Sr Examen

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(-1+(2+x^2-2*x)*exp(x))*exp(-x)

Gráfico de la función y = (-1+(2+x^2-2*x)*exp(x))*exp(-x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

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

Solución numérica
$$x_{1} = -2.67406031372356$$
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 (-1 + (2 + x^2 - 2*x)*exp(x))*exp(-x).
$$\left(-1 + \left(- 0 + \left(0^{2} + 2\right)\right) e^{0}\right) e^{- 0}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 1$$
Punto:
(0, 1)
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
$$- \left(\left(- 2 x + \left(x^{2} + 2\right)\right) e^{x} - 1\right) e^{- x} + \left(\left(- 2 x + \left(x^{2} + 2\right)\right) e^{x} + \left(2 x - 2\right) e^{x}\right) e^{- x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = W\left(- \frac{1}{2 e}\right) + 1$$
$$x_{2} = W_{-1}\left(- \frac{1}{2 e}\right) + 1$$
Signos de extremos en los puntos:
               /                                          /  -1 \\        /  -1 \ 
               |     /              2             \       |-e   ||        |-e   | 
      /  -1 \  |     |/     /  -1 \\       /  -1 \|  1 + W|-----||  -1 - W|-----| 
      |-e   |  |     ||     |-e   ||       |-e   ||       \  2  /|        \  2  / 
(1 + W|-----|, |-1 + ||1 + W|-----||  - 2*W|-----||*e            |*e             )
      \  2  /  \     \\     \  2  //       \  2  //              /                

                   /                                                  /  -1     \\        /  -1     \ 
                   |     /                  2                 \       |-e       ||        |-e       | 
      /  -1     \  |     |/     /  -1     \\       /  -1     \|  1 + W|-----, -1||  -1 - W|-----, -1| 
      |-e       |  |     ||     |-e       ||       |-e       ||       \  2      /|        \  2      / 
(1 + W|-----, -1|, |-1 + ||1 + W|-----, -1||  - 2*W|-----, -1||*e                |*e                 )
      \  2      /  \     \\     \  2      //       \  2      //                  /                    


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

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