Sr Examen

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Gráfico de la función y = (8+x^2)/(8+(1+x)^2)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
               2   
          8 + x    
f(x) = ------------
                  2
       8 + (1 + x) 
$$f{\left(x \right)} = \frac{x^{2} + 8}{\left(x + 1\right)^{2} + 8}$$
f = (x^2 + 8)/((x + 1)^2 + 8)
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:
$$\frac{x^{2} + 8}{\left(x + 1\right)^{2} + 8} = 0$$
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 (8 + x^2)/(8 + (1 + x)^2).
$$\frac{0^{2} + 8}{1^{2} + 8}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \frac{8}{9}$$
Punto:
(0, 8/9)
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
$$\frac{2 x}{\left(x + 1\right)^{2} + 8} + \frac{\left(- 2 x - 2\right) \left(x^{2} + 8\right)}{\left(\left(x + 1\right)^{2} + 8\right)^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{33}}{2}$$
$$x_{2} = - \frac{\sqrt{33}}{2} - \frac{1}{2}$$
Signos de extremos en los puntos:
                                 2 
                   /        ____\  
                   |  1   \/ 33 |  
         ____  8 + |- - + ------|  
   1   \/ 33       \  2     2   /  
(- - + ------, -------------------)
   2     2                      2  
                    /      ____\   
                    |1   \/ 33 |   
                8 + |- + ------|   
                    \2     2   /   

                                 2 
                   /        ____\  
                   |  1   \/ 33 |  
         ____  8 + |- - - ------|  
   1   \/ 33       \  2     2   /  
(- - - ------, -------------------)
   2     2                      2  
                    /      ____\   
                    |1   \/ 33 |   
                8 + |- - ------|   
                    \2     2   /   


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:
$$x_{1} = - \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{33}}{2}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = - \frac{\sqrt{33}}{2} - \frac{1}{2}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{\sqrt{33}}{2} - \frac{1}{2}\right] \cup \left[- \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{33}}{2}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left[- \frac{\sqrt{33}}{2} - \frac{1}{2}, - \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{33}}{2}\right]$$
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
$$\frac{2 \left(- \frac{4 x \left(x + 1\right)}{\left(x + 1\right)^{2} + 8} + \frac{\left(x^{2} + 8\right) \left(\frac{4 \left(x + 1\right)^{2}}{\left(x + 1\right)^{2} + 8} - 1\right)}{\left(x + 1\right)^{2} + 8} + 1\right)}{\left(x + 1\right)^{2} + 8} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{1}{2} + \frac{33}{4 \sqrt[3]{\frac{33}{8} + \frac{33 \sqrt{2} i}{2}}} + \sqrt[3]{\frac{33}{8} + \frac{33 \sqrt{2} i}{2}}$$

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
$$\left(-\infty, - \frac{1}{2} + \sqrt{33} \cos{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(4 \sqrt{2} \right)}}{3} \right)}\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[- \frac{1}{2} + \sqrt{33} \cos{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(4 \sqrt{2} \right)}}{3} \right)}, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{x^{2} + 8}{\left(x + 1\right)^{2} + 8}\right) = 1$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = 1$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{x^{2} + 8}{\left(x + 1\right)^{2} + 8}\right) = 1$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = 1$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función (8 + x^2)/(8 + (1 + x)^2), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{x^{2} + 8}{x \left(\left(x + 1\right)^{2} + 8\right)}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{x^{2} + 8}{x \left(\left(x + 1\right)^{2} + 8\right)}\right) = 0$$
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:
$$\frac{x^{2} + 8}{\left(x + 1\right)^{2} + 8} = \frac{x^{2} + 8}{\left(1 - x\right)^{2} + 8}$$
- No
$$\frac{x^{2} + 8}{\left(x + 1\right)^{2} + 8} = - \frac{x^{2} + 8}{\left(1 - x\right)^{2} + 8}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar