Sr Examen

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Gráfico de la función y = 7/18-3*x/2-exp(-4*x)/3-exp(-2*x)/6-log(3)/12+log(2+exp(2*x))/12+(1/9-2*log(3)/3+2*log(2+exp(2*x))/3)*exp(-6*x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                   -4*x    -2*x               /     2*x\   /                    /     2*x\\      
       7    3*x   e       e       log(3)   log\2 + e   /   |1   2*log(3)   2*log\2 + e   /|  -6*x
f(x) = -- - --- - ----- - ----- - ------ + ------------- + |- - -------- + ---------------|*e    
       18    2      3       6       12           12        \9      3              3       /      
$$f{\left(x \right)} = \left(\frac{2 \log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{3} + \left(- \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \frac{1}{9}\right)\right) e^{- 6 x} + \left(\left(\left(\left(\left(- \frac{3 x}{2} + \frac{7}{18}\right) - \frac{e^{- 4 x}}{3}\right) - \frac{e^{- 2 x}}{6}\right) - \frac{\log{\left(3 \right)}}{12}\right) + \frac{\log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{12}\right)$$
f = ((2*log(exp(2*x) + 2))/3 - 2*log(3)/3 + 1/9)*exp(-6*x) - 3*x/2 + 7/18 - exp(-4*x)/3 - exp(-2*x)/6 - log(3)/12 + log(exp(2*x) + 2)/12
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:
$$\left(\frac{2 \log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{3} + \left(- \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \frac{1}{9}\right)\right) e^{- 6 x} + \left(\left(\left(\left(\left(- \frac{3 x}{2} + \frac{7}{18}\right) - \frac{e^{- 4 x}}{3}\right) - \frac{e^{- 2 x}}{6}\right) - \frac{\log{\left(3 \right)}}{12}\right) + \frac{\log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{12}\right) = 0$$
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 7/18 - 3*x/2 - exp(-4*x)/3 - exp(-2*x)/6 - log(3)/12 + log(2 + exp(2*x))/12 + (1/9 - 2*log(3)/3 + (2*log(2 + exp(2*x)))/3)*exp(-6*x).
$$\left(\left(\left(- \frac{e^{- 0}}{6} + \left(- \frac{e^{- 0}}{3} + \left(- \frac{0 \cdot 3}{2} + \frac{7}{18}\right)\right)\right) - \frac{\log{\left(3 \right)}}{12}\right) + \frac{\log{\left(e^{0 \cdot 2} + 2 \right)}}{12}\right) + \left(\left(- \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \frac{1}{9}\right) + \frac{2 \log{\left(e^{0 \cdot 2} + 2 \right)}}{3}\right) e^{- 0}$$
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
$$- 6 \left(\frac{2 \log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{3} + \left(- \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \frac{1}{9}\right)\right) e^{- 6 x} - \frac{3}{2} + \frac{e^{- 2 x}}{3} + \frac{4 e^{- 4 x}}{3} + \frac{e^{2 x}}{6 \left(e^{2 x} + 2\right)} + \frac{4 e^{- 4 x}}{3 \left(e^{2 x} + 2\right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 0$$
Signos de extremos en los puntos:
      3*log(3)   2*log(3)   log(3) 
(0, -------- - -------- - ------)
         4          3         12   


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:
$$x_{1} = 0$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, 0\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left[0, \infty\right)$$
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
$$4 \left(6 \log{\left(e^{2 x} + 2 \right)} - 6 \log{\left(3 \right)} + 1\right) e^{- 6 x} - \frac{2 e^{- 2 x}}{3} - \frac{16 e^{- 4 x}}{3} + \frac{e^{2 x}}{3 \left(e^{2 x} + 2\right)} - \frac{40 e^{- 4 x}}{3 \left(e^{2 x} + 2\right)} - \frac{e^{4 x}}{3 \left(e^{2 x} + 2\right)^{2}} - \frac{8 e^{- 2 x}}{3 \left(e^{2 x} + 2\right)^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 70.25$$
$$x_{2} = 86.25$$
$$x_{3} = 11.4288103628707$$
$$x_{4} = 84.25$$
$$x_{5} = 13.4287630510156$$
$$x_{6} = 42.25$$
$$x_{7} = 36$$
$$x_{8} = 74$$
$$x_{9} = 80.5639338169886$$
$$x_{10} = 26.125$$
$$x_{11} = 48$$
$$x_{12} = 62$$
$$x_{13} = 32.25$$
$$x_{14} = 66.25$$
$$x_{15} = 20527176554193.4$$
$$x_{16} = 52.125$$
$$x_{17} = 90.25$$
$$x_{18} = 18.1875$$
$$x_{19} = 97.25896828674$$
$$x_{20} = 76$$
$$x_{21} = 72.3218042291972$$
$$x_{22} = 46$$
$$x_{23} = 28.25$$
$$x_{24} = 44.3218042291972$$
$$x_{25} = 7.46696049576747$$
$$x_{26} = 68$$
$$x_{27} = 40.25$$
$$x_{28} = 82.125$$
$$x_{29} = 94.25$$
$$x_{30} = 30.25$$
$$x_{31} = 98.25$$
$$x_{32} = 9.43029960771265$$
$$x_{33} = 56.3218042291972$$
$$x_{34} = 16.3125$$
$$x_{35} = 60$$
$$x_{36} = 22.25$$
$$x_{37} = 100$$
$$x_{38} = 64.25$$
$$x_{39} = 68469216696689.7$$
$$x_{40} = 92.4551387651824$$
$$x_{41} = 20.1668176672616$$
$$x_{42} = 38.25$$
$$x_{43} = 15.437086172368$$
$$x_{44} = 54$$
$$x_{45} = 34$$

