acotar las salidas
La raíz principal es no negativa; sumar 2 da f(x) ≥ 2.Alcanzar la frontera
f(3) = √0 + 2 = 2, de modo que la salida frontera pertenece al recorrido.
Construir las otras entradas
Para cualquier y ≥ 2, elegimos x = (y − 2)² + 3.Es una entrada ≥ 3.Comprobar la construcción
√((y − 2)²) = y − 2 porque y ≥ 2.Al sumar 2 sale y. Por tanto el recorrido completo es [2,∞).
Dominio [3,∞); recorrido [2,∞).
x=3 produce 2 y cualquier y≥2 se obtiene con x=(y−2)²+3.
EJEMPLO RESUELTO 2
Un cociente con un hueco
Halla dominio y recorrido de f(x)=(x²−1)/(x−1).
Guardar la entrada excluida
El denominador x − 1 exige x ≠ 1.Dominio ℝ∖{1}.
Factorizar el numerador
x² − 1 = (x − 1)(x + 1).Simplificar sin ampliar el dominio
Para x ≠ 1 se puede cancelar x − 1 y la salida vale x + 1.La entrada 1 sigue excluida.
Buscar la salida perdida
Para salir 2 necesitaríamos x + 1 = 2, es decir x = 1.Esa única entrada no está permitida.
Probar todas las demás salidas
Para una salida y ≠ 2, x = y − 1 no es 1 y produce y.No faltan otras salidas.
Separar las dos respuestas
El dominio excluye la entrada 1 y el recorrido excluye la salida 2. Son conjuntos de números con papeles distintos.
Dominio R∖{1}; recorrido R∖{2}.
Cada y≠2 tiene la entrada válida x=y−1.
Los símbolos que hemos usado
- f:D→C
- Función con dominio D y codominio C.
- D
- Conjunto de entradas admitidas.
- C
- Conjunto de llegada declarado, que puede contener valores no alcanzados.
- f(D)
- Recorrido o imagen: conjunto de valores f(x) para x∈D.
- y
- Salida candidata cuya existencia se estudia.
- Preimagen de y
- Conjunto de entradas x∈D que cumplen f(x)=y.
Ahora te toca a ti.
Tienes cinco ejercicios. Inténtalos; las pistas te ayudan si te atascas.
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