3.1.9 Dominio de una funcion logaritmos

Enunciado del ejercicio

1. Definición y condición de existencia del logaritmo Dada una función logarítmica \(f(x) = \log_a(g(x))\) con base \(a > 0, a \neq 1\), el logaritmo solo está definido para números estrictamente positivos: el logaritmo de cero y el de números negativos no existen en \(\mathbb{R}\) Por tanto: \(\text{Dom}(\log_a(g(x))) = \{ x \in \text{Dom}(g) \mid g(x) > 0 \}\) Obsérvese la diferencia con las raíces de índice par: aquí la desigualdad es estricta, \(g(x) > 0\), porque \(\log_a(0)\) no existe. Ejemplo: La función \(f(x) = \ln(x - 1)\) exige argumento estrictamente positivo: \(x - 1 > 0\), luego \(\text{Dom}(f) = (1, +\infty)\) 2. Resolución de las inecuaciones logarítmicas En la práctica se resuelve la inecuación \(g(x) > 0\) con las técnicas habituales: despeje directo si \(g\) es lineal, estudio del signo si es cuadrática o un cociente, y atención a los puntos donde \(g\) se anula, que siempre quedan excluidos. El dominio final es la intersección de esta solución con las restricciones propias de \(g\) Ejemplo: Para \(f(x) = \ln(x^2 - 1)\) se resuelve \(x^2 - 1 > 0\): \(\text{Dom}(f) = (-\infty, -1) \cup (1, +\infty)\) Ejemplo 1: Logaritmo neperiano de un binomio lineal Halla el dominio de la función \(f(x) = \ln(2x - 6)\)

Explicación

Para resolver este ejercicio empezaremos por imponer la condición de argumento estrictamente positivo. A continuación despejaremos \(x\) de la inecuación. Para terminar escribiremos el dominio como intervalo.

PASO 1

Planteamiento de la inecuación.

$$2x - 6 > 0$$
PASO 2

Resolución.

Sumamos \(6\) en ambos miembros:

$$2x > 6$$

Dividimos por \(2\), que es positivo:

$$x > 3$$
Conclusión

$$\text{Dom}(f) = (3, +\infty)$$

Ejemplo 2: Logaritmo neperiano de un trinomio cuadrático

Halla el dominio de la función \(f(x) = \ln(x^2 - 5x + 4)\)

Explicación

Para resolver este ejercicio empezaremos por imponer la condición de argumento estrictamente positivo. A continuación factorizaremos el trinomio y estudiaremos su signo. Para terminar escribiremos el dominio como unión de intervalos.

PASO 1

Planteamiento y factorización.

$$x^2 - 5x + 4 > 0$$

Buscamos dos números que multipliquen \(4\) y sumen \(-5\): son \(-1\) y \(-4\) Factorizamos:

$$(x - 1)(x - 4) > 0$$
PASO 2

Estudio del signo.

La parábola abre hacia arriba y sus raíces son \(x = 1\) y \(x = 4\), luego es estrictamente positiva fuera de ellas:

$$x < 1 \quad \text{o} \quad x > 4$$
Conclusión

$$\text{Dom}(f) = (-\infty, 1) \cup (4, +\infty)$$

Ejemplo 3: Logaritmo neperiano de un cociente

Halla el dominio de la función \(f(x) = \ln\left(\frac{x + 1}{x - 4}\right)\)

Explicación

Para resolver este ejercicio empezaremos por imponer que el argumento del logaritmo sea estrictamente positivo. A continuación estudiaremos el signo de la fracción, recordando que el denominador no puede anularse. Para terminar escribiremos el dominio.

PASO 1

Planteamiento.

$$\frac{x + 1}{x - 4} > 0 \quad \text{con} \quad x - 4 \neq 0$$

La fracción es positiva cuando numerador y denominador tienen el mismo signo estricto.

PASO 2

Estudio del signo.

Si ambos son positivos: \(x + 1 > 0\) y \(x - 4 > 0\), se obtiene \(x > 4\) Si ambos son negativos: \(x + 1 < 0\) y \(x - 4 < 0\), se obtiene \(x < -1\) El valor \(x = 4\) queda excluido por anular el denominador, y \(x = -1\) por anular el argumento del logaritmo.

Conclusión

$$\text{Dom}(f) = (-\infty, -1) \cup (4, +\infty)$$

Ejemplo 4: Logaritmo neperiano de un valor absoluto

Halla el dominio de la función \(f(x) = \ln|x - 2|\)

Explicación

Para resolver este ejercicio empezaremos por imponer la condición de argumento estrictamente positivo. A continuación usaremos la propiedad del valor absoluto, que es no negativo y solo se anula en un punto. Para terminar escribiremos el dominio.

PASO 1

Análisis del valor absoluto.

Se sabe que \(|x - 2| \ge 0\) para todo \(x\) real. La condición del logaritmo exige:

$$|x - 2| > 0$$

El valor absoluto solo se anula cuando su interior es cero:

$$x - 2 = 0 \implies x = 2$$
Conclusión

El único punto a excluir es \(x = 2\), luego \(\text{Dom}(f) = \mathbb{R} \setminus \{2\}\)

Ejemplo 5: Logaritmo neperiano de un cuadrado perfecto

Halla el dominio de la función \(f(x) = \ln\left((x - 1)^2\right)\)

Explicación

Para resolver este ejercicio empezaremos por imponer la condición de argumento estrictamente positivo. A continuación analizaremos el signo de un cuadrado perfecto. Para terminar escribiremos el dominio.

PASO 1

Análisis del cuadrado.

Todo cuadrado es no negativo: \((x - 1)^2 \ge 0\) para todo \(x\) real. La condición del logaritmo exige la desigualdad estricta:

$$(x - 1)^2 > 0$$

Un cuadrado solo vale cero cuando su base es cero:

$$(x - 1)^2 = 0 \implies x - 1 = 0 \implies x = 1$$
Conclusión

El único punto a excluir es \(x = 1\), luego \(\text{Dom}(f) = \mathbb{R} \setminus \{1\}\)