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
$$\left[64.25, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, 11.4288103628707\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(\frac{2 \log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{3} + \left(- \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \frac{1}{9}\right)\right) e^{- 6 x} + \left(\left(\left(\left(\left(- \frac{3 x}{2} + \frac{7}{18}\right) - \frac{e^{- 4 x}}{3}\right) - \frac{e^{- 2 x}}{6}\right) - \frac{\log{\left(3 \right)}}{12}\right) + \frac{\log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{12}\right)\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(\frac{2 \log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{3} + \left(- \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \frac{1}{9}\right)\right) e^{- 6 x} + \left(\left(\left(\left(\left(- \frac{3 x}{2} + \frac{7}{18}\right) - \frac{e^{- 4 x}}{3}\right) - \frac{e^{- 2 x}}{6}\right) - \frac{\log{\left(3 \right)}}{12}\right) + \frac{\log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{12}\right)\right) = -\infty$$
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 7/18 - 3*x/2 - exp(-4*x)/3 - exp(-2*x)/6 - log(3)/12 + log(2 + exp(2*x))/12 + (1/9 - 2*log(3)/3 + (2*log(2 + exp(2*x)))/3)*exp(-6*x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\frac{2 \log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{3} + \left(- \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \frac{1}{9}\right)\right) e^{- 6 x} + \left(\left(\left(\left(\left(- \frac{3 x}{2} + \frac{7}{18}\right) - \frac{e^{- 4 x}}{3}\right) - \frac{e^{- 2 x}}{6}\right) - \frac{\log{\left(3 \right)}}{12}\right) + \frac{\log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{12}\right)}{x}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\frac{2 \log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{3} + \left(- \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \frac{1}{9}\right)\right) e^{- 6 x} + \left(\left(\left(\left(\left(- \frac{3 x}{2} + \frac{7}{18}\right) - \frac{e^{- 4 x}}{3}\right) - \frac{e^{- 2 x}}{6}\right) - \frac{\log{\left(3 \right)}}{12}\right) + \frac{\log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{12}\right)}{x}\right) = - \frac{4}{3}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = - \frac{4 x}{3}$$
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:
$$\left(\frac{2 \log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{3} + \left(- \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \frac{1}{9}\right)\right) e^{- 6 x} + \left(\left(\left(\left(\left(- \frac{3 x}{2} + \frac{7}{18}\right) - \frac{e^{- 4 x}}{3}\right) - \frac{e^{- 2 x}}{6}\right) - \frac{\log{\left(3 \right)}}{12}\right) + \frac{\log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{12}\right) = \frac{3 x}{2} + \left(\frac{2 \log{\left(2 + e^{- 2 x} \right)}}{3} - \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \frac{1}{9}\right) e^{6 x} - \frac{e^{4 x}}{3} - \frac{e^{2 x}}{6} + \frac{\log{\left(2 + e^{- 2 x} \right)}}{12} - \frac{\log{\left(3 \right)}}{12} + \frac{7}{18}$$
- No
$$\left(\frac{2 \log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{3} + \left(- \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \frac{1}{9}\right)\right) e^{- 6 x} + \left(\left(\left(\left(\left(- \frac{3 x}{2} + \frac{7}{18}\right) - \frac{e^{- 4 x}}{3}\right) - \frac{e^{- 2 x}}{6}\right) - \frac{\log{\left(3 \right)}}{12}\right) + \frac{\log{\left(e^{2 x} + 2 \right)}}{12}\right) = - \frac{3 x}{2} - \left(\frac{2 \log{\left(2 + e^{- 2 x} \right)}}{3} - \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \frac{1}{9}\right) e^{6 x} + \frac{e^{4 x}}{3} + \frac{e^{2 x}}{6} - \frac{\log{\left(2 + e^{- 2 x} \right)}}{12} - \frac{7}{18} + \frac{\log{\left(3 \right)}}{12}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar