Sr Examen

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

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                   2      3
       -1 + x - 2*x  + 2*x 
f(x) = --------------------
              3    2       
        -3 + x  - x  + 3*x 
$$f{\left(x \right)} = \frac{2 x^{3} + \left(- 2 x^{2} + \left(x - 1\right)\right)}{3 x + \left(- x^{2} + \left(x^{3} - 3\right)\right)}$$
f = (2*x^3 - 2*x^2 + x - 1)/(3*x - x^2 + x^3 - 3)
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = 1$$
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:
$$\frac{2 x^{3} + \left(- 2 x^{2} + \left(x - 1\right)\right)}{3 x + \left(- x^{2} + \left(x^{3} - 3\right)\right)} = 0$$
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 (-1 + x - 2*x^2 + 2*x^3)/(-3 + x^3 - x^2 + 3*x).
$$\frac{\left(-1 - 2 \cdot 0^{2}\right) + 2 \cdot 0^{3}}{\left(\left(-3 + 0^{3}\right) - 0^{2}\right) + 0 \cdot 3}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \frac{1}{3}$$
Punto:
(0, 1/3)
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
$$\frac{6 x^{2} - 4 x + 1}{3 x + \left(- x^{2} + \left(x^{3} - 3\right)\right)} + \frac{\left(2 x^{3} + \left(- 2 x^{2} + \left(x - 1\right)\right)\right) \left(- 3 x^{2} + 2 x - 3\right)}{\left(3 x + \left(- x^{2} + \left(x^{3} - 3\right)\right)\right)^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 0$$
Signos de extremos en los puntos:
(0, 1/3)


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

$$\lim_{x \to 1^-}\left(\frac{2 \left(6 x + \frac{\left(- 3 x + \frac{\left(3 x^{2} - 2 x + 3\right)^{2}}{x^{3} - x^{2} + 3 x - 3} + 1\right) \left(2 x^{3} - 2 x^{2} + x - 1\right)}{x^{3} - x^{2} + 3 x - 3} - \frac{\left(3 x^{2} - 2 x + 3\right) \left(6 x^{2} - 4 x + 1\right)}{x^{3} - x^{2} + 3 x - 3} - 2\right)}{x^{3} - x^{2} + 3 x - 3}\right) = -\infty$$
$$\lim_{x \to 1^+}\left(\frac{2 \left(6 x + \frac{\left(- 3 x + \frac{\left(3 x^{2} - 2 x + 3\right)^{2}}{x^{3} - x^{2} + 3 x - 3} + 1\right) \left(2 x^{3} - 2 x^{2} + x - 1\right)}{x^{3} - x^{2} + 3 x - 3} - \frac{\left(3 x^{2} - 2 x + 3\right) \left(6 x^{2} - 4 x + 1\right)}{x^{3} - x^{2} + 3 x - 3} - 2\right)}{x^{3} - x^{2} + 3 x - 3}\right) = \infty$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{1} = 1$$
- 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:
Cóncava en los intervalos
$$\left[-1, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -1\right]$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 1$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{2 x^{3} + \left(- 2 x^{2} + \left(x - 1\right)\right)}{3 x + \left(- x^{2} + \left(x^{3} - 3\right)\right)}\right) = 2$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = 2$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{2 x^{3} + \left(- 2 x^{2} + \left(x - 1\right)\right)}{3 x + \left(- x^{2} + \left(x^{3} - 3\right)\right)}\right) = 2$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = 2$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función (-1 + x - 2*x^2 + 2*x^3)/(-3 + x^3 - x^2 + 3*x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{2 x^{3} + \left(- 2 x^{2} + \left(x - 1\right)\right)}{x \left(3 x + \left(- x^{2} + \left(x^{3} - 3\right)\right)\right)}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{2 x^{3} + \left(- 2 x^{2} + \left(x - 1\right)\right)}{x \left(3 x + \left(- x^{2} + \left(x^{3} - 3\right)\right)\right)}\right) = 0$$
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:
$$\frac{2 x^{3} + \left(- 2 x^{2} + \left(x - 1\right)\right)}{3 x + \left(- x^{2} + \left(x^{3} - 3\right)\right)} = \frac{- 2 x^{3} - 2 x^{2} - x - 1}{- x^{3} - x^{2} - 3 x - 3}$$
- No
$$\frac{2 x^{3} + \left(- 2 x^{2} + \left(x - 1\right)\right)}{3 x + \left(- x^{2} + \left(x^{3} - 3\right)\right)} = - \frac{- 2 x^{3} - 2 x^{2} - x - 1}{- x^{3} - x^{2} - 3 x - 3}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar