Sr Examen

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Gráfico de la función y = sqrt((x^3-1)/(x+1))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
            ________
           /  3     
          /  x  - 1 
f(x) =   /   ------ 
       \/    x + 1  
$$f{\left(x \right)} = \sqrt{\frac{x^{3} - 1}{x + 1}}$$
f = sqrt((x^3 - 1)/(x + 1))
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = -1$$
Puntos de cruce con el eje de coordenadas X
El gráfico de la función cruce el eje X con f = 0
o sea hay que resolver la ecuación:
$$\sqrt{\frac{x^{3} - 1}{x + 1}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Solución no hallada,
puede ser que el gráfico no cruce el eje X
Puntos de cruce con el eje de coordenadas Y
El gráfico cruce el eje Y cuando x es igual a 0:
sustituimos x = 0 en sqrt((x^3 - 1)/(x + 1)).
$$\sqrt{\frac{-1 + 0^{3}}{1}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = i$$
Punto:
(0, i)
Extremos de la función
Para hallar los extremos hay que resolver la ecuación
$$\frac{d}{d x} f{\left(x \right)} = 0$$
(la derivada es igual a cero),
y las raíces de esta ecuación serán los extremos de esta función:
$$\frac{d}{d x} f{\left(x \right)} = $$
primera derivada
$$\frac{\sqrt{\frac{x^{3} - 1}{x + 1}} \left(x + 1\right) \left(\frac{3 x^{2}}{2 \left(x + 1\right)} - \frac{x^{3} - 1}{2 \left(x + 1\right)^{2}}\right)}{x^{3} - 1} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\sqrt[3]{\frac{27 \sqrt{2}}{4} + \frac{81}{8}}}{3} - \frac{1}{2} - \frac{3}{4 \sqrt[3]{\frac{27 \sqrt{2}}{4} + \frac{81}{8}}}$$
Signos de extremos en los puntos:
                                                                                                                                     ____________________________________________________________ 
                                                                                                                                    /                                                          3  
                                     _______________                                                                               /      /                                    _______________\   
                                    /           ___                                                                               /       |                                   /           ___ |   
                                   /  81   27*\/ 2                                                                               /        |                                  /  81   27*\/ 2  |   
                                3 /   -- + --------                 ___________________________________________________         /         |                               3 /   -- + -------- |   
   1             3              \/    8       4                    /                        -1                                 /          |  1             3              \/    8       4     |   
(- - - ---------------------- - --------------------,             /  ------------------------------------------------- *      /       1 - |- - - ---------------------- - --------------------|  )
   2          _______________            3                       /                                     _______________       /            |  2          _______________            3          |   
             /           ___                                    /                                     /           ___       /             |            /           ___                        |   
            /  81   27*\/ 2                                    /                                     /  81   27*\/ 2       /              |           /  81   27*\/ 2                         |   
       4*3 /   -- + --------                                  /                                   3 /   -- + --------     /               |      4*3 /   -- + --------                        |   
         \/    8       4                                     /       1             3              \/    8       4       \/                \        \/    8       4                            /   
                                                            /        - - ---------------------- - --------------------                                                                            
                                                           /         2          _______________            3                                                                                      
                                                          /                    /           ___                                                                                                    
                                                         /                    /  81   27*\/ 2                                                                                                     
                                                        /                4*3 /   -- + --------                                                                                                    
                                                      \/                   \/    8       4                                                                                                        


Intervalos de crecimiento y decrecimiento de la función:
Hallemos los intervalos donde la función crece y decrece y también los puntos mínimos y máximos de la función, para lo cual miramos cómo se comporta la función en los extremos con desviación mínima del extremo:
Puntos mínimos de la función:
$$x_{1} = - \frac{\sqrt[3]{\frac{27 \sqrt{2}}{4} + \frac{81}{8}}}{3} - \frac{1}{2} - \frac{3}{4 \sqrt[3]{\frac{27 \sqrt{2}}{4} + \frac{81}{8}}}$$
La función no tiene puntos máximos
Decrece en los intervalos
$$\left[- \frac{\sqrt[3]{\frac{27 \sqrt{2}}{4} + \frac{81}{8}}}{3} - \frac{1}{2} - \frac{3}{4 \sqrt[3]{\frac{27 \sqrt{2}}{4} + \frac{81}{8}}}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{\sqrt[3]{\frac{27 \sqrt{2}}{4} + \frac{81}{8}}}{3} - \frac{1}{2} - \frac{3}{4 \sqrt[3]{\frac{27 \sqrt{2}}{4} + \frac{81}{8}}}\right]$$
Puntos de flexiones
Hallemos los puntos de flexiones, para eso hay que resolver la ecuación
$$\frac{d^{2}}{d x^{2}} f{\left(x \right)} = 0$$
(la segunda derivada es igual a cero),
las raíces de la ecuación obtenida serán los puntos de flexión para el gráfico de la función indicado:
$$\frac{d^{2}}{d x^{2}} f{\left(x \right)} = $$
segunda derivada
$$\frac{\sqrt{\frac{x^{3} - 1}{x + 1}} \left(- \frac{3 x^{2} \left(3 x^{2} - \frac{x^{3} - 1}{x + 1}\right)}{2 \left(x^{3} - 1\right)} - \frac{3 x^{2}}{x + 1} + 3 x + \frac{\left(3 x^{2} - \frac{x^{3} - 1}{x + 1}\right)^{2}}{4 \left(x^{3} - 1\right)} + \frac{3 x^{2} - \frac{x^{3} - 1}{x + 1}}{2 \left(x + 1\right)} + \frac{x^{3} - 1}{\left(x + 1\right)^{2}}\right)}{x^{3} - 1} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 1 + \sqrt{3} + \sqrt{3 + 2 \sqrt{3}}$$
$$x_{2} = - \sqrt{3 + 2 \sqrt{3}} + 1 + \sqrt{3}$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = -1$$

$$\lim_{x \to -1^-}\left(\frac{\sqrt{\frac{x^{3} - 1}{x + 1}} \left(- \frac{3 x^{2} \left(3 x^{2} - \frac{x^{3} - 1}{x + 1}\right)}{2 \left(x^{3} - 1\right)} - \frac{3 x^{2}}{x + 1} + 3 x + \frac{\left(3 x^{2} - \frac{x^{3} - 1}{x + 1}\right)^{2}}{4 \left(x^{3} - 1\right)} + \frac{3 x^{2} - \frac{x^{3} - 1}{x + 1}}{2 \left(x + 1\right)} + \frac{x^{3} - 1}{\left(x + 1\right)^{2}}\right)}{x^{3} - 1}\right) = \infty$$
$$\lim_{x \to -1^+}\left(\frac{\sqrt{\frac{x^{3} - 1}{x + 1}} \left(- \frac{3 x^{2} \left(3 x^{2} - \frac{x^{3} - 1}{x + 1}\right)}{2 \left(x^{3} - 1\right)} - \frac{3 x^{2}}{x + 1} + 3 x + \frac{\left(3 x^{2} - \frac{x^{3} - 1}{x + 1}\right)^{2}}{4 \left(x^{3} - 1\right)} + \frac{3 x^{2} - \frac{x^{3} - 1}{x + 1}}{2 \left(x + 1\right)} + \frac{x^{3} - 1}{\left(x + 1\right)^{2}}\right)}{x^{3} - 1}\right) = \infty i$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{1} = -1$$
- es el punto de flexión

Intervalos de convexidad y concavidad:
Hallemos los intervales donde la función es convexa o cóncava, para eso veamos cómo se comporta la función en los puntos de flexiones:
Cóncava en los intervalos
$$\left[1 + \sqrt{3} + \sqrt{3 + 2 \sqrt{3}}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, 1 + \sqrt{3} + \sqrt{3 + 2 \sqrt{3}}\right]$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = -1$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty} \sqrt{\frac{x^{3} - 1}{x + 1}} = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty} \sqrt{\frac{x^{3} - 1}{x + 1}} = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la derecha
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función sqrt((x^3 - 1)/(x + 1)), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\sqrt{\frac{x^{3} - 1}{x + 1}}}{x}\right) = -1$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = - x$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\sqrt{\frac{x^{3} - 1}{x + 1}}}{x}\right) = 1$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = x$$
Paridad e imparidad de la función
Comprobemos si la función es par o impar mediante las relaciones f = f(-x) и f = -f(-x).
Pues, comprobamos:
$$\sqrt{\frac{x^{3} - 1}{x + 1}} = \sqrt{\frac{- x^{3} - 1}{1 - x}}$$
- No
$$\sqrt{\frac{x^{3} - 1}{x + 1}} = - \sqrt{\frac{- x^{3} - 1}{1 - x}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar