Sr Examen

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Gráfico de la función y = -sqrt(8+x^4-12*x-6*exp(-x)-4*x^3+10*x^2-2*x^2*exp(-x)+4*x*exp(-x)+exp(-2*x))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
           ___________________________________________________________________
          /      4             -x      3       2      2  -x        -x    -2*x 
f(x) = -\/  8 + x  - 12*x - 6*e   - 4*x  + 10*x  - 2*x *e   + 4*x*e   + e     
$$f{\left(x \right)} = - \sqrt{\left(4 x e^{- x} + \left(- 2 x^{2} e^{- x} + \left(10 x^{2} + \left(- 4 x^{3} + \left(\left(- 12 x + \left(x^{4} + 8\right)\right) - 6 e^{- x}\right)\right)\right)\right)\right) + e^{- 2 x}}$$
f = -sqrt((4*x)*exp(-x) - 2*x^2*exp(-x) + 10*x^2 - 4*x^3 - 12*x + x^4 + 8 - 6*exp(-x) + exp(-2*x))
Gráfico de la función
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:
$$- \sqrt{\left(4 x e^{- x} + \left(- 2 x^{2} e^{- x} + \left(10 x^{2} + \left(- 4 x^{3} + \left(\left(- 12 x + \left(x^{4} + 8\right)\right) - 6 e^{- x}\right)\right)\right)\right)\right) + e^{- 2 x}} = 0$$
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 -sqrt(8 + x^4 - 12*x - 6*exp(-x) - 4*x^3 + 10*x^2 - 2*x^2*exp(-x) + (4*x)*exp(-x) + exp(-2*x)).
$$- \sqrt{e^{- 0} + \left(0 \cdot 4 e^{- 0} + \left(- 2 \cdot 0^{2} e^{- 0} + \left(10 \cdot 0^{2} + \left(- 4 \cdot 0^{3} + \left(- 6 e^{- 0} + \left(- 0 + \left(0^{4} + 8\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - \sqrt{3}$$
Punto:
(0, -sqrt(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
$$- \frac{2 x^{3} - 6 x^{2} + x^{2} e^{- x} + 10 x - 4 x e^{- x} - 6 + 5 e^{- x} - e^{- 2 x}}{\sqrt{\left(4 x e^{- x} + \left(- 2 x^{2} e^{- x} + \left(10 x^{2} + \left(- 4 x^{3} + \left(\left(- 12 x + \left(x^{4} + 8\right)\right) - 6 e^{- x}\right)\right)\right)\right)\right) + e^{- 2 x}}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -1.67834699001666$$
$$x_{2} = -2.79947439778639$$
$$x_{3} = 0.768039047013466$$
Signos de extremos en los puntos:
(-1.6783469900166605, -3.68352187173953)

(-2.7994743977863896, -1*I)

(0.7680390470134656, -1.23601418384497)


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:
$$x_{1} = -1.67834699001666$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = 0.768039047013466$$
Decrece en los intervalos
$$\left[-1.67834699001666, 0.768039047013466\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, -1.67834699001666\right] \cup \left[0.768039047013466, \infty\right)$$
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
$$- \frac{6 x^{2} - x^{2} e^{- x} - 12 x + 6 x e^{- x} - \frac{\left(2 x^{3} - 6 x^{2} + x^{2} e^{- x} + 10 x - 4 x e^{- x} - 6 + 5 e^{- x} - e^{- 2 x}\right)^{2}}{x^{4} - 4 x^{3} + 10 x^{2} - 2 x^{2} e^{- x} - 12 x + 4 x e^{- x} + 8 - 6 e^{- x} + e^{- 2 x}} + 10 - 9 e^{- x} + 2 e^{- 2 x}}{\sqrt{x^{4} - 4 x^{3} + 10 x^{2} - 2 x^{2} e^{- x} - 12 x + 4 x e^{- x} + 8 - 6 e^{- x} + e^{- 2 x}}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -0.641579542142004$$
$$x_{2} = -3.00787026888767$$

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
$$\left[-3.00787026888767, -0.641579542142004\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -3.00787026888767\right] \cup \left[-0.641579542142004, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(- \sqrt{\left(4 x e^{- x} + \left(- 2 x^{2} e^{- x} + \left(10 x^{2} + \left(- 4 x^{3} + \left(\left(- 12 x + \left(x^{4} + 8\right)\right) - 6 e^{- x}\right)\right)\right)\right)\right) + e^{- 2 x}}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(- \sqrt{\left(4 x e^{- x} + \left(- 2 x^{2} e^{- x} + \left(10 x^{2} + \left(- 4 x^{3} + \left(\left(- 12 x + \left(x^{4} + 8\right)\right) - 6 e^{- x}\right)\right)\right)\right)\right) + e^{- 2 x}}\right) = -\infty$$
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 -sqrt(8 + x^4 - 12*x - 6*exp(-x) - 4*x^3 + 10*x^2 - 2*x^2*exp(-x) + (4*x)*exp(-x) + exp(-2*x)), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(- \frac{\sqrt{\left(4 x e^{- x} + \left(- 2 x^{2} e^{- x} + \left(10 x^{2} + \left(- 4 x^{3} + \left(\left(- 12 x + \left(x^{4} + 8\right)\right) - 6 e^{- x}\right)\right)\right)\right)\right) + e^{- 2 x}}}{x}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(- \frac{\sqrt{\left(4 x e^{- x} + \left(- 2 x^{2} e^{- x} + \left(10 x^{2} + \left(- 4 x^{3} + \left(\left(- 12 x + \left(x^{4} + 8\right)\right) - 6 e^{- x}\right)\right)\right)\right)\right) + e^{- 2 x}}}{x}\right) = -\infty$$
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:
$$- \sqrt{\left(4 x e^{- x} + \left(- 2 x^{2} e^{- x} + \left(10 x^{2} + \left(- 4 x^{3} + \left(\left(- 12 x + \left(x^{4} + 8\right)\right) - 6 e^{- x}\right)\right)\right)\right)\right) + e^{- 2 x}} = - \sqrt{x^{4} + 4 x^{3} - 2 x^{2} e^{x} + 10 x^{2} - 4 x e^{x} + 12 x + e^{2 x} - 6 e^{x} + 8}$$
- No
$$- \sqrt{\left(4 x e^{- x} + \left(- 2 x^{2} e^{- x} + \left(10 x^{2} + \left(- 4 x^{3} + \left(\left(- 12 x + \left(x^{4} + 8\right)\right) - 6 e^{- x}\right)\right)\right)\right)\right) + e^{- 2 x}} = \sqrt{x^{4} + 4 x^{3} - 2 x^{2} e^{x} + 10 x^{2} - 4 x e^{x} + 12 x + e^{2 x} - 6 e^{x} + 8}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar