Sr Examen

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Gráfico de la función y = -sqrt(-1+3*x+3*log(3+x^2)-3*sqrt(3)*atan(x*sqrt(3)/3))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
             __________________________________________________
            /                                        /    ___\ 
           /                  /     2\       ___     |x*\/ 3 | 
f(x) = -  /   -1 + 3*x + 3*log\3 + x / - 3*\/ 3 *atan|-------| 
        \/                                           \   3   / 
$$f{\left(x \right)} = - \sqrt{\left(\left(3 x - 1\right) + 3 \log{\left(x^{2} + 3 \right)}\right) - 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} x}{3} \right)}}$$
f = -sqrt(3*x - 1 + 3*log(x^2 + 3) - 3*sqrt(3)*atan((sqrt(3)*x)/3))
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:
$$- \sqrt{\left(\left(3 x - 1\right) + 3 \log{\left(x^{2} + 3 \right)}\right) - 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} x}{3} \right)}} = 0$$
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 -sqrt(-1 + 3*x + 3*log(3 + x^2) - 3*sqrt(3)*atan((x*sqrt(3))/3)).
$$- \sqrt{- 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{0 \sqrt{3}}{3} \right)} + \left(\left(-1 + 0 \cdot 3\right) + 3 \log{\left(0^{2} + 3 \right)}\right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - \sqrt{-1 + 3 \log{\left(3 \right)}}$$
Punto:
(0, -sqrt(-1 + 3*log(3)))
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
$$- \frac{\frac{3 x}{x^{2} + 3} + \frac{3}{2} - \frac{3}{2 \left(\frac{x^{2}}{3} + 1\right)}}{\sqrt{\left(\left(3 x - 1\right) + 3 \log{\left(x^{2} + 3 \right)}\right) - 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} x}{3} \right)}}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -2$$
$$x_{2} = 0$$
Signos de extremos en los puntos:
           _______________________________________ 
          /                             /    ___\  
         /                      ___     |2*\/ 3 |  
(-2, -  /   -7 + 3*log(7) + 3*\/ 3 *atan|-------| )
      \/                                \   3   /  

       _______________ 
(0, -\/ -1 + 3*log(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:
$$x_{1} = -2$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = 0$$
Decrece en los intervalos
$$\left[-2, 0\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, -2\right] \cup \left[0, \infty\right)$$
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
$$\frac{3 \left(\frac{3 \left(\frac{2 x}{x^{2} + 3} + 1 - \frac{3}{x^{2} + 3}\right)^{2}}{4 \left(3 x + 3 \log{\left(x^{2} + 3 \right)} - 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} x}{3} \right)} - 1\right)} - \frac{- \frac{2 x^{2}}{x^{2} + 3} + \frac{3 x}{x^{2} + 3} + 1}{x^{2} + 3}\right)}{\sqrt{3 x + 3 \log{\left(x^{2} + 3 \right)} - 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} x}{3} \right)} - 1}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 1.65385714679442$$

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
$$\left[1.65385714679442, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, 1.65385714679442\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(- \sqrt{\left(\left(3 x - 1\right) + 3 \log{\left(x^{2} + 3 \right)}\right) - 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} x}{3} \right)}}\right) = - \infty i$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(- \sqrt{\left(\left(3 x - 1\right) + 3 \log{\left(x^{2} + 3 \right)}\right) - 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} x}{3} \right)}}\right) = -\infty$$
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 -sqrt(-1 + 3*x + 3*log(3 + x^2) - 3*sqrt(3)*atan((x*sqrt(3))/3)), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(- \frac{\sqrt{\left(\left(3 x - 1\right) + 3 \log{\left(x^{2} + 3 \right)}\right) - 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} x}{3} \right)}}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(- \frac{\sqrt{\left(\left(3 x - 1\right) + 3 \log{\left(x^{2} + 3 \right)}\right) - 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} x}{3} \right)}}}{x}\right) = 0$$
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:
$$- \sqrt{\left(\left(3 x - 1\right) + 3 \log{\left(x^{2} + 3 \right)}\right) - 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} x}{3} \right)}} = - \sqrt{- 3 x + 3 \log{\left(x^{2} + 3 \right)} + 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} x}{3} \right)} - 1}$$
- No
$$- \sqrt{\left(\left(3 x - 1\right) + 3 \log{\left(x^{2} + 3 \right)}\right) - 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} x}{3} \right)}} = \sqrt{- 3 x + 3 \log{\left(x^{2} + 3 \right)} + 3 \sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} x}{3} \right)} - 1}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar