Sr Examen

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Gráfico de la función y = x*(-1+log(x)^4-log(x)^2-log(x))/24

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
         /        4         2            \
       x*\-1 + log (x) - log (x) - log(x)/
f(x) = -----------------------------------
                        24                
$$f{\left(x \right)} = \frac{x \left(\left(\left(\log{\left(x \right)}^{4} - 1\right) - \log{\left(x \right)}^{2}\right) - \log{\left(x \right)}\right)}{24}$$
f = (x*(log(x)^4 - 1 - log(x)^2 - log(x)))/24
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:
$$\frac{x \left(\left(\left(\log{\left(x \right)}^{4} - 1\right) - \log{\left(x \right)}^{2}\right) - \log{\left(x \right)}\right)}{24} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = e^{-1}$$
$$x_{2} = e^{\frac{\sqrt[3]{2}}{3 \sqrt[3]{3 \sqrt{93} + 29}} + \frac{1}{3} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt[3]{3 \sqrt{93} + 29}}{6}}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 0.367879441171442$$
$$x_{2} = 0.367879441171442$$
$$x_{3} = 4.33001597713354$$
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*(-1 + log(x)^4 - log(x)^2 - log(x)))/24.
$$\frac{0 \left(\left(\left(\log{\left(0 \right)}^{4} - 1\right) - \log{\left(0 \right)}^{2}\right) - \log{\left(0 \right)}\right)}{24}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \text{NaN}$$
- no hay soluciones de la ecuación
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
$$\frac{4 \log{\left(x \right)}^{3} + 12 \log{\left(x \right)}^{2} - 2 \log{\left(x \right)} - 3}{24 x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = e^{-1 - \frac{\sqrt[3]{\frac{189}{8} + \frac{21 \sqrt{87} i}{8}}}{3} - \frac{7}{2 \sqrt[3]{\frac{189}{8} + \frac{21 \sqrt{87} i}{8}}}}$$

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
$$\left[e^{- \frac{\sqrt{42} \cos{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{87}}{9} \right)}}{3} \right)}}{3} - 1}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, e^{- \frac{\sqrt{42} \cos{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{87}}{9} \right)}}{3} \right)}}{3} - 1}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{x \left(\left(\left(\log{\left(x \right)}^{4} - 1\right) - \log{\left(x \right)}^{2}\right) - \log{\left(x \right)}\right)}{24}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{x \left(\left(\left(\log{\left(x \right)}^{4} - 1\right) - \log{\left(x \right)}^{2}\right) - \log{\left(x \right)}\right)}{24}\right) = \infty$$
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*(-1 + log(x)^4 - log(x)^2 - log(x)))/24, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\log{\left(x \right)}^{4} - 1}{24} - \frac{\log{\left(x \right)}^{2}}{24} - \frac{\log{\left(x \right)}}{24}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\log{\left(x \right)}^{4} - 1}{24} - \frac{\log{\left(x \right)}^{2}}{24} - \frac{\log{\left(x \right)}}{24}\right) = \infty$$
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:
$$\frac{x \left(\left(\left(\log{\left(x \right)}^{4} - 1\right) - \log{\left(x \right)}^{2}\right) - \log{\left(x \right)}\right)}{24} = - \frac{x \left(\log{\left(- x \right)}^{4} - \log{\left(- x \right)}^{2} - \log{\left(- x \right)} - 1\right)}{24}$$
- No
$$\frac{x \left(\left(\left(\log{\left(x \right)}^{4} - 1\right) - \log{\left(x \right)}^{2}\right) - \log{\left(x \right)}\right)}{24} = \frac{x \left(\log{\left(- x \right)}^{4} - \log{\left(- x \right)}^{2} - \log{\left(- x \right)} - 1\right)}{24}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar