Lección 4 — Función cuadrática
Función cuadrática f(x) = ax² + bx + c. Discriminante, raíces (Bhaskara), forma canónica, vértice, concavidad, eje de simetría, signo, máximo y mínimo. Optimización de área, coste y beneficio.
Used in: 1.º curso de Bachillerato (15–16 años) · Matemáticas I japonés cap. 2 · Klasse 10 alemana · O-level Singapur cap. 2 · ENEM
Rigorous notation, full derivation, hypotheses
Definición rigurosa
"A quadratic function is a polynomial function of degree 2. The graph of a quadratic function is a parabola." — OpenStax College Algebra 2e, §5.1
Raíces — Fórmula de Bhaskara
El discriminante determina la naturaleza de las raíces de :
Vértice y forma canónica
Completando el cuadrado en , obtenemos la forma canónica:
donde las coordenadas del vértice son:
Parábolas — figura geométrica
Izquierda: a > 0, concavidad hacia arriba, el vértice es mínimo. Derecha: a < 0, concavidad hacia abajo, el vértice es máximo. Puntos naranjas: raíces (ceros de la función). Línea punteada: eje de simetría.
Relaciones de Vieta
Si son las raíces de (cuando ):
"The vertex of the parabola is the maximum point if or the minimum point if ." — OpenStax College Algebra 2e, §5.1
Signo de la función cuadrática
Con raíces (cuando ) y : para ; para o . Si , los signos se invierten.
Ejemplos resueltos
Cinco ejemplos con dificultad creciente — de la aplicación directa de Bhaskara a la optimización de beneficio. Cada ejemplo cita el libro-fuente.
Exercise list
42 exercises · 10 with worked solution (25%)
- Ex. 4.1Application
Resuelve .
- Ex. 4.2Application
Resuelve .
- Ex. 4.3Application
Resuelve .
- Ex. 4.4Application
Verifica si tiene raíces reales.
- Ex. 4.5ApplicationAnswer key
Resuelve .
- Ex. 4.6ApplicationAnswer key
Resuelve .
- Ex. 4.7Understanding
Determina los valores de para que tenga dos raíces reales distintas.
- Ex. 4.8UnderstandingAnswer key
Determina tal que tenga raíz doble.
- Ex. 4.9ProofAnswer key
Demuestra las relaciones de Vieta: si son raíces de , entonces y .
- Ex. 4.10Proof
Demuestra la fórmula de Bhaskara completando el cuadrado.
- Ex. 4.11Application
Determina el vértice de y clasifícalo.
- Ex. 4.12Application
Reescribe en la forma canónica .
- Ex. 4.13ApplicationAnswer key
Determina el vértice de y reescribe en la forma canónica.
- Ex. 4.14Application
Encuentra la cuadrática con raíces y que pasa por .
- Ex. 4.15Application
Encuentra la cuadrática con vértice en que pasa por .
- Ex. 4.16Understanding
Para con : ¿cuál es el vértice, y cómo afecta a la gráfica?
- Ex. 4.17Understanding
Usa las relaciones de Vieta para resolver sin aplicar Bhaskara.
- Ex. 4.18Proof
Demuestra que la abscisa del vértice es el promedio aritmético de las raíces (cuando existen).
- Ex. 4.19UnderstandingAnswer key
Determina para que tenga vértice en el eje .
- Ex. 4.20Application
Para : determina raíces, vértice y forma canónica.
- Ex. 4.21ApplicationAnswer key
Resuelve .
- Ex. 4.22Application
Resuelve .
- Ex. 4.23ApplicationAnswer key
Resuelve .
- Ex. 4.24Understanding
¿Para cuáles valores de la función es positiva para todo ?
- Ex. 4.25UnderstandingAnswer key
Resuelve .
- Ex. 4.26Application
Construye el cuadro de signo de e indica los intervalos donde y donde .
- Ex. 4.27Understanding
¿Para cuáles valores de la ecuación tiene dos raíces reales distintas?
- Ex. 4.28Challenge
Demuestra, usando la forma canónica, que para el valor mínimo de es , alcanzado en .
- Ex. 4.29Modeling
Proyectil lanzado verticalmente: (m, s). (a) ¿Instante y altura máxima? (b) ¿Cuándo vuelve al suelo?
- Ex. 4.30Modeling
Dos números positivos cuya suma es 100. ¿Cuáles maximizan el producto?
- Ex. 4.31Modeling
Cerca de 60 m cubriendo 3 lados de un rectángulo (pared en el cuarto lado). ¿Qué dimensiones maximizan el área?
- Ex. 4.32ModelingAnswer key
Coste (€) para unidades. ¿Qué minimiza el coste? ¿Cuál es el coste mínimo?
- Ex. 4.33Modeling
Ingresos . (a) ¿Ceros? (b) ¿Precio de ingresos máximos? (c) ¿Ingresos máximos?
- Ex. 4.34Modeling
Un jardín rectangular tiene longitud 4 m mayor que el ancho y área 96 m². ¿Cuáles son las dimensiones?
- Ex. 4.35Modeling
Ingresos y coste . (a) ¿Beneficio ? (b) ¿ que maximiza? (c) ¿Beneficio máximo?
- Ex. 4.36Modeling
Trayectoria de balón: m, donde es la distancia horizontal. (a) ¿Altura máxima y dónde ocurre? (b) ¿Dónde toca el suelo?
- Ex. 4.37Challenge
Tienda vende 100 unidades/semana a 50,00 €. Cada reducción de 1,00 € trae 5 clientes extras. ¿Cuál precio maximiza los ingresos semanales?
- Ex. 4.38Challenge
Gallinero rectangular con 300 m de cerca, dividido por la mitad por una cerca paralela a uno de los lados. ¿Qué dimensiones maximizan el área total?
- Ex. 4.39Challenge
Demuestra que, dado con , el producto se maximiza cuando .
- Ex. 4.40Challenge
Demuestra que, cuando , la función cuadrática puede escribirse como .
- Ex. 4.41Challenge
¿Para cuáles valores de la función es no-negativa para todo ?
- Ex. 4.42Proof
Demuestra el teorema del signo de la cuadrática: con y (raíces ), si y solo si .
Fuentes
Solo libros que alimentaron directamente el texto y los ejercicios. Catálogo general en /livros.
- OpenStax College Algebra 2e — Jay Abramson et al. · 2022 · EN · CC-BY 4.0 · §5.1–5.3 (funciones cuadráticas, vértice, discriminante, optimización). Fuente primaria de los Bloques A, C y D.
- Stitz–Zeager — Precalculus — Carl Stitz, Jeff Zeager · 2013, v3 · EN · CC-BY-NC-SA · §2.3 (forma canónica, Vieta, transformaciones, desafíos). Fuente primaria de los Bloques B y E.
- Yoshiwara — Modeling, Functions, and Graphs — Katherine Yoshiwara · 2020 · EN · libre · caps. 6–7 (optimización de área, beneficio, balística). Fuente primaria del Bloque D y de la Puerta práctica.