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EL ESTUDIO DE FUNCIONES CON CALCULADORA GRÁFICA - PDF
EL ESTUDIO DE FUNCIONES CON CALCULADORA GRÁFICA
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María Antonia Soler Bustamante
1 EL ESTUDIO DE FUNCIONES CON CALCULADORA GRÁFICA Autores: Julio Rodrigo Martínez Floreal Gracia Alcaine J. Fernando Juan García Alfred Mollá Pino Onofre Monzó del Olmo José Antonio Mora Sánchez Pascual Pérez Cuenca Tomás Queralt Llopis Salvador Caballero Rubio
2 T 3 Europe es una marca registrada de Texas Instruments. Título: El estudio de funciones con calculadora gráfica Autores: Julio Rodrigo Martínez Floreal Gracia Alcaine J. Fernando Juan García Alfred Mollá Pino Onofre Monzó del Olmo José Antonio Mora Sánchez Pascual Pérez Cuenca Tomás Queralt Llopis Salvador Caballero Rubio Maquetación: Víctor González Ibáñez Edita: SEMCV Imprime: Copistería Format S.L. ISBN: X Depósito Legal: CS
3 En recuerdo de Miguel, el amigo que nos falta.
5 ÍNDICE 1. Introducción... pág Resolución de ecuaciones... pág Estudio de familias de funciones... pág Estudio de las propiedades de una función... pág Dominio, cortes con los ejes, monotonía, asíntotas y extremos de una función... pág Recta tangente y función inversa... pág Límites y continuidad... pág La derivada en el estudio gráfico de una función... pág Aproximación lineal de funciones derivables... pág Calculadora gráfica e integral definida... pág Funciones definidas a trozos... pág Programación lineal... pág Inecuaciones en la calculadora gráfica pág Programación lineal... pág Problemas de optimización de funciones... pág Estudio de funciones en coordenadas paramétricas y polares... pág Modelos funcionales... pág Modelos matemáticos y regresión. El zoom de la cámara fotográfica... pág Funciones en la construcción de figuras... pág Funciones y CBL... pág Funciones y CBR... pág Bibliografía... pág. 145
7 INTRODUCCIÓN De a Gráfica Tabular Analítica Verbal Gráfica Tabular Analítica Verbal Reelaboración de la gráfica Representación cartesiana de puntos Representación gráfica Construcción de un esbozo Estimación de valores de las variables Reelaboración de la tabla Cálculo de valores particulares de la fórmula Comparación de valores de las variables Elección de una familia funcional verosímil Realización de un ajuste Manipulación algebraica o analítica de la fórmula Elaboración de un modelo funcional Interpretación de la gráfica Interpretación y análisis de datos Identificación y análisis de la fórmula Discusión y reflexión
9 El estudio de funciones con calculadora gráfica 1. INTRODUCCIÓN El concepto de función constituye una idea unificadora de gran importancia en las matemáticas. Las funciones, que son correspondencias especiales entre los elementos de dos conjuntos, están presentes a lo largo de todo el currículo. En aritmética las funciones aparecen como operaciones numéricas, donde dos números se corresponden con uno sólo, como en el caso de la suma de un par de números; en álgebra las funciones son relaciones entre variables que representan números; en geometría las funciones ponen en relación conjuntos de puntos con sus imágenes en movimientos tales como reflexiones, traslaciones y giros; por último, en los fenómenos aleatorios relacionan sucesos con la probabilidad de que ocurran. El concepto de función es importante también porque constituye una representación matemática de muchas situaciones de entrada salida que se encuentran en el mundo real, incluyendo las que han surgido últimamente como resultado de los avances de la tecnología. En la enseñanza secundaria en España, el estudio de las funciones se ha venido centrando en la descripción de las características analíticas de la función a partir de la fórmula, con unos procedimientos bastante reglados, y con el fin último de llegar a la representación de la misma. El aprendizaje se sitúa demasiado pronto en el nivel de los conceptos de límite, derivada, integral, etc., en lugar de proporcionar a los estudiantes suficientes experiencias para que estos conocimientos matemáticos sean comprendidos y relacionados con muchos otros: numéricos, geométricos, gráficos y algebraicos. En una primera aproximación podemos considerar a la calculadora gráfica como un instrumento que automatiza tareas a las que hasta ahora se dedicaba gran parte del tiempo de las clases de matemáticas, como es el caso de la construcción de una gráfica a partir de una expresión algebraica. Pero esta automatización no se consigue sólo con apretar la tecla s, también requiere de la intervención del estudiante que ha de comunicar a la máquina cuál es la zona en la que suceden las cosas que interesan o si hay que realizar alguna modificación en la expresión algebraica para analizar un aspecto nuevo. Desde este punto de vista, el trabajo con calculadoras requiere de nuevas destrezas y conocimientos. Según las investigaciones de Janvier C. (1978), el concepto de función se materializa a través de cuatro representaciones distintas que, idealmente, contienen la misma información y que, sin embargo, ponen de manifiesto aspectos y propiedades de las funciones no necesariamente idénticos. 3
10 1. Introducción Considerando la idea de función como expresión de una dependencia entre variables, las cuatro representaciones que señala Janvier son: Gráfica: tiene relación esencialmente con potencialidades conceptualizadoras de la visualización y por tanto con el mundo de las formas en la geometría y la topología. Tabular: pone de manifiesto los aspectos cuantitativos o numéricos. Analítica: es la codificación simbólica que nos permite trabajar en álgebra. Verbal: de carácter cualitativo, la más próxima a las destrezas más básicas. Pero, desde otro punto de vista, la más compleja ya que articula todas las demás y actúa con ellas como clave interpretativa o piedra angular que las sostiene y da sentido. Las calculadoras gráficas, en esta forma de ver el aprendizaje de las funciones, ayudan a los estudiantes en la compresión de estas formas de representación y facilita el paso de unas a otras, es decir, traducir es entender. Las cuatro posibles representaciones de las funciones se valen de códigos diferentes para transcribir la relación existente entre dos variables causalmente dependientes. Janvier asocia el aprendizaje de las funciones al desarrollo de la capacidad, la habilidad y la destreza de recodificar la información de unas representaciones funcionales a otras. Los cuatro sistemas de codificación posibles generan las siguientes eventuales traducciones: De a Gráfica Tabular Analítica Verbal Gráfica Tabular Analítica Verbal Reelaboración de la gráfica Representación cartesiana de puntos Representación gráfica Construcción de un esbozo Estimación de valores de las variables Reelaboración de la tabla Cálculo de valores particulares de la fórmula Comparación de valores de las variables Elección de una familia funcional verosímil Realización de un ajuste Manipulación algebraica o analítica de la fórmula Elaboración de un modelo funcional Interpretación de la gráfica Interpretación y análisis de datos Identificación y análisis de la fórmula Discusión y reflexión 4
11 El estudio de funciones con calculadora gráfica García (1994), en su artículo Funciones de la calculadora gráfica, hace un análisis de cuáles de esas conexiones entre las representaciones funcionales pueden ser automatizadas por las calculadoras gráficas, y ésas son las que tienen un carácter más mecánico. En su artículo señala las marcadas en el cuadro anterior con negrita y nos hace observar que son precisamente las doce casillas restantes las que reflejan las componentes que menos atención han recibido hasta el momento por parte de las matemáticas escolares. Las calculadoras gráficas pueden ayudar a estudiar mejor algunas funciones, además de las que fácilmente pueden ser ejecutadas automáticamente. Esto nos servirá para plantear la forma en que puede cambiar la enseñanza y el aprendizaje de las funciones. La ayuda que las calculadoras gráficas proporcionan puede ser de varios tipos: - Realizar exploraciones previas para comprender mejor el problema. - Confirmar y comprobar estudios o conjeturas previas. - Alcanzar soluciones intuidas o de las que no estamos plenamente convencidos. - Conocer nuevos métodos que complementen a otros ya conocidos o disponer de métodos alternativos cuando los tradicionales no están a nuestro alcance. - Adquirir más experiencia por la posibilidad de estudiar mayor cantidad de casos prácticos. Las traducciones que la calculadora puede hacer -o ayudar a hacer- de manera automática son: De a Gráfica Tabular Analítica Verbal Gráfica Tabular Analítica Reelaborar la gráfica con q y p Representación cartesiana de puntos con STATPLOT Representación gráfica con s Obtención de pares de valores con r Reconstrucción de la tabla con TBLSET Cálculo de valores particulares en la fórmula, Y 1 (a) Regresión y familias de funciones Realización de un ajuste Las calculadoras TI89 y TI92 realizan cálculos simbólicos Verbal 5
12 1. Introducción Y quedan traducciones menos mecanizables: De a Gráfica Tabular Analítica Verbal Gráfica Tabular Analítica Estimación de valores de las variables Elección de una familia funcional verosímil Manipulación algebraica o analítica de la fórmula Interpretación de la gráfica Interpretación y análisis de los datos Identificación y análisis de la fórmula Verbal Construcción de un esbozo Medición de valores de las variables Elaboración de un modelo funcional Discusión Las clases de matemáticas deben dedicar la atención necesaria para adquirir destreza en la utilización de la calculadora gráfica en aquellas tareas que la máquina realiza automáticamente, quedando dos tareas de mayor envergadura: - Saber cómo debemos interpretar los resultados de nuestro trabajo y el de la calculadora para reorientarlos de la manera más productiva. - Establecer relaciones con otros conceptos y técnicas para ampliar la visión de las matemáticas. Se ha repetido muchas veces que las calculadoras permiten la utilización de valores más reales, con datos más cercanos a los estudiantes, pero esto no se debe entender solamente como que los trenes ya pueden ir a velocidades distintas a 60 y 40 km/h. Las posibilidades que se abren son mucho mayores: ahora podemos resolver cualquier tipo de ecuación, no sólo las que tienen métodos escolares, las ecuaciones de tercer grado pueden no tener soluciones enteras, las de cuarto grado pueden dejar de ser bicuadradas, las exponenciales pueden tener más de una base, se puede trabajar fácilmente con funciones recursivas, etc., los datos con los que se realiza una regresión pueden ser verdaderamente reales y obtenidos de situaciones prácticas por los propios estudiantes. Se puede registrar el número de oscilaciones que realizan durante un tiempo determinado varios péndulos de distintas longitudes, representar con una gráfica la relación que se da entre el número de oscilaciones y la longitud del péndulo, formular esta relación, predecir a partir de ella el número de oscilaciones esperadas para péndulos de otras longitudes, y comprobar sus predicciones. 6
13 El estudio de funciones con calculadora gráfica Cada vez es más importante conocer y reconocer distintos tipos de familias funcionales, de manera que se asocien rápidamente variaciones funcionales lineales, cuadráticas, exponenciales, etc. La calculadora gráfica proporciona facilidad de análisis de cada una de las familias, de manera adecuada a los ritmos de aprendizaje de los alumnos, con lo que favorece de forma extraordinaria la asimilación de conceptos sobre gráficas. Hay que reconocer que en el estudio de las gráficas la componente visual es de primer orden, y esto es lo que proporciona la calculadora gráfica. Esta calculadora puede sustituir el trabajo de manipulación algebraica que se realiza en las matemáticas escolares. En un futuro próximo, cuando las calculadoras gráficas se generalicen, como lo están ahora las científicas, la situación aportará ciertas ventajas: - No habrá necesidad de aprender distintos métodos para la resolución de distintos tipos de ecuaciones: lineales, cuadráticas, polinómicas, logarítmicas, exponenciales, trigonométricas, etc. - Los métodos de la calculadora tanto científica como gráfica son mucho más intuitivos y conectan muy bien con otros conocimientos matemáticos, menos formales que los algebraicos. - Podremos llegar a muchos más estudiantes, que ahora se ven desanimados por la complejidad de los métodos utilizados. El porcentaje de estudiantes que sigue con aprovechamiento los métodos algebraicos escolares que se tratan de enseñar en secundaria es muy bajo. Pero no todo son ventajas, esta situación también tiene previsibles inconvenientes: - Las reglas de manipulación algebraica no están en la enseñanza de las matemáticas para martirizar a los estudiantes ni por capricho de los diseñadores de los programas, sino por la utilidad de las expresiones para representar situaciones y analizarlas desde la óptica científica. - La calculadora gráfica todavía no se ha generalizado entre los estudiantes como lo han hecho la calculadora elemental o la científica. - En el estudio de funciones con la ayuda de las calculadoras gráficas, sería deseable un cierto consenso entre los enseñantes que establezca una serie de normas comunes. Sería algo parecido a lo que ocurre actualmente con el algoritmo de cálculo de las raíces cuadradas, que está siendo desterrado de la escuela, como ya ocurriera hace años con el de la raíz cúbica. 7
