Sr Examen

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Gráfico de la función y = ((2-x)^2*(x-5))/(3-x)^3

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
              2        
       (2 - x) *(x - 5)
f(x) = ----------------
                  3    
           (3 - x)     
$$f{\left(x \right)} = \frac{\left(2 - x\right)^{2} \left(x - 5\right)}{\left(3 - x\right)^{3}}$$
f = ((2 - x)^2*(x - 5))/(3 - x)^3
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = 3$$
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:
$$\frac{\left(2 - x\right)^{2} \left(x - 5\right)}{\left(3 - x\right)^{3}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = 2$$
$$x_{2} = 5$$
Solución numérica
$$x_{1} = 2.00000008038295$$
$$x_{2} = 5$$
$$x_{3} = 2$$
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 ((2 - x)^2*(x - 5))/(3 - x)^3.
$$\frac{\left(-5\right) \left(2 - 0\right)^{2}}{\left(3 - 0\right)^{3}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - \frac{20}{27}$$
Punto:
(0, -20/27)
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
$$\frac{3 \left(2 - x\right)^{2} \left(x - 5\right)}{\left(3 - x\right)^{4}} + \frac{\left(2 - x\right)^{2} + \left(x - 5\right) \left(2 x - 4\right)}{\left(3 - x\right)^{3}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 2$$
Signos de extremos en los puntos:
(2, 0)


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:
La función no tiene puntos mínimos
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = 2$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, 2\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left[2, \infty\right)$$
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
$$\frac{6 \left(- \frac{2 \left(x - 5\right) \left(x - 2\right)^{2}}{\left(x - 3\right)^{3}} + \frac{3 \left(x - 4\right) \left(x - 2\right)}{\left(x - 3\right)^{2}} - 1\right)}{\left(x - 3\right)^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{5}{3}$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = 3$$

$$\lim_{x \to 3^-}\left(\frac{6 \left(- \frac{2 \left(x - 5\right) \left(x - 2\right)^{2}}{\left(x - 3\right)^{3}} + \frac{3 \left(x - 4\right) \left(x - 2\right)}{\left(x - 3\right)^{2}} - 1\right)}{\left(x - 3\right)^{2}}\right) = -\infty$$
$$\lim_{x \to 3^+}\left(\frac{6 \left(- \frac{2 \left(x - 5\right) \left(x - 2\right)^{2}}{\left(x - 3\right)^{3}} + \frac{3 \left(x - 4\right) \left(x - 2\right)}{\left(x - 3\right)^{2}} - 1\right)}{\left(x - 3\right)^{2}}\right) = \infty$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{1} = 3$$
- 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:
Cóncava en los intervalos
$$\left(-\infty, \frac{5}{3}\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[\frac{5}{3}, \infty\right)$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 3$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(2 - x\right)^{2} \left(x - 5\right)}{\left(3 - x\right)^{3}}\right) = -1$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = -1$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(2 - x\right)^{2} \left(x - 5\right)}{\left(3 - x\right)^{3}}\right) = -1$$
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 ((2 - x)^2*(x - 5))/(3 - x)^3, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(2 - x\right)^{2} \left(x - 5\right)}{x \left(3 - x\right)^{3}}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(2 - x\right)^{2} \left(x - 5\right)}{x \left(3 - x\right)^{3}}\right) = 0$$
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:
$$\frac{\left(2 - x\right)^{2} \left(x - 5\right)}{\left(3 - x\right)^{3}} = \frac{\left(- x - 5\right) \left(x + 2\right)^{2}}{\left(x + 3\right)^{3}}$$
- No
$$\frac{\left(2 - x\right)^{2} \left(x - 5\right)}{\left(3 - x\right)^{3}} = - \frac{\left(- x - 5\right) \left(x + 2\right)^{2}}{\left(x + 3\right)^{3}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar