Sr Examen

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Gráfico de la función y = -exp(x*(3+sqrt(5))/2)-exp(x*(3-sqrt(5))/2)-2*exp(x)+exp(-x)/5

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
            /      ___\      /      ___\             
          x*\3 + \/ 5 /    x*\3 - \/ 5 /             
          -------------    -------------           -x
                2                2            x   e  
f(x) = - e              - e              - 2*e  + ---
                                                   5 
$$f{\left(x \right)} = \left(\left(- e^{\frac{x \left(3 - \sqrt{5}\right)}{2}} - e^{\frac{x \left(\sqrt{5} + 3\right)}{2}}\right) - 2 e^{x}\right) + \frac{e^{- x}}{5}$$
f = -exp((x*(3 - sqrt(5)))/2) - exp((x*(sqrt(5) + 3))/2) - 2*exp(x) + exp(-x)/5
Gráfico de la función
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:
$$\left(\left(- e^{\frac{x \left(3 - \sqrt{5}\right)}{2}} - e^{\frac{x \left(\sqrt{5} + 3\right)}{2}}\right) - 2 e^{x}\right) + \frac{e^{- x}}{5} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = -1.58234288987561$$
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 -exp((x*(3 + sqrt(5)))/2) - exp((x*(3 - sqrt(5)))/2) - 2*exp(x) + exp(-x)/5.
$$\left(\left(- e^{\frac{0 \left(\sqrt{5} + 3\right)}{2}} - e^{\frac{0 \left(3 - \sqrt{5}\right)}{2}}\right) - 2 e^{0}\right) + \frac{e^{- 0}}{5}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - \frac{19}{5}$$
Punto:
(0, -19/5)
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
$$- 2 e^{x} - \left(\frac{3}{2} - \frac{\sqrt{5}}{2}\right) e^{\frac{x \left(3 - \sqrt{5}\right)}{2}} - \left(\frac{\sqrt{5}}{2} + \frac{3}{2}\right) e^{\frac{x \left(\sqrt{5} + 3\right)}{2}} - \frac{e^{- x}}{5} = 0$$
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
$$- 2 e^{x} - \frac{\left(3 - \sqrt{5}\right)^{2} e^{\frac{x \left(3 - \sqrt{5}\right)}{2}}}{4} - \frac{\left(\sqrt{5} + 3\right)^{2} e^{\frac{x \left(\sqrt{5} + 3\right)}{2}}}{4} + \frac{e^{- x}}{5} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -1.36856715583626$$

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
$$\left(-\infty, -1.36856715583626\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[-1.36856715583626, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(\left(- e^{\frac{x \left(3 - \sqrt{5}\right)}{2}} - e^{\frac{x \left(\sqrt{5} + 3\right)}{2}}\right) - 2 e^{x}\right) + \frac{e^{- x}}{5}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(\left(- e^{\frac{x \left(3 - \sqrt{5}\right)}{2}} - e^{\frac{x \left(\sqrt{5} + 3\right)}{2}}\right) - 2 e^{x}\right) + \frac{e^{- x}}{5}\right) = -\infty$$
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 -exp((x*(3 + sqrt(5)))/2) - exp((x*(3 - sqrt(5)))/2) - 2*exp(x) + exp(-x)/5, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\left(- e^{\frac{x \left(3 - \sqrt{5}\right)}{2}} - e^{\frac{x \left(\sqrt{5} + 3\right)}{2}}\right) - 2 e^{x}\right) + \frac{e^{- x}}{5}}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\left(- e^{\frac{x \left(3 - \sqrt{5}\right)}{2}} - e^{\frac{x \left(\sqrt{5} + 3\right)}{2}}\right) - 2 e^{x}\right) + \frac{e^{- x}}{5}}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la derecha
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:
$$\left(\left(- e^{\frac{x \left(3 - \sqrt{5}\right)}{2}} - e^{\frac{x \left(\sqrt{5} + 3\right)}{2}}\right) - 2 e^{x}\right) + \frac{e^{- x}}{5} = \frac{e^{x}}{5} - e^{- \frac{x \left(\sqrt{5} + 3\right)}{2}} - e^{- \frac{x \left(3 - \sqrt{5}\right)}{2}} - 2 e^{- x}$$
- No
$$\left(\left(- e^{\frac{x \left(3 - \sqrt{5}\right)}{2}} - e^{\frac{x \left(\sqrt{5} + 3\right)}{2}}\right) - 2 e^{x}\right) + \frac{e^{- x}}{5} = - \frac{e^{x}}{5} + e^{- \frac{x \left(\sqrt{5} + 3\right)}{2}} + e^{- \frac{x \left(3 - \sqrt{5}\right)}{2}} + 2 e^{- x}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar