Crecimiento y decrecimiento de una función

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El crecimiento y decrecimiento de una función f se puede estudiar en un intervalo [a,b], en un punto x o en todo el dominio.

La tasa de variación indica cómo cambia una función al pasar de un punto a otro. Esta tasa examina si la función crece o decrece en una región.

Dibujo presentación crecimiento - decrecimiento.

Crecimiento y decrecimiento en un intervalo

Sean a y b dos elementos del dominio, tales que a < b y formando el intervalo [a,b].

  • Una función es creciente entre a y b si para cualquier par de puntos x1 y x2 del intervalo tales que x1<x2, se cumple que f(x1) < f(x2). Es decir, es creciente en [a,b] si al aumentar la variable independiente x, aumenta la variable dependiente y.
    Dibujo de una función creciente en un intervalo.
  • Una función es decreciente entre a y b si para cualquier par de puntos x1 y x2 del intervalo tales que x1<x2, se cumple que f(x1) > f(x2). Es decir, es decreciente en [a,b] si al aumentar la variable independiente x, disminuye la variable dependiente y.
    Dibujo de una función decreciente en un intervalo.
  • Una función es constante entre a y b si para cualquier par de puntos x1 y x2 del intervalo tales que x1<x2, se cumple que f(x1) = f(x2). Es decir, es constante en [a,b] si al aumentar la variable independiente x, la variable dependiente y no varia.
    Dibujo de una función constante en un intervalo.

Ver ejemplo de crecimiento y decrecimiento en un intervalo

Crecimiento y decrecimiento en un punto

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Sea una función f derivable en el punto a.

  • La función f es creciente en a si f ’(a) > 0. Es decir, es creciente en a si la derivada es positiva.
    Dibujo de una función creciente en el punto a.
  • La función f es decreciente en a si f ’(a) < 0. Es decir, es decreciente en a si la derivada es negativa.
    Dibujo de una función decreciente en el punto a.
  • La función f es constante en a si f ’(a) = 0 y además es la derivada es nula en los puntos muy próximos a a. Es decir, es constante si la derivada es nula en a y en un entorno de a.
    Dibujo de una función constante en el punto a.

    En este caso, se exige que la derivada sea nula también en la proximidad de a ya que o sino sería un máximo o mínimo.

Ver ejemplo de crecimiento y decrecimiento en un punto

Intervalos de crecimiento y decrecimiento

Los intervalos de crecimiento y decrecimiento explican los trozos del dominio en los que la función crece o decrece.

Para hallar los intervalos de crecimiento y decrecimiento se realizará el siguiente procedimiento.

  1. Derivar la función, obteniendo f ’(x).
  2. Hallar las raíces de la derivada, es decir, los x tales que la derivada sea 0.
    Fórmula de las raíces de la derivada.
  3. Crear intervalos abiertos con extremos las raíces de f ’.

    Por ejemplo, si una función está definida en todos los números reales (es decir, en (-∞,+∞)) y tiene como raíces el 1 y el 3, entonces los intervalos a estudiar serían  (-∞,1) ,  (1,3)  y  (3,+∞) .

  4. Estudiar el signo que toma la derivada en un valor interior de cada intervalo, de manera que:
    Fórmula del crecimiento o decrecimiento según el signo de la derivada.

    Por ejemplo, si f ’(2)< 0, que es un punto interior de (1,3), entonces la función es decreciente en dicho intervalo.

  5. A partir del paso anterior, obtenemos todos los intervalos de crecimiento y decrecimiento.

Ejemplo de intervalos de crecimiento y decrecimiento

Crecimiento y decrecimiento en todo el dominio

  • Una función f es creciente en todo su dominio si es creciente en todos sus puntos. Es decir, si para todo punto a, f ’(a) ≥ 0.
  • Una función f es decreciente en todo su dominio si es decreciente en todos sus puntos. Es decir, si para todo punto a, f ’(a) ≤ 0.
  • Una función f es constante en todo su dominio si es constante en todos sus puntos. Es decir, si para todo punto a, f ’(a) = 0.

En estos casos se trata de funciones monótonas.

Ejemplo de crecimiento y decrecimiento en un intervalo

Estudiar el crecimiento y decrecimiento de la función f(x)=x2 en los intervalos [-2,-1] y [1,3].

