Sr Examen

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Gráfico de la función y = sqrt(3*x)^4-2*x^3+x-4/(x+2)^3

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
              4                      
         _____       3          4    
f(x) = \/ 3*x   - 2*x  + x - --------
                                    3
                             (x + 2) 
$$f{\left(x \right)} = \left(x + \left(- 2 x^{3} + \left(\sqrt{3 x}\right)^{4}\right)\right) - \frac{4}{\left(x + 2\right)^{3}}$$
f = x - 2*x^3 + (sqrt(3*x))^4 - 4/(x + 2)^3
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = -2$$
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:
$$\left(x + \left(- 2 x^{3} + \left(\sqrt{3 x}\right)^{4}\right)\right) - \frac{4}{\left(x + 2\right)^{3}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = \operatorname{CRootOf} {\left(2 x^{6} + 3 x^{5} - 31 x^{4} - 98 x^{3} - 84 x^{2} - 8 x + 4, 0\right)}$$
$$x_{2} = \operatorname{CRootOf} {\left(2 x^{6} + 3 x^{5} - 31 x^{4} - 98 x^{3} - 84 x^{2} - 8 x + 4, 1\right)}$$
$$x_{3} = \operatorname{CRootOf} {\left(2 x^{6} + 3 x^{5} - 31 x^{4} - 98 x^{3} - 84 x^{2} - 8 x + 4, 2\right)}$$
$$x_{4} = \operatorname{CRootOf} {\left(2 x^{6} + 3 x^{5} - 31 x^{4} - 98 x^{3} - 84 x^{2} - 8 x + 4, 3\right)}$$
Solución numérica
$$x_{1} = -1.44481422985268$$
$$x_{2} = 0.163417800108825$$
$$x_{3} = -0.361544238368922$$
$$x_{4} = 4.60817640809077$$
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 (sqrt(3*x))^4 - 2*x^3 + x - 4/(x + 2)^3.
$$- \frac{4}{2^{3}} + \left(\left(\sqrt{0 \cdot 3}\right)^{4} - 2 \cdot 0^{3}\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - \frac{1}{2}$$
Punto:
(0, -1/2)
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
$$- 6 x^{2} + 1 + \frac{12}{\left(x + 2\right)^{4}} + \frac{2 \cdot 9 x^{2}}{x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -2.60970246489843$$
$$x_{2} = -1.19950047863868$$
$$x_{3} = -0.103520015235595$$
$$x_{4} = 3.05554759754403$$
Signos de extremos en los puntos:
(-2.60970246489843, 111.8806550158)

(-1.19950047863868, 7.40351419577176)

(-0.103520015235595, -0.591282429147035)

(3.05554759754403, 29.9964782375578)


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:
$$x_{1} = -2.60970246489843$$
$$x_{2} = -0.103520015235595$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{2} = -1.19950047863868$$
$$x_{2} = 3.05554759754403$$
Decrece en los intervalos
$$\left[-2.60970246489843, -1.19950047863868\right] \cup \left[-0.103520015235595, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, -2.60970246489843\right]$$
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
$$6 \left(- 2 x + 3 - \frac{8}{\left(x + 2\right)^{5}}\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -0.891662522928981$$
$$x_{2} = 1.49229979299881$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = -2$$

$$\lim_{x \to -2^-}\left(6 \left(- 2 x + 3 - \frac{8}{\left(x + 2\right)^{5}}\right)\right) = \infty$$
$$\lim_{x \to -2^+}\left(6 \left(- 2 x + 3 - \frac{8}{\left(x + 2\right)^{5}}\right)\right) = -\infty$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{1} = -2$$
- es el punto de flexión

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
$$\left[-0.891662522928981, 1.49229979299881\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -0.891662522928981\right] \cup \left[1.49229979299881, \infty\right)$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = -2$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(x + \left(- 2 x^{3} + \left(\sqrt{3 x}\right)^{4}\right)\right) - \frac{4}{\left(x + 2\right)^{3}}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(x + \left(- 2 x^{3} + \left(\sqrt{3 x}\right)^{4}\right)\right) - \frac{4}{\left(x + 2\right)^{3}}\right) = -\infty$$
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 (sqrt(3*x))^4 - 2*x^3 + x - 4/(x + 2)^3, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(x + \left(- 2 x^{3} + \left(\sqrt{3 x}\right)^{4}\right)\right) - \frac{4}{\left(x + 2\right)^{3}}}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(x + \left(- 2 x^{3} + \left(\sqrt{3 x}\right)^{4}\right)\right) - \frac{4}{\left(x + 2\right)^{3}}}{x}\right) = -\infty$$
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:
$$\left(x + \left(- 2 x^{3} + \left(\sqrt{3 x}\right)^{4}\right)\right) - \frac{4}{\left(x + 2\right)^{3}} = 2 x^{3} + 9 x^{2} - x - \frac{4}{\left(2 - x\right)^{3}}$$
- No
$$\left(x + \left(- 2 x^{3} + \left(\sqrt{3 x}\right)^{4}\right)\right) - \frac{4}{\left(x + 2\right)^{3}} = - 2 x^{3} - 9 x^{2} + x + \frac{4}{\left(2 - x\right)^{3}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar