Sr Examen

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Gráfico de la función y = (3n^2+n+1)/(n^2-n+1)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
          2        
       3*n  + n + 1
f(n) = ------------
         2         
        n  - n + 1 
$$f{\left(n \right)} = \frac{\left(3 n^{2} + n\right) + 1}{\left(n^{2} - n\right) + 1}$$
f = (3*n^2 + n + 1)/(n^2 - n + 1)
Gráfico de la función
Puntos de cruce con el eje de coordenadas X
El gráfico de la función cruce el eje N con f = 0
o sea hay que resolver la ecuación:
$$\frac{\left(3 n^{2} + n\right) + 1}{\left(n^{2} - n\right) + 1} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Solución no hallada,
puede ser que el gráfico no cruce el eje N
Puntos de cruce con el eje de coordenadas Y
El gráfico cruce el eje Y cuando n es igual a 0:
sustituimos n = 0 en (3*n^2 + n + 1)/(n^2 - n + 1).
$$\frac{3 \cdot 0^{2} + 1}{\left(0^{2} - 0\right) + 1}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 1$$
Punto:
(0, 1)
Extremos de la función
Para hallar los extremos hay que resolver la ecuación
$$\frac{d}{d n} f{\left(n \right)} = 0$$
(la derivada es igual a cero),
y las raíces de esta ecuación serán los extremos de esta función:
$$\frac{d}{d n} f{\left(n \right)} = $$
primera derivada
$$\frac{\left(1 - 2 n\right) \left(\left(3 n^{2} + n\right) + 1\right)}{\left(\left(n^{2} - n\right) + 1\right)^{2}} + \frac{6 n + 1}{\left(n^{2} - n\right) + 1} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$n_{1} = \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3}}{2}$$
$$n_{2} = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}$$
Signos de extremos en los puntos:
                             2         
                  /      ___\      ___ 
            3     |1   \/ 3 |    \/ 3  
       ___  - + 3*|- - -----|  - ----- 
 1   \/ 3   2     \2     2  /      2   
(- - -----, --------------------------)
 2     2                    2          
                 /      ___\      ___  
             1   |1   \/ 3 |    \/ 3   
             - + |- - -----|  + -----  
             2   \2     2  /      2    

                                     2 
                  ___     /      ___\  
            3   \/ 3      |1   \/ 3 |  
       ___  - + ----- + 3*|- + -----|  
 1   \/ 3   2     2       \2     2  /  
(- + -----, --------------------------)
 2     2                    2          
                 /      ___\      ___  
             1   |1   \/ 3 |    \/ 3   
             - + |- + -----|  - -----  
             2   \2     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:
$$n_{1} = \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3}}{2}$$
Puntos máximos de la función:
$$n_{1} = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}$$
Decrece en los intervalos
$$\left[\frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3}}{2}, \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3}}{2}\right] \cup \left[\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}, \infty\right)$$
Puntos de flexiones
Hallemos los puntos de flexiones, para eso hay que resolver la ecuación
$$\frac{d^{2}}{d n^{2}} f{\left(n \right)} = 0$$
(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:
$$\frac{d^{2}}{d n^{2}} f{\left(n \right)} = $$
segunda derivada
$$\frac{2 \left(- \frac{\left(2 n - 1\right) \left(6 n + 1\right)}{n^{2} - n + 1} + \frac{\left(\frac{\left(2 n - 1\right)^{2}}{n^{2} - n + 1} - 1\right) \left(3 n^{2} + n + 1\right)}{n^{2} - n + 1} + 3\right)}{n^{2} - n + 1} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$n_{1} = -1$$
$$n_{2} = \frac{1}{2}$$
$$n_{3} = 2$$

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