Dibujo de un ejemplo de función para estudiar el crecimiento y decrecimiento en un intervalo.
  • Primero estudiamos la función en el intervalo [-2,-1], es decir a=-2 y b=-1. Veamos por ejemplo en el x1=-1,8 y x2=-1,2.
    Cálculo del crecimiento y decrecimiento de la función en el intervalo [-2,-1].

    La función en -1,8 es mayor que en -1,2, y así pasaría para todo par de puntos del intervalo x1 y x2, por lo que la función en [-2,-1] es decreciente.

  • Acto seguido, se estudia el crecimiento y decrecimiento en el intervalo [1,3], es decir a=1 y b=3. Vamos a ver en los puntos x1=1,5 y x2=2,5.
    Cálculo del crecimiento y decrecimiento de la función en el intervalo [1,3].

    En el valor 1,5 la función f es menor que en el 2,5, y así pasaría para todo par de puntos del intervalo x1 y x2. Por lo tanto la función es creciente en el intervalo [1,3].

Ejemplo de crecimiento y decrecimiento en un punto

Estudiar el crecimiento y decrecimiento en los puntos 0, 2 y 3 de la función f(x)=x3-5x2+5x+4.

Dibujo de un ejemplo de función para estudiar el crecimiento y decrecimiento en un punto.

Primero calcularemos la derivada de la función f:

Derivada de una función para estudiar el crecimiento y decrecimiento en un punto.
  • Veamos en el punto x=0.
    Cálculo de la derivada en el punto 0 para estudiar el crecimiento y decrecimiento.

    La derivada da f ’(0)=5 ≥ 0, por lo que f es creciente en 0.

  • Estudiaremos en el punto x=2.
    Cálculo de la derivada en el punto 2 para estudiar el crecimiento y decrecimiento.

    La derivada da f ’(2)=-3 ≤ 0, por lo que f es decreciente en 2.

  • Finalmente estudiaremos el punto x=3.
    Cálculo de la derivada en el punto 3 para estudiar el crecimiento y decrecimiento.

    La derivada da f ’(3)=2 ≥ 0, por lo que f es creciente en 3.

Ejemplo de intervalos de crecimiento y decrecimiento

Sea la función f definida en los número reales (intervalo  (-∞,+∞) ):

Fórmula de un ejemplo de función para estudiar los intervalos de crecimiento y decrecimiento.

Vamos a estudiar los intervalos de crecimiento y decrecimiento que tiene.

Ejemplo de gráfica de una función para estudiar los intervalos de crecimiento y decrecimiento.
  1. Derivamos la función, obteniendo f ’(x).
    Derivada de un ejemplo de función para estudiar los intervalos de crecimiento y decrecimiento.
  2. Hallamos las raíces de la derivada:
    Cálculo de las raíces de la derivada de un ejemplo de función.
  3. Los intervalos abiertos con extremos las raíces de f ’ serán:
    Intervalos de crecimiento y decrecimiento del ejemplo de función.
  4. Estudiamos el signo que toma la derivada en los valores interiores de cada intervalo, por ejemplo en el -1, el 1 y el 3:
    Signo de la derivada en los diferentes intervales para estudiar el crecimiento o decrecimiento.
  5. Hallamos que:
    • f es creciente en  (-∞,0)  y en  (2,+∞) .
    • f es decreciente en  (0,2) .

AUTOR: Bernat Requena Serra

AÑO: 2014


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9 Respuestas

  1. Kiara dice:

    excelente!! entendi muy bien

  2. Nicolas Camaño dice:

    Excelente! Muy bien explicado

  3. José Fernando Ospina dice:

    Muy bien explicado todo. Felicitaciones

  4. Scarlett dice:

    Hola, buen diaaa, les queria comunicar que no entendi nada, muchas gracias por hacerme perder el tiempo 🙂

    • Danni dice:

      Que no lo entiendas no significa que está mal explicado, significa que tienes que buscar otras formas u otros métodos para que tu comprendas, espero que lo hayas conseguido hace 5 meses, bye 🙂

  5. Juan Herrera dice:

    Hola, una consulta. Que se debe hacer si las raíces de la derivada son números imaginarios?

  6. Isaac Montoya dice:

    Me quedó muy claro el tema. Sigan asi de bien!

  7. Domingo Serpa dice:

    Excellente se les felicita desde acá Venezuela! en espera de Límites – Próximamente
    Sucesiones – Próximamente
    Series – Próximamente
    Derivadas – Próximamente
    Integrales – Próximamente

    Saludos!

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