Sr Examen

Gráfico de la función y = (x/exp)-(1/log(x))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
       x      1   
f(x) = -- - ------
        x   log(x)
       e          
$$f{\left(x \right)} = \frac{x}{e^{x}} - \frac{1}{\log{\left(x \right)}}$$
f = x/exp(x) - 1/log(x)
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:
$$\frac{x}{e^{x}} - \frac{1}{\log{\left(x \right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = 0$$
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 x/exp(x) - 1/log(x).
$$\frac{0}{e^{0}} - \frac{1}{\log{\left(0 \right)}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 0$$
Punto:
(0, 0)
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
$$- x e^{- x} + \frac{1}{e^{x}} + \frac{1}{x \log{\left(x \right)}^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Soluciones no halladas,
tal vez la función no tenga extremos
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
$$x e^{- x} - 2 e^{- x} - \frac{1}{x^{2} \log{\left(x \right)}^{2}} - \frac{2}{x^{2} \log{\left(x \right)}^{3}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 96337.2699685649$$
$$x_{2} = 171518.996126846$$
$$x_{3} = 203451.334594106$$
$$x_{4} = 189709.551623869$$
$$x_{5} = 180594.646831991$$
$$x_{6} = 135655.081131858$$
$$x_{7} = 118026.659073151$$
$$x_{8} = 194281.114117316$$
$$x_{9} = 109301.131390774$$
$$x_{10} = 176051.78674985$$
$$x_{11} = 126812.726236405$$
$$x_{12} = 104962.570348548$$
$$x_{13} = 185147.317387735$$
$$x_{14} = 166996.547043092$$
$$x_{15} = 92052.0669548957$$
$$x_{16} = 100641.037473986$$
$$x_{17} = 153494.18780763$$
$$x_{18} = 122412.404500837$$
$$x_{19} = 198861.780064415$$
$$x_{20} = 144549.998173307$$
$$x_{21} = 87786.2973905852$$
$$x_{22} = 140096.184290192$$
$$x_{23} = 113656.038545734$$
$$x_{24} = 162484.725665548$$
$$x_{25} = 149016.124526383$$
$$x_{26} = 157983.833341669$$
$$x_{27} = 131227.111734044$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = 1$$

$$\lim_{x \to 1^-}\left(x e^{- x} - 2 e^{- x} - \frac{1}{x^{2} \log{\left(x \right)}^{2}} - \frac{2}{x^{2} \log{\left(x \right)}^{3}}\right) = \infty$$
$$\lim_{x \to 1^+}\left(x e^{- x} - 2 e^{- x} - \frac{1}{x^{2} \log{\left(x \right)}^{2}} - \frac{2}{x^{2} \log{\left(x \right)}^{3}}\right) = -\infty$$
- 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:
No tiene corvaduras en todo el eje numérico
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 1$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{x}{e^{x}} - \frac{1}{\log{\left(x \right)}}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{x}{e^{x}} - \frac{1}{\log{\left(x \right)}}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = 0$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función x/exp(x) - 1/log(x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\frac{x}{e^{x}} - \frac{1}{\log{\left(x \right)}}}{x}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\frac{x}{e^{x}} - \frac{1}{\log{\left(x \right)}}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la izquierda
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:
$$\frac{x}{e^{x}} - \frac{1}{\log{\left(x \right)}} = - x e^{x} - \frac{1}{\log{\left(- x \right)}}$$
- No
$$\frac{x}{e^{x}} - \frac{1}{\log{\left(x \right)}} = x e^{x} + \frac{1}{\log{\left(- x \right)}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar