Sr Examen

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Gráfico de la función y = x^4-8x^3+18x^2-8x-14

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
        4      3       2           
f(x) = x  - 8*x  + 18*x  - 8*x - 14
$$f{\left(x \right)} = \left(- 8 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) - 14$$
f = -8*x + 18*x^2 + x^4 - 8*x^3 - 14
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:
$$\left(- 8 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) - 14 = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = 2 - \sqrt{3 + \sqrt{15}}$$
$$x_{2} = 2 + \sqrt{3 + \sqrt{15}}$$
Solución numérica
$$x_{1} = -0.62163753143096$$
$$x_{2} = 4.62163753143096$$
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^4 - 8*x^3 + 18*x^2 - 8*x - 14.
$$-14 + \left(\left(\left(0^{4} - 8 \cdot 0^{3}\right) + 18 \cdot 0^{2}\right) - 0\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = -14$$
Punto:
(0, -14)
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
$$4 x^{3} - 24 x^{2} + 36 x - 8 = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 2$$
$$x_{2} = 2 - \sqrt{3}$$
$$x_{3} = \sqrt{3} + 2$$
Signos de extremos en los puntos:
(2, -6)

                             4                3                           2 
       ___        /      ___\      /      ___\        ___      /      ___\  
(2 - \/ 3, -30 + \2 - \/ 3 /  - 8*\2 - \/ 3 /  + 8*\/ 3  + 18*\2 - \/ 3 / )

                             4                          3                 2 
       ___        /      ___\        ___     /      ___\       /      ___\  
(2 + \/ 3, -30 + \2 + \/ 3 /  - 8*\/ 3  - 8*\2 + \/ 3 /  + 18*\2 + \/ 3 / )


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:
$$x_{1} = 2 - \sqrt{3}$$
$$x_{2} = \sqrt{3} + 2$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{2} = 2$$
Decrece en los intervalos
$$\left[2 - \sqrt{3}, 2\right] \cup \left[\sqrt{3} + 2, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, 2 - \sqrt{3}\right] \cup \left[2, \sqrt{3} + 2\right]$$
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
$$12 \left(x^{2} - 4 x + 3\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 1$$
$$x_{2} = 3$$

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
$$\left(-\infty, 1\right] \cup \left[3, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left[1, 3\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(- 8 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) - 14\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(- 8 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) - 14\right) = \infty$$
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^4 - 8*x^3 + 18*x^2 - 8*x - 14, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(- 8 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) - 14}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(- 8 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) - 14}{x}\right) = \infty$$
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:
$$\left(- 8 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) - 14 = x^{4} + 8 x^{3} + 18 x^{2} + 8 x - 14$$
- No
$$\left(- 8 x + \left(18 x^{2} + \left(x^{4} - 8 x^{3}\right)\right)\right) - 14 = - x^{4} - 8 x^{3} - 18 x^{2} - 8 x + 14$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar