Sr Examen

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Gráfico de la función y = (3^x-2^x)/(2^x+3^(-1+x))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
          x    x   
         3  - 2    
f(x) = ------------
        x    -1 + x
       2  + 3      
$$f{\left(x \right)} = \frac{- 2^{x} + 3^{x}}{2^{x} + 3^{x - 1}}$$
f = (-2^x + 3^x)/(2^x + 3^(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:
$$\frac{- 2^{x} + 3^{x}}{2^{x} + 3^{x - 1}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = 0$$
Solución numérica
$$x_{1} = 0$$
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 (3^x - 2^x)/(2^x + 3^(-1 + x)).
$$\frac{- 2^{0} + 3^{0}}{\frac{1}{3} + 2^{0}}$$
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
$$\frac{\left(- 2^{x} + 3^{x}\right) \left(- 2^{x} \log{\left(2 \right)} - 3^{x - 1} \log{\left(3 \right)}\right)}{\left(2^{x} + 3^{x - 1}\right)^{2}} + \frac{- 2^{x} \log{\left(2 \right)} + 3^{x} \log{\left(3 \right)}}{2^{x} + 3^{x - 1}} = 0$$
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
$$\frac{3 \left(- 2^{x} \log{\left(2 \right)}^{2} + 3^{x} \log{\left(3 \right)}^{2} + \frac{\left(2^{x} - 3^{x}\right) \left(3 \cdot 2^{x} \log{\left(2 \right)}^{2} + 3^{x} \log{\left(3 \right)}^{2} - \frac{2 \left(3 \cdot 2^{x} \log{\left(2 \right)} + 3^{x} \log{\left(3 \right)}\right)^{2}}{3 \cdot 2^{x} + 3^{x}}\right)}{3 \cdot 2^{x} + 3^{x}} + \frac{2 \left(2^{x} \log{\left(2 \right)} - 3^{x} \log{\left(3 \right)}\right) \left(3 \cdot 2^{x} \log{\left(2 \right)} + 3^{x} \log{\left(3 \right)}\right)}{3 \cdot 2^{x} + 3^{x}}\right)}{3 \cdot 2^{x} + 3^{x}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\log{\left(3 \right)}}{- \log{\left(3 \right)} + \log{\left(2 \right)}}$$

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
$$\left(-\infty, - \frac{\log{\left(3 \right)}}{- \log{\left(3 \right)} + \log{\left(2 \right)}}\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[- \frac{\log{\left(3 \right)}}{- \log{\left(3 \right)} + \log{\left(2 \right)}}, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- 2^{x} + 3^{x}}{2^{x} + 3^{x - 1}}\right) = -1$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = -1$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{- 2^{x} + 3^{x}}{2^{x} + 3^{x - 1}}\right) = 3$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = 3$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función (3^x - 2^x)/(2^x + 3^(-1 + x)), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- 2^{x} + 3^{x}}{x \left(2^{x} + 3^{x - 1}\right)}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{- 2^{x} + 3^{x}}{x \left(2^{x} + 3^{x - 1}\right)}\right) = 0$$
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:
$$\frac{- 2^{x} + 3^{x}}{2^{x} + 3^{x - 1}} = \frac{3^{- x} - 2^{- x}}{3^{- x - 1} + 2^{- x}}$$
- No
$$\frac{- 2^{x} + 3^{x}}{2^{x} + 3^{x - 1}} = - \frac{3^{- x} - 2^{- x}}{3^{- x - 1} + 2^{- x}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar