Función Exponencial: Propiedades, Gráfica y Ejemplos

Definición y Forma

Una función exponencial es una función de la forma: f(x) = a^x, donde 'a' es un número real positivo diferente de 1 (a > 0, a ≠ 1), y x es cualquier número real. La base 'a' determina si la función es creciente o decreciente, mientras que la variable x es el exponente. La función exponencial es la función inversa de la función logarítmica, lo que significa que: si f(x) = a^x, entonces f^-1(x) = log_a(x).

Propiedades de la Función

• DOMINIO: Df = ℝ (la función está definida para todos los números reales).
• RANGO: Zf = (0, ∞) (la función es siempre positiva).
• La función nunca toma el valor 0 ni ningún valor negativo.
• La gráfica de la función nunca intersecta el eje x, pero se acerca a él, por lo que tiene una asíntota horizontal en y = 0.

Crecimiento y Decrecimiento

• Si a > 1, la función es creciente.
• Si 0 < a < 1, la función es decreciente. Ejemplos:
• f(x) = 2^x → una función exponencial con base 2, es creciente.
• f(x) = (1/2)^x → una función decreciente porque la base es menor que 1.

Algunas Propiedades Caracterísiticas

• f(0) = a^0 = 1, para cualquier base 'a' permitida.
• f(1) = a^1 = a.
• La función es siempre positiva.
• La función es continua y diferenciable en todo el conjunto de los números reales (ℝ).
• La gráfica de la función no intersecta el eje x, solo se acerca a él (y = 0 es una asíntota).

Ejemplo de Cálculo

Sea f(x) = 3^x.

• f(–2) = 3⁻² = 1/9
• f(0) = 1
• f(2) = 9 La función crece rápidamente y sus valores son siempre positivos.

Función Exponencial con Base e

Un caso especial es la función: f(x) = e^x, donde e ≈ 2.718 (la base del logaritmo natural). Esta función juega un papel importante en las matemáticas superiores, ya que su derivada es igual a sí misma.

Conclusión

La función exponencial es fundamental para describir el crecimiento, el decaimiento y los cambios en las matemáticas. Su forma depende de la base, que determina si es creciente o decreciente. Debido a su continuidad, positividad y propiedades simples, es un pilar clave del análisis matemático y del tratamiento de las funciones inversas.