HIISTORIA FUNCION EXPONENCIAL

Definición.
Sea un número real positivo. La función que a cada número real x le hace
corresponder la potencia se llama función exponencial de base a y exponente x.
Como para todo IR, la función exponencial es una función de IR en IR+


La función exponencial, es conocida formalmente como la función real ex, donde e es el número de Euler, aproximadamente 2.71828...; esta función tiene por dominio de definición el conjunto de los números reales, y tiene la particularidad de que su derivada es la misma función. Se denota equivalentemente como f(x)=ex o exp(x), donde e es la base de los logaritmos naturales y corresponde a la función inversa del logaritmo natural.
En términos mucho más generales, una función real E(x) se dice que es del tipo exponencial en base a si tiene la forma
E(x)=K \cdot a^x
siendo a, K ∈ R números reales, con a > 0. Así pues, se obtiene un abanico de exponenciales, todas ellas similares, que dependen de la base aque utilicen.

FUNCION EXPONENCIAL

Se llama función exponencial de base a, siendo a un número real positivo y distinto de 1, a la función
f:R → R
x → f(x) = ax
Esta función se escribe también como f(x) = exp a x y se lee «exponencial en base a de x».
Antes de dar un ejemplo de función exponencial, conviene recordar algunas propiedades de las potencias:
1. a° = 1
2. a-n = 1/an

Ejemplos de funciones exponenciales
1. La función y = 2x es una función exponencial de base 2. Algunos de los valores que toma esta función, f:R → R
f(-3) = 2-³ = 1/2³ = 1/8
f(-1/2) = 2-1/2 = 1/21/2 = 1/√2
f(1) = 2¹ = 2
FUNCIONES EXPONENCIAL Y LOGARITMICA
2. La función y = 1/2x es una función exponencial de base 1/2.
Alguno de los valores que toma esta función, f: R → R , son:
f(-4) = 2-4 = 1/24 = 1/16
FUNCIONES EXPONENCIAL Y LOGARITMICA
f(0) = (1/2)° = 1
f(2) = (1/2) ² = 1/4
Propiedades de la función exponencial y = a x
1a. Para x = 0, la función toma el valor 1: f(0) = a° = 1
2a. Para x = 1, la función toma el valor a: f(1) = a¹ = a
3a. La función es positiva para cualquier valor de x: f(x )>0.
Esto es debido a que la base de la potencia, a, es positiva, y cualquier potencia de base positiva da como resultado un número positivo.
4a . Si la base de la potencia es mayor que 1, a>1, la función es creciente.
5a. Si la base de la potencia es menor que 1, a<1, la función es decreciente.
Representación gráfica de la función exponencial
Observando las propiedades antes descritas para una función exponencial, se han de distinguir dos casos para hacer la representación de una función y = ax:
A) a > 1
En este caso, para x = 0, y = a° = 1
para x = 1, y = a¹ = a
para cualquier x, la función es creciente y siempre positiva.
Como caso particular se representa la función y = 2x.
B) a < 1
Para x = 0, y = a° = 1
Para x = 1, y = a¹ = a
Para cualquier x la función es decreciente y siempre positiva.
Como caso particular se representa la función y = (1/2)x.
ECUACIONES Y SISTEMAS DE ECUACIONES EXPONENCIALES
Las ecuaciones en las que la incógnita aparece como exponente son ecuaciones exponenciales.
No hay ninguna fórmula general que indique cómo resolver cualquier ecuación exponencial. Sólo la práctica ayuda a decidir, en cada caso, qué camino tomar.
Para resolver estas ecuaciones hay que tener presente algunos resultados y propiedades:
1. ax = ay ⇔ x = y
Conviene, por tanto, siempre que sea posible, expresar los dos miembros de la ecuación como potencias de la misma base.
2. ax.ay = ax + y
3. ax/ay = ax - y
4. (ax)y = ax.y
El uso de los logaritmos, como se verá más adelante, facilita en muchas ocasiones la resolución de estas ecuaciones.

NUMERO E

       El número 'e' llega por primera vez a las matemáticas de forma muy discreta. Sucedió en 1618 cuando, en un apéndice al trabajo de Napier sobre logaritmos, apareció una tabla dando el logaritmo natural de varios números. Sin embargo, no se reconoció que estos fueran logaritmos en base e, ya que la base sobre la que se calculan los logaritmos no surgió en la manera en la que se pensaba en los logaritmos en aquel entonces. Aunque hoy consideramos a los logaritmos como los exponentes a los que se debe elevar una base para obtener el número deseado, esta es una forma moderna de pensar. Regresaremos después a este punto. Dicha tabla en el apéndice, aunque no tiene el nombre del autor, es casi seguro que fue escrita por Oughtred. Unos años después, en 1624, e estuvo a punto de volver a la literatura matemática pero no lo logró. En ese año, Briggs dio una aproximación numérica al logaritmo base diez de e sin mencionar a eespecíficamente en su trabajo.


La siguiente posible aparición de e es de nuevo dudosa. En 1647, Saint-Vincent calculó el área bajo una hipérbola rectangular. Si reconoció o no la conexión con los logaritmos es debatible y, aún si lo hubiera hecho, no había realmente razón para que se encontrara explícitamente con el número e. Sin lugar a dudas, hacia 1661 Huygens comprendió la relación entre la hipérbola rectangular y el logaritmo. Examinó explícitamente la relación entre el área bajo la hipérbola rectangular yx = 1 y el logaritmo. Por supuesto, el número e es tal que el área bajo la hipérbola rectangular entre 1 y e es igual a 1. Ésta es la propiedad que hace que e sea la base de los logaritmos naturales pero los matemáticos de la época no lo entendían, aunque se estaban acercando lentamente a ello.

Huygens hizo otro avance en 1661. Definió una curva a la que llamó \'logarítmica\' pero no en los términos en los que nosotros nos referimos a una curva exponencial, con la forma y = kax . Nuevamente, a partir de esto sale el logaritmo base 10 de e, que Huygens calculó a 17 decimales. Sin embargo, en su trabajo aparece como el cálculo de una constante y no es reconocida como el logaritmo de un número (cerca otra vez pero esigue sin ser reconocido).

Hay trabajos posteriores sobre los logaritmos en los que todavía no aparece el número e como tal pero que contribuyen al desarrollo de los logaritmos. En 1668, Nicolás Mercator publicó Logarithmotechnia que contiene la expansión en serie de log (1+ x ). En este trabajo, Mercator usa el término \'logaritmo natural\' por primera vez para los logaritmos en base e. El número e otra vez no aparece explícitamente y continúa escondido en las cercanías.

Talvez de manera sorprendente, ya que los trabajos sobre los logaritmos habían estado tan cerca de reconocer al número e, la primera vez en que e es \'descubierto\' no tiene que ver con la noción de logaritmo sino más bien en un estudio del interés compuesto. En 1683, Jacobo Bernoulli examinó el problema del interés compuesto y, durante su análisis del interés compuesto continuamente, trató de encontrar el límite de (1 + 1/n)n cuando n tiende a infinito. Usó el teorema del binomio para demostrar que el límite tenía que estar entre 2 y 3, por lo que podríamos considerar que esta es la primera aproximación que se encontró para e. También, si aceptamos ésta como una definición de e, sería la primera vez en que un número fue definido mediante un proceso de límite. De hecho, Bernoulli no reconoció en ningún momento la conexión entre su trabajo y aquellos sobre los logaritmos.

Mencionamos arriba que, al inicio de su desarrollo, no se pensaba que los logaritmos tuvieran relación alguna con los exponentes. Claro que de la ecuación x = at, deducimos que t = log x donde log es el logaritmo en base a pero esto es una forma de pensar muy posterior. Aquí realmente estamos pensando en log como una función mientras que los primeros trabajos sobre logaritmos lo consideraban meramente como un número que ayudaba en los cálculos. Es posible que el primero en comprender la manera en que la función log es la inversa de la función exponencial haya sido Jacobo Bernoulli. Por otro lado, la primera persona que hizo la conexión entre logaritmos y exponentes puede haber sido James Gregory. En 1684, sin duda reconoció esta conexión pero podría no haber sido el primero.

Hasta donde sabemos, la primera vez que el número e aparece explícitamente es en 1690. En ese año,Leibniz le escribió una carta a Huygens en la que usa la notación b para lo que nosotros hoy llamamos e. Por fin el número e tenía nombre (aunque no sea el actual) y era reconocido. El lector puede preguntarse, no sin cierta razón, por qué no empezamos este artículo sobre la historia de e en el punto en el que hace su primera aparición. La razón es que, aunque los trabajos descritos antes nunca consiguieron exactamente identificar a e, una vez que se le identificó, entonces se dieron cuenta poco a poco de que los trabajos anteriores son importantes. En retrospectiva, los desarrollos iniciales del logaritmo forman parte de la comprensión del número e.

Más arriba se mencionaron los problemas que surgen del hecho de que no se pensara en log como una función. Es necesario mencionar que Johann Bernoulli comenzó el estudio del cálculo de la función exponencial en 1697 cuando publicó Principia calculi exponentialium seu percurrentium. Este trabajo incluye el cálculo de varias series exponenciales y muchos resultados se obtienen mediante integración término a término.

Es tanta la notación matemática actual que le debemos a Euler que no sorprende descubrir que la notacióne para este número se la debemos a él. La afirmación que se ha hecho algunas veces de que Euler usó la letra e porque era la primera letra de su nombre es ridícula. Es probable que e ni siquiera venga de \'exponencial\' sino que sea simplemente la vocal que sigue de la a, la cual Euler ya estaba usando en su trabajo. Sea cual fuera la razón, la notación e aparece por primera vez en una carta que le escribió Euler a Goldbach en 1731. Euler hizo varios descubrimientos respecto a e en los años siguientes pero no fue sino hasta 1748 con la publicación de Introductio in Analysin infinitorum cuando Euler dio un tratamiento completo a las ideas alrededor de e. Demostró que 

e = 1 + 1/1! + 1/2! + 1/3! +... 

y que e es el límite de (1 + 1/n)n cuando n tiende a infinito. Euler dio una aproximación de e con 18 decimales,

e = 2.718281828459045235 

sin decir de dónde salió. Es probable que haya calculado el valor él mismo, pero de ser así no hay indicios de cómo lo hizo. De hecho, tomando unos 20 términos de 1 + 1/1! + 1/2! + 1/3! +... se obtiene la aproximación dada por Euler. Entre otros resultados interesantes, en este trabajo está la relación entre las funciones seno y coseno y la función exponencial compleja, lo cual Euler dedujo usando la fórmula de De Moivre.

GRAFICADOR EN LINEA

http://fooplot.com/plot/lmoc53j3ch