Construcción de la gráfica de la función logarítmica según su base

M2 — PAES electiva Media

Resumen inicial

La construcción de la gráfica de la función logarítmica según su base sistematiza el trazado cartesiano mediante la tabulación de potencias exactas $x \in \{b^{-2}, b^{-1}, 1, b, b^2\}$, la fijación de la asíntota vertical $x = 0$ y el intercepto canónico $(1, 0)$.

Explicación en palabras simples

La construcción de la gráfica de la función logarítmica según su base sistematiza el trazado cartesiano mediante la tabulación de potencias exactas $x \in \{b^{-2}, b^{-1}, 1, b, b^2\}$, la fijación de la asíntota vertical $x = 0$ y el intercepto canónico $(1, 0)$

Para graficar cualquier función logarítmica con precisión perfecta y sin sufrir con decimales raros:

El truco de oro: Elige valores de $x$ que sean POTENCIAS DE LA BASE:

$x$ (Potencia de $b$) $y = \log_b(x)$ Punto cartesiano
$x = 1/b^2 = b^{-2}$ $-2$ $(1/b^2, -2)$
$x = 1/b = b^{-1}$ $-1$ $(1/b, -1)$
$x = 1 = b^0$ $0$ $(1, 0)$ (Intercepto X)
$x = b = b^1$ $1$ $(b, 1)$ (Punto clave)
$x = b^2$ $2$ $(b^2, 2)$
  • Los 3 pasos del trazado:
  • Dibuja la línea punteada de la asíntota vertical en $x = 0$ (el eje $Y$).
  • Marca los puntos tabulados en el plano cartesiano.
  • Une los puntos con una curva suave y continua.

Explicación formal

Sea $f: \mathbb{R}^+ \to \mathbb{R}$ dada por $f(x) = \log_b(x)$. La representación cartesiana $\operatorname{Gr}(f) = \{(x, \log_b(x)) \in \mathbb{R}^2 \mid x > 0\}$ se caracteriza por los siguientes elementos geométricos:
1. Asíntota vertical $\mathcal{A}_V$: Recta $x = 0$ delimitando el semiplano $x > 0$.
2. Punto canónico de corte: $P_0(1, 0)$.
3. Punto de escala de base: $P_1(b, 1)$ y $P_{-1}(1/b, -1)$.
4. Curvatura: Cóncava hacia abajo si $b > 1$ ($f''(x) < 0$); convexa hacia arriba si $0 < b < 1$ ($f''(x) > 0$).

Comprueba tu avance ¿Cuáles son los 3 puntos canónicos fundamentales para graficar $f(x) = \log_3(x)$?

Definiciones clave

  • Puntos canónicos de control: Conjunto $\{(1/b, -1), (1, 0), (b, 1)\}$ que determina unívocamente la gráfica.
  • Línea de referencia asintótica: Recta vertical $x = 0$ trazada con línea segmentada.

Propiedades y relaciones importantes

  • Monotonía visual: Curva ascendente de izquierda a derecha si $b > 1$; curva descendente si $0 < b < 1$.
  • Reflexión respecto a la identidad: Simetría con la gráfica de $y = b^x$ respecto a $y = x$.

Ejemplo guiado

Ejemplo La construcción de la gráfica de la función logarítmica según su base sistematiza el trazado cartesiano mediante la tabulación de potencias exactas $x \in \{b^{-2}, b^{-1}, 1, b, b^2\}$, la fijación de la asíntota vertical $x = 0$ y el intercepto canónico $(1, 0)$

Construye una tabla de valores y describe los pasos para graficar $f(x) = \log_2(x)$.

  • Paso 1: Seleccionar potencias de base 2 como entradas de $x$: - $x = 1/4 = 2^{-2} \implies y = -2 \implies (0{,}25, -2)$. - $x = 1/2 = 2^{-1} \implies y = -1 \implies (0{,}5, -1)$. - $x = 1 = 2^0 \implies y = 0 \implies (1, 0)$. - $x = 2 = 2^1 \implies y = 1 \implies (2, 1)$. - $x = 4 = 2^2 \implies y = 2 \implies (4, 2)$. - $x = 8 = 2^3 \implies y = 3 \implies (8, 3)$.
  • Paso 2: Trazar la asíntota vertical en la recta $x = 0$ (eje $Y$).
  • Paso 3: Ubicar los puntos cartesianos en el plano.
  • Paso 4: Unir los puntos con una curva suave que asciende desde $-\infty$ y crece hacia $+\infty$.
Comprueba tu avance Al graficar $f(x) = \log_b(x)$, ¿por qué es mejor elegir valores de x como potencias de la base en lugar de números enteros consecutivos 1, 2, 3, 4?

Procedimiento

  • Paso 1: Identificar la base $b$ de la función.
  • Paso 2: Generar una tabla de valores eligiendo $x = b^k$ para $k \in \{-2, -1, 0, 1, 2, 3\}$.
  • Paso 3: Trazar en el plano cartesiano la asíntota vertical segmentada $x = 0$.
  • Paso 4: Marcar los puntos $(b^k, k)$ y unirlos mediante un trazo curvo continuo asintótico.

Errores frecuentes y cómo corregirlos

  • Error común: Unir los puntos con segmentos rectos poligonales en lugar de una curva suave.
  • Cómo corregirlo: La función logarítmica es completamente suave y continua: debe trazarse con curvatura uniforme aproximándose asintóticamente a $x = 0$.

Ejemplos

Responde los siguientes ejercicios para poner a prueba lo que acabas de aprender.

1 ¿Qué punto pertenece a la gráfica de $f(x) = \log_5(x)$?
2 ¿Qué punto pertenece a la gráfica de $g(x) = \log_{1/2}(x)$?
3 Si una gráfica logarítmica básica pasa por $(4, 1)$, ¿cuál es su base?
4 En $f(x) = \log_3(x)$, ¿cuál es el par ordenado para $x = 1/9$?

Ejemplos Verdadero/Falso

Decide si cada afirmación es verdadera o falsa antes de ver la explicación.

"La curva se aproxima infinitamente al eje Y sin tocarlo ni cruzarlo jamás."
"Graficar una curva lineal recta uniendo los puntos."
"La gráfica de f(x) = log_b(x) pasa siempre por los puntos canónicos (1/b, -1), (1, 0) y (b, 1)."
"Invertir los ejes trazando la función exponencial en su lugar."
"Dibujar la curva cruzando hacia el semiplano negativo x < 0."

Al terminar debes poder

Resumen La construcción de la gráfica de la función logarítmica según su base sistematiza el trazado cartesiano mediante la tabulación de potencias exactas $x \in \{b^{-2}, b^{-1}, 1, b, b^2\}$, la fijación de la asíntota vertical $x = 0$ y el intercepto canónico $(1, 0)$

🎯 QUÉ Objetivo

Construir y representar con precisión la gráfica de la función logarítmica según su base.

⚙️ CÓMO Procedimiento

Tabulando puntos cartesianos exactos x = bᵏ, trazando la asíntota vertical x = 0 y el corte (1, 0).

Fuente: Texto escolar MINEDUC — Álgebra y Funciones / Análisis de la Función Logarítmica

Practica

Preguntas conceptuales

Verificar las ideas clave antes de calcular.

  1. ¿Qué elemento NO forma parte de la gráfica de $f(x)=\log_b(x)$?

  2. Toda gráfica de $f(x)=\log_b(x)$ pasa por el punto $(1,0)$.

  3. ¿Qué determina si la curva de $f(x)=\log_b(x)$ es creciente o decreciente?

Reconocimiento

Identificar elementos, datos o procedimientos.

  1. La gráfica de $f(x)=\log_2(x)$ se aproxima al eje $y$ sin tocarlo.

Ejercicios básicos

Aplicar el procedimiento principal en casos simples.

  1. ¿Cuál es el primer paso para graficar $f(x)=\log_3(x)$?

  2. La curva de $f(x)=\log_{0,5}(x)$ pasa por el punto $(2,-1)$.

  3. ¿Qué puntos conviene calcular para trazar $f(x)=\log_2(x)$?

Preguntas tipo PAES

Resolver preguntas con formato y distractores similares a PAES.

  1. ¿Cuál es el error frecuente al trazar la gráfica de una función logarítmica?

  2. ¿Qué comportamiento describe correctamente la gráfica de $f(x)=\log_{0,2}(x)$?

  3. La gráfica de $f(x)=\log_b(x)$ es simétrica respecto al eje $x$ para bases recíprocas $b$ y $1/b$.

Evaluación de dominio

☆☆☆ 0/3 niveles aprobados
Nivel 1 Definición
Nivel 2 Ejercicios simples
Nivel 3 Problemas de aplicación

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