Rango de Función

Project ID: 
3000020207
Question: 

A Pedro, Ana y Elis se les asignó la tarea de hallar el rango de la función: $$ f(x) = x^2 - 2x - 3 $$ con el dominio restringido $D(f) = [ 0, 4]$.

En primer lugar, los tres estudiantes calcularon los valores de la función en los extremos del dominio y descubrieron que $f(0) = -3$ y $f(4) = 5$. A continuación, procedieron de forma diferente:

Peter: Basándose en los valores calculados en los puntos extremos, afirmó que el rango de la función era: $$H(f) = [ -3, 5]$$

Anne: Afirmó que el rango no puede determinarse únicamente a partir de los valores de la función en los puntos finales del dominio, sino que es necesario calcular los valores en otros puntos dentro del dominio, concretamente en $x= 1$, $2$, y $3$. Calculando estos valores, obtuvo: $$ f(1) = -4,~f(2) = -3,~f(3) = 0. $$ Como el valor más pequeño que obtuvo fue $-4$, Ana afirmó que el intervalo era: $$ H(f) = [ -4, 5] $$

Elis: Reescribió la función $f$ de la siguiente manera: $$ f(x) = x^2 - 2x - 3 = (x^2 - 2x + 1) - 4 = (x - 1)^2 - 4 $$ Se dio cuenta de que la expresión $(x - 1)^2$ alcanza su valor mínimo en $x=1$ en el intervalo $[ 0, 4]$, porque esta expresión es no-negativa para todo $x$, e igual a cero en $x = 1$. Esta expresión alcanza su máximo en $x=4$ (valor $9$) en el intervalo $[ 0, 4]$. Como $f(1) = -4$ y $f(4) = 5$, Elis concluyó que el intervalo era: $$ H(f) = [ -4, 5] $$

Monica: A Mónica le gustó cómo Elis había reformulado la función, pero su razonamiento posterior fue diferente. Dijo que el rango de la función podía determinarse a partir de su gráfica. La gráfica de esta función cuadrática es una parábola, y como el coeficiente del término cuadrático es positivo, la parábola se abre hacia arriba. Los extremos pueden estar en el vértice de la parábola o en los extremos del dominio $D(f) = [ 0, 4]$. A partir de la ecuación: $$ f(x) = (x - 1)^2 - 4 $$ está claro que el vértice está en $x=1$. Por lo tanto, hay tres puntos críticos para comprobar: $$ x = 0,~x = 4~\mathrm{y}~ x = 1. $$ Monica calculó $$ f(0) = -3,~f(4) = 5~\mathrm{y}~f(1) = -4. $$ A partir de estos cálculos, el valor mínimo es $-4$ y el valor máximo es $5$. Por lo tanto el rango es: $$ H(f) = [ -4, 5] $$ ¿Quién resolvió el problema correctamente?

Answer 1: 

Elis y Monica

Answer 2: 

Sólo Elis

Answer 3: 

Sólo Peter

Answer 4: 

Sólo Anne

Answer 5: 

Sólo Monica

Answer 6: 

Nadie

Correct Answer: 
Answer 1
Hint: 

Para determinar el rango de una función cuadrática con un dominio restringido, no basta con hallar los valores de la función en los puntos extremos del dominio (enfoque de Peter). A pesar de obtener el resultado correcto, el error de Ana fue que sólo examinó los valores en los puntos enteros del dominio. Su procedimiento es incorrecto, y sólo tuvo suerte de obtener el resultado correcto.