Funciones potencias y trigonométricas
10. Evaluación de unidad: funciones potencia y funciones trigonométricas
Evaluación de unidad: funciones potencia y funciones trigonométricas
En esta evaluación aplicarás los aprendizajes desarrollados en la unidad sobre funciones potencia de exponente entero y funciones trigonométricas como modelos de periodicidad.
Se evaluará tu capacidad para:
- modelar crecimiento y decrecimiento mediante funciones potencia,
- leer y construir tablas,
- comparar gráficos y analizar el efecto de parámetros,
- reconocer situaciones periódicas,
- interpretar seno y coseno como modelos de periodicidad,
- relacionar seno y coseno con razones trigonométricas y circunferencia unitaria.
Objetivo de la evaluación
Integrar los contenidos de la unidad mediante ejercicios de desarrollo y preguntas de alternativa, utilizando interpretación algebraica, tabular, gráfica y contextual.
Indicadores de evaluación
- Reconoce y modela crecimiento o decrecimiento con funciones potencia.
- Interpreta tablas y gráficos de funciones potencia.
- Analiza el efecto de parámetros en funciones de la forma \(f(x)=a\cdot x^n\).
- Distingue fenómenos periódicos de fenómenos no periódicos.
- Interpreta modelos básicos con seno y coseno.
- Relaciona seno y coseno con la circunferencia unitaria y las razones trigonométricas.
- Responde primero los ejercicios de desarrollo justificando tus procedimientos.
- Luego responde las preguntas tipo PAES, marcando la alternativa correcta.
- En los ejercicios de desarrollo, no basta con escribir solo la respuesta final cuando se pide explicación.
Parte I: Ejercicios de desarrollo
Desarrollo 1
Considera la función \(f(x)=x^3\).
- Completa la tabla para \(x=-2,-1,0,1,2\).
- Indica si la función modela crecimiento, decrecimiento o ninguno de los dos en todo \(\mathbb{R}\).
| \(x\) | \(-2\) | \(-1\) | 0 | 1 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|
| \(f(x)\) | ? | ? | ? | ? | ? |
| \(x\) | \(-2\) | \(-1\) | 0 | 1 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|
| \(x^3\) | -8 | -1 | 0 | 1 | 8 |
La función es creciente en todo \(\mathbb{R}\), porque al aumentar \(x\), los valores de \(f(x)\) también aumentan.
Desarrollo 2
La función \(g(x)=x^{-1}=\dfrac{1}{x}\) modela una relación inversa.
- Completa la tabla para \(x=-2,-1,1,2,4\).
- Explica por qué esta función no está definida en \(x=0\).
| \(x\) | \(-2\) | \(-1\) | 1 | 2 | 4 |
|---|---|---|---|---|---|
| \(g(x)\) | ? | ? | ? | ? | ? |
| \(x\) | \(-2\) | \(-1\) | 1 | 2 | 4 |
|---|---|---|---|---|---|
| \(\frac{1}{x}\) | \(-\frac{1}{2}\) | -1 | 1 | \(\frac{1}{2}\) | \(\frac{1}{4}\) |
No está definida en \(x=0\) porque implicaría dividir por cero, y esa operación no está definida en los números reales.
Desarrollo 3
Compara las funciones \(y=x^2\) y \(y=x^{-2}=\dfrac{1}{x^2}\).
- Menciona una semejanza entre ambas.
- Menciona dos diferencias importantes.
Semejanza: ambas tienen exponente par, por lo que presentan simetría respecto del eje \(y\).
Diferencias:
- \(x^2\) está definida en \(x=0\), pero \(x^{-2}\) no.
- \(x^2\) pasa por el origen, mientras que \(x^{-2}\) tiene dos ramas y no corta el eje \(x\).
Desarrollo 4
Considera las funciones:
\[ y=x^2,\qquad y=3x^2,\qquad y=-x^2,\qquad y=\frac{1}{2}x^2 \]
Describe el efecto que produce cada cambio respecto del gráfico de \(y=x^2\).
- \(3x^2\): estiramiento vertical, porque los valores son mayores.
- \(-x^2\): reflexión respecto del eje \(x\).
- \(\frac{1}{2}x^2\): compresión vertical, porque los valores quedan más cerca del eje \(x\).
Desarrollo 5
Una magnitud presenta los siguientes valores:
| Tiempo | 0 | 6 | 12 | 18 | 24 |
|---|---|---|---|---|---|
| Valor | 8 | 14 | 20 | 14 | 8 |
- ¿Corresponde a una situación periódica? Justifica.
- ¿Qué tipo de función parece más adecuada para modelarla: potencia o trigonométrica? Explica.
Sí, sugiere una situación periódica, porque los valores suben y luego bajan volviendo al valor inicial, lo que indica repetición del patrón.
Una función trigonométrica, como seno o coseno, parece más adecuada, porque estas funciones modelan oscilaciones regulares.
Desarrollo 6
Considera el modelo:
\[ T(x)=15+4\sin\left(\frac{\pi}{12}x\right) \]
donde \(T(x)\) representa una temperatura en grados Celsius.
- ¿Cuál es el valor medio?
- ¿Cuál es la temperatura máxima?
- ¿Cuál es la temperatura mínima?
- Explica por qué este modelo es periódico.
Valor medio: 15.
Temperatura máxima: \(15+4=19\).
Temperatura mínima: \(15-4=11\).
Es periódico porque la función seno repite su comportamiento después de un cierto intervalo.
Desarrollo 7
Considera el modelo:
\[ h(x)=10+6\cos(x) \]
donde \(h(x)\) representa la altura de una cabina de rueda de la fortuna.
- ¿Cuál es la altura media?
- ¿Cuál es la altura máxima?
- ¿Cuál es la altura mínima?
- Explica por qué el coseno es natural si la cabina parte en la parte más alta.
Altura media: 10.
Altura máxima: \(10+6=16\).
Altura mínima: \(10-6=4\).
El coseno es natural porque en su forma básica comienza en un valor máximo cuando \(x=0\).
Desarrollo 8
En la circunferencia unitaria, el punto asociado a un ángulo \(\theta\) tiene coordenadas \((\cos\theta,\sin\theta)\).
- Determina las coordenadas correspondientes a los ángulos \(0\), \(\frac{\pi}{2}\), \(\pi\) y \(\frac{3\pi}{2}\).
- Explica cómo se relacionan esas coordenadas con los gráficos de seno y coseno.
- \(0 \rightarrow (1,0)\)
- \(\frac{\pi}{2} \rightarrow (0,1)\)
- \(\pi \rightarrow (-1,0)\)
- \(\frac{3\pi}{2} \rightarrow (0,-1)\)
El coseno corresponde a la coordenada horizontal y el seno a la coordenada vertical. Los gráficos muestran cómo cambian esas coordenadas cuando varía el ángulo.
Parte II: Preguntas tipo PAES
PAES 1
¿Cuál de las siguientes funciones representa una función potencia con exponente entero negativo?
- \(y=x^2\)
- \(y=x^3\)
- \(y=x^{-1}\)
- \(y=2x+1\)
Alternativa correcta: c
PAES 2
Para \(x=2\), el valor de \(x^3\) es:
- 4
- 6
- 8
- 9
\[ 2^3=8 \]
Alternativa correcta: c
PAES 3
¿Cuál de las siguientes tablas corresponde a la función \(f(x)=x^{-1}\)?
- \((1,1),(2,4),(4,16)\)
- \((1,1),(2,\frac{1}{2}),(4,\frac{1}{4})\)
- \((1,1),(2,2),(4,4)\)
- \((1,0),(2,1),(4,2)\)
Porque \(\frac{1}{1}=1\), \(\frac{1}{2}=\frac{1}{2}\) y \(\frac{1}{4}=\frac{1}{4}\).
Alternativa correcta: b
PAES 4
¿Cuál de las siguientes funciones está definida para todo número real?
- \(x^{-1}\)
- \(x^{-2}\)
- \(-x^2\)
- \(\frac{1}{x}\)
\(-x^2\) está definida para todo real. Las otras no están definidas en \(x=0\).
Alternativa correcta: c
PAES 5
Al pasar de \(y=x^2\) a \(y=-x^2\), el gráfico:
- se desplaza 2 unidades hacia arriba
- se refleja respecto del eje \(x\)
- se refleja respecto del eje \(y\)
- se comprime horizontalmente
Alternativa correcta: b
PAES 6
La función \(\frac{1}{2}x^2\), en comparación con \(x^2\), presenta principalmente:
- una reflexión respecto del eje \(x\)
- una compresión vertical
- una traslación horizontal
- un cambio de dominio
Alternativa correcta: b
PAES 7
Para \(0<x<1\), ¿cuál es el orden correcto?
- \(x^3>x^2>x\)
- \(x>x^2>x^3\)
- \(x^2>x>x^3\)
- \(x^2>x^3>x\)
Para \(0<x<1\), al aumentar el exponente entero positivo, el valor disminuye.
Alternativa correcta: b
PAES 8
¿Cuál de las siguientes situaciones requiere más claramente un modelo periódico?
- El volumen de un cubo según su arista
- La altura de una marea a lo largo del tiempo
- El área de un cuadrado según su lado
- La masa de un objeto fijo
Alternativa correcta: b
PAES 9
La principal característica de una situación periódica es que:
- siempre crece
- siempre decrece
- repite su comportamiento después de cierto intervalo
- siempre pasa por el origen
Alternativa correcta: c
PAES 10
En la función básica \(y=\sin(x)\), el gráfico:
- parte en 1 cuando \(x=0\)
- parte en 0 cuando \(x=0\)
- nunca toma valores negativos
- no es periódico
Porque \(\sin(0)=0\).
Alternativa correcta: b
PAES 11
En la función básica \(y=\cos(x)\), se cumple que:
- \(\cos(0)=0\)
- \(\cos(0)=1\)
- \(\cos(0)=-1\)
- \(\cos(0)=2\)
Alternativa correcta: b
PAES 12
Si un modelo es \(y=12+5\sin(x)\), entonces su valor medio es:
- 5
- 7
- 12
- 17
El valor medio corresponde al número alrededor del cual oscila la función.
Alternativa correcta: c
PAES 13
Si un fenómeno se modela por \(y=10+3\cos(x)\), entonces su valor máximo es:
- 7
- 10
- 13
- 30
\[ 10+3=13 \]
Alternativa correcta: c
PAES 14
En un triángulo rectángulo, \(\sin(\theta)\) corresponde a:
- \(\dfrac{\text{cateto adyacente}}{\text{cateto opuesto}}\)
- \(\dfrac{\text{cateto opuesto}}{\text{hipotenusa}}\)
- \(\dfrac{\text{hipotenusa}}{\text{cateto opuesto}}\)
- \(\dfrac{\text{cateto adyacente}}{\text{hipotenusa}}\)
Alternativa correcta: b
PAES 15
En la circunferencia unitaria, el punto asociado a un ángulo \(\theta\) tiene coordenadas:
- \((\sin\theta,\cos\theta)\)
- \((\cos\theta,\sin\theta)\)
- \((\theta,\sin\theta)\)
- \((\theta,\cos\theta)\)
Alternativa correcta: b
PAES 16
Si un punto de la circunferencia unitaria es \((0,1)\), entonces:
- \(\cos(\theta)=1\) y \(\sin(\theta)=0\)
- \(\cos(\theta)=0\) y \(\sin(\theta)=1\)
- \(\cos(\theta)=-1\) y \(\sin(\theta)=0\)
- \(\cos(\theta)=0\) y \(\sin(\theta)=-1\)
Alternativa correcta: b
Cierre
Esta evaluación integra los contenidos centrales de la unidad: funciones potencia de exponente entero, análisis de gráficos y parámetros, reconocimiento de periodicidad, y uso de las funciones seno y coseno en relación con la circunferencia unitaria y las razones trigonométricas.
- Las funciones potencia permiten modelar crecimiento, decrecimiento y relaciones inversas.
- Los parámetros modifican la forma, orientación o escala del gráfico.
- Las funciones seno y coseno modelan fenómenos periódicos.
- En la circunferencia unitaria, \((\cos\theta,\sin\theta)\) representa las coordenadas del punto asociado al ángulo.
