Sr Examen

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

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
               2*x
       /1 + x \   
f(x) = |------|   
       \-2 + x/   
$$f{\left(x \right)} = \left(\frac{x + 1}{x - 2}\right)^{2 x}$$
f = ((x + 1)/(x - 2))^(2*x)
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = 2$$
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:
$$\left(\frac{x + 1}{x - 2}\right)^{2 x} = 0$$
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 ((1 + x)/(-2 + x))^(2*x).
$$\left(\frac{1}{-2}\right)^{0 \cdot 2}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 1$$
Punto:
(0, 1)
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
$$\left(\frac{x + 1}{x - 2}\right)^{2 x} \left(\frac{2 x \left(x - 2\right) \left(\frac{1}{x - 2} - \frac{x + 1}{\left(x - 2\right)^{2}}\right)}{x + 1} + 2 \log{\left(\frac{x + 1}{x - 2} \right)}\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -2.65110905896157$$
Signos de extremos en los puntos:
(-2.6511090589615707, 242.569229828936)


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:
$$x_{1} = -2.65110905896157$$
La función no tiene puntos máximos
Decrece en los intervalos
$$\left[-2.65110905896157, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, -2.65110905896157\right]$$
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
$$2 \left(\frac{x + 1}{x - 2}\right)^{2 x} \left(- \frac{\left(1 - \frac{x + 1}{x - 2}\right) \left(\frac{x}{x + 1} + \frac{x}{x - 2} - 2\right)}{x + 1} + 2 \left(\frac{x \left(1 - \frac{x + 1}{x - 2}\right)}{x + 1} + \log{\left(\frac{x + 1}{x - 2} \right)}\right)^{2}\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -4.17850707895341$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = 2$$

$$\lim_{x \to 2^-}\left(2 \left(\frac{x + 1}{x - 2}\right)^{2 x} \left(- \frac{\left(1 - \frac{x + 1}{x - 2}\right) \left(\frac{x}{x + 1} + \frac{x}{x - 2} - 2\right)}{x + 1} + 2 \left(\frac{x \left(1 - \frac{x + 1}{x - 2}\right)}{x + 1} + \log{\left(\frac{x + 1}{x - 2} \right)}\right)^{2}\right)\right) = \infty$$
$$\lim_{x \to 2^+}\left(2 \left(\frac{x + 1}{x - 2}\right)^{2 x} \left(- \frac{\left(1 - \frac{x + 1}{x - 2}\right) \left(\frac{x}{x + 1} + \frac{x}{x - 2} - 2\right)}{x + 1} + 2 \left(\frac{x \left(1 - \frac{x + 1}{x - 2}\right)}{x + 1} + \log{\left(\frac{x + 1}{x - 2} \right)}\right)^{2}\right)\right) = \infty$$
- los límites son iguales, es decir omitimos el punto correspondiente

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
$$\left[-4.17850707895341, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -4.17850707895341\right]$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 2$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty} \left(\frac{x + 1}{x - 2}\right)^{2 x} = e^{6}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = e^{6}$$
$$\lim_{x \to \infty} \left(\frac{x + 1}{x - 2}\right)^{2 x} = e^{6}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = e^{6}$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función ((1 + x)/(-2 + x))^(2*x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\frac{x + 1}{x - 2}\right)^{2 x}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\frac{x + 1}{x - 2}\right)^{2 x}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\left(\frac{x + 1}{x - 2}\right)^{2 x} = \left(\frac{1 - x}{- x - 2}\right)^{- 2 x}$$
- No
$$\left(\frac{x + 1}{x - 2}\right)^{2 x} = - \left(\frac{1 - x}{- x - 2}\right)^{- 2 x}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar