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Inicio · Parte 02 — Álgebra y funciones

052 — Funciones: dominio y rango

basico clase 12 de 20 4 horas demostración domain_range

El dominio forma parte de la definición de una función: cambiarlo cambia la función.

Fórmulas

f(x) = 1/(x−2),  dominio ℝ \ {2},  imagen ℝ \ {0}
asíntota vertical en x = 2, horizontal en y = 0

Desarrollo

Una función es una terna: dominio, codominio y regla de asignación. Dos funciones con la misma fórmula y distinto dominio son funciones distintas. Esa precisión, que parece pedante, es la que evita evaluar una expresión fuera de donde tiene sentido —el error de modelado más común— y la que hace que preguntas como «¿es invertible?» tengan respuesta.

Determinar el dominio consiste en excluir lo que no está definido: denominadores nulos, raíces pares de negativos, logaritmos de valores no positivos. La imagen es más difícil: exige razonar sobre qué valores alcanza realmente la función, no solo cuáles son plausibles.

Las asíntotas describen el comportamiento en las fronteras del dominio y en el infinito. 1/(x−2) tiene una asíntota vertical en 2 —donde el dominio se rompe— y una horizontal en 0 —el valor al que tiende cuando x crece—. Ambas son, en el fondo, límites, y la parte 07 las formalizará.

En implementación esto se traduce en una regla simple: toda función debe declarar y validar su dominio. Un modelo que recibe una entrada fuera de su rango de validez no falla ruidosamente: devuelve un número, y ese número no significa nada. La validación de entradas es el equivalente en ingeniería de declarar el dominio.

Ejemplo trabajado

Analizar f(x) = 1/(x−2).

Dominio: ℝ \ {2}         (el denominador se anula en x = 2)
Imagen:  ℝ \ {0}         (nunca vale 0: 1/algo ≠ 0)

valores:
  f(0)   = −0.5
  f(1.9) = −10.0         se dispara al acercarse por la izquierda
  f(2.1) =  10.0         y por la derecha, con signo opuesto
  f(5)   =  0.333

asíntota vertical:   x = 2
asíntota horizontal: y = 0
¿f(2) definido?      No

Qué calcula el laboratorio

El dominio forma parte de la definición de la función.

python classes/part-02-algebra-y-funciones/052-funciones-dominio-y-rango/lab.py
compmath run 052

Salidas del laboratorio (7)

Muestra de la ejecución real

{
  "funcion": "f(x) = 1/(x-2)",
  "dominio": "ℝ \\ {2}",
  "imagen": "ℝ \\ {0}",
  "valores": {
    "0.0": -0.5,
    "1.9": -9.999999999999991,
    "2.1": 9.999999999999991,
    "5.0": 0.3333333333333333
  },
  "x=2_definido": false,
  "asintota_vertical": 2.0
}

Errores comunes

Dónde se usa

Validación de entradas, rango de validez de un modelo, dominio de una activación y detección de valores fuera de distribución en inferencia.

Idea rectora de la parte

El dominio forma parte de la definición: cambiarlo cambia la función.

Error a evitar

Confundir función inversa con recíproco.

Conexión con IA

Una red neuronal es una composición de funciones parametrizadas. La sigmoide, la softmax y la log-verosimilitud son álgebra de exponenciales y logaritmos.

Bibliografía de la clase

Archivos de la clase