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$$\frac{\frac{\left(-3 + \frac{5 x^{2} + 3}{x^{2} + 1}\right)^{2}}{4} - \frac{\left(-3 + \frac{5 x^{2} + 3}{x^{2} + 1}\right) \left(5 x^{2} + 3\right)}{2 \left(x^{2} + 1\right)} - \frac{3}{2} - \frac{3 \left(5 x^{2} + 3\right)}{2 \left(x^{2} + 1\right)} - \frac{10 x^{2} + 3}{x^{2} + 1} + \frac{\left(5 x^{2} + 3\right)^{2}}{\left(x^{2} + 1\right)^{2}}}{x^{2} \sqrt{x^{2} + 1}} = 0$$
Resolvermos esta ecuaciónRaíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\sqrt{2}}{2}$$
$$x_{2} = \frac{\sqrt{2}}{2}$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = 0$$
$$\lim_{x \to 0^-}\left(\frac{\frac{\left(-3 + \frac{5 x^{2} + 3}{x^{2} + 1}\right)^{2}}{4} - \frac{\left(-3 + \frac{5 x^{2} + 3}{x^{2} + 1}\right) \left(5 x^{2} + 3\right)}{2 \left(x^{2} + 1\right)} - \frac{3}{2} - \frac{3 \left(5 x^{2} + 3\right)}{2 \left(x^{2} + 1\right)} - \frac{10 x^{2} + 3}{x^{2} + 1} + \frac{\left(5 x^{2} + 3\right)^{2}}{\left(x^{2} + 1\right)^{2}}}{x^{2} \sqrt{x^{2} + 1}}\right) = -1$$
$$\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{\frac{\left(-3 + \frac{5 x^{2} + 3}{x^{2} + 1}\right)^{2}}{4} - \frac{\left(-3 + \frac{5 x^{2} + 3}{x^{2} + 1}\right) \left(5 x^{2} + 3\right)}{2 \left(x^{2} + 1\right)} - \frac{3}{2} - \frac{3 \left(5 x^{2} + 3\right)}{2 \left(x^{2} + 1\right)} - \frac{10 x^{2} + 3}{x^{2} + 1} + \frac{\left(5 x^{2} + 3\right)^{2}}{\left(x^{2} + 1\right)^{2}}}{x^{2} \sqrt{x^{2} + 1}}\right) = -1$$
- 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
$$\left(-\infty, - \frac{\sqrt{2}}{2}\right] \cup \left[\frac{\sqrt{2}}{2}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left[- \frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2}\right]$$