Sr Examen

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ln((x+1)/(x-1))
Trazado el gráfico de la función/ ln((x+1)/(x-1))

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

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src] 
          /x + 1\
f(x) = log|-----|
          \x - 1/
f(x)=log⁡(x+1x−1)f{\left(x \right)} = \log{\left(\frac{x + 1}{x - 1} \right)} 
f = log((x + 1)/(x - 1))
Gráfico de la función
02468-8-6-4-2-1010-1010
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
x1=1x_{1} = 1
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:
log⁡(x+1x−1)=0\log{\left(\frac{x + 1}{x - 1} \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)/(x - 1)).
log⁡(1−1)\log{\left(\frac{1}{-1} \right)}
Resultado:
f(0)=iπf{\left(0 \right)} = i \pi
Punto:
(0, pi*i)
Extremos de la función
Para hallar los extremos hay que resolver la ecuación
ddxf(x)=0\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:
ddxf(x)=\frac{d}{d x} f{\left(x \right)} =
primera derivada
(x−1)(1x−1−x+1(x−1)2)x+1=0\frac{\left(x - 1\right) \left(\frac{1}{x - 1} - \frac{x + 1}{\left(x - 1\right)^{2}}\right)}{x + 1} = 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
d2dx2f(x)=0\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:
d2dx2f(x)=\frac{d^{2}}{d x^{2}} f{\left(x \right)} =
segunda derivada
(1−x+1x−1)(−1x+1−1x−1)x+1=0\frac{\left(1 - \frac{x + 1}{x - 1}\right) \left(- \frac{1}{x + 1} - \frac{1}{x - 1}\right)}{x + 1} = 0
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
x1=0x_{1} = 0
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
x1=1x_{1} = 1

lim⁡x→1−((1−x+1x−1)(−1x+1−1x−1)x+1)=∞\lim_{x \to 1^-}\left(\frac{\left(1 - \frac{x + 1}{x - 1}\right) \left(- \frac{1}{x + 1} - \frac{1}{x - 1}\right)}{x + 1}\right) = \infty
lim⁡x→1+((1−x+1x−1)(−1x+1−1x−1)x+1)=∞\lim_{x \to 1^+}\left(\frac{\left(1 - \frac{x + 1}{x - 1}\right) \left(- \frac{1}{x + 1} - \frac{1}{x - 1}\right)}{x + 1}\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
[0,∞)\left[0, \infty\right)
Convexa en los intervalos
(−∞,0]\left(-\infty, 0\right]
Asíntotas verticales
Hay:
x1=1x_{1} = 1
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
lim⁡x→−∞log⁡(x+1x−1)=0\lim_{x \to -\infty} \log{\left(\frac{x + 1}{x - 1} \right)} = 0
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
y=0y = 0
lim⁡x→∞log⁡(x+1x−1)=0\lim_{x \to \infty} \log{\left(\frac{x + 1}{x - 1} \right)} = 0
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
y=0y = 0
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función log((x + 1)/(x - 1)), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
lim⁡x→−∞(log⁡(x+1x−1)x)=0\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\log{\left(\frac{x + 1}{x - 1} \right)}}{x}\right) = 0
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
lim⁡x→∞(log⁡(x+1x−1)x)=0\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\log{\left(\frac{x + 1}{x - 1} \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:
log⁡(x+1x−1)=log⁡(1−x−x−1)\log{\left(\frac{x + 1}{x - 1} \right)} = \log{\left(\frac{1 - x}{- x - 1} \right)}
- No
log⁡(x+1x−1)=−log⁡(1−x−x−1)\log{\left(\frac{x + 1}{x - 1} \right)} = - \log{\left(\frac{1 - x}{- x - 1} \right)}
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = ln((x+1)/(x-1))
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