Transformación de funciones

¿Alguna vez has notado cómo una misma función puede verse completamente diferente en una gráfica? Esto ocurre por las transformaciones que aplicamos a su ecuación.

Las transformaciones se clasifican en tres tipos principales:

1. Traslación: Mueve la gráfica horizontalmente $izquierda/derecha$ o verticalmente $arriba/abajo$.
2. Escalamiento: Expande o comprime la gráfica, alterando su forma.
3. Reflexión: Invierte la gráfica respecto al eje x o al eje y.

⚠️ ¡Importante! Estas transformaciones modifican tanto el dominio como el rango de la función original, así que siempre debes recalcularlos.

Funciones básicas

Antes de aplicar transformaciones, es útil conocer algunas funciones básicas y sus características:

La función cúbica $f(x) = x^3$ tiene como dominio y rango todos los números reales, es decir, $\text{Dom} = \text{Ran} = (-\infty,\infty)$.

La función cuadrática $f(x) = x^2$ tiene como dominio todos los números reales, pero su rango solo incluye los números positivos y el cero: $\text{Dom} = (-\infty,\infty)$ y $\text{Ran} = [0,\infty)$.

La función raíz $f(x) = \sqrt{x}$ tiene tanto dominio como rango limitados a los números no negativos: $\text{Dom} = \text{Ran} = [0,\infty)$.

💡 Memorizar estas funciones básicas te ayudará mucho al momento de aplicar transformaciones, ¡es como tener un punto de referencia!

Más funciones básicas y orden de transformación

La función valor absoluto $f(x) = |x|$ convierte cualquier número en positivo, con $\text{Dom} = (-\infty,\infty)$ y $\text{Ran} = [0,\infty)$.

La función identidad $f(x) = x$ simplemente asigna a cada número el mismo valor, con $\text{Dom} = \text{Ran} = (-\infty,\infty)$.

Al transformar funciones, es crucial seguir un orden específico para obtener el resultado correcto:

Para transformaciones horizontales:

1. Desplazar
2. Comprimir/Expandir
3. Reflexionar

Para transformaciones verticales:

1. Reflexionar
2. Comprimir/Expandir
3. Desplazar

🔑 El orden es crucial. Si cambias el orden de las transformaciones, ¡obtendrás una gráfica diferente!

Desplazamientos

Los desplazamientos mueven la gráfica sin cambiar su forma. ¡Son como mover un dibujo por el plano!

Desplazamientos verticales:

• $y = f(x) + C$ → Mueve la gráfica $C$ unidades hacia arriba
• $y = f(x) - C$ → Mueve la gráfica $C$ unidades hacia abajo

Desplazamientos horizontales:

• $y = f(x + C)$ → Mueve la gráfica $C$ unidades hacia la izquierda
• $y = f(x - C)$ → Mueve la gráfica $C$ unidades hacia la derecha

Por ejemplo, si tenemos $f(x) = x^2$, entonces:

• $f(x) = x^2 + 3$ desplaza la parábola 3 unidades hacia arriba
• $f(x) = (x+1)^2 - 2$ primero desplaza la parábola 1 unidad a la izquierda y luego 2 unidades hacia abajo

🧠 ¡Truco mental! Para desplazamientos horizontales, piensa al revés: un signo positivo dentro del paréntesis te mueve a la izquierda, y un signo negativo te mueve a la derecha.

Escalamiento

El escalamiento alarga o comprime la función, cambiando su forma pero manteniendo sus características esenciales.

Escalamiento horizontal:

• $y = f(x \cdot c)$ → Comprime la función (si $c > 1$)
• $y = f\left(\frac{x}{c}\right)$ → Alarga la función (si $c > 1$)

Escalamiento vertical:

• $y = c \cdot f(x)$ → Alarga la función (si $c > 1$)
• $y = \frac{f(x)}{c}$ → Comprime la función (si $c > 1$)

Por ejemplo, si tenemos $f(x) = \sqrt{x}$:

• $f(x) = \sqrt{\frac{x}{2}}$ comprime la función horizontalmente
• $f(x) = \sqrt{2x}$ alarga la función verticalmente

💡 Piensa en el escalamiento como un "zoom": horizontal acerca o aleja en el eje x, vertical acerca o aleja en el eje y.

Reflexión

La reflexión es como mirar la gráfica en un espejo, invirtiendo su orientación respecto a un eje.

Reflexión respecto al eje x:

• $y = -f(x)$ → Invierte la gráfica "de arriba a abajo"

Reflexión respecto al eje y:

• $y = f(-x)$ → Invierte la gráfica "de izquierda a derecha"

Un ejemplo de escalamiento sería:

• $f(x) = \sqrt{\frac{x}{2}}$ → Comprime horizontalmente la función raíz
• $f(x) = \sqrt{2x}$ → Alarga verticalmente la función raíz
• $f(x) = \sqrt{\frac{2x}{2}}$ → Comprime horizontalmente y alarga verticalmente

🔄 Visualiza la reflexión como si doblaras el papel por el eje correspondiente y la gráfica se "calcara" del otro lado.

Ejemplos de transformaciones

Ejemplo de reflexión: $F(x) = -|x|$ Partiendo de la función valor absoluto, esta transformación refleja la gráfica respecto al eje x, haciendo que apunte hacia abajo en lugar de hacia arriba.

Ejemplo combinado: $F(x) = 3 \cdot \left(\frac{x}{3}\right)^2 + 2$

Partiendo de la función básica $f(x) = x^2$, aplicamos:

1. Alargamiento horizontal (dividir x entre 3)
2. Alargamiento vertical (multiplicar por 3)
3. Desplazamiento vertical de 2 unidades hacia arriba

Puedes resolver estas transformaciones paso por paso para visualizar mejor cómo se modifica la gráfica.

🎯 Lo importante es mantener el orden correcto de las transformaciones para obtener la gráfica esperada.

Ejemplo final de transformación completa

Analicemos $f(x) = -(\sqrt{\frac{x}{2}}+1)-2$, partiendo de la función básica $\sqrt{x}$:

1. Comprimir horizontalmente (dividir x entre 2)
2. Desplazar horizontalmente 1 unidad a la izquierda
3. Reflexionar respecto al eje x $multiplicar por -1$
4. Desplazar verticalmente 2 unidades hacia abajo

Paso a paso:

• $\sqrt{x}$ → Función básica
• $\sqrt{\frac{x}{2}}$ → Compresión horizontal
• $\sqrt{\frac{x}{2}}+1$ → Desplazamiento horizontal
• $-(\sqrt{\frac{x}{2}}+1)$ → Reflexión respecto a x
• $-(\sqrt{\frac{x}{2}}+1)-2$ → Desplazamiento vertical

🧩 Cuando trabajes con transformaciones complejas, descompón el problema en pasos pequeños y será mucho más fácil de resolver.