Sr Examen

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Gráfico de la función y = -x*sqrt(log(x)^2-log(x^2))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

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

Solución analítica
$$x_{1} = e^{2}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 7.38905609893065$$
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)*sqrt(log(x)^2 - log(x^2)).
$$- 0 \sqrt{\log{\left(0 \right)}^{2} - \log{\left(0^{2} \right)}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \text{NaN}$$
- no hay soluciones de la ecuación
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
$$- \frac{x \left(\frac{\log{\left(x \right)}}{x} - \frac{1}{x}\right)}{\sqrt{\log{\left(x \right)}^{2} - \log{\left(x^{2} \right)}}} - \sqrt{\log{\left(x \right)}^{2} - \log{\left(x^{2} \right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = e^{\frac{1}{2} - \frac{\sqrt{5}}{2}}$$
$$x_{2} = e^{\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{5}}{2}}$$
Signos de extremos en los puntos:
        ___         ___________________________        ___ 
  1   \/ 5         /                         2   1   \/ 5  
  - - -----       /               /      ___\    - - ----- 
  2     2        /          ___   |1   \/ 5 |    2     2   
(e        , -  /    -1 + \/ 5  + |- - -----|  *e         )
              \/                  \2     2  /              

        ___         ___________________________        ___ 
  1   \/ 5         /                 2           1   \/ 5  
  - + -----       /       /      ___\            - + ----- 
  2     2        /        |1   \/ 5 |      ___   2     2   
(e        , -  /    -1 + |- + -----|  - \/ 5  *e         )
              \/          \2     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:
$$x_{1} = e^{\frac{1}{2} - \frac{\sqrt{5}}{2}}$$
La función no tiene puntos máximos
Decrece en los intervalos
$$\left[e^{\frac{1}{2} - \frac{\sqrt{5}}{2}}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, e^{\frac{1}{2} - \frac{\sqrt{5}}{2}}\right]$$
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
$$\frac{\frac{\left(\log{\left(x \right)} - 1\right)^{2}}{\log{\left(x \right)}^{2} - \log{\left(x^{2} \right)}} - \log{\left(x \right)}}{x \sqrt{\log{\left(x \right)}^{2} - \log{\left(x^{2} \right)}}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = e^{\frac{\sqrt[3]{18}}{3 \sqrt[3]{\sqrt{69} + 9}} + \frac{\sqrt[3]{12} \sqrt[3]{\sqrt{69} + 9}}{6} + 1}$$

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
$$\left(-\infty, e^{\frac{\sqrt[3]{18}}{3 \sqrt[3]{\sqrt{69} + 9}} + \frac{\sqrt[3]{12} \sqrt[3]{\sqrt{69} + 9}}{6} + 1}\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[e^{\frac{\sqrt[3]{18}}{3 \sqrt[3]{\sqrt{69} + 9}} + \frac{\sqrt[3]{12} \sqrt[3]{\sqrt{69} + 9}}{6} + 1}, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(- x \sqrt{\log{\left(x \right)}^{2} - \log{\left(x^{2} \right)}}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(- x \sqrt{\log{\left(x \right)}^{2} - \log{\left(x^{2} \right)}}\right) = -\infty$$
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)*sqrt(log(x)^2 - log(x^2)), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(- \sqrt{\log{\left(x \right)}^{2} - \log{\left(x^{2} \right)}}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(- \sqrt{\log{\left(x \right)}^{2} - \log{\left(x^{2} \right)}}\right) = -\infty$$
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:
$$- x \sqrt{\log{\left(x \right)}^{2} - \log{\left(x^{2} \right)}} = x \sqrt{\log{\left(- x \right)}^{2} - \log{\left(x^{2} \right)}}$$
- No
$$- x \sqrt{\log{\left(x \right)}^{2} - \log{\left(x^{2} \right)}} = - x \sqrt{\log{\left(- x \right)}^{2} - \log{\left(x^{2} \right)}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar