Sr Examen

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Gráfico de la función y = 2*x*sqrt(1-x^2/4^2)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                ________
               /      2 
              /      x  
f(x) = 2*x*  /   1 - -- 
           \/        16 
$$f{\left(x \right)} = 2 x \sqrt{- \frac{x^{2}}{16} + 1}$$
f = (2*x)*sqrt(-x^2/16 + 1)
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:
$$2 x \sqrt{- \frac{x^{2}}{16} + 1} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = -4$$
$$x_{2} = 0$$
$$x_{3} = 4$$
Solución numérica
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = -4$$
$$x_{3} = 4$$
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*x)*sqrt(1 - x^2/16).
$$0 \cdot 2 \sqrt{- \frac{0^{2}}{16} + 1}$$
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
$$- \frac{x^{2}}{8 \sqrt{- \frac{x^{2}}{16} + 1}} + 2 \sqrt{- \frac{x^{2}}{16} + 1} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - 2 \sqrt{2}$$
$$x_{2} = 2 \sqrt{2}$$
Signos de extremos en los puntos:
      ___     
(-2*\/ 2, -4)

     ___    
(2*\/ 2, 4)


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:
$$x_{1} = - 2 \sqrt{2}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = 2 \sqrt{2}$$
Decrece en los intervalos
$$\left[- 2 \sqrt{2}, 2 \sqrt{2}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, - 2 \sqrt{2}\right] \cup \left[2 \sqrt{2}, \infty\right)$$
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
$$\frac{x \left(\frac{x^{2}}{x^{2} - 16} - 3\right)}{8 \sqrt{1 - \frac{x^{2}}{16}}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = - 2 \sqrt{6}$$
$$x_{3} = 2 \sqrt{6}$$

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
$$\left(-\infty, 0\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[0, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(2 x \sqrt{- \frac{x^{2}}{16} + 1}\right) = - \infty i$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(2 x \sqrt{- \frac{x^{2}}{16} + 1}\right) = \infty i$$
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 (2*x)*sqrt(1 - x^2/16), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(2 \sqrt{- \frac{x^{2}}{16} + 1}\right) = \infty i$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(2 \sqrt{- \frac{x^{2}}{16} + 1}\right) = \infty i$$
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:
$$2 x \sqrt{- \frac{x^{2}}{16} + 1} = - 2 x \sqrt{- \frac{x^{2}}{16} + 1}$$
- No
$$2 x \sqrt{- \frac{x^{2}}{16} + 1} = 2 x \sqrt{- \frac{x^{2}}{16} + 1}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar