Sr Examen

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x^2/e^x

Gráfico de la función y = x^2/e^x

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

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

Solución analítica
$$x_{1} = 0$$
Solución numérica
$$x_{1} = 107.628899840344$$
$$x_{2} = 115.593756384128$$
$$x_{3} = 93.707404744577$$
$$x_{4} = 44.6050925906729$$
$$x_{5} = 87.7502050583631$$
$$x_{6} = 109.619562634492$$
$$x_{7} = 64.0255739002577$$
$$x_{8} = 58.1423474863896$$
$$x_{9} = 71.9081118282112$$
$$x_{10} = 105.638644821409$$
$$x_{11} = 75.8609058011359$$
$$x_{12} = 48.4320998819442$$
$$x_{13} = 62.0611807434853$$
$$x_{14} = 40.5820728530031$$
$$x_{15} = 91.720934730719$$
$$x_{16} = 42.7114678029016$$
$$x_{17} = 46.5128714785856$$
$$x_{18} = 79.8194870788507$$
$$x_{19} = 119.578180845004$$
$$x_{20} = 54.2402420845623$$
$$x_{21} = 67.9624187188197$$
$$x_{22} = 95.6945389638031$$
$$x_{23} = 117.585818346237$$
$$x_{24} = 81.8006238116621$$
$$x_{25} = 89.7351819043081$$
$$x_{26} = 99.6706130283057$$
$$x_{27} = 65.9927593677372$$
$$x_{28} = 56.1888924840258$$
$$x_{29} = 50.3607330233137$$
$$x_{30} = 101.659470122749$$
$$x_{31} = 60.0999560358985$$
$$x_{32} = 121.570827102163$$
$$x_{33} = 40.8356618339334$$
$$x_{34} = 35.379255492682$$
$$x_{35} = 37.1602455397125$$
$$x_{36} = 73.8837117221529$$
$$x_{37} = 52.2971932633301$$
$$x_{38} = 38.9827879874711$$
$$x_{39} = 85.7660696193442$$
$$x_{40} = 83.7828486140689$$
$$x_{41} = 97.6822895145426$$
$$x_{42} = 0$$
$$x_{43} = 103.648824952827$$
$$x_{44} = 77.8395419968606$$
$$x_{45} = 111.610608082484$$
$$x_{46} = 69.9342805013838$$
$$x_{47} = 113.602013088993$$
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/E^x.
$$\frac{0^{2}}{e^{0}}$$
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
$$- x^{2} e^{- x} + 2 x e^{- x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 2$$
Signos de extremos en los puntos:
(0, 0)

       -2 
(2, 4*e  )


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:
$$x_{1} = 0$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = 2$$
Decrece en los intervalos
$$\left[0, 2\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, 0\right] \cup \left[2, \infty\right)$$
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
$$\left(x^{2} - 4 x + 2\right) e^{- x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 2 - \sqrt{2}$$
$$x_{2} = \sqrt{2} + 2$$

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
$$\left(-\infty, 2 - \sqrt{2}\right] \cup \left[\sqrt{2} + 2, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left[2 - \sqrt{2}, \sqrt{2} + 2\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{x^{2}}{e^{x}}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{x^{2}}{e^{x}}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = 0$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función x^2/E^x, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(x e^{- x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(x e^{- x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la izquierda
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:
$$\frac{x^{2}}{e^{x}} = x^{2} e^{x}$$
- No
$$\frac{x^{2}}{e^{x}} = - x^{2} e^{x}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = x^2/e^x