Determinación del dominio de la función logarítmica

M2 — PAES electiva Media

Resumen inicial

La determinación del dominio de una función logarítmica $f(x) = \log_b(g(x))$ requiere resolver la inecuación estricta $g(x) > 0$, dado que el logaritmo solo está definido en los números reales para argumentos estrictamente positivos.

Explicación en palabras simples

La determinación del dominio de una función logarítmica $f(x) = \log_b(g(x))$ requiere resolver la inecuación estricta $g(x) > 0$, dado que el logaritmo solo está definido en los números reales para argumentos estrictamente positivos

Para encontrar el dominio (todos los valores de $x$ que se pueden usar) en cualquier función con logaritmo:

$$\text{Dominio de } \log_b(\mathbf{g(x)}) \quad \Longleftrightarrow \quad \mathbf{g(x) > 0} \quad (\text{Argumento Estrictamente Positivo})$$

  • Pasos a seguir:
  • Toma todo lo que está dentro del paréntesis del logaritmo.
  • Escribe la desigualdad: $\text{lo de adentro} > 0$ (¡estricto, sin signo igual!).
  • Despeja $x$.
  • Escribe la respuesta con corchetes abiertos: $]h, +\infty[$.
  • Ejemplo rápido: En $f(x) = \log_2(x - 3)$, exigimos $x - 3 > 0 \implies x > 3 \implies \operatorname{Dom}(f) = ]3, +\infty[$.

Explicación formal

Sea $f(x) = a \log_b(g(x)) + k$ una función compuesta donde $g: \mathbb{R} \to \mathbb{R}$ es una función continua. Por el teorema de preimagen del dominio fundamental $\mathbb{R}^+$:
$$\operatorname{Dom}(f) = g^{-1}(\mathbb{R}^+) = \{x \in \operatorname{Dom}(g) \mid g(x) > 0\}$$

Casos canónicos de análisis:
1. Argumento afín $g(x) = mx + n$ ($m > 0$):
$mx + n > 0 \implies x > -n/m \implies \operatorname{Dom}(f) = ]-n/m, +\infty[$.
2. Argumento afín negativo ($m < 0$):
$mx + n > 0 \implies x < -n/m \implies \operatorname{Dom}(f) = ]-\infty, -n/m[$.
3. Argumento cuadrático $g(x) = (x - x_1)(x - x_2)$:
Resolución por tabla de signos en los intervalos exteriores o interiores según la concavidad.

Comprueba tu avance ¿Cuál es el dominio de $f(x) = \log_3(2x + 8)$?

Definiciones clave

  • Dominio logarítmico: Conjunto de preimágenes donde el argumento es estrictamente mayor que cero.
  • Frontera asintótica: Puntos de anulación $g(x) = 0$ que definen las asíntotas verticales de la función.

Propiedades y relaciones importantes

  • Exclusión estricta de fronteras: Las fronteras donde $g(x) = 0$ siempre llevan corchete abierto $]$.
  • Invarianza ante factores externos: Los coeficientes $a$ y $k$ no afectan el dominio.

Ejemplo guiado

Ejemplo La determinación del dominio de una función logarítmica $f(x) = \log_b(g(x))$ requiere resolver la inecuación estricta $g(x) > 0$, dado que el logaritmo solo está definido en los números reales para argumentos estrictamente positivos

Determina el dominio de las siguientes funciones logarítmicas:
1) $f(x) = \log_5(4x - 12)$
2) $g(x) = \ln(10 - 2x)$
3) $h(x) = \log_2(x^2 - 9)$

  • Paso 1: Para $f(x) = \log_5(4x - 12)$: - Plantear: $4x - 12 > 0 \implies 4x > 12 \implies x > 3$. - **$\operatorname{Dom}(f) = ]3, +\infty[$**.
  • Paso 2: Para $g(x) = \ln(10 - 2x)$: - Plantear: $10 - 2x > 0 \implies 10 > 2x \implies x < 5$. - **$\operatorname{Dom}(g) = ]-\infty, 5[$**.
  • Paso 3: Para $h(x) = \log_2(x^2 - 9)$: - Plantear: $x^2 - 9 > 0 \implies (x - 3)(x + 3) > 0$. - Positivo en los extremos: $x < -3$ o $x > 3$. - **$\operatorname{Dom}(h) = ]-\infty, -3[ \cup ]3, +\infty[$**.
Comprueba tu avance ¿Cuál es el dominio de $g(x) = \log(6 - x)$?

Procedimiento

  • Paso 1: Identificar el argumento algebraico $g(x)$ dentro del logaritmo.
  • Paso 2: Plantear la inecuación estricta $g(x) > 0$.
  • Paso 3: Resolver algebraicamente la inecuación considerando el cambio de sentido ante coeficientes negativos.
  • Paso 4: Escribir el conjunto solución en notación de intervalos abiertos.

Errores frecuentes y cómo corregirlos

  • Error común: Utilizar corchetes cerrados $[$ o incluir el valor que hace $g(x) = 0$.
  • Cómo corregirlo: En logaritmos el argumento nunca puede ser cero: se usan SIEMPRE corchetes abiertos $]$ o $[$.

Ejemplos

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

1 Encuentra el dominio de $f(x) = \log_7(x - 9)$:
2 ¿Cuál es el dominio de $f(x) = \log_2(5x - 20)$?
3 Determina el dominio de $g(x) = \ln(15 - 3x)$:
4 ¿Cuál es el dominio de $h(x) = \log|x - 2|$?

Ejemplos Verdadero/Falso

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

"Olvidar invertir el signo de la desigualdad al dividir por números negativos."
"Confundir el dominio con el recorrido."
"El dominio de f(x) = log_b(g(x)) está determinado por la inecuación estricta g(x) > 0."
"Incluir el cero o usar desigualdades no estrictas >= 0."
"Los valores donde g(x) = 0 definen las asíntotas verticales de la función."

Al terminar debes poder

Resumen La determinación del dominio de una función logarítmica $f(x) = \log_b(g(x))$ requiere resolver la inecuación estricta $g(x) > 0$, dado que el logaritmo solo está definido en los números reales para argumentos estrictamente positivos

🎯 QUÉ Objetivo

Determinar el dominio de funciones logarítmicas con argumentos variados.

⚙️ CÓMO Procedimiento

Planteando y resolviendo la desigualdad estricta Argumento > 0 expresada en intervalos abiertos.

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

Practica

Preguntas conceptuales

Verificar las ideas clave antes de calcular.

  1. ¿Cuál es el dominio de $f(x)=\log_b(x)$?

  2. $x=0$ pertenece al dominio de $f(x)=\log_b(x)$.

  3. ¿Por qué el dominio excluye los valores negativos?

Reconocimiento

Identificar elementos, datos o procedimientos.

  1. $x=5$ pertenece al dominio de $f(x)=\log_2(x)$.

Ejercicios básicos

Aplicar el procedimiento principal en casos simples.

  1. Determina el dominio de $f(x)=\log_3(x-2)$.

  2. Determina el dominio de $f(x)=\log_5(4-x)$.

  3. Para hallar el dominio de una función logarítmica compuesta, basta con exigir que el argumento sea mayor que $0$.

Preguntas tipo PAES

Resolver preguntas con formato y distractores similares a PAES.

  1. ¿Cuál es el dominio de $f(x)=\log_7(x^2)$ para $x\neq0$?

  2. ¿Cuál es el dominio de $f(x)=\log_2(x+3)$?

  3. El dominio de $f(x)=\log_b(x)$ depende del valor de la base $b$.

Evaluación de dominio

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

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