Funciones exponenciales

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1 LECCIÓN CONDENSADA 5.1 Funciones exponenciales En esta lección escribirás una fórmula recursiva para modelar un deterioro radiactivo hallarás una función exponencial que pasa por los puntos de una secuencia geométrica aprenderás acerca de la vida media del deterioro exponencial y el tiempo de duplicación del crecimiento exponencial En el Capítulo 1, usaste fórmulas recursivas para modelar el crecimiento y el deterioro geométricos. Las fórmulas recursivas sólo generan valores discretos, tales como la cantidad de dinero en una cuenta bancaria después de 1 ó 2 años. En muchas situaciones reales, el crecimiento y el deterioro se dan de manera continua. En esta lección hallarás fórmulas explícitas que te permiten modelar los crecimientos y los deterioros continuos. Investigación: El deterioro radiactivo Lee el primer párrafo y el Procedure Note (Nota del procedimiento) en la investigación. Si tienes un dado, puedes realizar el experimento por tu cuenta, siguiendo estos pasos: 1. Dibuja 30 puntos en una hoja de papel. 2. Lanza el dado una vez por cada punto. Si sacas un 1, borra o tacha el punto. 3. Cuenta y registra el número de puntos restantes. 4. Repite los Pasos 2 y 3 hasta que haya menos de tres puntos restantes. Después de reunir los datos, completa los Pasos 1 a 6 en tu libro. Los resultados dados a continuación usan los siguientes datos de muestra: Etapa Gente en pie (o puntos restantes) Paso 1 Observa la tabla anterior. Paso 2 A la derecha hay una gráfica de los datos. La gráfica se parece a una secuencia geométrica decreciente. Paso 3 El término inicial es u Para hallar la razón común, mira la razón de los valores de y consecutivos: , , , , , , , , 8 8 1, , 5 5 1, Halla la media de estas 12 razones para obtener r Al completar la tabla en tu libro, habrás observado un patrón: u 1 u 0 r 1, u 2 u 0 r 2, y u 3 u 0 r 3, ahora puedes ampliar este patrón a u n u 0 r n. Por consiguiente, la fórmula explícita de los datos es u n n. Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 5 57

2 Lección 5.1 Funciones exponenciales (continuación) Paso 4 A la derecha se muestra la gráfica de los datos de la ecuación f(x) x. Una ecuación con la misma razón común que pasa por el punto (1, 26) es f(x) x 1. Paso 5 Debes experimentar con ecuaciones diferentes para hallar la que creas que satisface mejor los datos. Preferirías una gráfica que pase por más puntos de los datos o una con el mismo número de puntos por arriba y por abajo? Si es posible compara tu modelo con el de otros compañeros y coméntalo. Paso 6 La ecuación f(x) 6 r x 6 representa una función exponencial con razón r que contiene el punto 6, u 6. La fórmula de una secuencia geométrica genera un conjunto de puntos discretos. Ahora aprenderás a hallar la ecuación de una curva que pasa por los puntos. Lee la sección Science Connection acerca de la vida media en tu libro. Luego analiza el Ejemplo A en tu libro y lee el siguiente ejemplo. EJEMPLO Una moneda rara de la colección de Jo vale $450 en la actualidad. El valor ha aumentado en 15% cada año. Si el valor continúa aumentando a este ritmo, cuánto valdrá la moneda dentro de años? Solución El valor se multiplica por (1 0.15) cada año: 450 (1 0.15) Valor después de 1 año. 450 (1 0.15) (1 0.15) 450(1 0.15) 2 Valor después de 2 años. 450 (1 0.15) (1 0.15) (1 0.15) 450(1 0.15) 3 Valor después de 3 años. 450 (1 0.15) n Valor después de n años. Por lo tanto, la fórmula explícita es u n 450(1 0.15) n. La ecuación de la función continua que pasa por los puntos es y 450(1 0.15) x. Puedes usar la función continua para hallar el valor de la moneda en cualquier tiempo. Para hallar el valor después de años, sustituye x por y 450(1 0.15) 11.5 $2, La función continua hallada en el ejemplo es una función exponencial, que consiste en una función continua con una variable en el exponente. Lee el recuadro Exponential Function (Función exponencial) y el texto que sigue en la página 254 de tu libro. Luego analiza atentamente el Ejemplo B, que muestra cómo dos transformaciones diferentes de una función exponencial pueden dar como resultado la misma gráfica. 58 CHAPTER 5 Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish

3 LECCIÓN CONDENSADA 5.2 Propiedades de los exponentes y funciones de potencias En esta lección repasarás las propiedades de los exponentes resolverás ecuaciones exponenciales y ecuaciones de potencias Recuerda que en una expresión exponencial a n, a es la base y n es el exponente. Puedes decir que a está elevada a la potencia n. Si el exponente es un entero positivo, puedes escribir la expresión en forma expandida. Por ejemplo, En tu primer clase de álgebra, aprendiste propiedades para volver a escribir las expresiones que contienen exponentes. En esta lección, repasarás estas propiedades y verás cómo pueden ayudarte a resolver ecuaciones. Investigación: Propiedades de los exponentes Completa la investigación por tu cuenta. Cuando hayas terminado, compara tus resultados con los siguientes. Paso 1 Paso 2 a (2 2 2) ( ) 2 7 b. x 5 x 12 (x x x x x) (x x x x x x x x x x x x) x 17 c (10 10) ( ) 10 7 a m a n a m n Paso 3 4 a b. 4 4 c. (0.94) 15 (0.94) 5 x 8 x 6 x x x x x x x x x x x x x x x 2 (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) (0.94) Paso 4 Paso 5 a. (0.94) 10 a m a n a m n x c. 3 x 8 x x x x x x x x x x x 1 x 5 Paso 6 b a b c. x 3 8 x 5 Paso 7 1 a n a n Un ejemplo es Puedes Paso 8 generalizar este resultado como a n m a nm. Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 5 59

4 Lección 5.2 Propiedades de los exponentes y funciones de potencias (continuación) Paso 9 Un ejemplo es (2 3) 3 (2 3)(2 3)(2 3) Puedes generalizar este resultado como (a b) n a n b n. Paso 10 Considera la expresión a 3. Al dividir, tenemos a 3 a 3 a 3 propiedad del Paso 4, a 3 a 3 a3 3 a 0. Por consiguiente, a 0 1. a a a a a a 1. Por la Las propiedades de los exponentes se resumen en la página 260 de tu libro. Asegúrate de leer la propiedad de la potencia de un cociente, la propiedad de la igualdad de las potencias, y la propiedad de la igualdad de las bases comunes. La investigación no incluyó estas propiedades. Intenta crear ejemplos que te convenzan de que estas propiedades son ciertas. El Ejemplo A en tu libro ilustra un método para resolver ecuaciones cuando ambos lados pueden escribirse como expresiones exponenciales con una base común. Intenta resolver cada ecuación antes de leer la solución. Éste es otro ejemplo: EJEMPLO A Solución Resuelve. a. 125 x 5 b. 16 x Convierte cada lado de la ecuación en una base común, después usa las propiedades de los exponentes. a. 125 x 5 Ecuación original. 5 3 x y x 5 1 Usa la propiedad de la potencia de una potencia. 3x 1 Usa la propiedad de la igualdad de las bases comunes. x 1 3 Divide. b. 16 x 1 6 Ecuación original x y x 2 6 Usa la propiedad de la potencia de una potencia y la definición de exponentes negativos. 4x 6 x 3 2 Usa la propiedad de la igualdad de las bases comunes. Divide. Una función exponencial tiene una variable en el exponente. Una función de potencias tiene una variable en la base. Función exponencial y ab x, donde a y b son constantes Función de potencias y ax n, donde a y n son constantes 60 CHAPTER 5 Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish

5 Lección 5.2 Propiedades de los exponentes y funciones de potencias (continuación) El Ejemplo B en tu libro muestra cómo puedes usar las propiedades de los exponentes para resolver ecuaciones que contienen variables elevadas a una potencia. Intenta resolver cada ecuación por tu cuenta antes de leer la solución. Después lee el siguiente ejemplo. EJEMPLO B Resuelve. a. 8x b. x Solución Usa la propiedad de la igualdad de las potencias y la potencia de una propiedad de las potencias. Escoge un exponente que deshaga el exponente de x. a. 8x Ecuación original. x Divide ambos lados por 8. x Usa la propiedad de la igualdad de las potencias. x 1.5 Usa tu calculadora para hallar b. x Ecuación original. x Usa la propiedad de la igualdad de las potencias. x 4 Usa tu calculadora para hallar 706 1/4.8. En este libro, las propiedades de los exponentes se definen sólo para las bases positivas. Por lo tanto, el uso de estas propiedades sólo produce una solución para cada ecuación. Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 5 61

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7 LECCIÓN CONDENSADA 5.3 Exponentes racionales y raíces En esta lección aprenderás cómo se relacionan los exponentes racionales con las raíces escribirás ecuaciones de curvas exponenciales en forma punto-razón Sabes que puedes considerar los exponentes enteros positivos como una multiplicación repetida. Por ejemplo, Pero, cómo puedes considerar los exponentes fraccionarios? Explorarás esta cuestión en la investigación. Investigación: Llegar a la raíz Completa la investigación en tu libro, por tu cuenta. Después compara tus resultados con los siguientes. Paso 1 Una tabla de calculadora muestra que x 1 2 es indefinido para los números enteros menores que 0, y que es un entero positivo para los valores que son cuadrados perfectos. De hecho, parece que x 1 2 x. Paso 2 Por la gráfica, parece que y x 1 2 es equivalente a y x. Para verificarlo, representa gráficamente ambas funciones en la misma ventana. Paso 3 Elevar un número a una potencia de 1 2 es lo mismo que sacar su raíz cuadrada. Por ejemplo, 4 2 y Paso 4 Ésta es una tabla para y 25 x, en la cual x se expresa en incrementos de 1 2. Paso 5 Cada entrada de la tabla es la raíz cuadrada de 25, que es 5, elevada al numerador. Esto es, , , , y así sucesivamente. Si el mismo patrón se cumple para y 49 x, entonces Paso es la raíz cúbica de 27 elevada a la segunda potencia: De similar modo, Paso 7 Para hallar a m n, saca la raíz enésima de a, y después eleva el resultado a la potencia de m. Esto es, a m n n a m. Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 5 63

8 Lección 5.3 Exponentes racionales y raíces En tu libro, lee el párrafo que sigue a la investigación y el recuadro Definition of Rational Exponents (Definición de los exponentes racionales), que resume lo que has descubierto en la investigación. Después intenta resolver las ecuaciones del Ejemplo A, que incluyen exponentes racionales. Observa que, dado que puedes escribir una función como y 7 x 3 de la forma y x 3 7, se la considera como una función de potencias. Puedes aplicar todas las transformaciones que aprendiste en el Capítulo 4 a las funciones de potencias. Por ejemplo, la gráfica de y x es la gráfica de y x 3 7 corrida 3 unidades hacia arriba. Ahora, pongamos atención a las ecuaciones exponenciales. En la forma general de una ecuación exponencial, y ab x, b es el factor de crecimiento o de deterioro. Cuando sustituyes x por 0, obtienes y a. Esto significa que a es el valor inicial de la función al tiempo 0 (la intersección y). Existen otras formas útiles de ecuaciones exponenciales. Recuerda que si conoces un punto x 1, y 1 en una recta y la pendiente de dicha recta, puedes escribir una ecuación de la forma punto-pendiente: y y 1 m x x 1. Del mismo modo, si conoces un punto x 1, y 1 de una curva exponencial y la razón común b entre los puntos separados por 1 unidad horizontal (es decir, el factor de crecimiento o deterioro), puedes escribir una ecuación de la forma punto-razón: y y 1 b x x 1. Veamos un ejemplo para comprender cómo se relacionan las formas general y punto-razón. Haz una gráfica de la ecuación general y 47(0.9) x en tu calculadora. Después halla las coordenadas de un punto de la curva. Escogeremos (2, 38.07). Con (2, 38.07) puedes escribir una ecuación de la forma punto-razón: y 38.07(0.9) x 2. Un poco de álgebra muestra que esto es equivalente a la ecuación general: y 38.07(0.9) x (0.9) x (0.9) 2 Forma punto-razón. Usa la propiedad multiplicativa de los exponentes. 47(0.9) x Usa tu calculadora para multiplicar (0.9) 2. Analiza el Ejemplo B en tu libro. Pon especial atención a la técnica utilizada para hallar el valor de b. El texto que sigue al Ejemplo B explica otro modo de hallar la ecuación, sin tener que resolver para b. Lee dicho texto atentamente. Éste es un resumen del método: 1. En la parte a del Ejemplo B, la gráfica pasa por (4, 40) y (7.2, 4.7). 2. La razón de valores y para los dos puntos es Observa que no es el valor de b, porque los valores de x 4 y 7.2 no son enteros consecutivos; la razón 4. 4 está distribuida en 3.2 unidades horizontales, en vez de 1 unidad. 3. Escribe la ecuación de la curva que pasa por (4, 40) y que sí tiene un valor de b de : y x Empieza con la ecuación del paso anterior. Divide el valor x por 3.2 para dilatar la gráfica 3.2 unidades horizontalmente: y (x 4) CHAPTER 5 Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish

9 LECCIÓN CONDENSADA 5.4 Aplicaciones de las ecuaciones exponenciales y de potencias En esta lección resolverás problemas de aplicación con funciones exponenciales y de potencias Los ejemplos en tu libro son aplicaciones de funciones exponenciales y de potencias. En ambos ejemplos, el problema se resuelve al escribir una ecuación y después deshacer el orden de las operaciones. Analiza el Ejemplo A en tu libro. Después lee el texto que le sigue y asegúrate de que entiendes el término asíntota. Lee el siguiente ejemplo. Intenta resolver el problema por tu cuenta, antes de leer la solución. EJEMPLO A La empresa Computer Central cerrará sus operaciones en 10 semanas. El dueño desea bajar el precio de cada producto de la tienda por el mismo porcentaje cada semana, de modo que, al final de las 10 semanas, la mercancía restante tenga un valor de 25% de su precio original. En qué porcentaje necesita bajar los precios cada semana para obtener tal resultado? Solución Al final de las 10 semanas, el precio de una computadora, originalmente de $1,000, debe reducirse a $250. La tasa de descuento, r, no se conoce. Escribe una ecuación y resuélvela para r (1 r) 10 Ecuación original (1 r) 10 Deshace la multiplicación por 1000, dividiendo ambos lados por (1 r) Deshace la potencia de 10, elevando ambos lados a la potencia r Usa las propiedades de los exponentes. r Suma r y a ambos lados. r Usa una calculadora para evaluar El dueño necesita reducir los precios en aproximadamente 13% cada semana. Observa que no importa cuál sea el precio original con que empieces. Por ejemplo, si empiezas con un precio de $2,400, tu ecuación sería 600 2,400(1 r) 10. Después de dividir ambos lados por 2,400, tendrías la misma ecuación del segundo paso anterior. El Ejemplo B en tu libro es una aplicación de la forma punto-razón de una ecuación exponencial. Sin embargo, este problema tiene una modificación, la función exponencial debe trasladarse de modo que se aproximea un valor a largo plazo que no sea cero. Resuelve el ejemplo usando lápiz y papel. Después analiza el ejemplo en la página siguiente. Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 5 65

10 Lección 5.4 Aplicaciones de las ecuaciones exponenciales y de potencias (continuación) EJEMPLO B La tabla muestra la cantidad de cloro que hay en la piscina cada cuatro días. Halla una ecuación que modele los datos de la tabla. Día x Cloro (g) y Solución Representa gráficamente los datos. La gráfica muestra una curva, por lo tanto los datos no son lineales. El patrón parece ser una secuencia geométrica decreciente, por lo tanto una ecuación de deterioro exponencial sería el mejor modelo. Sin embargo, observa que el valor a largo plazo parece ser 200, no 0. La función de deterioro exponencial en forma de punto-razón es y y 1 b x x 1. Sin embargo, debido a que esta función a largo plazo se aproxima a cero, debe ser trasladada 200 unidades, para que tenga una asíntota horizontal de y 200. Para hacer esto, sustituye y por y 200. Debido a que el coeficiente, y 1, también es un valor y, debe sustituirse y 1 por y para tomar en cuenta la traslación. Cloro (g) y Día La ecuación punto-razón es ahora y 200 y b x x 1. Para hallar el valor de b, sustituye x 1, y 1 por el valor de cualquier punto, digamos (20, ), y resuelve para b. x y 200 y b x x 1 Ecuación original. y b x 20 Sustituye x 1, y 1 por (20, ). y b x 20 Resta lo que está entre paréntesis. y b x 20 Divide ambos lados por y (x 20) 1 b Eleva ambos lados a la potencia x para resolver para b. Ahora tienes b en términos de x e y. Al evaluar b para todos los demás puntos, se obtienen los siguientes valores: Día x Cloro (g) y b Todos los valores de b se acercan a 0.85, por lo tanto usa tal valor para b. Por consiguiente, un modelo para estos datos es y 200 ( ) 0.85 x 20, ó y (0.85) x CHAPTER 5 Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish

11 LECCIÓN CONDENSADA 5.5 Construcción de los inversos de funciones En esta lección hallarás los inversos de las funciones aprenderás cómo la gráfica y la ecuación de una función se relacionan con la gráfica y la ecuación de su inverso compondrás una función con su inverso Mira las dos gráficas al inicio de la Lección 5.5 en tu libro. Esas gráficas representan los mismos datos. Sin embargo, la variable independiente de la gráfica de la izquierda es la variable dependiente de la gráfica de la derecha, y la variable dependiente de la gráfica de la izquierda es la variable independiente de la gráfica de la derecha. Una relación que es resultado de intercambiar las variables independiente y dependiente de una función se llama inverso de la función. Investigación: El inverso En esta investigación descubrirás cómo se relacionan la ecuación de una función y su inverso. Completa por tu cuenta los pasos de la investigacion y después compara tus resultados con los siguientes. Paso 1 A la derecha se muestran la gráfica y la tabla de f(x) 6 3x. Paso 2 Para completar la tabla del inverso, completa los valores de f(x) del Paso 1 como los valores de x. x y Paso 3 Los puntos están en una recta con pendiente 1_ 3 e intersección y 2. La recta con la ecuación y 1_ 3 x 2 (o con cualquier ecuación equivalente) pasa por los puntos. Paso 4 i. A la derecha se muestran la tabla y la gráfica de g(x) x 1 3. Para completar la tabla del inverso de g(x) x 1 3, completa los valores de g(x) como los valores de x. x y Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 5 67

12 Lección 5.5 Construcción de los inversos de funciones (continuación) La gráfica de los valores inversos de la tabla muestra que los puntos parecen estar en una parábola con vértice ( 3, 1). La gráfica de la derecha muestra que la ecuación y (x 3) 2 1 se ajusta a los puntos. Tu ecuación debe ser equivalente. ii. A la derecha se muestra la tabla y la gráfica de h(x) (x 2) 2 5. Para completar la tabla del inverso de h(x), escribe los valores de h(x) como los valores de x. x y Cuando representas gráficamente los valores inversos de la tabla, la gráfica parece mostrar una parábola horizontal. Como los puntos ( 4, 1) y ( 4, 3) tienen el mismo valor de x, pero dos valores de y diferentes, esta gráfica no representa una función. Necesitarás usar dos ecuaciones para describir esta gráfica. La mitad inferior de la gráfica puede describirse con una ecuación radical que se refleja verticalmente. El vértice está en ( 5, 2), por lo tanto, la ecuación es y x 5 2. Para representar gráficamente la mitad superior, usa la ecuación y x 5 2. Las gráficas se ajustan a los puntos, como lo puedes ver a la derecha. Paso 5 La gráfica de cada inverso es una reflexión de la función original sobre la recta y x. Mira la gráfica de f(x) 6 3x y la de su inverso y 1_ 3 x 2 a la derecha. Imagina que y pliegas el plano de coordenadas por la recta y x. 10 Las gráficas se corresponderían exactamente. Podrías intentarlo sobre papel cuadriculado con cada par de gráficas del Paso 4. Paso 6 Empieza con la función original, f(x) 6 3x. 5 Cambia las variables independiente y dependiente f (x) 6 3x para obtener x 6 3y. Ahora resuelve la ecuación para y. Debes obtener y x 6 3. Puedes verificar con una gráfica o mediante métodos simbólicos que ésta 6 es equivalente a la ecuación y 1_ 3 x 2. Intenta este método con las ecuaciones del Paso 4. Debes hallar que al cambiar las variables x e y, y al resolver para y, 6 obtienes la ecuación inversa de la ecuación original. 5 y = x y (1/3)x 2 10 x Resuelve el problema planteado en el Ejemplo A de tu libro y después lee la solución. Tal vez notaste en la investigación que es posible que el inverso de una función no sea una función. Por ejemplo, el inverso de la función y (x 2) 2 5 es y x 5 2, que empareja cada valor de x (excepto 5) con dos valores de y. 68 CHAPTER 5 Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish

13 Lección 5.5 Construcción de los inversos de funciones (continuación) Cuando tanto la función como su inverso son funciones, la función se llama función uno a uno (debido a que hay una correspondencia de uno a uno entre los valores del dominio y los valores del rango). Una función es uno a uno si su gráfica pasa tanto la prueba de la recta vertical como la prueba de la recta horizontal. El inverso de la función f(x) uno a uno se escribe como f 1 (x). El Ejemplo B en tu libro ilustra que cuando compones una función con su inverso, obtienes x. El siguiente ejemplo utiliza una función diferente para ilustrar lo mismo. EJEMPLO Considera la función f(x) x 1 3. Halla f f 1 (x) y f 1 (f(x)). Solución En la investigación hallaste que f 1 (x) (x 3) 2 1. Primero, halla f f 1 (x). Dado que f(x) tiene el rango y 3, debes restringir el dominio para f 1 (x) a x 3. f f 1 (x) (x 3) Sustituye x por f 1 (x). x 2 6x 9 3 (x 3) 2 3 Desarrolla (x 3) 2 y simplifica la expresión que está dentro del signo de la raíz cuadrada. Factoriza la expresión que está dentro del signo de la raíz cuadrada. x 3 3 Porque x 3, (x 3) 2 x 3. x Suma. Ahora halla f 1 (f(x)). f 1 (f(x)) x x Sustituye x por f(x). Resta. x 1 1 x 1 2 x 1 x Resta. Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 5 69

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15 LECCIÓN CONDENSADA 5.6 Funciones logarítmicas En esta lección aprenderás el significado de un logaritmo usarás logaritmos para resolver ecuaciones exponenciales En la Lección 5.2, resolviste ecuaciones en las cuales x es un exponente. En todas las ecuaciones, pudiste escribir ambos lados con una base común. Desafortunadamente, por lo general esto no es posible. En esta lección, descubrirás un método poderoso para resolver para x en una ecuación exponencial. Este método implica una nueva función llamada logaritmo, cuya abreviatura es log. Investigación: Exponentes y logaritmos En esta investigación explorarás la conexión entre exponentes de base 10 y los logaritmos. Resuelve por tu cuenta los pasos de la investigación. Después compara tus resultados con los siguientes. Paso 1 A continuación está la gráfica de f(x) 10 x, junto con la información acerca de la función. Dominio todos los números reales Rango y 0 Intersección x no hay Intersección y 1 Ecuación de la asíntota y 0 (eje x). Paso 2 Recuerda que una vez que hayas completado los valores de salida para la función original, puedes hallar los valores de entrada para el inverso. A continuación están las tablas completas. x f (x) x f 1 (x) Paso 3 Ingresa los puntos de la tabla inversa en una gráfica de dispersión. Ajusta tu ventana de modo que se puedan ver los siete puntos. A continuación está la gráfica, junto con su tabla de información. Dominio x 0 Rango todos los números reales Intersección x 1 Intersección y no hay Ecuación de la asíntota x 0 (eje y) Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 5 71

16 Lección 5.6 Funciones logarítmicas (continuación) Paso 4 Este inverso se llama logaritmo de x, o log(x). A continuación están las respuestas para 4a h. Asegúrate de que puedes hallar estos valores usando tu calculadora. Consulta Calculator Note 5C para aprender cómo trabajar con logaritmos en la calculadora. a b. log c. log d. 10 log e f. log g. log log h. log Paso 5 Examina las respuestas de b, f y h. Parece que el logaritmo da el exponente en base 10. Por lo tanto, log 10 x debe ser x. Paso 6 Mira las respuestas de d y g. El logaritmo parece deshacer el exponente. Por lo tanto, 10 log x x. Paso 7 Si no pudiste completar estos enunciados por tu cuenta, inténtalo ahora antes de comprobar los siguientes resultados. Puedes verificar estas respuestas con tu calculadora. a. Si , entonces log b. Si , entonces log c. Si , entonces log Paso 8 Si y 10 x, entonces log y x. Log x es el exponente que colocas en la base 10 para obtener x. Por ejemplo, log porque También puedes hallar logaritmos para otras bases. La base se especifica como subíndice después de la palabra log. Por ejemplo, log 2 32 es 5, el exponente que tienes que ponerle a 2 para obtener 32. Si no se especifica ninguna base, se supone que log x es el logaritmo base 10 (o sea, log x significa log 10 x). Los logaritmos con base 10 se llaman logaritmos comunes. Resuelve la ecuación dada en el Ejemplo A de tu libro y después lee la solución. Luego, lee el párrafo corto que sigue al Ejemplo A y la definición de logaritmo. El Ejemplo B muestra cómo usar logaritmos para resolver una ecuación exponencial cuando la base no es 10. Léelo atentamente y asegúrate de comprender cada paso de la solución. Verifica tu comprensión resolviendo la ecuación del siguiente ejemplo. EJEMPLO Resuelve 7 x 211. Solución Vuelve a escribir cada lado de la ecuación como una potencia de base x 211 Ecuación original. 10 log 7 x 10 log 211 Usa el dato que a 10 log a. log 7 x log 211 x lo g 21 lo g 71 Usa la propiedad de la igualdad de las bases comunes. Divide ambos lados por log 7. x Usa una calculadora para comprobarlo. Mira la ecuación original, 7 x 211, del ejemplo anterior. La solución de esta ecuación es el exponente que tienes que poner en 7 para obtener 211. En otras palabras, x log El cuarto paso de la solución indica que log lo g 21 1 lo g 7. Esto ilustra la propiedad del cambio de bases de los logaritmos. Lee acerca de esta propiedad en tu libro. Después analiza el Ejercicio C en tu libro. 72 CHAPTER 5 Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish

17 LECCIÓN CONDENSADA 5.7 Propiedades de logaritmos En esta lección usarás logaritmos como ayuda para hacer cálculos complejos explorarás las propiedades de los logaritmos Lee el primer párrafo de la lección en la página 293 de tu libro. Después, lee el ejemplo, resolviéndolo con lápiz y papel. Las soluciones de las tres partes consideran el hecho de que m 10 log m. El siguiente ejemplo te dará más práctica. Resuelve cada parte por tu cuenta antes de leer la solución. EJEMPLO Convierte los números en logaritmos para resolver estos problemas. a. Halla sin usar la tecla de multiplicación de tu calculadora. b. Halla sin usar la tecla de división de tu calculadora. c. Halla sin usar la tecla de exponenciación de tu calculadora. Solución a log log log log b log log log log c. 10 log (log 9.3) Antes de que hubiera calculadoras, las personas hacían cálculos como los anteriores usando tablas de logaritmos base 10. Por ejemplo, para hallar , buscaban log y log , y sumaban esos números. Después, resolvían en sentido inverso para hallar el antilog, o antilogaritmo, de la suma. El antilog de un número es 10 elevado a ese número. Por ejemplo, el antilog de 3 es 10 3, ó Investigación: Propiedades de los logaritmos En esta investigación explorarás las propiedades de los logaritmos. Completa la investigación. Después, compara tus resultados con los siguientes. Paso 1 A la derecha está la tabla completa. Paso 2 Éstas son seis respuestas de muestra. Puedes hallar otras. log 2 log 3 log 6 log 2 log 5 log 10 log 2 log 6 log 12 log 2 log 8 log 16 log 3 log 5 log 15 log 3 log 9 log 27 Paso 3 La suma de log a y log b es igual al logaritmo del producto de a y b. Paso 4 Éstas son tres respuestas posibles. Puedes hallar otras. log 9 log 10 log 90 log 3 log 10 log 30 log 8 log 9 log 72 Puedes representar el patrón con la ecuación: log a log b log ab. Forma Logaritmos decimal Log Log Log Log Log Log Log Log Log Log Log Log Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 5 73

18 Lección 5.7 Propiedades de logaritmos (continuación) Paso 5 Éstas son seis respuestas de muestra. Hay muchas otras. Intenta hallar algunas más. log 6 log 2 log 3 log 6 log 3 log 2 log 10 log 2 log 5 log 10 log 5 log 2 log 12 log 2 log 6 log 15 log 3 log 5 Puedes representar el patrón con la ecuación: log a log b log _ a b. Paso 6 Éstas son cuatro respuestas posibles. Puedes hallar otras. 3 log 2 log 8 3 log 3 log 27 4 log 2 log 16 2 log 5 log 25 Puedes representar el patrón con la ecuación b log a log a b. Paso 7 Como los logaritmos son exponentes, tienen propiedades similares a las de los exponentes que ya estudiaste. Por ejemplo, la propiedad que descubriste acerca de la suma de logaritmos, log a log b log ab, se relaciona con la propiedad del producto de los exponentes: a m a n a m+n. Qué otras conexiones puedes hallar entre las propiedades de los logaritmos y las propiedades de los exponentes? Las propiedades de los exponentes y de los logaritmos se resumen en la página 296 de tu libro. Léelas atentamente. 74 CHAPTER 5 Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish

19 LECCIÓN CONDENSADA 5.8 Aplicaciones de logaritmos En esta lección usarás logaritmos para resolver problemas reales que se pueden modelar con ecuaciones exponenciales usarás una técnica llamada rectificación de curvas para determinar si una relación es exponencial En esta lección usarás lo que has aprendido acerca de los logaritmos y sus propiedades para resolver problemas. Primero, analiza el Ejemplo A en tu libro. El quinto paso de esa solución implica sacar el logaritmo de ambos lados de la ecuación. Es importante recordar que sólo puedes sacar el logaritmo de ambos lados si sabes que el valor de cada lado es positivo. (La función del logaritmo no se define para cero ni para números negativos.) El siguiente ejemplo te muestra cómo resolver el Ejercicio 5c en tu libro. Intenta resolver el problema por tu cuenta antes de mirar la solución. EJEMPLO Solución 12,000 La ecuación f(x) da las ventas totales x días después del 1 lanzamiento de un nuevo 499(109) x juego de video. Qué día se vendieron 6,000 juegos? Sustituye f(x) por 6000 y resuelve. 6,000 12, (109) x Ecuación original. 6, (1.09) x 12,000 Multiplica ambos lados por 1 499(1.09) x x 1 Divide ambos lados por 6,000 y luego resta 1 de ambos lados x 1 4 Divide ambos lados por x(log 1.09) log Saca el logaritmo de ambos lados. 1 x log 1.09 log Multiplica ambos lados por log x 72.1 Se vendieron seis mil juegos 72 días después del lanzamiento. El Ejemplo B en tu libro ilustra una técnica llamada rectificación de curvas. Analiza este ejemplo resolviéndolo con lápiz y papel. La rectificación de curvas también se usa en la investigación. Comprueba con una calculadora Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 5 75

20 Lección 5.8 Aplicaciones de logaritmos (continuación) Investigación: Enfriamiento Paso 1 Lee el Paso 1 de la investigación en tu libro. Si dispones de un sensor de temperatura, puedes reunir tus propios datos. Si no lo tienes, usa los siguientes datos de muestra. Paso 2 Sea t el tiempo en segundos y sea p la temperatura del sensor en C. Dibuja una gráfica de cómo supones que serán los datos (t, p). Paso 3 Completa el Paso 3 en tu libro. A continuación hay una tabla y una gráfica con datos de muestra. Tiempo (s) t Temperatura ( C) p Tiempo (s) t Temperatura ( C) p La gráfica muestra un deterioro exponencial y el límite parece ser 22. Si 22 es el límite, entonces una ecuación de la forma p 22 ab t, ó p 22 ab t, modelará los datos. Al sacar el log de ambos lados obtienes log(p 22) log a t log b, que es una ecuación lineal. Por lo tanto, si el límite es 22, entonces la gráfica de log(p 22) será lineal. Paso 4 Resta 22 de cada temperatura y representa gráficamente (t, log(p 22)). Si estás usando tus propios datos, podrías borrar cualquier valor repetido al final de tu conjunto de datos. La representación gráfica de los datos de muestra da el siguiente diagrama que parece ser lineal. Por consiguiente, 22 es el límite. 76 CHAPTER 5 Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish

21 Lección 5.8 Aplicaciones de logaritmos (continuación) Paso 5 Ahora necesitas hallar una ecuación que modele los datos. Usa la recta mediana-mediana. ŷ 0.007x 0.88 Recta mediana-mediana para los datos de (t, log(p 22)). log(p 22) 0.007t 0.88 Sustituye y por log(p 22) y x por t. p t 0.88 p t p t Definición de logaritmo. Suma 22 a ambos lados. Propiedad de multiplicación de los exponentes. p t Comprueba p t Propiedad de las potencias de los exponentes. p 0.98 t Comprueba ŷ (0.98) x Vuelve a escribir de la forma y k ab x. Puedes usar una calculadora para verificar el ajuste. Discovering Advanced Algebra Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 5 77