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Gráfico de la función y = (-1+3*x)/(5+x^2+7*x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
         -1 + 3*x  
f(x) = ------------
            2      
       5 + x  + 7*x
$$f{\left(x \right)} = \frac{3 x - 1}{7 x + \left(x^{2} + 5\right)}$$
f = (3*x - 1)/(7*x + x^2 + 5)
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = -6.19258240356725$$
$$x_{2} = -0.807417596432748$$
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:
$$\frac{3 x - 1}{7 x + \left(x^{2} + 5\right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = \frac{1}{3}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 0.333333333333333$$
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 + 3*x)/(5 + x^2 + 7*x).
$$\frac{-1 + 0 \cdot 3}{0 \cdot 7 + \left(0^{2} + 5\right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - \frac{1}{5}$$
Punto:
(0, -1/5)
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
$$\frac{\left(- 2 x - 7\right) \left(3 x - 1\right)}{\left(7 x + \left(x^{2} + 5\right)\right)^{2}} + \frac{3}{7 x + \left(x^{2} + 5\right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{1}{3} - \frac{\sqrt{67}}{3}$$
$$x_{2} = \frac{1}{3} + \frac{\sqrt{67}}{3}$$
Signos de extremos en los puntos:
       ____                ____            
 1   \/ 67              -\/ 67             
(- - ------, -----------------------------)
 3     3                      2            
                  /      ____\        ____ 
             22   |1   \/ 67 |    7*\/ 67  
             -- + |- - ------|  - -------- 
             3    \3     3   /       3     

       ____                ____            
 1   \/ 67               \/ 67             
(- + ------, -----------------------------)
 3     3                      2            
                  /      ____\        ____ 
             22   |1   \/ 67 |    7*\/ 67  
             -- + |- + ------|  + -------- 
             3    \3     3   /       3     


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:
$$x_{1} = \frac{1}{3} - \frac{\sqrt{67}}{3}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = \frac{1}{3} + \frac{\sqrt{67}}{3}$$
Decrece en los intervalos
$$\left[\frac{1}{3} - \frac{\sqrt{67}}{3}, \frac{1}{3} + \frac{\sqrt{67}}{3}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, \frac{1}{3} - \frac{\sqrt{67}}{3}\right] \cup \left[\frac{1}{3} + \frac{\sqrt{67}}{3}, \infty\right)$$
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
$$\frac{2 \left(- 6 x + \left(3 x - 1\right) \left(\frac{\left(2 x + 7\right)^{2}}{x^{2} + 7 x + 5} - 1\right) - 21\right)}{\left(x^{2} + 7 x + 5\right)^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{1}{3} + \frac{67}{9 \sqrt[3]{\frac{67 \sqrt{29}}{18} + \frac{1541}{54}}} + \sqrt[3]{\frac{67 \sqrt{29}}{18} + \frac{1541}{54}}$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = -6.19258240356725$$
$$x_{2} = -0.807417596432748$$

$$\lim_{x \to -6.19258240356725^-}\left(\frac{2 \left(- 6 x + \left(3 x - 1\right) \left(\frac{\left(2 x + 7\right)^{2}}{x^{2} + 7 x + 5} - 1\right) - 21\right)}{\left(x^{2} + 7 x + 5\right)^{2}}\right) = -\infty$$
$$\lim_{x \to -6.19258240356725^+}\left(\frac{2 \left(- 6 x + \left(3 x - 1\right) \left(\frac{\left(2 x + 7\right)^{2}}{x^{2} + 7 x + 5} - 1\right) - 21\right)}{\left(x^{2} + 7 x + 5\right)^{2}}\right) = \infty$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{1} = -6.19258240356725$$
- es el punto de flexión
$$\lim_{x \to -0.807417596432748^-}\left(\frac{2 \left(- 6 x + \left(3 x - 1\right) \left(\frac{\left(2 x + 7\right)^{2}}{x^{2} + 7 x + 5} - 1\right) - 21\right)}{\left(x^{2} + 7 x + 5\right)^{2}}\right) = 7.73262946266625 \cdot 10^{47}$$
$$\lim_{x \to -0.807417596432748^+}\left(\frac{2 \left(- 6 x + \left(3 x - 1\right) \left(\frac{\left(2 x + 7\right)^{2}}{x^{2} + 7 x + 5} - 1\right) - 21\right)}{\left(x^{2} + 7 x + 5\right)^{2}}\right) = 7.73262946266625 \cdot 10^{47}$$
- los límites son iguales, es decir omitimos el punto correspondiente

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
$$\left[\frac{1}{3} + \frac{67}{9 \sqrt[3]{\frac{67 \sqrt{29}}{18} + \frac{1541}{54}}} + \sqrt[3]{\frac{67 \sqrt{29}}{18} + \frac{1541}{54}}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, \frac{1}{3} + \frac{67}{9 \sqrt[3]{\frac{67 \sqrt{29}}{18} + \frac{1541}{54}}} + \sqrt[3]{\frac{67 \sqrt{29}}{18} + \frac{1541}{54}}\right]$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = -6.19258240356725$$
$$x_{2} = -0.807417596432748$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{3 x - 1}{7 x + \left(x^{2} + 5\right)}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = 0$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{3 x - 1}{7 x + \left(x^{2} + 5\right)}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = 0$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función (-1 + 3*x)/(5 + x^2 + 7*x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{3 x - 1}{x \left(7 x + \left(x^{2} + 5\right)\right)}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{3 x - 1}{x \left(7 x + \left(x^{2} + 5\right)\right)}\right) = 0$$
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:
$$\frac{3 x - 1}{7 x + \left(x^{2} + 5\right)} = \frac{- 3 x - 1}{x^{2} - 7 x + 5}$$
- No
$$\frac{3 x - 1}{7 x + \left(x^{2} + 5\right)} = - \frac{- 3 x - 1}{x^{2} - 7 x + 5}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar