Sr Examen

Gráfico de la función y = f(x)=x²+3x⁵+x⁷-x⁹

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
        2      5    7    9
f(x) = x  + 3*x  + x  - x 
$$f{\left(x \right)} = - x^{9} + \left(x^{7} + \left(3 x^{5} + x^{2}\right)\right)$$
f = -x^9 + x^7 + 3*x^5 + x^2
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:
$$- x^{9} + \left(x^{7} + \left(3 x^{5} + x^{2}\right)\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 0$$
$$x_{3} = \operatorname{CRootOf} {\left(x^{7} - x^{5} - 3 x^{3} - 1, 0\right)}$$
$$x_{4} = \operatorname{CRootOf} {\left(x^{7} - x^{5} - 3 x^{3} - 1, 1\right)}$$
$$x_{5} = \operatorname{CRootOf} {\left(x^{7} - x^{5} - 3 x^{3} - 1, 2\right)}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 0$$
$$x_{3} = -1.48885271570176$$
$$x_{4} = -0.67524079064612$$
$$x_{5} = 1.54173087847983$$
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^2 + 3*x^5 + x^7 - x^9.
$$\left(\left(0^{2} + 3 \cdot 0^{5}\right) + 0^{7}\right) - 0^{9}$$
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
$$- 9 x^{8} + 7 x^{6} + 15 x^{4} + 2 x = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = -1.30363337610796$$
$$x_{3} = -0.498110684817523$$
$$x_{4} = 1.3310479234482$$
Signos de extremos en los puntos:
(0, 0)

(-1.30363337610796, -5.12026285561475)

(-0.498110684817523, 0.150401667067049)

(1.3310479234482, 8.5935615066958)


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:
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = -1.30363337610796$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{2} = -0.498110684817523$$
$$x_{2} = 1.3310479234482$$
Decrece en los intervalos
$$\left[-1.30363337610796, -0.498110684817523\right] \cup \left[0, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, -1.30363337610796\right]$$
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
$$2 \left(- 36 x^{7} + 21 x^{5} + 30 x^{3} + 1\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -1.11330086143446$$
$$x_{2} = -0.315848951847955$$
$$x_{3} = 1.12258204958701$$

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
$$\left(-\infty, -1.11330086143446\right] \cup \left[-0.315848951847955, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -0.315848951847955\right] \cup \left[1.12258204958701, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(- x^{9} + \left(x^{7} + \left(3 x^{5} + x^{2}\right)\right)\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(- x^{9} + \left(x^{7} + \left(3 x^{5} + x^{2}\right)\right)\right) = -\infty$$
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^2 + 3*x^5 + x^7 - x^9, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- x^{9} + \left(x^{7} + \left(3 x^{5} + x^{2}\right)\right)}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{- x^{9} + \left(x^{7} + \left(3 x^{5} + x^{2}\right)\right)}{x}\right) = -\infty$$
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:
$$- x^{9} + \left(x^{7} + \left(3 x^{5} + x^{2}\right)\right) = x^{9} - x^{7} - 3 x^{5} + x^{2}$$
- No
$$- x^{9} + \left(x^{7} + \left(3 x^{5} + x^{2}\right)\right) = - x^{9} + x^{7} + 3 x^{5} - x^{2}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar