Sr Examen

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Gráfico de la función y = (((x+5)/10)-40)-(x-5)/(x-500)^2

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
       x + 5          x - 5   
f(x) = ----- - 40 - ----------
         10                  2
                    (x - 500) 
$$f{\left(x \right)} = \left(\frac{x + 5}{10} - 40\right) - \frac{x - 5}{\left(x - 500\right)^{2}}$$
f = (x + 5)/10 - 40 - (x - 5)/(x - 500)^2
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = 500$$
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:
$$\left(\frac{x + 5}{10} - 40\right) - \frac{x - 5}{\left(x - 500\right)^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = 465 - \frac{\sqrt[3]{1095525 + 15 \sqrt{670622070} i}}{3} - \frac{3685}{\sqrt[3]{1095525 + 15 \sqrt{670622070} i}}$$
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 (x + 5)/10 - 40 - (x - 5)/(x - 500)^2.
$$\left(-40 + \frac{5}{10}\right) - - \frac{5}{\left(-500\right)^{2}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - \frac{1974999}{50000}$$
Punto:
(0, -1974999/50000)
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
$$\frac{\left(5 - x\right) \left(1000 - 2 x\right)}{\left(x - 500\right)^{4}} + \frac{1}{10} - \frac{1}{\left(x - 500\right)^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\sqrt[3]{133650 + 30 \sqrt{19847055}}}{3} + \frac{10}{\sqrt[3]{133650 + 30 \sqrt{19847055}}} + 500$$
Signos de extremos en los puntos:
                                                                                                                                                                                    __________________________ 
                                                                                                                                                                                 3 /               __________  
                                                                                                                                                               10                \/  133650 + 30*\/ 19847055   
                                                                                                                                           495 + ----------------------------- - ----------------------------- 
                                          __________________________                                          __________________________            __________________________                 3               
                                       3 /               __________                                        3 /               __________          3 /               __________                                  
                     10                \/  133650 + 30*\/ 19847055    21                 1                 \/  133650 + 30*\/ 19847055           \/  133650 + 30*\/ 19847055                                   
(500 + ----------------------------- - -----------------------------, -- + ----------------------------- - ----------------------------- - -------------------------------------------------------------------)
          __________________________                 3                2       __________________________                 30                                                                                 2  
       3 /               __________                                        3 /               __________                                      /                                   __________________________\   
       \/  133650 + 30*\/ 19847055                                         \/  133650 + 30*\/ 19847055                                       |                                3 /               __________ |   
                                                                                                                                             |              10                \/  133650 + 30*\/ 19847055  |   
                                                                                                                                             |----------------------------- - -----------------------------|   
                                                                                                                                             |   __________________________                 3              |   
                                                                                                                                             |3 /               __________                                 |   
                                                                                                                                             \\/  133650 + 30*\/ 19847055                                  /   


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:
$$x_{1} = - \frac{\sqrt[3]{133650 + 30 \sqrt{19847055}}}{3} + \frac{10}{\sqrt[3]{133650 + 30 \sqrt{19847055}}} + 500$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{\sqrt[3]{133650 + 30 \sqrt{19847055}}}{3} + \frac{10}{\sqrt[3]{133650 + 30 \sqrt{19847055}}} + 500\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left[- \frac{\sqrt[3]{133650 + 30 \sqrt{19847055}}}{3} + \frac{10}{\sqrt[3]{133650 + 30 \sqrt{19847055}}} + 500, \infty\right)$$
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
$$\frac{2 \left(2 - \frac{3 \left(x - 5\right)}{x - 500}\right)}{\left(x - 500\right)^{3}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -985$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = 500$$

$$\lim_{x \to 500^-}\left(\frac{2 \left(2 - \frac{3 \left(x - 5\right)}{x - 500}\right)}{\left(x - 500\right)^{3}}\right) = -\infty$$
$$\lim_{x \to 500^+}\left(\frac{2 \left(2 - \frac{3 \left(x - 5\right)}{x - 500}\right)}{\left(x - 500\right)^{3}}\right) = -\infty$$
- 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:
No tiene corvaduras en todo el eje numérico
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 500$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(\frac{x + 5}{10} - 40\right) - \frac{x - 5}{\left(x - 500\right)^{2}}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(\frac{x + 5}{10} - 40\right) - \frac{x - 5}{\left(x - 500\right)^{2}}\right) = \infty$$
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 (x + 5)/10 - 40 - (x - 5)/(x - 500)^2, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\frac{x + 5}{10} - 40\right) - \frac{x - 5}{\left(x - 500\right)^{2}}}{x}\right) = \frac{1}{10}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = \frac{x}{10}$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\frac{x + 5}{10} - 40\right) - \frac{x - 5}{\left(x - 500\right)^{2}}}{x}\right) = \frac{1}{10}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = \frac{x}{10}$$
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:
$$\left(\frac{x + 5}{10} - 40\right) - \frac{x - 5}{\left(x - 500\right)^{2}} = - \frac{x}{10} - \frac{79}{2} - \frac{- x - 5}{\left(- x - 500\right)^{2}}$$
- No
$$\left(\frac{x + 5}{10} - 40\right) - \frac{x - 5}{\left(x - 500\right)^{2}} = \frac{x}{10} + \frac{79}{2} + \frac{- x - 5}{\left(- x - 500\right)^{2}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar