Sr Examen

Gráfico de la función y = 9^x-3^x-12

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
        x    x     
f(x) = 9  - 3  - 12
$$f{\left(x \right)} = \left(- 3^{x} + 9^{x}\right) - 12$$
f = -3^x + 9^x - 12
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:
$$\left(- 3^{x} + 9^{x}\right) - 12 = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = \frac{2 \log{\left(2 \right)}}{\log{\left(3 \right)}}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 1.26185950714291$$
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 9^x - 3^x - 12.
$$-12 + \left(- 3^{0} + 9^{0}\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = -12$$
Punto:
(0, -12)
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
$$- 3^{x} \log{\left(3 \right)} + 9^{x} \log{\left(9 \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\log{\left(2 \right)}}{\log{\left(3 \right)}}$$
Signos de extremos en los puntos:
                   -log(2)  
                   -------- 
 -log(2)     25     log(3)  
(--------, - -- + 9        )
  log(3)     2              


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:
$$x_{1} = - \frac{\log{\left(2 \right)}}{\log{\left(3 \right)}}$$
La función no tiene puntos máximos
Decrece en los intervalos
$$\left[- \frac{\log{\left(2 \right)}}{\log{\left(3 \right)}}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{\log{\left(2 \right)}}{\log{\left(3 \right)}}\right]$$
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
$$- 3^{x} \log{\left(3 \right)}^{2} + 9^{x} \log{\left(9 \right)}^{2} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{2 \log{\left(2 \right)}}{\log{\left(3 \right)}}$$

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
$$\left[- \frac{2 \log{\left(2 \right)}}{\log{\left(3 \right)}}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{2 \log{\left(2 \right)}}{\log{\left(3 \right)}}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(- 3^{x} + 9^{x}\right) - 12\right) = -12$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = -12$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(- 3^{x} + 9^{x}\right) - 12\right) = \infty$$
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 9^x - 3^x - 12, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(- 3^{x} + 9^{x}\right) - 12}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(- 3^{x} + 9^{x}\right) - 12}{x}\right) = \infty$$
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:
$$\left(- 3^{x} + 9^{x}\right) - 12 = -12 + 9^{- x} - 3^{- x}$$
- No
$$\left(- 3^{x} + 9^{x}\right) - 12 = 12 - 9^{- x} + 3^{- x}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar