Encontrar funciones exponenciales a partir de sus gráficas

Funciones exponenciales

Para encontrar una posible ecuación de una función exponencial a partir de su gráfica, generalmente consideramos la forma:

\[ f(x) = a \cdot b^{x-c} + d \]

Se recomienda revisar el tutorial sobre gráficas de funciones exponenciales para comprender las propiedades de estas gráficas antes de intentar encontrar la función a partir de una gráfica.

Ejemplos con soluciones detalladas

Ejemplo 1

Encuentra la función exponencial de la forma \( y = b^x \) cuya gráfica se muestra a continuación.

gráfica de la función exponencial para el ejemplo 1

Solución al Ejemplo 1

De la gráfica, para \( x = 1 \), tenemos \( y = 4 \). Sustituyendo en la ecuación \( y = b^x \):

\[ b^1 = 4 \implies b = 4 \]

Por lo tanto, la función es:

\[ y = 4^x \]

Ejemplo 2

Encuentra la función exponencial de la forma \( y = b^{x-c} \) cuya gráfica se muestra a continuación.

gráfica de la función exponencial para el ejemplo 2

Solución al Ejemplo 2

De la gráfica: \( x = 2 \), \( y = 1 \) y \( x = 3 \), \( y = 2 \). Sustituyendo en \( y = b^{x-c} \):

\[ b^{2 - c} = 1 \quad \text{(ecuación 1)}, \quad b^{3 - c} = 2 \quad \text{(ecuación 2)} \]

La ecuación (1) da \( b^{2-c} = b^0 \implies 2-c = 0 \implies c = 2 \). Sustituyendo \( c = 2 \) en la ecuación (2):

\[ b^{3-2} = 2 \implies b = 2 \]

Por lo tanto, la función es:

\[ y = 2^{x-2} \]

Ejemplo 3

Encuentra la función exponencial de la forma \( y = -b^x + d \) cuya gráfica se muestra a continuación.

gráfica de la función exponencial para el ejemplo 3

Solución al Ejemplo 3

De la gráfica: \( x = 0 \), \( y = 0 \) y \( x = 1 \), \( y = -2 \). Sustituyendo en \( y = -b^x + d \):

\[ -b^0 + d = 0 \implies -1 + d = 0 \implies d = 1 \]

\[ -b^1 + 1 = -2 \implies b = 3 \]

Por lo tanto, la función es:

\[ y = -3^x + 1 \]

Ejemplo 4

Encuentra la función exponencial de la forma \( y = a \cdot b^x + d \) con asíntota horizontal \( y = 1 \).

gráfica y asíntota de la función exponencial para el ejemplo 4

Solución al Ejemplo 4

Asíntota horizontal: \( y = d \implies d = 1 \). De la gráfica: \( x = 0 \), \( y = 4 \):

\[ a \cdot b^0 + 1 = 4 \implies a = 3 \]

El punto \( (1,7) \) en la gráfica da:

\[ 3 \cdot b^1 + 1 = 7 \implies b = 2 \]

Por lo tanto, la función es:

\[ y = 3 \cdot 2^x + 1 \]

Ejemplo 5

Encuentra la función exponencial de la forma \( y = a \cdot e^{x-1} + d \) con asíntota horizontal \( y = -2 \).

gráfica y asíntota de la función exponencial para el ejemplo 5

Solución al Ejemplo 5

Asíntota horizontal: \( d = -2 \). Para \( x = 1 \), \( y = -4 \):

\[ a \cdot e^{1-1} - 2 = -4 \implies a \cdot 1 - 2 = -4 \implies a = -2 \]

Por lo tanto, la función es:

\[ y = -2 \cdot e^{x-1} - 2 \]

Ejemplo 6

Encuentra la función exponencial de la forma \( y = a \cdot b^{x-1} + d \) con asíntota horizontal \( y = -1 \).

gráfica y asíntota de la función exponencial para el ejemplo 6

Solución al Ejemplo 6

Asíntota horizontal: \( d = -1 \). De la gráfica: \( (1,2) \) y \( (2,5) \):

\[ a \cdot b^{1-1} - 1 = 2 \implies a = 3 \]

\[ 3 \cdot b^{2-1} - 1 = 5 \implies b = 2 \]

Por lo tanto, la función es:

\[ y = 3 \cdot 2^{x-1} - 1 \]

Ejercicios con respuestas

Encuentra la función exponencial para cada gráfica a continuación. La línea discontinua representa la asíntota.

gráficas de funciones exponenciales para los ejercicios

Respuestas

  1. (A): \( y = e^{x-1} \)
  2. (B): \( y = -2 \cdot 2^x - 2 \)
  3. (C): \( y = -\left(\frac{1}{2}\right)^{x+3}+1 \)

Referencias y lecturas adicionales