14 1. Introducción - La utilización de las calculadoras gráficas en las pruebas de acceso a la universidad es ya un hecho en la mayoría de Comunidades Autónomas, esto hace que aumente su importancia para provocar cambios en el currículo de las matemáticas del bachillerato. - Con la generalización de las calculadoras gráficas se hace necesario un cambio en la orientación de la enseñanza de las matemáticas escolares. Las clases deberán dedicar su tiempo y su esfuerzo a todo aquello que las calculadoras no son capaces de hacer, en especial a la búsqueda de relaciones entre los conceptos matemáticos implicados. Conviene además recordar la propuesta del NCTM en sus Estándares Curriculares y de Evaluación (1991): El currículo de matemáticas debería incluir una continuación del estudio de funciones para que los estudiantes sean capaces de: - Elaborar modelos de fenómenos del mundo real con diversos tipos de funciones. - Representar y analizar relaciones funcionales utilizando tablas, reglas orales, ecuaciones y gráficas - Hacer traducciones entre representaciones tabulares, gráficas y analíticas de funciones. - Reconocer que con el mismo tipo de función pueden elaborarse modelos para una gran variedad de situaciones problemáticas. - Analizar los efectos que ocasiona en las gráficas de funciones un cambio de los parámetros. Y para que, además, los futuros universitarios puedan: - Entender las operaciones con conjuntos de funciones, sus propiedades generales y su comportamiento. En los materiales que proponemos se atiende a conocimientos matemáticos de funciones, gráficas y de otros temas matemáticos: Números: planteamiento numérico de algunas situaciones, comprobaciones para números grandes, etc. Álgebra: utilización y manipulación de expresiones algebraicas y ecuaciones. Estadística: se da sentido al cálculo de promedios, curvas de regresión y coeficientes de correlación. Geometría: obtención de las relaciones entre los distintos elementos geométricos que intervienen en una situación. Resolución de problemas: uso de distintos métodos de resolución, sus conexiones, discusión de los resultados, etc. 8
15 El estudio de funciones con calculadora gráfica En el estudio de funciones dedicaremos especial atención a los conocimientos de tipo cualitativo al abordar las situaciones. En el curso del trabajo realizado intentaremos: - Construir funciones que puedan servir de modelo a problemas del mundo real. - Interpretar gráficas: extraer su significado, analizar, comparar incrementos y tendencias, realizar predicciones y conjeturas. - Utilizar cambios en los ejes y escalas para obtener en cada momento la gráfica que mejor información visual ofrezca. - Desarrollar y utilizar tablas, gráficas y reglas para describir situaciones. - Construir gráficas a partir de las expresiones algebraicas obtenidas por diversos métodos: numéricos, estadísticos o de relaciones geométricas. - Realizar actividades de clasificación, en las que se relacionen distintos tipos de funciones con sus correspondientes gráficas (que las caracterizan). - Integración de los temas tanto entre sí como a través de los distintos niveles. - Interpretar la ecuación de una función expresada en forma analítica como comprobación de la razonabilidad de las representaciones generadas por las utilidades gráficas. La calculadora gráfica sirve para automatizar algunas actividades y facilitar otras, pero en todo momento corresponde al resolutor tomar decisiones acerca de las acciones a realizar e interpretar los resultados, así como incorporarlas al conjunto de conocimientos que ya posee. Las matemáticas escolares no quedan vacías de contenido con la introducción de las calculadoras gráficas. Todo lo