Sr Examen

Gráfico de la función y = |(|x|-2)^(2)-3|

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
       |         2    |
f(x) = |(|x| - 2)  - 3|
$$f{\left(x \right)} = \left|{\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3}\right|$$
f = Abs((|x| - 2)^2 - 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:
$$\left|{\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3}\right| = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = -2 - \sqrt{3}$$
$$x_{2} = -2 + \sqrt{3}$$
$$x_{3} = 2 - \sqrt{3}$$
$$x_{4} = \sqrt{3} + 2$$
Solución numérica
$$x_{1} = 3.73205080756888$$
$$x_{2} = -3.73205080756888$$
$$x_{3} = -0.267949192431123$$
$$x_{4} = 0.267949192431123$$
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 Abs((|x| - 2)^2 - 3).
$$\left|{-3 + \left(-2 + \left|{0}\right|\right)^{2}}\right|$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 1$$
Punto:
(0, 1)
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
$$2 \left(\left|{x}\right| - 2\right) \operatorname{sign}{\left(x \right)} \operatorname{sign}{\left(\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3 \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -2$$
$$x_{2} = 2$$
$$x_{3} = 0$$
Signos de extremos en los puntos:
(-2, 3)

(2, 3)

(0, 1)


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:
$$x_{3} = -2$$
$$x_{3} = 2$$
$$x_{3} = 0$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, -2\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left[2, \infty\right)$$
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
$$2 \left(4 \left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} \delta\left(\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3\right) \operatorname{sign}^{2}{\left(x \right)} + 2 \left(\left|{x}\right| - 2\right) \delta\left(x\right) \operatorname{sign}{\left(\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3 \right)} + \operatorname{sign}^{2}{\left(x \right)} \operatorname{sign}{\left(\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3 \right)}\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Soluciones no halladas,
tal vez la función no tenga flexiones
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty} \left|{\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3}\right| = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty} \left|{\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3}\right| = \infty$$
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 Abs((|x| - 2)^2 - 3), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left|{\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3}\right|}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left|{\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3}\right|}{x}\right) = \infty$$
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:
$$\left|{\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3}\right| = \left|{\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3}\right|$$
- Sí
$$\left|{\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3}\right| = - \left|{\left(\left|{x}\right| - 2\right)^{2} - 3}\right|$$
- No
es decir, función
es
par