Sr Examen

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Gráfico de la función y = 2ln(x/(x+1)-1)/(x/(x+1)-1)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
            /  x      \
       2*log|----- - 1|
            \x + 1    /
f(x) = ----------------
            x          
          ----- - 1    
          x + 1        
$$f{\left(x \right)} = \frac{2 \log{\left(\frac{x}{x + 1} - 1 \right)}}{\frac{x}{x + 1} - 1}$$
f = (2*log(x/(x + 1) - 1))/(x/(x + 1) - 1)
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = -1$$
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:
$$\frac{2 \log{\left(\frac{x}{x + 1} - 1 \right)}}{\frac{x}{x + 1} - 1} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = -2$$
Solución numérica
$$x_{1} = -2$$
$$x_{2} = -0.999999999999996$$
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 (2*log(x/(x + 1) - 1))/(x/(x + 1) - 1).
$$\frac{2 \log{\left(-1 + \frac{0}{1} \right)}}{-1 + \frac{0}{1}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - 2 i \pi$$
Punto:
(0, -2*pi*i)
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
$$\frac{2 \left(- \frac{x}{\left(x + 1\right)^{2}} + \frac{1}{x + 1}\right)}{\left(\frac{x}{x + 1} - 1\right)^{2}} + \frac{2 \left(\frac{x}{\left(x + 1\right)^{2}} - \frac{1}{x + 1}\right) \log{\left(\frac{x}{x + 1} - 1 \right)}}{\left(\frac{x}{x + 1} - 1\right)^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{1 + e}{e}$$
Signos de extremos en los puntos:
                    /                -1  \ 
                    |       (1 + E)*e    | 
               2*log|-1 - ---------------| 
                    |                  -1| 
           -1       \     1 - (1 + E)*e  / 
(-(1 + E)*e , ---------------------------)
                                   -1      
                          (1 + E)*e        
                   -1 - ---------------    
                                     -1    
                        1 - (1 + 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:
$$x_{1} = - \frac{1 + e}{e}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{1 + e}{e}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left[- \frac{1 + e}{e}, \infty\right)$$
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
$$- \frac{2}{\left(x + 1\right)^{2} \left(\frac{x}{x + 1} - 1\right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Soluciones no halladas,
tal vez la función no tenga flexiones
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = -1$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{2 \log{\left(\frac{x}{x + 1} - 1 \right)}}{\frac{x}{x + 1} - 1}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{2 \log{\left(\frac{x}{x + 1} - 1 \right)}}{\frac{x}{x + 1} - 1}\right) = \infty$$
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 (2*log(x/(x + 1) - 1))/(x/(x + 1) - 1), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{2 \log{\left(\frac{x}{x + 1} - 1 \right)}}{x \left(\frac{x}{x + 1} - 1\right)}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{2 \log{\left(\frac{x}{x + 1} - 1 \right)}}{x \left(\frac{x}{x + 1} - 1\right)}\right) = \infty$$
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:
$$\frac{2 \log{\left(\frac{x}{x + 1} - 1 \right)}}{\frac{x}{x + 1} - 1} = \frac{2 \log{\left(- \frac{x}{1 - x} - 1 \right)}}{- \frac{x}{1 - x} - 1}$$
- No
$$\frac{2 \log{\left(\frac{x}{x + 1} - 1 \right)}}{\frac{x}{x + 1} - 1} = - \frac{2 \log{\left(- \frac{x}{1 - x} - 1 \right)}}{- \frac{x}{1 - x} - 1}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar