Sr Examen

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-x^4-2x^3+36x^2+12x-5

Gráfico de la función y = -x^4-2x^3+36x^2+12x-5

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
          4      3       2           
f(x) = - x  - 2*x  + 36*x  + 12*x - 5
$$f{\left(x \right)} = \left(12 x + \left(36 x^{2} + \left(- x^{4} - 2 x^{3}\right)\right)\right) - 5$$
f = 12*x + 36*x^2 - x^4 - 2*x^3 - 5
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:
$$\left(12 x + \left(36 x^{2} + \left(- x^{4} - 2 x^{3}\right)\right)\right) - 5 = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = - \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{25 + \frac{238}{3 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}} + 2 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}}}{2} - \frac{\sqrt{50 - 2 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}} + \frac{50}{\sqrt{25 + \frac{238}{3 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}} + 2 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}}} - \frac{238}{3 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}}}}{2}$$
$$x_{2} = - \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{25 + \frac{238}{3 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}} + 2 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}}}{2} + \frac{\sqrt{50 - 2 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}} + \frac{50}{\sqrt{25 + \frac{238}{3 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}} + 2 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}}} - \frac{238}{3 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}}}}{2}$$
$$x_{3} = - \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{25 + \frac{238}{3 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}} + 2 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}}}{2} - \frac{\sqrt{50 - 2 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}} - \frac{50}{\sqrt{25 + \frac{238}{3 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}} + 2 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}}} - \frac{238}{3 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}}}}{2}$$
$$x_{4} = - \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{50 - 2 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}} - \frac{50}{\sqrt{25 + \frac{238}{3 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}} + 2 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}}} - \frac{238}{3 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}}}}{2} + \frac{\sqrt{25 + \frac{238}{3 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}} + 2 \sqrt[3]{- \frac{775}{4} + \frac{\sqrt{32237007} i}{36}}}}{2}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 5.25324868915354$$
$$x_{2} = -0.565972250883792$$
$$x_{3} = -6.92994694400905$$
$$x_{4} = 0.242670505739307$$
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 - 2*x^3 + 36*x^2 + 12*x - 5.
$$-5 + \left(\left(\left(- 0^{4} - 2 \cdot 0^{3}\right) + 36 \cdot 0^{2}\right) + 0 \cdot 12\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = -5$$
Punto:
(0, -5)
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
$$- 4 x^{3} - 6 x^{2} + 72 x + 12 = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{1}{2} - \frac{\sqrt[3]{\frac{675}{8} + \frac{675 \sqrt{6} i}{4}}}{3} - \frac{75}{4 \sqrt[3]{\frac{675}{8} + \frac{675 \sqrt{6} i}{4}}}$$
Signos de extremos en los puntos:
                                                                                                                                 4                                                                                                                          3                                                                   2 
                                         ___________________        /                                        ___________________\                                                              /                                        ___________________\       /                                        ___________________\  
                                        /               ___         |                                       /               ___ |                                                              |                                       /               ___ |       |                                       /               ___ |  
                                       /  675   675*I*\/ 6          |                                      /  675   675*I*\/ 6  |                                      ___________________     |                                      /  675   675*I*\/ 6  |       |                                      /  675   675*I*\/ 6  |  
                                    3 /   --- + -----------         |                                   3 /   --- + ----------- |                                     /               ___      |                                   3 /   --- + ----------- |       |                                   3 /   --- + ----------- |  
   1               75               \/     8         4              |  1               75               \/     8         4      |              225                   /  675   675*I*\/ 6       |  1               75               \/     8         4      |       |  1               75               \/     8         4      |  
(- - - -------------------------- - ------------------------, -11 - |- - - -------------------------- - ------------------------|  - ------------------------ - 4*3 /   --- + -----------  - 2*|- - - -------------------------- - ------------------------|  + 36*|- - - -------------------------- - ------------------------| )
   2          ___________________              3                    |  2          ___________________              3            |         ___________________     \/     8         4           |  2          ___________________              3            |       |  2          ___________________              3            |  
             /               ___                                    |            /               ___                            |        /               ___                                   |            /               ___                            |       |            /               ___                            |  
            /  675   675*I*\/ 6                                     |           /  675   675*I*\/ 6                             |       /  675   675*I*\/ 6                                    |           /  675   675*I*\/ 6                             |       |           /  675   675*I*\/ 6                             |  
       4*3 /   --- + -----------                                    |      4*3 /   --- + -----------                            |    3 /   --- + -----------                                   |      4*3 /   --- + -----------                            |       |      4*3 /   --- + -----------                            |  
         \/     8         4                                         \        \/     8         4                                 /    \/     8         4                                        \        \/     8         4                                 /       \        \/     8         4                                 /  


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:
La función no tiene puntos mínimos
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = - 5 \cos{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(2 \sqrt{6} \right)}}{3} \right)} - \frac{1}{2}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, - 5 \cos{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(2 \sqrt{6} \right)}}{3} \right)} - \frac{1}{2}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left[- 5 \cos{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(2 \sqrt{6} \right)}}{3} \right)} - \frac{1}{2}, \infty\right)$$
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
$$12 \left(- x^{2} - x + 6\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -3$$
$$x_{2} = 2$$

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
$$\left[-3, 2\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -3\right] \cup \left[2, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(12 x + \left(36 x^{2} + \left(- x^{4} - 2 x^{3}\right)\right)\right) - 5\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(12 x + \left(36 x^{2} + \left(- x^{4} - 2 x^{3}\right)\right)\right) - 5\right) = -\infty$$
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 - 2*x^3 + 36*x^2 + 12*x - 5, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(12 x + \left(36 x^{2} + \left(- x^{4} - 2 x^{3}\right)\right)\right) - 5}{x}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(12 x + \left(36 x^{2} + \left(- x^{4} - 2 x^{3}\right)\right)\right) - 5}{x}\right) = -\infty$$
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:
$$\left(12 x + \left(36 x^{2} + \left(- x^{4} - 2 x^{3}\right)\right)\right) - 5 = - x^{4} + 2 x^{3} + 36 x^{2} - 12 x - 5$$
- No
$$\left(12 x + \left(36 x^{2} + \left(- x^{4} - 2 x^{3}\right)\right)\right) - 5 = x^{4} - 2 x^{3} - 36 x^{2} + 12 x + 5$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = -x^4-2x^3+36x^2+12x-5