Sr Examen

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Gráfico de la función y = x^4-8x^3+18x^2+48x+31

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
        4      3       2            
f(x) = x  - 8*x  + 18*x  + 48*x + 31
$$f{\left(x \right)} = \left(48 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) + 31$$
f = 48*x + 18*x^2 + x^4 - 8*x^3 + 31
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:
$$\left(48 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) + 31 = 0$$
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 x^4 - 8*x^3 + 18*x^2 + 48*x + 31.
$$\left(\left(\left(0^{4} - 8 \cdot 0^{3}\right) + 18 \cdot 0^{2}\right) + 0 \cdot 48\right) + 31$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 31$$
Punto:
(0, 31)
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
$$4 x^{3} - 24 x^{2} + 36 x + 48 = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\sqrt[3]{108 \sqrt{3} + 189}}{3} - \frac{3}{\sqrt[3]{108 \sqrt{3} + 189}} + 2$$
Signos de extremos en los puntos:
                                                                                                         4                                                                                                       3                                                       2 
                               _________________        /                              _________________\                                                       /                              _________________\       /                              _________________\  
                            3 /             ___         |                           3 /             ___ |                                 _________________     |                           3 /             ___ |       |                           3 /             ___ |  
              3             \/  189 + 108*\/ 3          |             3             \/  189 + 108*\/ 3  |            144               3 /             ___      |             3             \/  189 + 108*\/ 3  |       |             3             \/  189 + 108*\/ 3  |  
(2 - -------------------- - --------------------, 127 + |2 - -------------------- - --------------------|  - -------------------- - 16*\/  189 + 108*\/ 3   - 8*|2 - -------------------- - --------------------|  + 18*|2 - -------------------- - --------------------| )
        _________________            3                  |       _________________            3          |       _________________                               |       _________________            3          |       |       _________________            3          |  
     3 /             ___                                |    3 /             ___                        |    3 /             ___                                |    3 /             ___                        |       |    3 /             ___                        |  
     \/  189 + 108*\/ 3                                 \    \/  189 + 108*\/ 3                         /    \/  189 + 108*\/ 3                                 \    \/  189 + 108*\/ 3                         /       \    \/  189 + 108*\/ 3                         /  


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:
$$x_{1} = - \frac{\sqrt[3]{108 \sqrt{3} + 189}}{3} - \frac{3}{\sqrt[3]{108 \sqrt{3} + 189}} + 2$$
La función no tiene puntos máximos
Decrece en los intervalos
$$\left[- \frac{\sqrt[3]{108 \sqrt{3} + 189}}{3} - \frac{3}{\sqrt[3]{108 \sqrt{3} + 189}} + 2, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{\sqrt[3]{108 \sqrt{3} + 189}}{3} - \frac{3}{\sqrt[3]{108 \sqrt{3} + 189}} + 2\right]$$
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
$$12 \left(x^{2} - 4 x + 3\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 1$$
$$x_{2} = 3$$

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
$$\left(-\infty, 1\right] \cup \left[3, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left[1, 3\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(48 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) + 31\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(48 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) + 31\right) = \infty$$
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 x^4 - 8*x^3 + 18*x^2 + 48*x + 31, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(48 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) + 31}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(48 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) + 31}{x}\right) = \infty$$
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:
$$\left(48 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) + 31 = x^{4} + 8 x^{3} + 18 x^{2} - 48 x + 31$$
- No
$$\left(48 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) + 31 = - x^{4} - 8 x^{3} - 18 x^{2} + 48 x - 31$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar