Sr Examen

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(-1-acosh(x))/sqrt(-1+x^2)

Gráfico de la función y = (-1-acosh(x))/sqrt(-1+x^2)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
       -1 - acosh(x)
f(x) = -------------
           _________
          /       2 
        \/  -1 + x  
$$f{\left(x \right)} = \frac{- \operatorname{acosh}{\left(x \right)} - 1}{\sqrt{x^{2} - 1}}$$
f = (-acosh(x) - 1)/sqrt(x^2 - 1)
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = -1$$
$$x_{2} = 1$$
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:
$$\frac{- \operatorname{acosh}{\left(x \right)} - 1}{\sqrt{x^{2} - 1}} = 0$$
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 (-1 - acosh(x))/sqrt(-1 + x^2).
$$\frac{-1 - \operatorname{acosh}{\left(0 \right)}}{\sqrt{-1 + 0^{2}}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - i \left(-1 - \frac{i \pi}{2}\right)$$
Punto:
(0, -i*(-1 - pi*i/2))
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
$$- \frac{x \left(- \operatorname{acosh}{\left(x \right)} - 1\right)}{\left(x^{2} - 1\right)^{\frac{3}{2}}} - \frac{1}{\sqrt{x^{2} - 1} \sqrt{x^{2} - 1}} = 0$$
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
$$\frac{d^{2}}{d x^{2}} f{\left(x \right)} = 0$$
(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
$$\frac{3 x}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}} - \frac{\left(\frac{3 x^{2}}{x^{2} - 1} - 1\right) \left(\operatorname{acosh}{\left(x \right)} + 1\right)}{\left(x^{2} - 1\right)^{\frac{3}{2}}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 48108.665179304$$
$$x_{2} = 41797.3172540189$$
$$x_{3} = 46007.5716857607$$
$$x_{4} = 47058.4376557435$$
$$x_{5} = 29086.5585576473$$
$$x_{6} = 28020.5378869023$$
$$x_{7} = 49158.2726784753$$
$$x_{8} = 37575.0676987164$$
$$x_{9} = 54397.5920098819$$
$$x_{10} = 53350.8391469133$$
$$x_{11} = 26953.2278271206$$
$$x_{12} = 32277.507356921$$
$$x_{13} = 30151.3549685911$$
$$x_{14} = 38631.8476490261$$
$$x_{15} = 42850.9430159216$$
$$x_{16} = 25884.5566119975$$
$$x_{17} = 43903.8455191713$$
$$x_{18} = 50207.2776287144$$
$$x_{19} = 35458.885424094$$
$$x_{20} = 34399.4126881413$$
$$x_{21} = 36517.4249390327$$
$$x_{22} = 39687.7964616325$$
$$x_{23} = 40742.9437491012$$
$$x_{24} = 33338.9674637277$$
$$x_{25} = 52303.5454590667$$
$$x_{26} = 31214.9864710668$$
$$x_{27} = 51255.6966279332$$
$$x_{28} = 44956.0478244049$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = -1$$
$$x_{2} = 1$$

$$\lim_{x \to -1^-}\left(\frac{3 x}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}} - \frac{\left(\frac{3 x^{2}}{x^{2} - 1} - 1\right) \left(\operatorname{acosh}{\left(x \right)} + 1\right)}{\left(x^{2} - 1\right)^{\frac{3}{2}}}\right) = \infty \left(-0.303314471053353 - 0.952890513988687 i\right)$$
$$\lim_{x \to -1^+}\left(\frac{3 x}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}} - \frac{\left(\frac{3 x^{2}}{x^{2} - 1} - 1\right) \left(\operatorname{acosh}{\left(x \right)} + 1\right)}{\left(x^{2} - 1\right)^{\frac{3}{2}}}\right) = \infty \left(-0.952890513988687 + 0.303314471053353 i\right)$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{1} = -1$$
- es el punto de flexión
$$\lim_{x \to 1^-}\left(\frac{3 x}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}} - \frac{\left(\frac{3 x^{2}}{x^{2} - 1} - 1\right) \left(\operatorname{acosh}{\left(x \right)} + 1\right)}{\left(x^{2} - 1\right)^{\frac{3}{2}}}\right) = \infty i$$
$$\lim_{x \to 1^+}\left(\frac{3 x}{\left(x^{2} - 1\right)^{2}} - \frac{\left(\frac{3 x^{2}}{x^{2} - 1} - 1\right) \left(\operatorname{acosh}{\left(x \right)} + 1\right)}{\left(x^{2} - 1\right)^{\frac{3}{2}}}\right) = -\infty$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{2} = 1$$
- 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:
No tiene corvaduras en todo el eje numérico
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = -1$$
$$x_{2} = 1$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- \operatorname{acosh}{\left(x \right)} - 1}{\sqrt{x^{2} - 1}}\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \lim_{x \to \infty}\left(\frac{- \operatorname{acosh}{\left(x \right)} - 1}{\sqrt{x^{2} - 1}}\right)$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función (-1 - acosh(x))/sqrt(-1 + x^2), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = x \lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- \operatorname{acosh}{\left(x \right)} - 1}{x \sqrt{x^{2} - 1}}\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = x \lim_{x \to \infty}\left(\frac{- \operatorname{acosh}{\left(x \right)} - 1}{x \sqrt{x^{2} - 1}}\right)$$
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:
$$\frac{- \operatorname{acosh}{\left(x \right)} - 1}{\sqrt{x^{2} - 1}} = \frac{- \operatorname{acosh}{\left(- x \right)} - 1}{\sqrt{x^{2} - 1}}$$
- No
$$\frac{- \operatorname{acosh}{\left(x \right)} - 1}{\sqrt{x^{2} - 1}} = - \frac{- \operatorname{acosh}{\left(- x \right)} - 1}{\sqrt{x^{2} - 1}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = (-1-acosh(x))/sqrt(-1+x^2)