Sr Examen

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Gráfico de la función y = sqrt(x^4(4-x^2)^9)/25

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
           ______________
          /            9 
         /   4 /     2\  
       \/   x *\4 - x /  
f(x) = ------------------
               25        
$$f{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{x^{4} \left(4 - x^{2}\right)^{9}}}{25}$$
f = sqrt(x^4*(4 - x^2)^9)/25
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:
$$\frac{\sqrt{x^{4} \left(4 - x^{2}\right)^{9}}}{25} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = -2$$
$$x_{2} = 0$$
$$x_{3} = 2$$
Solución numérica
$$x_{1} = 2$$
$$x_{2} = 0$$
$$x_{3} = -2$$
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^4*(4 - x^2)^9)/25.
$$\frac{\sqrt{0^{4} \left(4 - 0^{2}\right)^{9}}}{25}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 0$$
Punto:
(0, 0)
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
$$\frac{\left(- 9 x^{5} \left(4 - x^{2}\right)^{8} + 2 x^{3} \left(4 - x^{2}\right)^{9}\right) \sqrt{\left(4 - x^{2}\right)^{9}}}{25 x^{2} \left(4 - x^{2}\right)^{9}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{2 \sqrt{22}}{11}$$
$$x_{2} = \frac{2 \sqrt{22}}{11}$$
Signos de extremos en los puntos:
      ____             ____ 
 -2*\/ 22   80621568*\/ 11  
(---------, ---------------)
     11         44289025    

     ____             ____ 
 2*\/ 22   80621568*\/ 11  
(--------, ---------------)
    11         44289025    


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:
$$x_{2} = - \frac{2 \sqrt{22}}{11}$$
$$x_{2} = \frac{2 \sqrt{22}}{11}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{2 \sqrt{22}}{11}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left[\frac{2 \sqrt{22}}{11}, \infty\right)$$
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
$$\frac{\sqrt{- \left(x^{2} - 4\right)^{9}} \left(- 44 x^{2} - \frac{18 x^{2} \left(11 x^{2} - 8\right)}{x^{2} - 4} + \left(11 x^{2} - 8\right) \left(\frac{9 x^{2}}{x^{2} - 4} + 2\right) + 32 + \frac{3 \left(48 x^{4} + 27 x^{2} \left(x^{2} - 4\right) + 2 \left(x^{2} - 4\right)^{2}\right)}{x^{2} - 4}\right)}{25 \left(x^{2} - 4\right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{2 \sqrt{10}}{5}$$
$$x_{2} = \frac{2 \sqrt{10}}{5}$$
$$x_{3} = - \frac{\sqrt{22}}{11}$$
$$x_{4} = \frac{\sqrt{22}}{11}$$

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
$$\left[\frac{2 \sqrt{10}}{5}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{\sqrt{22}}{11}\right] \cup \left[\frac{\sqrt{22}}{11}, \frac{2 \sqrt{10}}{5}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\sqrt{x^{4} \left(4 - x^{2}\right)^{9}}}{25}\right) = \infty i$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\sqrt{x^{4} \left(4 - x^{2}\right)^{9}}}{25}\right) = \infty i$$
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 sqrt(x^4*(4 - x^2)^9)/25, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{x^{2} \sqrt{\left(4 - x^{2}\right)^{9}}}{25 x}\right) = - \infty i$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{x^{2} \sqrt{\left(4 - x^{2}\right)^{9}}}{25 x}\right) = \infty i$$
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:
$$\frac{\sqrt{x^{4} \left(4 - x^{2}\right)^{9}}}{25} = \frac{\sqrt{x^{4} \left(4 - x^{2}\right)^{9}}}{25}$$
- Sí
$$\frac{\sqrt{x^{4} \left(4 - x^{2}\right)^{9}}}{25} = - \frac{\sqrt{x^{4} \left(4 - x^{2}\right)^{9}}}{25}$$
- No
es decir, función
es
par