Sr Examen

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Gráfico de la función y = sqrt((1-0,75*x^2)/(1-x^2))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
               __________
              /        2 
             /      3*x  
            /   1 - ---- 
           /         4   
f(x) =    /     -------- 
         /            2  
       \/        1 - x   
$$f{\left(x \right)} = \sqrt{\frac{1 - \frac{3 x^{2}}{4}}{1 - x^{2}}}$$
f = sqrt((1 - 3*x^2/4)/(1 - x^2))
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = -1$$
$$x_{2} = 1$$
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:
$$\sqrt{\frac{1 - \frac{3 x^{2}}{4}}{1 - x^{2}}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = - \frac{2 \sqrt{3}}{3}$$
$$x_{2} = \frac{2 \sqrt{3}}{3}$$
Solución numérica
$$x_{1} = -1.15470053837925$$
$$x_{2} = 1.15470053837925$$
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 sqrt((1 - 3*x^2/4)/(1 - x^2)).
$$\sqrt{\frac{1 - \frac{3 \cdot 0^{2}}{4}}{1 - 0^{2}}}$$
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
$$\frac{\sqrt{\frac{1 - \frac{3 x^{2}}{4}}{1 - x^{2}}} \left(1 - x^{2}\right) \left(- \frac{3 x}{4 \left(1 - x^{2}\right)} + \frac{x \left(1 - \frac{3 x^{2}}{4}\right)}{\left(1 - x^{2}\right)^{2}}\right)}{1 - \frac{3 x^{2}}{4}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 0$$
Signos de extremos en los puntos:
(0, 1)


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:
$$x_{1} = 0$$
La función no tiene puntos máximos
Decrece en los intervalos
$$\left[0, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, 0\right]$$
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
$$\frac{\sqrt{\frac{\frac{3 x^{2}}{4} - 1}{x^{2} - 1}} \left(\frac{x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)^{2}}{3 x^{2} - 4} + \frac{6 x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{3 x^{2} - 4} - \frac{2 x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{x^{2} - 1} - \frac{12 x^{2}}{x^{2} - 1} + \frac{4 x^{2} \left(3 x^{2} - 4\right)}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}} + 3 - \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{3 x^{2} - 4} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \sqrt{\frac{4}{9} + \frac{2 \sqrt{13}}{9}}$$
$$x_{2} = \sqrt{\frac{4}{9} + \frac{2 \sqrt{13}}{9}}$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = -1$$
$$x_{2} = 1$$

$$\lim_{x \to -1^-}\left(\frac{\sqrt{\frac{\frac{3 x^{2}}{4} - 1}{x^{2} - 1}} \left(\frac{x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)^{2}}{3 x^{2} - 4} + \frac{6 x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{3 x^{2} - 4} - \frac{2 x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{x^{2} - 1} - \frac{12 x^{2}}{x^{2} - 1} + \frac{4 x^{2} \left(3 x^{2} - 4\right)}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}} + 3 - \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{3 x^{2} - 4}\right) = \infty i$$
$$\lim_{x \to -1^+}\left(\frac{\sqrt{\frac{\frac{3 x^{2}}{4} - 1}{x^{2} - 1}} \left(\frac{x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)^{2}}{3 x^{2} - 4} + \frac{6 x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{3 x^{2} - 4} - \frac{2 x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{x^{2} - 1} - \frac{12 x^{2}}{x^{2} - 1} + \frac{4 x^{2} \left(3 x^{2} - 4\right)}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}} + 3 - \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{3 x^{2} - 4}\right) = \infty$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{1} = -1$$
- es el punto de flexión
$$\lim_{x \to 1^-}\left(\frac{\sqrt{\frac{\frac{3 x^{2}}{4} - 1}{x^{2} - 1}} \left(\frac{x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)^{2}}{3 x^{2} - 4} + \frac{6 x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{3 x^{2} - 4} - \frac{2 x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{x^{2} - 1} - \frac{12 x^{2}}{x^{2} - 1} + \frac{4 x^{2} \left(3 x^{2} - 4\right)}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}} + 3 - \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{3 x^{2} - 4}\right) = \infty$$
$$\lim_{x \to 1^+}\left(\frac{\sqrt{\frac{\frac{3 x^{2}}{4} - 1}{x^{2} - 1}} \left(\frac{x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)^{2}}{3 x^{2} - 4} + \frac{6 x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{3 x^{2} - 4} - \frac{2 x^{2} \left(-3 + \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{x^{2} - 1} - \frac{12 x^{2}}{x^{2} - 1} + \frac{4 x^{2} \left(3 x^{2} - 4\right)}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}} + 3 - \frac{3 x^{2} - 4}{x^{2} - 1}\right)}{3 x^{2} - 4}\right) = \infty i$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{2} = 1$$
- es el punto de flexión

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:
No tiene corvaduras en todo el eje numérico
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = -1$$
$$x_{2} = 1$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty} \sqrt{\frac{1 - \frac{3 x^{2}}{4}}{1 - x^{2}}} = \frac{\sqrt{3}}{2}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \frac{\sqrt{3}}{2}$$
$$\lim_{x \to \infty} \sqrt{\frac{1 - \frac{3 x^{2}}{4}}{1 - x^{2}}} = \frac{\sqrt{3}}{2}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \frac{\sqrt{3}}{2}$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función sqrt((1 - 3*x^2/4)/(1 - x^2)), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\sqrt{\frac{1 - \frac{3 x^{2}}{4}}{1 - x^{2}}}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\sqrt{\frac{1 - \frac{3 x^{2}}{4}}{1 - x^{2}}}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\sqrt{\frac{1 - \frac{3 x^{2}}{4}}{1 - x^{2}}} = \sqrt{\frac{1 - \frac{3 x^{2}}{4}}{1 - x^{2}}}$$
- Sí
$$\sqrt{\frac{1 - \frac{3 x^{2}}{4}}{1 - x^{2}}} = - \sqrt{\frac{1 - \frac{3 x^{2}}{4}}{1 - x^{2}}}$$
- No
es decir, función
es
par