x es el argumento, obligatorio positivo; el resultado es el exponente al que hay que elevar 2. L y E son inversas: L(E(x)) = x y E(L(x)) = x en sus dominios.
Periódica sencilla
Las ventas mensuales de un quiosco de temporada se modelan, en unidades, por
v(t) = 20 + 5·sin(π t / 6), t en meses.
t es el mes; 20 es el nivel medio; 5 es la amplitud; el seno completa un ciclo cuando su argumento avanza 2π, y π t / 6 avanza 2π cuando t avanza 12. El periodo es 12 meses.
Tarifa de un taller, en euros, según las horas x > 0:
c(x) = 2x si 0 < x ≤ 3; c(x) = x + 3 si x > 3.
x es el número de horas; 2x es el tramo inicial a 2 euros la hora; a partir de 3 horas la fórmula x + 3 continúa el precio (en x = 3 ambos expresiones valen 6) y luego sube 1 euro por hora.
Ejemplo 1. Doble y desplazamiento
2x+1 = 2·2x. No es un desplazamiento: es un estiramiento vertical de factor 2.
2x−1 = E(x − 1) sí es desplazar E una unidad a la derecha.
En x = 3: 2³ = 8, 2⁴ = 16 y 2² = 4.
Ejemplo 2. Periodo y trozo
v(15): 15 = 12 + 3, y el periodo es 12, así v(15) = v(3) = 25. También sin(π·15/6) = sin(5π/2) = sin(π/2) = 1, luego 5 · 1 = 5
20 + 5 = 25.
c(2) usa el primer trozo porque 2 ≤ 3: c(2) = 4.
c(6) usa el segundo: 6 > 3,c(6) = 6 + 3
6 + 3 = 9.
c(3) = 2·3
2·3 = 6. La otra fórmula en el borde no se aplica, pero daría 3+3 = 6: el precio no salta.
Ejercicios
1. Tres valores de la exponencial
Calcula 2³, 23+1 y 23−1.
Corrección
2³ = 8.
2⁴ = 16, el doble de 8.
2² = 4, la mitad de 8.
El +1 en el exponente duplica; no suma 1 al resultado.
Sumar 1 en el exponente multiplica por la base. Sumar 1 al resultado sería otra función, 2x + 1, que en x = 3 vale 9.
2. Logaritmo en base 3
Calcula log3(1), log3(9) y log3(1/3). Di el dominio.
Corrección
log3(1) = 0 porque 3⁰ = 1.
log3(9) = 2 porque 3² = 9.
log3(1/3) = −1 porque 3−1 = 1/3.
Dominio (0, ∞). El 0 y los negativos no entran.
El logaritmo puede dar negativo, como −1, pero su argumento no puede serlo. 1/3 es positivo y por eso es válido.
3. Dentro de dos años de temporada
Con v(t) = 20 + 5·sin(π t / 6), calcula v(15) y v(9).
Corrección
Periodo 12. 15 − 12 = 3, y v(3) = 25, luego v(15) = 25.
sin(π·9/6) = sin(3π/2)
sin(3π/2) = −1.
5 · (−1) = −5
20 + −5 = 15
v(9) = 15.
15 es el mínimo del modelo; 25 es el máximo.
Restar el periodo no cambia el seno. Esos argumentos del seno valen 0, 1, 0 y −1; no hace falta aproximar.
4. Elegir el trozo
Con la tarifa c de la lección, calcula c(3) y c(5).
Corrección
x = 3 entra en el primer trozo (≤ 3): c(3) = 6.
x = 5 > 3: c(5) = 5 + 3
5 + 3 = 8.
No se usa 2·5 = 10: esa fórmula ya no rige.
El salto de precio por hora pasa de 2 euros a 1 euro después de la tercera hora.
En una función a trozos la primera decisión es el intervalo, no la aritmética. Aplicar la fórmula vecina cambia el resultado: 10 no es el precio de 5 horas.
Cierre
La exponencial nunca corta el eje horizontal; el logaritmo no existe en los no positivos; la periódica se evalúa reduciendo al periodo; la función a trozos obliga a mirar la condición antes de sustituir.