Sr Examen

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Gráfico de la función y = sqrt((x+2)*(x-3))+sqrt(x+2)-x-sqrt(x-3)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

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

Solución analítica
$$x_{1} = 7$$
Solución numérica
$$x_{1} = 7.00000025448298$$
$$x_{2} = 7.00000071431132$$
$$x_{3} = 6.99998909963494$$
$$x_{4} = 6.99999627708128$$
$$x_{5} = 7.00000078162276$$
$$x_{6} = 7.00000039605693$$
$$x_{7} = 7.00001284853716$$
$$x_{8} = 6.99999951891952$$
$$x_{9} = 6.99999880963312$$
$$x_{10} = 7.00000066669006$$
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 sqrt((x + 2)*(x - 3)) + sqrt(x + 2) - x - sqrt(x - 3).
$$- \sqrt{-3} + \left(- 0 + \left(\sqrt{2} + \sqrt{\left(-3\right) 2}\right)\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \sqrt{2} - \sqrt{3} i + \sqrt{6} i$$
Punto:
(0, sqrt(2) + i*sqrt(6) - i*sqrt(3))
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
$$\frac{\sqrt{\left(x - 3\right) \left(x + 2\right)} \left(x - \frac{1}{2}\right)}{\left(x - 3\right) \left(x + 2\right)} - 1 + \frac{1}{2 \sqrt{x + 2}} - \frac{1}{2 \sqrt{x - 3}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 7$$
Signos de extremos en los puntos:
(7, 0)


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:
$$x_{1} = 7$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, 7\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left[7, \infty\right)$$
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
$$\frac{\sqrt{\left(x - 3\right) \left(x + 2\right)}}{\left(x - 3\right) \left(x + 2\right)} - \frac{\sqrt{\left(x - 3\right) \left(x + 2\right)} \left(2 x - 1\right)}{2 \left(x - 3\right) \left(x + 2\right)^{2}} - \frac{\sqrt{\left(x - 3\right) \left(x + 2\right)} \left(2 x - 1\right)}{2 \left(x - 3\right)^{2} \left(x + 2\right)} + \frac{\sqrt{\left(x - 3\right) \left(x + 2\right)} \left(2 x - 1\right)^{2}}{4 \left(x - 3\right)^{2} \left(x + 2\right)^{2}} - \frac{1}{4 \left(x + 2\right)^{\frac{3}{2}}} + \frac{1}{4 \left(x - 3\right)^{\frac{3}{2}}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{\sqrt{- 2 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}} - \frac{41875}{54 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}} + \frac{4550}{81} + \frac{520000}{729 \sqrt{\frac{41875}{54 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}} + \frac{2275}{81} + 2 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}}}}}{2} + \frac{59}{18} + \frac{\sqrt{\frac{41875}{54 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}} + \frac{2275}{81} + 2 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}}}{2}$$

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
$$\left[\frac{\sqrt{- 2 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}} - \frac{41875}{54 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}} + \frac{4550}{81} + \frac{520000}{729 \sqrt{\frac{41875}{54 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}} + \frac{2275}{81} + 2 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}}}}}{2} + \frac{59}{18} + \frac{\sqrt{\frac{41875}{54 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}} + \frac{2275}{81} + 2 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}}}{2}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, \frac{\sqrt{- 2 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}} - \frac{41875}{54 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}} + \frac{4550}{81} + \frac{520000}{729 \sqrt{\frac{41875}{54 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}} + \frac{2275}{81} + 2 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}}}}}{2} + \frac{59}{18} + \frac{\sqrt{\frac{41875}{54 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}} + \frac{2275}{81} + 2 \sqrt[3]{\frac{1250000 \sqrt{6}}{243} + \frac{9546875}{648}}}}{2}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(- x + \left(\sqrt{\left(x - 3\right) \left(x + 2\right)} + \sqrt{x + 2}\right)\right) - \sqrt{x - 3}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(- x + \left(\sqrt{\left(x - 3\right) \left(x + 2\right)} + \sqrt{x + 2}\right)\right) - \sqrt{x - 3}\right) = - \frac{1}{2}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = - \frac{1}{2}$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función sqrt((x + 2)*(x - 3)) + sqrt(x + 2) - x - sqrt(x - 3), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(- x + \left(\sqrt{\left(x - 3\right) \left(x + 2\right)} + \sqrt{x + 2}\right)\right) - \sqrt{x - 3}}{x}\right) = -2$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = - 2 x$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(- x + \left(\sqrt{\left(x - 3\right) \left(x + 2\right)} + \sqrt{x + 2}\right)\right) - \sqrt{x - 3}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\left(- x + \left(\sqrt{\left(x - 3\right) \left(x + 2\right)} + \sqrt{x + 2}\right)\right) - \sqrt{x - 3} = x + \sqrt{\left(2 - x\right) \left(- x - 3\right)} + \sqrt{2 - x} - \sqrt{- x - 3}$$
- No
$$\left(- x + \left(\sqrt{\left(x - 3\right) \left(x + 2\right)} + \sqrt{x + 2}\right)\right) - \sqrt{x - 3} = - x - \sqrt{\left(2 - x\right) \left(- x - 3\right)} - \sqrt{2 - x} + \sqrt{- x - 3}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar