Sr Examen

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Gráfico de la función y = (x^2-4)*(x-1)/x-2

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

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

Solución analítica
$$x_{1} = \frac{1}{3} - \frac{\sqrt[3]{26 + 3 \sqrt{687} i}}{3} - \frac{19}{3 \sqrt[3]{26 + 3 \sqrt{687} i}}$$
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^2 - 4)*(x - 1))/x - 2.
$$-2 + \frac{\left(-1\right) \left(-4 + 0^{2}\right)}{0}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \tilde{\infty}$$
signof no cruza Y
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
$$\frac{x^{2} + 2 x \left(x - 1\right) - 4}{x} - \frac{\left(x - 1\right) \left(x^{2} - 4\right)}{x^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{1}{36 \sqrt[3]{\frac{\sqrt{327}}{18} + \frac{217}{216}}} + \frac{1}{6} + \sqrt[3]{\frac{\sqrt{327}}{18} + \frac{217}{216}}$$
Signos de extremos en los puntos:
                                                          /                                                         2\                                                        
                                                          |     /         _______________                          \ | /           _______________                          \ 
                                                          |     |        /         _____                           | | |          /         _____                           | 
                                                          |     |1      /  217   \/ 327                1           | | |  5      /  217   \/ 327                1           | 
                                                          |-4 + |- + 3 /   --- + -------  + -----------------------| |*|- - + 3 /   --- + -------  + -----------------------| 
                                                          |     |6   \/    216      18              _______________| | |  6   \/    216      18              _______________| 
                                                          |     |                                  /         _____ | | |                                    /         _____ | 
          _______________                                 |     |                                 /  217   \/ 327  | | |                                   /  217   \/ 327  | 
         /         _____                                  |     |                           36*3 /   --- + ------- | | |                             36*3 /   --- + ------- | 
 1      /  217   \/ 327                1                  \     \                              \/    216      18   / / \                                \/    216      18   / 
(- + 3 /   --- + -------  + -----------------------, -2 + -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------)
 6   \/    216      18              _______________                                                 _______________                                                           
                                   /         _____                                                 /         _____                                                            
                                  /  217   \/ 327                                          1      /  217   \/ 327                1                                            
                            36*3 /   --- + -------                                         - + 3 /   --- + -------  + -----------------------                                 
                               \/    216      18                                           6   \/    216      18              _______________                                 
                                                                                                                             /         _____                                  
                                                                                                                            /  217   \/ 327                                   
                                                                                                                      36*3 /   --- + -------                                  
                                                                                                                         \/    216      18                                    


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:
$$x_{1} = \frac{1}{36 \sqrt[3]{\frac{\sqrt{327}}{18} + \frac{217}{216}}} + \frac{1}{6} + \sqrt[3]{\frac{\sqrt{327}}{18} + \frac{217}{216}}$$
La función no tiene puntos máximos
Decrece en los intervalos
$$\left[\frac{1}{36 \sqrt[3]{\frac{\sqrt{327}}{18} + \frac{217}{216}}} + \frac{1}{6} + \sqrt[3]{\frac{\sqrt{327}}{18} + \frac{217}{216}}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, \frac{1}{36 \sqrt[3]{\frac{\sqrt{327}}{18} + \frac{217}{216}}} + \frac{1}{6} + \sqrt[3]{\frac{\sqrt{327}}{18} + \frac{217}{216}}\right]$$
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
$$\frac{4 x - \frac{x^{2} - 4}{x} - \frac{x^{2} + 2 x \left(x - 1\right) - 4}{x} + \frac{2 \left(x - 1\right) \left(x^{2} - 4\right)}{x^{2}}}{x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - 2^{\frac{2}{3}}$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = 0$$

$$\lim_{x \to 0^-}\left(\frac{4 x - \frac{x^{2} - 4}{x} - \frac{x^{2} + 2 x \left(x - 1\right) - 4}{x} + \frac{2 \left(x - 1\right) \left(x^{2} - 4\right)}{x^{2}}}{x}\right) = -\infty$$
$$\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{4 x - \frac{x^{2} - 4}{x} - \frac{x^{2} + 2 x \left(x - 1\right) - 4}{x} + \frac{2 \left(x - 1\right) \left(x^{2} - 4\right)}{x^{2}}}{x}\right) = \infty$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{1} = 0$$
- 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
$$\left(-\infty, - 2^{\frac{2}{3}}\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[- 2^{\frac{2}{3}}, \infty\right)$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 0$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(-2 + \frac{\left(x - 1\right) \left(x^{2} - 4\right)}{x}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(-2 + \frac{\left(x - 1\right) \left(x^{2} - 4\right)}{x}\right) = \infty$$
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^2 - 4)*(x - 1))/x - 2, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{-2 + \frac{\left(x - 1\right) \left(x^{2} - 4\right)}{x}}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{-2 + \frac{\left(x - 1\right) \left(x^{2} - 4\right)}{x}}{x}\right) = \infty$$
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:
$$-2 + \frac{\left(x - 1\right) \left(x^{2} - 4\right)}{x} = -2 - \frac{\left(- x - 1\right) \left(x^{2} - 4\right)}{x}$$
- No
$$-2 + \frac{\left(x - 1\right) \left(x^{2} - 4\right)}{x} = 2 + \frac{\left(- x - 1\right) \left(x^{2} - 4\right)}{x}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar