Sr Examen

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(x^3*(-1-3*log(x)))^(1/3)

Gráfico de la función y = (x^3*(-1-3*log(x)))^(1/3)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

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

Solución analítica
$$x_{1} = e^{- \frac{1}{3}}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 0.716531310573789$$
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 (x^3*(-1 - 3*log(x)))^(1/3).
$$\sqrt[3]{0^{3} \left(- 3 \log{\left(0 \right)} - 1\right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \text{NaN}$$
- no hay soluciones de la ecuación
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
$$\frac{\sqrt[3]{x^{3} \left(- 3 \log{\left(x \right)} - 1\right)} \left(x^{2} \left(- 3 \log{\left(x \right)} - 1\right) - x^{2}\right)}{x^{3} \left(- 3 \log{\left(x \right)} - 1\right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = e^{- \frac{2}{3}}$$
Signos de extremos en los puntos:
  -2/3   -2/3 
(e   , e    )


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:
$$x_{1} = e^{- \frac{2}{3}}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, e^{- \frac{2}{3}}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left[e^{- \frac{2}{3}}, \infty\right)$$
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
$$\frac{\sqrt[3]{- x^{3} \left(3 \log{\left(x \right)} + 1\right)} \left(- 3 \log{\left(x \right)} + 1 + \frac{\left(3 \log{\left(x \right)} + 2\right)^{2}}{3 \log{\left(x \right)} + 1} - \frac{3 \left(3 \log{\left(x \right)} + 2\right)}{3 \log{\left(x \right)} + 1}\right)}{x^{2} \left(3 \log{\left(x \right)} + 1\right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = e^{\frac{1}{3}}$$

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