Tienes la expresión de la función:
f(x) = (ex+1 - 3)/(ex-1 + 6),
y observa que su dominio es:
Df = (-∞,+∞) = R,
ya que su denominador es una suma de dos términos estrictamente positivos.
Luego, puedes plantear la expresión de los elementos de la imagen de la función:
f(x) = y, sustituyes la expresión de la función en el primer miembro, y queda:
(ex+1 - 3)/(ex-1 + 6) = y, multiplicas por (ex-1 + 6) en ambos miembros, y queda:
ex+1 - 3 = y*(ex-1 + 6), distribuyes el segundo miembro, y queda:
ex+1 - 3 = y*ex-1 + 6*y,
aplicas la propiedad de la multiplicación de potencias con bases iguales y de la división de potencias con bases iguales en las expresiones exponenciales, y queda:
ex*e - 3 = y*ex/e + 6*y, multiplicas por e en todos los términos de la ecuación, y queda:
ex*e2 - 3e = y*ex + 6e*y, restas y*ex y sumas 3e en ambos miembros, y queda:
ex*e2 - y*ex = 6e*y + 3e, extraes factores comunes en ambos miembros, y queda:
ex*(e2 - y) = 3e*(2y + 1), divides por (e2 - y) en ambos miembros, y queda:
ex = 3e*(2y + 1) / (e2 - y);
luego, observa que el primer miembro es estrictamente positivo por lo que el segundo miembro también debe serlo, compones en ambos miembros con la función inversa del logaritmo natural, y queda:
x = ln( 3e*(2y + 1) / (e2 - y) ), aplicas la propiedad del logaritmo de una multiplicación, y queda:
x = ln(3) + ln(e) + ln( (2y + 1) / (e2 - y) ), resuelves el segundo término, y queda:
x = ln(3) + 1 + ln( (2y + 1) / (e2 - y) ) (1),
que es la expresión de un elemento del dominio de la función en función de su elemento correspondiente en la imagen,
y observa que tienes dos opciones para el argumento del logaritmo natural:
a)
2y + 1 > 0 y e2 - y > 0, y de aquí despejas:
y > -1/2 y y < e2, que conduce al intervalo:
Ia = (-1/2, e2);
b)
2y + 1 < 0 y e2 - y < 0, y de aquí despejas:
y < -1/2 y y > e2, que son inecuaciones incompatibles, por lo que tienes:
Ib = Φ;
luego, planteas que la imagen de la función es igual a la unión de los dos intervalos, y queda:
If = (-1/2, e2).
Luego, permutas variables en la ecuación señalada (1), y queda:
y = ln(3) + 1 + ln( (2x + 1) / (e2 - x) ),
que es la expresión de la función inversa, por lo que puedes expresarla:
f-1(x) = ln(3) + 1 + ln( (2x + 1) / (e2 - x) ),
cuyo dominio coincide con la imagen de la función de tu enunciado, por lo que queda expresado:
D1 = (-1/2, e2),
y cuya imagen coincide que el dominio de la función de tu enunciado, por lo que queda expresada:
I1 = (-∞,+∞) = R.
Espero haberte ayudado.