contrario, facilitan una mejor comprensión de las matemáticas. No hay más que fijarse en la cantidad de conceptos matemáticos traídos a cuenta de la resolución de una ecuación (ver capítulo 2): función, gráfica, crecimiento, tasa de crecimiento, punto de corte, dominio, etc.. Todos ellos se han de entrelazar para dar respuesta a la situación planteada. Al contrario de lo que se podría creer inicialmente, con la calculadora gráfica no predominan los métodos mecánicos, son las consideraciones cualitativas las que prevalecen para avanzar. Nuestro objetivo ha sido aportar una colección de materiales de clase al profesorado de matemáticas, que facilite su trabajo en la búsqueda de una mejora en la tarea de hacer más matemáticas asequibles a más alumnos, con la convicción de que las calculadoras gráficas son una herramienta que en un futuro próximo estará a disposición de la mayoría de los estudiantes, bien porque sean asequibles a las economías familiares o porque los centros dispondrán de paquetes de calculadoras que pondrán al servicio de los estudiantes en las clases y para los exámenes externos a las escuelas. En 2. Resolución de ecuaciones utilizaremos métodos gráficos para la resolución de ecuaciones y veremos la forma en que cambia la perspectiva del trabajo de la clase. 9
16 1. Introducción El 3. Estudio de familias de funciones se dedica al estudio de los cambios que producimos en la gráfica cuando variamos los parámetros de una función. Estudiaremos rectas, parábolas, funciones racionales y trigonométricas. En 4. Estudio de las propiedades de una función se hace un recorrido por los distintos tópicos de la representación gráfica de funciones y la mejor forma de sacar provecho a la calculadora gráfica en su tratamiento, prestando especial atención a las relaciones entre los conceptos involucrados. En 5. Funciones definidas a trozos realizaremos un estudio de aquellas situaciones en las que no se puede utilizar el = al plantear una expresión que represente el enunciado o la función resultante no tiene la misma expresión algebraica en todo su dominio. En 6. Programación lineal se empieza con el trabajo de las inecuaciones y se concluye con problemas de programación lineal y su optimización. En 7. Problemas de optimización de funciones analiza varias situaciones clásicas de optimización y su tratamiento desde un punto de vista numérico, gráfico y analítico. En 8. Estudio de funciones en coordenadas paramétricas y polares analizaremos este tipo de definición de las funciones en situaciones en las que resulta más fácil y útil que la habitual cartesiana. Por último, en 9. Modelos funcionales estudiaremos situaciones que provienen de otros campos utilizando fuentes distintas para obtener la información: en primer lugar analizaremos la relación numérica entre la longitud del objetivo de la cámara fotográfica y el ángulo de visión, aplicaremos las potentes técnicas de regresión que aporta la calculadora para llegar a una relación funcional entre estas dos magnitudes; será un ejemplo de conjunción de métodos numéricos, estadísticos, geométricos y funcionales. La fuente de información en las funciones en la construcción de figuras será la imaginación y la relación entre las ideas matemáticas. Por último, utilizaremos los laboratorios CBL y CBR para obtener datos a través de sensores, introducirlos en la calculadora gráfica y realizar un tratamiento que nos lleve a relaciones funcionales. 10
17 El estudio de funciones con calculadora gráfica RESOLUCIÓN DE ECUACIONES 11
18 2. Resolución de ecuaciones 12
19 El estudio de funciones con calculadora gráfica 2. RESOLUCIÓN DE ECUACIONES El tratamiento gráfico o numérico proporciona un apoyo visual a otras formas de ver la resolución, en este caso como punto de corte de una función con el eje de abscisas -o como punto común a dos curvas-, pero en la mayoría de las ocasiones es impracticable cuando estamos obligados a dibujar las gráficas punto a punto sobre el papel. Cuando la calculadora automatiza este proceso, no podemos decir que ha resuelto el problema, sino que lo ha transformado, ahora ya no necesitamos dibujar manualmente la curva, pero aún nos quedan muchas cosas por hacer: - Traducir la ecuación al lenguaje de la calculadora. - Conocer los menús y operaciones de la calculadora para elegir las opciones más adecuadas. - Saber desde dónde veremos mejor la función o las funciones implicadas (situar un punto de observación). - Elegir la escala más adecuada. Métodos gráficos para resolver una ecuación 3 2 Para resolver la ecuación 2x 6x 6x + 6 = 0, introducimos la función 3 2 y = 2x 6x 6x + 6 en la calculadora y la representamos gráficamente con el q 6:Z Standard, es decir, para valores 10 x 10, 10 y 10. Las raíces de la ecuación vienen dadas por los puntos de corte de la función con el eje de abscisas. La calculadora permite que nos movamos sobre la curva con rpara situarnos en el punto más cercano a la raíz. 13
20 2. Resolución de ecuaciones Podemos ampliar la zona que deseemos, para ello tenemos varias opciones: - Zoom de caja (q 1:Zbox): necesitará dos vértices opuestos del rectángulo que servirán de extremos a la abscisa y la ordenada para la nueva pantalla. - Zoom de acercamiento (q 2:Zoom In): con centro en el lugar en que se encuentra el cursor, se realiza una ampliación de una región de la pantalla con un factor determinado (normalmente es 4 por defecto). Volvemos a la pantalla anterior con (q 3:Zoom Out). - Modificar los extremos de la ventana (p): señalamos los valores de x e y entre los que deseamos estudiar la función manualmente. Es una opción interesante cuando hemos obtenido previamente información de la región que vamos a analizar, mientras que las dos anteriores tienen más sentido cuando estamos en la fase exploratoria y queremos determinarla. - Redibujar la función con ZoomFit (q 2:ZoomFit): La calculadora vuelve a dibujar la función sin variar los extremos de la variable independiente, pero modifica los valores máximo y mínimo de Y en el intervalo que estamos representando para que se puedan dibujar todos los puntos. Para el caso anterior vemos cómo seguimos representando para valores de x entre 2 y 0.5 mientras la y entre 22 y
21 El estudio de funciones con calculadora gráfica Cualquiera de los procedimientos descritos se puede realizar repetidamente o utilizar combinaciones de ellos hasta conseguir la aproximación deseada en función de las exigencias de la situación. Métodos numéricos para resolver ecuaciones Los métodos numéricos para resolver ecuaciones se basan en la búsqueda de los lugares en los que la función cambia de signo. En la mayoría de los casos hay que hacer algunas pruebas para encontrar el paso de los valores positivos a negativos o al contrario. En la misma función anterior 3 2 2x 6x 6x + 6 = 0, hay que introducir en TBLSET un valor inicial en TblStart y otro para el incremento en Tbl. Pasamos a la tabla de valores con la tecla TABLE. En este caso encontramos a primera vista dos de los cambios de signo (hay un tercero que no aparece). Para buscar la raíz con más exactitud, tenemos que variar el valor inicial y el incremento. Aquí abajo tenemos las pantallas que tienen los siguientes valores iniciales e incrementos: y así sucesivamente hasta alcanzar la precisión deseada. Métodos automáticos para el cálculo de raíces Las calculadoras gráficas incorporan una colección de herramientas muy potentes, que permiten realizar automáticamente cálculos sobre gráficas de funciones para obtener la solución de una ecuación. Podemos obtener el punto 3 de corte de la curva anterior, y = 2x 2 6x 6x + 6, con el eje de abscisas con y CALC 2:Zero. 15
22 2. Resolución de ecuaciones En la gráfica de la función tenemos que determinar el intervalo donde se encuentra la raíz buscada; para ello nos pide ordenadamente tres datos: primero un punto sobre la curva que esté a la izquierda (Left Bound?), otro a la derecha (Right Bound?), y por último una aproximación al punto de corte (Guess?). Podemos encontrar las soluciones desde la pantalla principal con y CATALOG solve. El resultado es la raíz de una función para una determinada variable, pero aportamos un valor estimado inicial y los extremos entre los cuales va a obtener la raíz. La sintaxis es solve (función, variable, aproximación, {extremo inferior, extremo superior}). En la pantalla vemos cómo obtenemos dos de las soluciones de la ecuación que hemos introducido en la función Y 1 del editor de funciones, para un mismo intervalo al tomar aproximaciones distintas. En el menú 0:Solver tenemos una nueva herramienta muy potente para la obtención de raíces de ecuaciones, en el que se puede resolver cualquier ecuación que se supone igualada a cero. Vamos a resolver la ecuación cos x x = 0 : pulsamos 0:Solver, entraremos en el editor de ecuaciones de la pantalla de la izquierda, pero esto sólo ocurre cuando no se ha utilizado anteriormente. Si sale una pantalla como la de la derecha: el editor de resolución interactivo, pulsamos } para ir al editor de ecuaciones de la izquierda. Introducimos la función en el editor: cos x x, que queremos resolver igualada a 0. Se almacenará en la variable eqn, y pasaremos al editor de resolución interactivo con Í. Damos a x un valor inicial que servirá de aproximación; la búsqueda se realiza entre los extremos marcados en bound, por defecto entre y En esta situación pulsamos ƒ SOLVE y obtenemos la raíz en el valor de x (marcada con un cuadrado a su izquierda). En la última línea del editor nos muestra left-rt=0; este valor indica la diferencia entre los miembros izquierdo y derecho de la ecuación. 16
23 El estudio de funciones con calculadora gráfica Si hay más de una solución para la ecuación, las encontraremos dando diferentes aproximaciones al valor de x. Para otras posibilidades de Solver es conveniente revisar el manual de la calculadora. Destrezas para utilizar calculadoras gráficas Los métodos gráficos combinan dos perspectivas de la resolución de ecuaciones: el sentido lógico, la búsqueda de los valores de x que satisfacen la condición planteada algebraicamente, y el sentido geométrico, la localización de los puntos de intersección de las curvas. De esta forma el estudiante comprenderá mejor lo que está haciendo. Por otra parte, no hay que perder de vista que el tratamiento gráfico abre la puerta a una poderosa herramienta para la resolución de problemas matemáticos de muy diversos tipos. Análisis del comportamiento de las funciones Las calculadoras posibilitan el tratamiento de situaciones de aprendizaje que, en el mejor de los casos, habría que esperar varios cursos y, en otros casos, ni siquiera se podrían estudiar. El abanico de ecuaciones que podemos resolver mediante métodos algebraicos limita mucho las posibilidades de la matemática escolar, mientras que la calculadora permite que se puedan abordar muchas otras. En matemáticas se enseña a resolver ecuaciones polinómicas y también las exponenciales, pero no tenemos método algebraico cuando lo que nos encontramos es una combinación de ambas, por ejemplo: ( x 8) 2 x + 2 = x + 2x 5. El tratamiento con calculadora gráfica no es más que una pequeña variación del proceso seguido para la obtención de raíces: en lugar de obtener los puntos de corte con el eje de abscisas, buscamos los puntos de corte de dos curvas. Dibujaremos las ( x 8) funciones 2 2 y = x + e y = x + 2x 5 para obtener los puntos de intersección de estas dos curvas. También podíamos haber seguido un procedimiento iterativo con el zoom para cada una de las raíces. 17
24 2. Resolución de ecuaciones Para obtener cada punto de corte con la calculadora, pulsamos y CALC y la opción 5:Intersect. La calculadora nos pide que indiquemos cada una de las curvas y que le proporcionemos una aproximación: De esta forma podemos obtener cada uno de los puntos de corte. Pero hay detalles que han escapado a la calculadora en la que sólo hemos visto la pantalla estándar ( 10 x 10, 10 y 10). A partir del punto de corte que hay más a la derecha, la gráfica de y = x + ( x 8) 2 queda por debajo 2 de la gráfica de y = x + 2x 5. Es el momento de aportar nuestros conocimientos sobre funciones exponenciales y polinómicas: Podemos estar seguros de que esa situación ha de cambiar para valores mayores del exponente ya que una función exponencial con base 2 crecerá, a la larga, mucho más rápidamente que cualquier función polinómica. Si dibujamos ahora la gráfica para 10 < x < 20, 50 < x < 350, nos encontramos con la confirmación de lo anterior: el tercer punto de corte que no aparecía en la ventana anterior: Elección de la escala adecuada En algunos casos tenemos ecuaciones 3 2 como 24x 26x + 9x 1 = 0 que, al ser representadas gráficamente, parecen tener un punto de intersección con el eje de abscisas al hacer la representación estándar (entre -10 y 10). 18

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 RESOLUCIÓN 
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