Funcion Logaritmica 3A6D66
1. **Planteamiento del problema:**
Se tiene una función logarítmica $$f(x) = \log_a(x + d) + e$$ con las condiciones:
- Asíntota vertical en $$x + 4 = 0$$
- La función es creciente y negativa para $$-4 < x < 12$$
- Pasa por el punto $$(-3, -2)$$
Se pide:
a) Ecuación de la función.
b) Dominio y conjunto imagen.
c) Cero de la función.
d) Intersección con el eje de las ordenadas.
e) Monotonía.
f) Esbozo del gráfico.
2. **Ecuación de la asíntota vertical:**
La asíntota vertical ocurre donde el argumento del logaritmo es cero:
$$x + d = 0 \Rightarrow x = -d$$
Dado que la asíntota es $$x + 4 = 0 \Rightarrow x = -4$$, entonces:
$$-d = -4 \Rightarrow d = 4$$
3. **Forma de la función:**
La función es:
$$f(x) = \log_a(x + 4) + e$$
4. **Determinar la base $$a$$ y el desplazamiento vertical $$e$$ usando el punto $$(-3, -2)$$:**
Sustituimos $$x = -3$$ y $$f(x) = -2$$:
$$-2 = \log_a(-3 + 4) + e = \log_a(1) + e$$
Sabemos que $$\log_a(1) = 0$$ para cualquier base $$a > 0, a \neq 1$$, entonces:
$$-2 = 0 + e \Rightarrow e = -2$$
5. **Determinar la base $$a$$ usando la condición de crecimiento y negatividad:**
La función es creciente y negativa para $$-4 < x < 12$$.
- La función es creciente si $$a > 1$$.
- Para $$x = 12$$, la función debe ser negativa:
$$f(12) = \log_a(12 + 4) - 2 = \log_a(16) - 2 < 0$$
$$\Rightarrow \log_a(16) < 2$$
Recordando que $$\log_a(16) = \frac{\ln 16}{\ln a}$$, y que $$a > 1$$, para que $$\log_a(16) < 2$$, la base $$a$$ debe ser tal que:
$$\log_a(16) < 2 \Rightarrow 16 < a^2$$
Por ejemplo, si $$a = 5$$, $$5^2 = 25 > 16$$, entonces $$\log_5(16) < 2$$.
6. **Elegimos $$a = 5$$ para cumplir las condiciones.**
7. **Ecuación final:**
$$f(x) = \log_5(x + 4) - 2$$
8. **Dominio:**
El argumento del logaritmo debe ser positivo:
$$x + 4 > 0 \Rightarrow x > -4$$
9. **Conjunto imagen:**
Como $$\log_5(x + 4)$$ toma todos los valores reales, y $$-2$$ es un desplazamiento vertical, el conjunto imagen es:
$$\mathbb{R}$$
10. **Cero de la función:**
Resolver $$f(x) = 0$$:
$$0 = \log_5(x + 4) - 2 \Rightarrow \log_5(x + 4) = 2$$
$$x + 4 = 5^2 = 25 \Rightarrow x = 21$$
11. **Intersección con el eje de las ordenadas:**
Para $$x = 0$$:
$$f(0) = \log_5(0 + 4) - 2 = \log_5(4) - 2$$
12. **Monotonía:**
La función es creciente porque $$a = 5 > 1$$.
13. **Esbozo del gráfico:**
- Asíntota vertical en $$x = -4$$.
- Pasa por $$(-3, -2)$$.
- Cero en $$x = 21$$.
- Intersección con eje y en $$\left(0, \log_5(4) - 2\right)$$.
- Creciente y negativa entre $$-4 < x < 12$$.
**Respuesta final:**
$$f(x) = \log_5(x + 4) - 2$$
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