Matemáticas 3 · Tema 5 · Subtema

La función f(x) = ax²

Objetivo

Que el estudiante reconozca el efecto del parámetro a en la gráfica f(x) = ax² y que pueda identificar sus características principales, tales como si hay un mínimo, un máximo y el valor de sus raíces.

Recordemos

En el subtema anterior vimos la parábola básica f(x) = x²: tiene su vértice en (0, 0), abre hacia arriba y su eje de simetría es x = 0.

Ahora veamos qué sucede cuando pensamos en:

f(x) = ax² (con a ≠ 0)

El número a se llama coeficiente principal. Para calcular y, primero se eleva x al cuadrado y después se multiplica por a:

¿Por qué a ≠ 0?

Si a = 0, la función queda f(x) = 0 · x² = 0, que es una recta horizontal (el eje x), no una parábola.

Actividad 1 · Comparando tablas

Instrucciones. Copia la tabla en tu cuaderno y complétala. Después compara las columnas: ¿qué le pasa a los valores de y cuando a = 2? ¿Y cuando a = 12? ¿Y cuando a = −1?

xy = x²y = 2x²y = 12x²y = −x²
−3
−2
−1
0
1
2
3
Ver respuestas
xy = x²y = 2x²y = 12x²y = −x²
−391892−9
−2482−4
−11212−1
00000
11212−1
2482−4
391892−9

Observa: con a = 2 cada y es el doble que en x²; con a = 12 es la mitad; y con a = −1 es el mismo número pero con signo contrario.

Las gráficas

Al graficar las funciones de la tabla (y otras con a negativa), todas comparten el mismo vértice (0, 0), pero cambian de forma. La línea punteada gris es la parábola de referencia (x² o −x²).

x y −4 −3 −2 −1 1 2 3 4 −1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 y = 2x² y = x² y = ½x² x y −4 −3 −2 −1 1 2 3 4 −9 −8 −7 −6 −5 −4 −3 −2 −1 1 y = −2x² y = −x² y = −½x²
Izquierda: a > 0, las parábolas abren hacia arriba. Derecha: a < 0, las parábolas abren hacia abajo. En ambas, la línea oscura (|a| = 2) es la más cerrada y la verde (|a| = 12) la más abierta.

Video: variando el número a

Video con voz: cómo cambia la parábola f(x) = ax² cuando a pasa de 1 a 4, luego a 0.2, a 0 y a valores negativos hasta −4.

Video: cómo se mueven los puntos de x²

Video con voz: primero se grafica f(x) = x² (en azul) con sus puntos principales V(0, 0), (±1, 1), (±2, 4) y (±3, 9). Después se ve cómo cada punto (x, y) se mueve a (x, a·y) cuando a vale 2, ½, 0, −1, −2 y −½. Al final se explica lo que se observa en la tabla: sólo cambia la y, que se obtiene multiplicando a por 0, 1, 4 y 9.

Pruébalo tú · Elige el valor de a

f(x) = x²

Azul punteada: f(x) = x² (referencia) · Verde: f(x) = ax²

a =

xy = x²y = a · x²El punto se mueve

¿Qué hace el número a?

1. El signo de a decide hacia dónde abre

2. El tamaño de a, es decir |a|, decide qué tan abierta es

3. Lo que NO cambia

Raíces

Las raíces de cualquier función polinómica caen en cualquiera de los siguientes casos:

Escríbelo en tu cuaderno

En f(x) = ax²: el signo de a dice si la parábola abre hacia arriba o hacia abajo, y el tamaño de a dice si es más cerrada o más abierta que x². El vértice siempre se queda en el origen. La parábola sólo toca el eje x en el vértice, así que f(x) = ax² tiene una raíz repetida: x = 0.

Ejercicios

Para cada función grafica. Después indica hacia dónde abre, si tiene un mínimo o un máximo, y si es más cerrada o más abierta que x². Resuelve primero en tu cuaderno y después revisa con el botón “Ver respuesta”.

1f(x) = 3x²
Ver respuesta

a = 3. Abre hacia arriba: tiene un mínimo en el vértice V(0, 0). Es más cerrada (más “flaca”) que x².

Eje de simetría: x = 0. Raíz repetida: x = 0. Algunos puntos: f(1) = 3; f(2) = 12 (y sus simétricos con x negativa).

xy−4−3−2−11234−1123456789

Línea punteada: x² como referencia.

2f(x) = −12x²
Ver respuesta

a = −12. Abre hacia abajo: tiene un máximo en el vértice V(0, 0). Es más abierta (más “gorda”) que x².

Eje de simetría: x = 0. Raíz repetida: x = 0. Algunos puntos: f(1) = −12; f(2) = −2 (y sus simétricos con x negativa).

xy−4−3−2−11234−9−8−7−6−5−4−3−2−11

Línea punteada: −x² como referencia.

3f(x) = 210x²
Ver respuesta

a = 210 = 15 = 0.2. Abre hacia arriba: tiene un mínimo en el vértice V(0, 0). Es más abierta (más “gorda”) que x².

Eje de simetría: x = 0. Raíz repetida: x = 0. Algunos puntos: f(1) = 15; f(2) = 45 (y sus simétricos con x negativa).

xy−4−3−2−11234−1123456789

Línea punteada: x² como referencia.

4f(x) = −4x²
Ver respuesta

a = −4. Abre hacia abajo: tiene un máximo en el vértice V(0, 0). Es más cerrada (más “flaca”) que x².

Eje de simetría: x = 0. Raíz repetida: x = 0. Algunos puntos: f(1) = −4; f(2) = −16 (y sus simétricos con x negativa).

xy−4−3−2−11234−9−8−7−6−5−4−3−2−11

Línea punteada: −x² como referencia.

5f(x) = 52x²
Ver respuesta

a = 52 = 2.5. Abre hacia arriba: tiene un mínimo en el vértice V(0, 0). Es más cerrada (más “flaca”) que x².

Eje de simetría: x = 0. Raíz repetida: x = 0. Algunos puntos: f(1) = 52; f(2) = 10 (y sus simétricos con x negativa).

xy−4−3−2−11234−1123456789

Línea punteada: x² como referencia.

6f(x) = −x²
Ver respuesta

a = −1. Abre hacia abajo: tiene un máximo en el vértice V(0, 0). Es la misma abertura (es el reflejo de x² en el eje x).

Eje de simetría: x = 0. Raíz repetida: x = 0. Algunos puntos: f(1) = −1; f(2) = −4 (y sus simétricos con x negativa).

xy−4−3−2−11234−9−8−7−6−5−4−3−2−11

Línea punteada: −x² como referencia.

Actividad 2 · Evaluar la función

Calcula en tu cuaderno. Recuerda: primero el cuadrado, después la multiplicación por a.

1f(x) = 3x², calcula f(2)
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f(2) = 3(2)² = 3(4) = 12

2f(x) = −2x², calcula f(3)
Ver respuesta

f(3) = −2(3)² = −2(9) = −18

3f(x) = 12x², calcula f(4)
Ver respuesta

f(4) = 12(4)² = 12(16) = 8

4f(x) = −14x², calcula f(−2)
Ver respuesta

f(−2) = −14(−2)² = −14(4) = −1

5f(x) = 5x², calcula f(−1)
Ver respuesta

f(−1) = 5(−1)² = 5(1) = 5

6f(x) = −3x², calcula f(0)
Ver respuesta

f(0) = −3(0)² = 0. Es el vértice: toda parábola y = ax² pasa por (0, 0).

Actividad 3 · Encuentra el valor de a

Cada punto pertenece a una parábola de la forma y = ax². Encuentra el valor de a. Pista: sustituye x y y en y = ax² y despeja a.

1(2, 12)
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12 = a(2)² → 12 = 4a → a = 124 = 3. La función es y = 3x².

2(1, −5)
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−5 = a(1)² → −5 = a → a = −5. La función es y = −5x².

3(4, 4)
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4 = a(4)² → 4 = 16a → a = 416 = 14. La función es y = 14x².

4(−3, −18)
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−18 = a(−3)² → −18 = 9a → a = −189 = −2. La función es y = −2x².

Materiales

Clase 8. Funciones cuadráticas

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