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Funciones exponenciales

Una función exponencial tiene la forma y = a·bˣ, donde a ≠ 0 es el valor inicial y b > 0, b ≠ 1 es el factor de crecimiento. Si b > 1, la función crece; si 0 < b < 1, decrece. Cada vez que x aumenta 1, y se multiplica por b (una razón constante), a diferencia de una función lineal, que suma una cantidad constante. La gráfica de y = bˣ pasa por (0, 1), tiene como dominio todos los números reales, como recorrido y > 0, y el eje x es su asíntota horizontal. La forma general y = a·b^(k(x − d)) + c la estira, la refleja y la desplaza.

🎬 Historia paso a paso

  1. Empieza con 1 bloque. En cada paso la cantidad se duplica: 1, 2, 4, 8. Multiplicar por el mismo número una y otra vez es lo que llamamos exponencial.
  2. El número de delante, a, es el valor inicial (cuando x = 0). Cambia a de 1 a 3 y todas las columnas se hacen 3 veces más altas.
  3. Si la base b está entre 0 y 1, cada paso hace el valor más pequeño. Es el decrecimiento exponencial, como una taza de té que se enfría.
  4. Compara: el verde suma 2 cada vez (lineal), el azul multiplica por 2 cada vez (exponencial). Al principio van parecidos; enseguida las columnas azules se disparan.
  5. Suma c a todos los valores y toda la gráfica sube. Se acerca a la recta y = c pero nunca la toca: es la asíntota.
  6. Juego libre: mueve a, b y c. Primero predice y después comprueba las columnas y la ecuación.

Consejo: arrastra la escena 3D para girarla. Usa dos dedos para hacer zoom.

🤔 Dudas comunes, resueltas

¿Por qué b⁰ = 1 y la gráfica siempre empieza en a?

Retroceder un paso es dividir entre b. Desde b¹ = b, al dividir entre b se obtiene b⁰ = 1. Así que en x = 0, y = a × 1 = a.

¿Por qué b no puede ser 1 ni negativo?

Si b = 1, y nunca cambia: es una recta horizontal. Si b es negativo, los valores saltan entre positivos y negativos y no están definidos para x = ½. Por eso b > 0 y b ≠ 1.

¿Por qué el decrecimiento nunca llega a cero?

Si divides un número positivo entre 2, siempre queda un número positivo, las veces que lo repitas. Así que la curva se acerca a 0 pero nunca lo toca.

Al principio iba por delante la lineal. ¿Por qué perdió?

Sumar 2 cada vez da un salto fijo; duplicar da un salto que crece en cada paso. Mira cómo las columnas azules adelantan a las verdes.

¿Qué hace c con la asíntota?

Todos los valores de y suben c, incluido el nivel al que se acerca la curva. Por eso la asíntota pasa de y = 0 a y = c.

¿Qué es una función exponencial?

Una función exponencial tiene la variable en el exponente: y = a · bˣ. Aquí a es el valor inicial y b es la base o factor de crecimiento. Necesitamos b > 0 y b ≠ 1.

En una tabla, cuando x sube 1, y se multiplica por el mismo número b. Por tanto, el cociente (siguiente y ÷ y actual) es constante. Así se reconoce una relación exponencial en los datos.

Las reglas de las potencias ayudan a simplificar: bᵐ·bⁿ = bᵐ⁺ⁿ, (bᵐ)ⁿ = bᵐⁿ, b⁰ = 1, b⁻ⁿ = 1/bⁿ, b^(1/n) = ⁿ√b.

Gráfica, dominio, recorrido y asíntota

Para y = bˣ:

¿Lineal, cuadrática o exponencial? Usa las diferencias

Mira una tabla con pasos iguales en x:

El crecimiento exponencial es lento al principio, pero a la larga supera a cualquier función lineal o cuadrática.

Transformaciones: y = a·b^(k(x − d)) + c

Orden de aplicación: primero los estiramientos y reflexiones, después los desplazamientos. Cada punto (x, y) de y = bˣ pasa al punto (x/k + d, a·y + c).

Resolver problemas: crecimiento, decrecimiento y datos

Para modelar datos: comprueba que los cocientes son casi constantes, calcula a con el valor inicial y b con el cociente medio, o usa una herramienta gráfica para hacer una regresión exponencial. Para leer respuestas en una gráfica, busca el punto donde la curva alcanza un valor de y.

Pruébalo: dobla una hoja de papel por la mitad una y otra vez. Cuenta las capas: 1, 2, 4, 8, 16... Después de 7 dobleces tienes 128 capas. Eso es 2ᵗ.

Fórmulas y definiciones clave

Ejemplos resueltos

1. ¿Es lineal, cuadrática o exponencial esta tabla? x: 0,1,2,3; y: 5, 15, 45, 135.

Diferencias: 10, 30, 90 (no son constantes). Cocientes: 15/5 = 3, 45/15 = 3, 135/45 = 3 → razón constante. Es exponencial: y = 5·3ˣ.

2. Indica el dominio, el recorrido, la asíntota y la ordenada en el origen de y = 2·3ˣ − 4.

Dominio: todos los x reales. a = 2 > 0, c = −4, así que el recorrido es y > −4. Asíntota y = −4. Corte con el eje y: x = 0 → 2·1 − 4 = −2.

3. Describe las transformaciones de y = 2ˣ que dan y = −3·2^(x − 1) + 5.

a = −3: estiramiento vertical por 3 y reflexión en el eje x. d = 1: desplazamiento 1 a la derecha. c = 5: desplazamiento 5 hacia arriba. Nueva asíntota y = 5, recorrido y < 5.

4. Se invierten ₹10,000 (o cualquier moneda) al 8 % anual con capitalización anual. Calcula el importe después de 5 años.

A = P(1 + r)ᵗ = 10000 × 1.08⁵. 1.08² = 1.1664; 1.08⁴ = 1.3605; ×1.08 = 1.4693. A ≈ 14,693.

5. Una muestra radiactiva de 80 g tiene una vida media de 6 días. ¿Cuánto queda después de 18 días?

Número de vidas medias = 18 ÷ 6 = 3. A = 80 × (½)³ = 80 ÷ 8 = 10 g.

6. Un cultivo de bacterias empieza con 200 células y se duplica cada 3 horas. ¿Cuándo llegará a 6400 células?

6400 = 200 · 2^(t/3) → 32 = 2^(t/3). 32 = 2⁵, así que t/3 = 5 → t = 15 horas.

Errores comunes

Test de práctica

1. ¿Cuál es una función exponencial?
2. La gráfica de y = 5ˣ pasa por:
3. y = 100·(0.9)ˣ representa:
4. La asíntota de y = 3ˣ + 2 es:
5. Una tabla tiene los valores de y 4, 12, 36, 108. El factor de crecimiento es:

Práctica: responde tú mismo

Escribe o elige tu respuesta y pulsa Comprobar. Usa la pista si te atascas; la solución completa aparece después de responder.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una función exponencial?

Una función en la que la variable está en el exponente, y = a·bˣ, de modo que y se multiplica por el mismo factor b cada vez que x sube 1.

¿Cómo distingues el crecimiento exponencial del decrecimiento?

Mira la base: b > 1 es crecimiento, 0 < b < 1 es decrecimiento (con a > 0).

¿Cuáles son el dominio y el recorrido de y = a·bˣ + c?

Dominio: todos los números reales. Recorrido: y > c si a > 0, o y < c si a < 0. La asíntota es y = c.

Dónde se estudia

Canada (Ontario)Grade 11A. Mathematical Models
Canada (Ontario)Grade 11B. Exponential Functions
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Canada (Ontario)Grade 12A. Mathematical Models
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USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 9Quadratic functions and modeling
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USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 10Quadratic functions and modeling
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 11Modeling with functions
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 11Mathematical modeling
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 12Exponential and Logarithmic Functions
Japan高校2年Exponential and logarithmic functions
South Korea고등학교 2학년Exponential and logarithmic functions
South Korea고등학교 3학년Exponential and logarithmic functions
Germany (Bavaria)Jahrgangsstufe 10Exponential growth and logarithms
Germany (Bavaria)Jahrgangsstufe 12Functions: antiderivatives, product and chain rule
FrancePremièreModelling change with functions
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China高一Ch.4 Exponential and logarithmic functions

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