Sr Examen

Gráfico de la función y = exp(x)+exp(-x)+exp(-2*x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
        x    -x    -2*x
f(x) = e  + e   + e    
$$f{\left(x \right)} = \left(e^{x} + e^{- x}\right) + e^{- 2 x}$$
f = exp(x) + exp(-x) + exp(-2*x)
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:
$$\left(e^{x} + e^{- x}\right) + e^{- 2 x} = 0$$
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 exp(x) + exp(-x) + exp(-2*x).
$$e^{- 0} + \left(e^{0} + e^{- 0}\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 3$$
Punto:
(0, 3)
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
$$e^{x} - e^{- x} - 2 e^{- 2 x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \log{\left(\frac{1}{3 \sqrt[3]{\frac{\sqrt{78}}{9} + 1}} + \sqrt[3]{\frac{\sqrt{78}}{9} + 1} \right)}$$
Signos de extremos en los puntos:
    /     ____________                      \       ____________                                                                                                              
    |    /       ____                       |      /       ____                                                                                                               
    |   /      \/ 78              1         |     /      \/ 78                        1                                          1                                 1          
(log|3 /   1 + ------  + -------------------|, 3 /   1 + ------  + --------------------------------------- + ------------------------------------------ + -------------------)
    |\/          9              ____________|  \/          9            ____________                                                                  2          ____________ 
    |                          /       ____ |                          /       ____                          /     ____________                      \          /       ____  
    |                         /      \/ 78  |                         /      \/ 78              1            |    /       ____                       |         /      \/ 78   
    |                    3*3 /   1 + ------ |                      3 /   1 + ------  + -------------------   |   /      \/ 78              1         |    3*3 /   1 + ------  
    \                      \/          9    /                      \/          9              ____________   |3 /   1 + ------  + -------------------|      \/          9     
                                                                                             /       ____    |\/          9              ____________|                        
                                                                                            /      \/ 78     |                          /       ____ |                        
                                                                                       3*3 /   1 + ------    |                         /      \/ 78  |                        
                                                                                         \/          9       |                    3*3 /   1 + ------ |                        
                                                                                                             \                      \/          9    /                        


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:
$$x_{1} = \log{\left(\frac{1}{3 \sqrt[3]{\frac{\sqrt{78}}{9} + 1}} + \sqrt[3]{\frac{\sqrt{78}}{9} + 1} \right)}$$
La función no tiene puntos máximos
Decrece en los intervalos
$$\left[\log{\left(\frac{1}{3 \sqrt[3]{\frac{\sqrt{78}}{9} + 1}} + \sqrt[3]{\frac{\sqrt{78}}{9} + 1} \right)}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, \log{\left(\frac{1}{3 \sqrt[3]{\frac{\sqrt{78}}{9} + 1}} + \sqrt[3]{\frac{\sqrt{78}}{9} + 1} \right)}\right]$$
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
$$e^{x} + e^{- x} + 4 e^{- 2 x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Soluciones no halladas,
tal vez la función no tenga flexiones
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(e^{x} + e^{- x}\right) + e^{- 2 x}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(e^{x} + e^{- x}\right) + e^{- 2 x}\right) = \infty$$
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 exp(x) + exp(-x) + exp(-2*x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(e^{x} + e^{- x}\right) + e^{- 2 x}}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(e^{x} + e^{- x}\right) + e^{- 2 x}}{x}\right) = \infty$$
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:
$$\left(e^{x} + e^{- x}\right) + e^{- 2 x} = e^{2 x} + e^{x} + e^{- x}$$
- No
$$\left(e^{x} + e^{- x}\right) + e^{- 2 x} = - e^{2 x} - e^{x} - e^{- x}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = exp(x)+exp(-x)+exp(-2*x)