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$$\frac{2 \left(x \left(1 - \frac{2 \left(x + 2\right)}{x - 3} + \frac{x^{2} + 4 x + 4}{\left(x - 3\right)^{2}}\right) + 2 x + \frac{x \left(\frac{4 x^{2}}{x^{2} - 1} - 1\right) \left(x^{2} + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} - \frac{2 x \left(x^{2} + x \left(2 x + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right) + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right)}{\left(x - 3\right) \left(x^{2} - 1\right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuaciónRaíces de esta ecuación
$$x_{1} = -3.37609608239346$$
$$x_{2} = -0.400616880203157$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = -1$$
$$x_{2} = 1$$
$$x_{3} = 3$$
$$\lim_{x \to -1^-}\left(\frac{2 \left(x \left(1 - \frac{2 \left(x + 2\right)}{x - 3} + \frac{x^{2} + 4 x + 4}{\left(x - 3\right)^{2}}\right) + 2 x + \frac{x \left(\frac{4 x^{2}}{x^{2} - 1} - 1\right) \left(x^{2} + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} - \frac{2 x \left(x^{2} + x \left(2 x + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right) + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right)}{\left(x - 3\right) \left(x^{2} - 1\right)}\right) = \infty$$
$$\lim_{x \to -1^+}\left(\frac{2 \left(x \left(1 - \frac{2 \left(x + 2\right)}{x - 3} + \frac{x^{2} + 4 x + 4}{\left(x - 3\right)^{2}}\right) + 2 x + \frac{x \left(\frac{4 x^{2}}{x^{2} - 1} - 1\right) \left(x^{2} + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} - \frac{2 x \left(x^{2} + x \left(2 x + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right) + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right)}{\left(x - 3\right) \left(x^{2} - 1\right)}\right) = -\infty$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{1} = -1$$
- es el punto de flexión
$$\lim_{x \to 1^-}\left(\frac{2 \left(x \left(1 - \frac{2 \left(x + 2\right)}{x - 3} + \frac{x^{2} + 4 x + 4}{\left(x - 3\right)^{2}}\right) + 2 x + \frac{x \left(\frac{4 x^{2}}{x^{2} - 1} - 1\right) \left(x^{2} + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} - \frac{2 x \left(x^{2} + x \left(2 x + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right) + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right)}{\left(x - 3\right) \left(x^{2} - 1\right)}\right) = \infty$$
$$\lim_{x \to 1^+}\left(\frac{2 \left(x \left(1 - \frac{2 \left(x + 2\right)}{x - 3} + \frac{x^{2} + 4 x + 4}{\left(x - 3\right)^{2}}\right) + 2 x + \frac{x \left(\frac{4 x^{2}}{x^{2} - 1} - 1\right) \left(x^{2} + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} - \frac{2 x \left(x^{2} + x \left(2 x + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right) + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right)}{\left(x - 3\right) \left(x^{2} - 1\right)}\right) = -\infty$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{2} = 1$$
- es el punto de flexión
$$\lim_{x \to 3^-}\left(\frac{2 \left(x \left(1 - \frac{2 \left(x + 2\right)}{x - 3} + \frac{x^{2} + 4 x + 4}{\left(x - 3\right)^{2}}\right) + 2 x + \frac{x \left(\frac{4 x^{2}}{x^{2} - 1} - 1\right) \left(x^{2} + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} - \frac{2 x \left(x^{2} + x \left(2 x + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right) + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right)}{\left(x - 3\right) \left(x^{2} - 1\right)}\right) = -\infty$$
$$\lim_{x \to 3^+}\left(\frac{2 \left(x \left(1 - \frac{2 \left(x + 2\right)}{x - 3} + \frac{x^{2} + 4 x + 4}{\left(x - 3\right)^{2}}\right) + 2 x + \frac{x \left(\frac{4 x^{2}}{x^{2} - 1} - 1\right) \left(x^{2} + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} - \frac{2 x \left(x^{2} + x \left(2 x + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right) + 4 x + 4\right)}{x^{2} - 1} + 4 - \frac{x^{2} + 4 x + 4}{x - 3}\right)}{\left(x - 3\right) \left(x^{2} - 1\right)}\right) = \infty$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{3} = 3$$
- 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
$$\left[-0.400616880203157, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -3.37609608239346\right]$$