Sr Examen

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Gráfico de la función y = cbrt((x-2)^2)-cbrt((x+1)^2)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
          __________      __________
       3 /        2    3 /        2 
f(x) = \/  (x - 2)   - \/  (x + 1)  
$$f{\left(x \right)} = \sqrt[3]{\left(x - 2\right)^{2}} - \sqrt[3]{\left(x + 1\right)^{2}}$$
f = ((x - 2)^2)^(1/3) - ((x + 1)^2)^(1/3)
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:
$$\sqrt[3]{\left(x - 2\right)^{2}} - \sqrt[3]{\left(x + 1\right)^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = \frac{1}{2}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 0.5$$
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 - 2)^2)^(1/3) - ((x + 1)^2)^(1/3).
$$- \sqrt[3]{1^{2}} + \sqrt[3]{\left(-2\right)^{2}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = -1 + 2^{\frac{2}{3}}$$
Punto:
(0, -1 + 2^(2/3))
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
$$\frac{\left(\frac{2 x}{3} - \frac{4}{3}\right) \left|{x - 2}\right|^{\frac{2}{3}}}{\left(x - 2\right)^{2}} - \frac{\left(\frac{2 x}{3} + \frac{2}{3}\right) \left|{x + 1}\right|^{\frac{2}{3}}}{\left(x + 1\right)^{2}} = 0$$
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
$$\frac{2 \left(- \frac{2 \operatorname{sign}{\left(x + 1 \right)}}{\left(x + 1\right) \sqrt[3]{\left|{x + 1}\right|}} + \frac{3 \left|{x + 1}\right|^{\frac{2}{3}}}{\left(x + 1\right)^{2}} + \frac{2 \operatorname{sign}{\left(x - 2 \right)}}{\left(x - 2\right) \sqrt[3]{\left|{x - 2}\right|}} - \frac{3 \left|{x - 2}\right|^{\frac{2}{3}}}{\left(x - 2\right)^{2}}\right)}{9} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 147767.549823706$$
$$x_{2} = 165871.597844216$$
$$x_{3} = 144146.633837966$$
$$x_{4} = 155009.267960146$$
$$x_{5} = 122420.129013659$$
$$x_{6} = 169492.316972052$$
$$x_{7} = 126041.353957241$$
$$x_{8} = -163499.765671636$$
$$x_{9} = -138153.678326876$$
$$x_{10} = -141774.66529915$$
$$x_{11} = -134532.643817073$$
$$x_{12} = -130911.557826251$$
$$x_{13} = -159879.00011693$$
$$x_{14} = 0.5$$
$$x_{15} = -181603.197582792$$
$$x_{16} = 129662.516288365$$
$$x_{17} = -149016.51048899$$
$$x_{18} = 118798.835733805$$
$$x_{19} = -127290.415962307$$
$$x_{20} = -145395.608284627$$
$$x_{21} = -170741.212572775$$
$$x_{22} = -152637.374813794$$
$$x_{23} = -167120.502548902$$
$$x_{24} = 173113.010355911$$
$$x_{25} = 136904.67298119$$
$$x_{26} = 176733.67957778$$
$$x_{27} = -174361.897415814$$
$$x_{28} = 180354.326092624$$
$$x_{29} = 158630.075306587$$
$$x_{30} = 151388.426957059$$
$$x_{31} = -156258.203891704$$
$$x_{32} = -123669.213318858$$
$$x_{33} = -120047.944397698$$
$$x_{34} = 140525.675997207$$
$$x_{35} = 133283.621108937$$
$$x_{36} = -177982.558614499$$
$$x_{37} = 162250.851249223$$

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
$$\left[151388.426957059, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -130911.557826251\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\sqrt[3]{\left(x - 2\right)^{2}} - \sqrt[3]{\left(x + 1\right)^{2}}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = 0$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\sqrt[3]{\left(x - 2\right)^{2}} - \sqrt[3]{\left(x + 1\right)^{2}}\right) = 0$$
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 - 2)^2)^(1/3) - ((x + 1)^2)^(1/3), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\sqrt[3]{\left(x - 2\right)^{2}} - \sqrt[3]{\left(x + 1\right)^{2}}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\sqrt[3]{\left(x - 2\right)^{2}} - \sqrt[3]{\left(x + 1\right)^{2}}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\sqrt[3]{\left(x - 2\right)^{2}} - \sqrt[3]{\left(x + 1\right)^{2}} = - \left|{x - 1}\right|^{\frac{2}{3}} + \left|{x + 2}\right|^{\frac{2}{3}}$$
- No
$$\sqrt[3]{\left(x - 2\right)^{2}} - \sqrt[3]{\left(x + 1\right)^{2}} = \left|{x - 1}\right|^{\frac{2}{3}} - \left|{x + 2}\right|^{\frac{2}{3}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar