Sr Examen

Otras calculadoras

Gráfico de la función y = ln(x-1)+ln(1/(x-3))+ln(1/(x+5))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                       /  1  \      /  1  \
f(x) = log(x - 1) + log|-----| + log|-----|
                       \x - 3/      \x + 5/
$$f{\left(x \right)} = \left(\log{\left(\frac{1}{x - 3} \right)} + \log{\left(x - 1 \right)}\right) + \log{\left(\frac{1}{x + 5} \right)}$$
f = log(1/(x - 3)) + log(x - 1) + log(1/(x + 5))
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = -5$$
$$x_{2} = 3$$
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:
$$\left(\log{\left(\frac{1}{x - 3} \right)} + \log{\left(x - 1 \right)}\right) + \log{\left(\frac{1}{x + 5} \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Solución no hallada,
puede ser que el gráfico no cruce el eje X
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 log(x - 1) + log(1/(x - 3)) + log(1/(x + 5)).
$$\log{\left(\frac{1}{5} \right)} + \left(\log{\left(\frac{1}{-3} \right)} + \log{\left(-1 \right)}\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - \log{\left(5 \right)} - \log{\left(3 \right)} + 2 i \pi$$
Punto:
(0, -log(3) - log(5) + 2*pi*i)
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
$$- \frac{1}{x + 5} + \frac{1}{x - 1} - \frac{1}{x - 3} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Soluciones no halladas,
tal vez la función no tenga extremos
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
$$\frac{1}{\left(x + 5\right)^{2}} - \frac{1}{\left(x - 1\right)^{2}} + \frac{1}{\left(x - 3\right)^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\sqrt{-32 + \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}}}{2} + 1 + \frac{\sqrt{-64 - 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240} - \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + \frac{192}{\sqrt{-32 + \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}}}}}{2}$$
$$x_{2} = - \frac{\sqrt{-64 - 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240} - \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + \frac{192}{\sqrt{-32 + \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}}}}}{2} - \frac{\sqrt{-32 + \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}}}{2} + 1$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = -5$$
$$x_{2} = 3$$

$$\lim_{x \to -5^-}\left(\frac{1}{\left(x + 5\right)^{2}} - \frac{1}{\left(x - 1\right)^{2}} + \frac{1}{\left(x - 3\right)^{2}}\right) = \infty$$
$$\lim_{x \to -5^+}\left(\frac{1}{\left(x + 5\right)^{2}} - \frac{1}{\left(x - 1\right)^{2}} + \frac{1}{\left(x - 3\right)^{2}}\right) = \infty$$
- los límites son iguales, es decir omitimos el punto correspondiente
$$\lim_{x \to 3^-}\left(\frac{1}{\left(x + 5\right)^{2}} - \frac{1}{\left(x - 1\right)^{2}} + \frac{1}{\left(x - 3\right)^{2}}\right) = \infty$$
$$\lim_{x \to 3^+}\left(\frac{1}{\left(x + 5\right)^{2}} - \frac{1}{\left(x - 1\right)^{2}} + \frac{1}{\left(x - 3\right)^{2}}\right) = \infty$$
- los límites son iguales, es decir omitimos el punto correspondiente

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
$$\left(-\infty, - \frac{\sqrt{-64 - 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240} - \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + \frac{192}{\sqrt{-32 + \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}}}}}{2} - \frac{\sqrt{-32 + \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}}}{2} + 1\right] \cup \left[- \frac{\sqrt{-32 + \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}}}{2} + 1 + \frac{\sqrt{-64 - 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240} - \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + \frac{192}{\sqrt{-32 + \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}}}}}{2}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left[- \frac{\sqrt{-64 - 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240} - \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + \frac{192}{\sqrt{-32 + \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}}}}}{2} - \frac{\sqrt{-32 + \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}}}{2} + 1, - \frac{\sqrt{-32 + \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}}}{2} + 1 + \frac{\sqrt{-64 - 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240} - \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + \frac{192}{\sqrt{-32 + \frac{32}{\sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}} + 2 \sqrt[3]{384 \sqrt{34} + 2240}}}}}{2}\right]$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = -5$$
$$x_{2} = 3$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(\log{\left(\frac{1}{x - 3} \right)} + \log{\left(x - 1 \right)}\right) + \log{\left(\frac{1}{x + 5} \right)}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(\log{\left(\frac{1}{x - 3} \right)} + \log{\left(x - 1 \right)}\right) + \log{\left(\frac{1}{x + 5} \right)}\right) = -\infty$$
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 log(x - 1) + log(1/(x - 3)) + log(1/(x + 5)), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\log{\left(\frac{1}{x - 3} \right)} + \log{\left(x - 1 \right)}\right) + \log{\left(\frac{1}{x + 5} \right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\log{\left(\frac{1}{x - 3} \right)} + \log{\left(x - 1 \right)}\right) + \log{\left(\frac{1}{x + 5} \right)}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\left(\log{\left(\frac{1}{x - 3} \right)} + \log{\left(x - 1 \right)}\right) + \log{\left(\frac{1}{x + 5} \right)} = \log{\left(\frac{1}{5 - x} \right)} + \log{\left(\frac{1}{- x - 3} \right)} + \log{\left(- x - 1 \right)}$$
- No
$$\left(\log{\left(\frac{1}{x - 3} \right)} + \log{\left(x - 1 \right)}\right) + \log{\left(\frac{1}{x + 5} \right)} = - \log{\left(\frac{1}{5 - x} \right)} - \log{\left(\frac{1}{- x - 3} \right)} - \log{\left(- x - 1 \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar