Lo que vas a aprender
Dos funciones se pueden mostrar de formas completamente diferentes: una como ecuación y la otra como gráfica, tabla u oración. En esta lección vas a aprender a sacar las mismas propiedades clave de cada forma para poder compararlas de manera justa:
- La tasa de cambio (pendiente) de una función lineal
- La intersección con el eje y (el valor inicial) y las intersecciones con el eje x (los ceros)
- El máximo o mínimo (el vértice) de una función cuadrática
- Si una función es creciente o decreciente, y dónde
Por qué es importante en el GED®. Preguntas típicas: "La función f está dada por una ecuación y la función g por una gráfica; ¿cuál tiene la mayor tasa de cambio?", "¿Qué función tiene el mayor valor máximo?", "La tarifa del taxi A es una ecuación y las tarifas del taxi B están en una tabla; ¿qué enunciado es verdadero?". Estas preguntas evalúan si entiendes lo que significan los números, no solo cómo calcularlos.
Por qué es importante en la vida real. Comparar planes de teléfono, membresías de gimnasio, cuentas de ahorro o el vuelo de dos cohetes se reduce a las mismas pocas propiedades: ¿dónde empiezas, qué tan rápido cambias y cuál es el valor más alto (o más bajo)?
Palabras que debes saber
- Tasa de cambio: cuánto cambia la salida por cada aumento de 1 unidad en la entrada; en una recta es la pendiente m. (f(x) = 3x + 2 tiene tasa 3.)
- Intersección con el eje y: donde la gráfica cruza el eje y; la salida cuando x = 0, es decir, f(0). (f(x) = 3x + 2 → (0, 2).)
- Intersección con el eje x (cero, raíz): donde la gráfica cruza el eje x; una entrada con f(x) = 0. (x^2 - 4 tiene los ceros 2 y -2.)
- Creciente / decreciente: la gráfica sube / baja a medida que te mueves de izquierda a derecha.
- Parábola: la gráfica en forma de U de una cuadrática f(x) = ax^2 + bx + c.
- Vértice: el punto donde da la vuelta una parábola; es el máximo si la parábola abre hacia abajo (a < 0) o el mínimo si abre hacia arriba (a > 0).
- Valor máximo / mínimo: la coordenada y del vértice (la salida), no la coordenada x.
- Eje de simetría: la recta vertical x = h que pasa por el vértice; la parábola es como un espejo a cada lado.
- Valor inicial: en una función de la vida real, la salida en el tiempo 0 (una tarifa, un depósito, una altura de lanzamiento).
1. Propiedades de las funciones lineales en cada forma
Una función lineal f(x) = mx + b tiene tasa de cambio m e intersección con el eje y igual a b. Así se encuentran en cada forma:
| Forma | Tasa de cambio m | Intersección con el eje y, b |
|---|---|---|
| Ecuación y = mx + b | el número que multiplica a x | el término constante |
| Tabla | \frac{\text{cambio en } y}{\text{cambio en } x} entre dos filas | el valor de y donde x = 0 (o trabaja hacia atrás hasta x = 0 usando la tasa) |
| Gráfica | \frac{\text{cambio vertical}}{\text{cambio horizontal}} entre dos puntos claros | donde la recta cruza el eje y |
| Descripción | la cantidad "por" ($2 por milla) | la cantidad que se paga una sola vez (una tarifa de $4) |
Ejemplo con tabla. x: 2, 4, 6 y y: 8, 12, 16. Tasa: \frac{12 - 8}{4 - 2} = \frac{4}{2} = 2. Trabaja hacia atrás hasta x = 0: ir de x = 2 a x = 0 son 2 pasos a la izquierda, así que resta 2 \times 2 = 4: 8 - 4 = 4. Entonces y = 2x + 4.
Cuidado: aquí \frac{8}{2} = 4 no es la tasa, porque la recta no pasa por el origen. Usa los cambios en y sobre los cambios en x.
Ejemplo con dos puntos (sin tabla). Una recta que pasa por (-2, 9) y (4, -3): m = \frac{-3 - 9}{4 - (-2)} = \frac{-12}{6} = -2. Luego 9 = -2(-2) + b \Rightarrow b = 5.
Comparar tasas. Una pendiente positiva más grande significa que la función crece más rápido. Con pendientes negativas, compara los tamaños: una pendiente de -3 disminuye más rápido que una pendiente de -2, porque baja 3 unidades por paso en vez de 2.
Intersección con el eje x de una recta: iguala f(x) = 0. Para f(x) = 2x - 6: 2x - 6 = 0 \Rightarrow x = 3.
2. Propiedades de las funciones cuadráticas en cada forma
Una cuadrática f(x) = ax^2 + bx + c tiene una gráfica en forma de U.
Para f(x) = x^2 + 2x - 3 (la que se muestra): abre hacia arriba (a = 1 > 0), así que su vértice (-1, -4) es un mínimo; el valor mínimo es -4. La intersección con el eje y es f(0) = -3; las intersecciones con el eje x son -3 y 1.
A partir de una ecuación f(x) = ax^2 + bx + c:
- Dirección: si a > 0 abre hacia arriba (mínimo); si a < 0 abre hacia abajo (máximo).
- Coordenada x del vértice: x = -\dfrac{b}{2a}.
- Valor máximo o mínimo: sustituye esa x: f\left(-\dfrac{b}{2a}\right).
- Intersección con el eje y: c.
- Intersecciones con el eje x: resuelve f(x) = 0 factorizando o con la fórmula cuadrática.
Ejemplo: f(x) = -x^2 + 6x - 4: a = -1 (abre hacia abajo → máximo). x = -\frac{6}{2(-1)} = 3. Valor máximo f(3) = -9 + 18 - 4 = 5.
A partir de una gráfica: lee directamente el punto más alto o más bajo; lee dónde cruza la curva cada eje.
A partir de una tabla: usa la simetría. Las salidas iguales están a la misma distancia del vértice. En la tabla de abajo, f(1) = f(3) = -1, así que el vértice está a la mitad, en x = 2, y el valor mínimo es f(2) = -2.
| x | -1 | 0 | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|---|---|
| f(x) | 7 | 2 | -1 | -2 | -1 |
A partir de una descripción: frases como "alcanza su punto más alto de 144 pies después de 3 segundos" dan directamente el vértice (3, 144); "empieza a 24 pies" da la intersección con el eje y.
Creciente y decreciente. Una parábola que abre hacia arriba es decreciente a la izquierda de su vértice y creciente a la derecha; una parábola que abre hacia abajo hace lo contrario. Para f(x) = x^2 + 2x - 3 (vértice en x = -1), f decrece cuando x < -1 y crece cuando x > -1. Una recta con pendiente positiva siempre crece; una recta con pendiente negativa siempre decrece.
3. Comparar dos funciones paso a paso
- Identifica la propiedad que pide la pregunta (¿tasa? ¿intersección con el eje y? ¿valor máximo? ¿dónde ocurre el máximo?).
- Encuentra esa propiedad para la función 1, en su propia forma.
- Encuentra la misma propiedad para la función 2, en su propia forma.
- Compara y responde con las palabras de la pregunta (cuál, por cuánto o cuándo).
No confundas "dónde" con "qué tan alto". El vértice (3, 5) significa que el valor máximo es 5 y que ocurre en x = 3. "¿Qué función tiene el mayor máximo?" compara números como el 5, no números como el 3.
Significados en la vida real.
| Propiedad | En un problema verbal a menudo significa… |
|---|---|
| tasa de cambio | precio por milla, dólares ahorrados por mes, rapidez |
| intersección con el eje y | tarifa inicial, saldo inicial, altura de lanzamiento |
| intersección con el eje x | punto de equilibrio, cuándo cae una pelota al suelo |
| máximo | mayor altura, mayor ganancia |
| mínimo | menor costo, temperatura más baja |
¿Cuándo son iguales dos funciones lineales? Iguálalas y resuelve. Cuenta A: 200 + 50m; cuenta B: 500 + 30m. 200 + 50m = 500 + 30m \Rightarrow 20m = 300 \Rightarrow m = 15. Después de 15 meses, A alcanza a B, porque su tasa es mayor aunque su inicio sea menor.
Fórmulas
m = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} \qquad y = mx + b \qquad x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \qquad x_{\text{vértice}} = -\frac{b}{2a}- m: la pendiente (tasa de cambio) a partir de dos puntos (x_1, y_1) y (x_2, y_2)
- b en y = mx + b: la intersección con el eje y
- a, b, c: los coeficientes de f(x) = ax^2 + bx + c; la fórmula cuadrática da las intersecciones con el eje x
- x_{\text{vértice}}: la coordenada x del vértice; el valor máximo o mínimo es f(x_{\text{vértice}})
Hoja de fórmulas: la fórmula de la pendiente, la forma pendiente-intersección y = mx + b, la forma estándar y = ax^2 + bx + c y la fórmula cuadrática están en la hoja de fórmulas del GED®. La fórmula del vértice x = -\frac{b}{2a} no está en la hoja: apréndela de memoria (fíjate que es la parte "\frac{-b}{2a}" de la fórmula cuadrática).
Ejemplo 1 (fácil): ecuación vs. gráfica (lineal)
f(x) = 3x + 2. La función g está graficada abajo. Compara sus tasas de cambio y sus intersecciones con el eje y.
- f: tasa = 3, intersección con el eje y = 2.
- g: la recta pasa por (0, -2) y (3, 4). Tasa = \frac{4 - (-2)}{3 - 0} = \frac{6}{3} = 2. Intersección con el eje y = -2.
- Compara: 3 > 2 y 2 > -2.
Respuesta: f tiene tanto la mayor tasa de cambio (3 vs. 2) como la mayor intersección con el eje y (2 vs. -2).
Comprobación: g(x) = 2x - 2: g(3) = 6 - 2 = 4 ✓ coincide con la gráfica.
Ejemplo 2: tabla vs. ecuación (membresías de gimnasio)
El gimnasio A cobra C(m) = 25 + 30m dólares por m meses. Los costos totales del gimnasio B están en la tabla. Compara las cuotas de inscripción y las tarifas mensuales. ¿Cuándo cuestan lo mismo los dos gimnasios?
| Meses | 1 | 3 | 5 |
|---|---|---|---|
| Costo total ($) | 70 | 110 | 150 |
- Tasa del gimnasio B: \frac{110 - 70}{3 - 1} = \frac{40}{2} = \text{\textdollar}20 por mes.
- Cuota del gimnasio B: trabaja hacia atrás de 1 mes a 0 meses: 70 - 20 = \text{\textdollar}50. Entonces B(m) = 50 + 20m.
- Gimnasio A: cuota de $25, tarifa de $30 por mes. A tiene la cuota más baja; B tiene la tarifa mensual más baja.
- Costo igual: 25 + 30m = 50 + 20m \Rightarrow 10m = 25 \Rightarrow m = 2.5.
Respuesta: el gimnasio A es más barato por 1 o 2 meses; a partir de 3 meses, el gimnasio B es más barato. Serían iguales a los 2.5 meses.
Comprobación: 3 meses: A = 25 + 90 = \text{\textdollar}115, B = \text{\textdollar}110 ✓ B es más barato.
Ejemplo 3: comparar máximos (ecuación vs. gráfica)
f(x) = -2x^2 + 8x + 1. Se muestra la gráfica de g. ¿Qué función tiene el mayor valor máximo?
- f: a = -2 < 0, así que tiene un máximo. Vértice x = -\frac{8}{2(-2)} = -\frac{8}{-4} = 2.
- f(2) = -2(2)^2 + 8(2) + 1 = -8 + 16 + 1 = 9. Valor máximo de f: 9.
- g: el punto más alto de la gráfica es (2, 6). Valor máximo de g: 6.
- Compara: 9 > 6.
Las dos funciones en los mismos ejes:
Respuesta: f tiene el mayor valor máximo, por 9 - 6 = 3. (Los dos máximos ocurren en x = 2.)
Comprobación: f(1) = -2 + 8 + 1 = 7 y f(3) = -18 + 24 + 1 = 7: son iguales, así que x = 2 sí es el eje de simetría ✓
Ejemplo 4: comparar mínimos (tabla vs. ecuación)
La función f está dada por la tabla. g(x) = x^2 + 4x + 1. ¿Cuál tiene el menor valor mínimo y dónde ocurre cada mínimo?
| x | -1 | 0 | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|---|---|
| f(x) | 7 | 2 | -1 | -2 | -1 |
- f: f(1) = f(3) = -1, así que por simetría el vértice está en x = 2; valor mínimo f(2) = -2.
- g: a = 1 > 0 (mínimo). x = -\frac{4}{2(1)} = -2. g(-2) = 4 - 8 + 1 = -3.
- Compara los valores: -3 < -2.
Respuesta: g tiene el menor valor mínimo, -3 (en x = -2); el mínimo de f es -2 (en x = 2).
Comprobación: g(-1) = 1 - 4 + 1 = -2 y g(-3) = 9 - 12 + 1 = -2: son iguales a los dos lados de x = -2 ✓
Ejemplo 5 (nivel difícil del GED®): dos cohetes
La altura del cohete A está graficada. La altura del cohete B, en pies, después de t segundos es h(t) = -16t^2 + 80t + 24. ¿Qué cohete sube más alto, por cuánto, y cuál llega primero a su punto más alto?
- Cohete A: el punto más alto de la gráfica es (3, 144) → máximo de 144 pies a los 3 s.
- Cohete B: vértice t = -\frac{80}{2(-16)} = \frac{80}{32} = 2.5 s.
- h(2.5) = -16(6.25) + 80(2.5) + 24 = -100 + 200 + 24 = 124 pies.
- Compara: 144 - 124 = 20 pies; 2.5 < 3.
Los dos cohetes en los mismos ejes:
Respuesta: el cohete A sube 20 pies más alto, pero el cohete B llega primero a su punto más alto (2.5 s vs. 3 s). Fíjate también que B empieza a 24 pies (h(0) = 24), mientras que A empieza a nivel del suelo.
Comprobación: h(2) = -64 + 160 + 24 = 120 y h(3) = -144 + 240 + 24 = 120: simétricos respecto a 2.5 ✓
Consejos para la TI-30XS MultiView
- Pendiente a partir de dos puntos: escribe toda la fracción con la tecla
n/d: numerador(−)3−9, luego denominador4−(−)2,enter→ −2. - La x del vértice: calcula -\frac{b}{2a} con paréntesis alrededor del denominador:
(−)80÷(2×(−)16)enter→ 2.5. - Valor máximo o mínimo: sustituye la x del vértice en la función, usando
x²para el cuadrado y paréntesis para los negativos. - Decimales vs. fracciones: presiona
togglepara cambiar entre \tfrac{5}{2} y 2.5. - Cuándo NO usarla: al leer pendientes y vértices en una gráfica clara, la respuesta ya está frente a ti. Primero haz el razonamiento ("¿qué propiedad?") en papel.
Errores comunes
- Usar una razón en lugar de una tasa de cambio. ✗ Tabla (2, 8): "tasa = 8 \div 2 = 4". ✓ Usa los cambios: \frac{12 - 8}{4 - 2} = 2. \frac{y}{x} solo funciona cuando la recta pasa por el origen.
- Dar la x del vértice como el máximo o el mínimo. ✗ "El máximo de f está en x = 3, así que su máximo es 3." ✓ El valor máximo es f(3), la coordenada y.
- Comparar las intersecciones con el eje y en lugar de los valores máximos o mínimos. ✗ "g empieza más arriba (18 vs. 10), así que tiene el mínimo más alto." ✓ La intersección con el eje y es solo f(0); encuentra el vértice.
- Error de signo en -\frac{b}{2a}. ✗ Para x^2 - 10x + 29, x = -5. ✓ x = -\frac{-10}{2} = 5.
- Leer una fila que no es cero como la intersección con el eje y. ✗ "La primera fila es (-1, 1), así que la intersección con el eje y es 1." ✓ La intersección con el eje y es la salida en x = 0.
- Comparar pendientes negativas solo por el signo. Una pendiente de -3 es "menor" que -2, pero la función con pendiente -3 disminuye más rápido.
Estrategia para el examen del GED®
- Subraya la propiedad que menciona la pregunta (tasa, intersección, valor máximo, dónde ocurre el máximo). Muchas opciones incorrectas comparan bien la propiedad equivocada.
- Haz una minitabla en tu pizarra: dos columnas (función 1, función 2) y filas para la pendiente, la intersección con el eje y y el vértice. Llena solo lo que necesitas.
- Usa la hoja de fórmulas para la fórmula de la pendiente y la fórmula cuadrática; memoriza x = -\frac{b}{2a}.
- Comprueba un punto más: después de encontrar una pendiente o un vértice, verifícalo con otra fila de la tabla u otro punto de la gráfica.
- Elimina los enunciados con una conclusión correcta pero una razón equivocada: en el GED®, el razonamiento de la opción de respuesta también debe ser verdadero.
- Problemas verbales con desigualdades ("el primer mes en que…"): prueba los números enteros a los dos lados de tu respuesta.
Compruébalo
The function f is defined by f(x) = 3x + 2. The function g is graphed below.
Which function has the greater rate of change, and what is that rate?
Pista
For g, use two marked points and compute rise ÷ run. For f, which number multiplies x?
Solución paso a paso
- f(x) = 3x + 2 is in the form y = mx + b, so the rate of change of f is m = 3.
- g passes through (0, -2) and (3, 4).
- Rate of change of g: m = \frac{4 - (-2)}{3 - 0} = \frac{6}{3} = 2.
- Compare: 3 > 2, so f has the greater rate of change.
Answer: f(x), with a rate of change of 3
Check: Over 3 units of x, f rises 3 \times 3 = 9 while g rises only 6 (from -2 to 4) ✓
Tip: The +2 in f(x) = 3x + 2 is the y-intercept, not the rate. And the rate of g needs both rise and run.
Explicación
- f(x) = 3x + 2 está en la forma y = mx + b, así que la tasa de cambio de f es m = 3.
- g pasa por (0, -2) y (3, 4).
- Tasa de cambio de g: m = \frac{4 - (-2)}{3 - 0} = \frac{6}{3} = 2.
- Compara: 3 > 2, así que f tiene la mayor tasa de cambio.
Respuesta: f(x), con una tasa de cambio de 3
Comprobación: En 3 unidades de x, f sube 3 \times 3 = 9, mientras que g sube solo 6 (de -2 a 4) ✓
Consejo: El +2 de f(x) = 3x + 2 es la intersección con el eje y, no la tasa. Y para la tasa de g necesitas tanto el cambio vertical como el cambio horizontal.
Ver en español
Pregunta
La función f está definida por f(x) = 3x + 2. La función g está graficada abajo.
¿Qué función tiene la mayor tasa de cambio y cuál es esa tasa?
Opciones
Pista
Para g, usa dos puntos marcados y calcula cambio vertical ÷ cambio horizontal. Para f, ¿qué número multiplica a x?
Compruébalo
The linear function f is shown in the table. The function g is defined by g(x) = 2x + 9.
| x | 0 | 2 | 4 | 6 |
|---|---|---|---|---|
| f(x) | 5 | 11 | 17 | 23 |
How much greater is the rate of change of f than the rate of change of g?
Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.
Pista
Rate of change in a table: change in f(x) divided by change in x. Don't confuse the rate of g with its y-intercept.
Solución paso a paso
- Rate of change of f: \frac{11 - 5}{2 - 0} = \frac{6}{2} = 3. (Check another pair: \frac{23 - 17}{6 - 4} = \frac{6}{2} = 3 ✓)
- Rate of change of g: in g(x) = 2x + 9, the slope is 2. (The 9 is the y-intercept.)
- Difference: 3 - 2 = 1.
Answer: 1
Check: f(x) = 3x + 5 fits every row: 3(4) + 5 = 17 ✓. Its slope 3 is exactly 1 more than g's slope 2 ✓
Tip: The table's x-values go up by 2, not 1, so the y-change of 6 is for 2 units of x. Divide: 6 \div 2 = 3.
Explicación
- Tasa de cambio de f: \frac{11 - 5}{2 - 0} = \frac{6}{2} = 3. (Comprueba con otro par: \frac{23 - 17}{6 - 4} = \frac{6}{2} = 3 ✓)
- Tasa de cambio de g: en g(x) = 2x + 9, la pendiente es 2. (El 9 es la intersección con el eje y).
- Diferencia: 3 - 2 = 1.
Respuesta: 1
Comprobación: f(x) = 3x + 5 cumple con todas las filas: 3(4) + 5 = 17 ✓. Su pendiente 3 es exactamente 1 más que la pendiente 2 de g ✓
Consejo: Los valores de x de la tabla suben de 2 en 2, no de 1 en 1, así que el cambio de 6 en y corresponde a 2 unidades de x. Divide: 6 \div 2 = 3.
Ver en español
Pregunta
La función lineal f se muestra en la tabla. La función g está definida por g(x) = 2x + 9.
| x | 0 | 2 | 4 | 6 |
|---|---|---|---|---|
| f(x) | 5 | 11 | 17 | 23 |
¿Cuánto mayor es la tasa de cambio de f que la tasa de cambio de g?
Pista
La tasa de cambio en una tabla es el cambio en f(x) dividido entre el cambio en x. No confundas la tasa de g con su intersección con el eje y.
Resumen
- Lineal: tasa de cambio = pendiente m (a partir de \frac{\Delta y}{\Delta x}, cambio vertical/cambio horizontal o la cantidad "por"); intersección con el eje y = salida en x = 0 (el valor inicial o la tarifa).
- Cuadrática: a > 0 → mínimo, a < 0 → máximo; vértice en x = -\frac{b}{2a}; el valor máximo o mínimo es la coordenada y.
- En una tabla, usa la simetría (salidas iguales) para encontrar el vértice; en una gráfica, léelo directamente.
- Para comparar, encuentra la misma propiedad en las dos funciones, luego compara los números y responde con las palabras de la pregunta.
- Dos funciones lineales son iguales donde m_1x + b_1 = m_2x + b_2; la tasa mayor termina ganando.