Sr Examen

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Gráfico de la función y = sqrt(1+x+x^2)-sqrt(1-x+x^2)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
          ____________      ____________
         /          2      /          2 
f(x) = \/  1 + x + x   - \/  1 - x + x  
$$f{\left(x \right)} = - \sqrt{x^{2} + \left(1 - x\right)} + \sqrt{x^{2} + \left(x + 1\right)}$$
f = -sqrt(x^2 + 1 - x) + sqrt(x^2 + x + 1)
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:
$$- \sqrt{x^{2} + \left(1 - x\right)} + \sqrt{x^{2} + \left(x + 1\right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = 0$$
Solución numérica
$$x_{1} = 2.3689830955251 \cdot 10^{40}$$
$$x_{2} = 1.4351441481259 \cdot 10^{42}$$
$$x_{3} = -7.5913772571284 \cdot 10^{44}$$
$$x_{4} = 0$$
$$x_{5} = -8.41627372568413 \cdot 10^{26}$$
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 + x + x^2) - sqrt(1 - x + x^2).
$$- \sqrt{0^{2} + \left(1 - 0\right)} + \sqrt{0^{2} + 1}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 0$$
Punto:
(0, 0)
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
$$- \frac{x - \frac{1}{2}}{\sqrt{x^{2} + \left(1 - x\right)}} + \frac{x + \frac{1}{2}}{\sqrt{x^{2} + \left(x + 1\right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Soluciones no halladas,
tal vez la función no tenga extremos
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
$$\frac{\left(2 x - 1\right)^{2}}{4 \left(x^{2} - x + 1\right)^{\frac{3}{2}}} - \frac{\left(2 x + 1\right)^{2}}{4 \left(x^{2} + x + 1\right)^{\frac{3}{2}}} + \frac{1}{\sqrt{x^{2} + x + 1}} - \frac{1}{\sqrt{x^{2} - x + 1}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 0$$

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
$$\left(-\infty, 0\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[0, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(- \sqrt{x^{2} + \left(1 - x\right)} + \sqrt{x^{2} + \left(x + 1\right)}\right) = -1$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = -1$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(- \sqrt{x^{2} + \left(1 - x\right)} + \sqrt{x^{2} + \left(x + 1\right)}\right) = 1$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = 1$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función sqrt(1 + x + x^2) - sqrt(1 - x + x^2), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- \sqrt{x^{2} + \left(1 - x\right)} + \sqrt{x^{2} + \left(x + 1\right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{- \sqrt{x^{2} + \left(1 - x\right)} + \sqrt{x^{2} + \left(x + 1\right)}}{x}\right) = 0$$
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:
$$- \sqrt{x^{2} + \left(1 - x\right)} + \sqrt{x^{2} + \left(x + 1\right)} = \sqrt{x^{2} - x + 1} - \sqrt{x^{2} + x + 1}$$
- No
$$- \sqrt{x^{2} + \left(1 - x\right)} + \sqrt{x^{2} + \left(x + 1\right)} = - \sqrt{x^{2} - x + 1} + \sqrt{x^{2} + x + 1}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar