Sr Examen

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Gráfico de la función y = 5x^3+x^2-10x-5

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
          3    2           
f(x) = 5*x  + x  - 10*x - 5
$$f{\left(x \right)} = \left(- 10 x + \left(5 x^{3} + x^{2}\right)\right) - 5$$
f = -10*x + 5*x^3 + x^2 - 5
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:
$$\left(- 10 x + \left(5 x^{3} + x^{2}\right)\right) - 5 = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = - \frac{1}{15} + \frac{151}{225 \sqrt[3]{\frac{2923}{6750} + \frac{\sqrt{23235} i}{450}}} + \sqrt[3]{\frac{2923}{6750} + \frac{\sqrt{23235} i}{450}}$$
Solución numérica
$$x_{1} = -1.17731642390724$$
$$x_{2} = -0.554498617525731$$
$$x_{3} = 1.53181504143298$$
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 5*x^3 + x^2 - 10*x - 5.
$$-5 + \left(\left(5 \cdot 0^{3} + 0^{2}\right) - 0\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = -5$$
Punto:
(0, -5)
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
$$15 x^{2} + 2 x - 10 = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{1}{15} + \frac{\sqrt{151}}{15}$$
$$x_{2} = - \frac{\sqrt{151}}{15} - \frac{1}{15}$$
Signos de extremos en los puntos:
                                        2                     3             
          _____         /         _____\      /         _____\        _____ 
   1    \/ 151     13   |  1    \/ 151 |      |  1    \/ 151 |    2*\/ 151  
(- -- + -------, - -- + |- -- + -------|  + 5*|- -- + -------|  - ---------)
   15      15      3    \  15      15  /      \  15      15  /        3     

                                        2                     3             
          _____         /         _____\      /         _____\        _____ 
   1    \/ 151     13   |  1    \/ 151 |      |  1    \/ 151 |    2*\/ 151  
(- -- - -------, - -- + |- -- - -------|  + 5*|- -- - -------|  + ---------)
   15      15      3    \  15      15  /      \  15      15  /        3     


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:
$$x_{1} = - \frac{1}{15} + \frac{\sqrt{151}}{15}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = - \frac{\sqrt{151}}{15} - \frac{1}{15}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{\sqrt{151}}{15} - \frac{1}{15}\right] \cup \left[- \frac{1}{15} + \frac{\sqrt{151}}{15}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left[- \frac{\sqrt{151}}{15} - \frac{1}{15}, - \frac{1}{15} + \frac{\sqrt{151}}{15}\right]$$
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
$$2 \left(15 x + 1\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{1}{15}$$

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
$$\left[- \frac{1}{15}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{1}{15}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(- 10 x + \left(5 x^{3} + x^{2}\right)\right) - 5\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(- 10 x + \left(5 x^{3} + x^{2}\right)\right) - 5\right) = \infty$$
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 5*x^3 + x^2 - 10*x - 5, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(- 10 x + \left(5 x^{3} + x^{2}\right)\right) - 5}{x}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(- 10 x + \left(5 x^{3} + x^{2}\right)\right) - 5}{x}\right) = \infty$$
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:
$$\left(- 10 x + \left(5 x^{3} + x^{2}\right)\right) - 5 = - 5 x^{3} + x^{2} + 10 x - 5$$
- No
$$\left(- 10 x + \left(5 x^{3} + x^{2}\right)\right) - 5 = 5 x^{3} - x^{2} - 10 x + 5$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar