Sr Examen

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Gráfico de la función y = ((3)/(2*x+1)+(log((x+2)/4)/log(2)))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                    /x + 2\
                 log|-----|
          3         \  4  /
f(x) = ------- + ----------
       2*x + 1     log(2)  
$$f{\left(x \right)} = \frac{\log{\left(\frac{x + 2}{4} \right)}}{\log{\left(2 \right)}} + \frac{3}{2 x + 1}$$
f = log((x + 2)/4)/log(2) + 3/(2*x + 1)
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = -0.5$$
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:
$$\frac{\log{\left(\frac{x + 2}{4} \right)}}{\log{\left(2 \right)}} + \frac{3}{2 x + 1} = 0$$
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 3/(2*x + 1) + log((x + 2)/4)/log(2).
$$\frac{\log{\left(\frac{2}{4} \right)}}{\log{\left(2 \right)}} + \frac{3}{0 \cdot 2 + 1}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 2$$
Punto:
(0, 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
$$- \frac{6}{\left(2 x + 1\right)^{2}} + \frac{1}{\left(x + 2\right) \log{\left(2 \right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{1}{2} + \frac{3 \log{\left(2 \right)}}{4} + \frac{3 \sqrt{\log{\left(2 \right)} + 4} \sqrt{\log{\left(2 \right)}}}{4}$$
$$x_{2} = - \frac{3 \sqrt{\log{\left(2 \right)} + 4} \sqrt{\log{\left(2 \right)}}}{4} - \frac{1}{2} + \frac{3 \log{\left(2 \right)}}{4}$$
Signos de extremos en los puntos:
                                                                                           /                   ____________   ________\ 
                                                                                           |3   3*log(2)   3*\/ 4 + log(2) *\/ log(2) | 
                      ____________   ________                                           log|- + -------- + ---------------------------| 
   1   3*log(2)   3*\/ 4 + log(2) *\/ log(2)                     3                         \8      16                   16            / 
(- - + -------- + ---------------------------, -------------------------------------- + -----------------------------------------------)
   2      4                    4                              ____________   ________                        log(2)                     
                                               3*log(2)   3*\/ 4 + log(2) *\/ log(2)                                                    
                                               -------- + ---------------------------                                                   
                                                  2                    2                                                                

                                                                                           /                   ____________   ________\ 
                                                                                           |3   3*log(2)   3*\/ 4 + log(2) *\/ log(2) | 
                      ____________   ________                                           log|- + -------- - ---------------------------| 
   1   3*log(2)   3*\/ 4 + log(2) *\/ log(2)                     3                         \8      16                   16            / 
(- - + -------- - ---------------------------, -------------------------------------- + -----------------------------------------------)
   2      4                    4                              ____________   ________                        log(2)                     
                                               3*log(2)   3*\/ 4 + log(2) *\/ log(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:
$$x_{1} = - \frac{1}{2} + \frac{3 \log{\left(2 \right)}}{4} + \frac{3 \sqrt{\log{\left(2 \right)} + 4} \sqrt{\log{\left(2 \right)}}}{4}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = - \frac{3 \sqrt{\log{\left(2 \right)} + 4} \sqrt{\log{\left(2 \right)}}}{4} - \frac{1}{2} + \frac{3 \log{\left(2 \right)}}{4}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{3 \sqrt{\log{\left(2 \right)} + 4} \sqrt{\log{\left(2 \right)}}}{4} - \frac{1}{2} + \frac{3 \log{\left(2 \right)}}{4}\right] \cup \left[- \frac{1}{2} + \frac{3 \log{\left(2 \right)}}{4} + \frac{3 \sqrt{\log{\left(2 \right)} + 4} \sqrt{\log{\left(2 \right)}}}{4}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left[- \frac{3 \sqrt{\log{\left(2 \right)} + 4} \sqrt{\log{\left(2 \right)}}}{4} - \frac{1}{2} + \frac{3 \log{\left(2 \right)}}{4}, - \frac{1}{2} + \frac{3 \log{\left(2 \right)}}{4} + \frac{3 \sqrt{\log{\left(2 \right)} + 4} \sqrt{\log{\left(2 \right)}}}{4}\right]$$
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
$$\frac{24}{\left(2 x + 1\right)^{3}} - \frac{1}{\left(x + 2\right)^{2} \log{\left(2 \right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{1}{2} + \log{\left(2 \right)} - \frac{- 4 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{2}}{9} + \frac{1}{4}}{\sqrt[3]{- \frac{1}{16} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{3}}{27} + \frac{\left(\frac{3}{4} - 12 \log{\left(2 \right)}\right) \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)}{6} + \sqrt{\left(- 4 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{2}}{9} + \frac{1}{4}\right)^{3} + \frac{\left(- 12 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{4} - 12 \log{\left(2 \right)}\right) \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)}{3} + \frac{2 \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{3}}{27} + \frac{1}{8}\right)^{2}}{4}} + 6 \log{\left(2 \right)}}} + \sqrt[3]{- \frac{1}{16} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{3}}{27} + \frac{\left(\frac{3}{4} - 12 \log{\left(2 \right)}\right) \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)}{6} + \sqrt{\left(- 4 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{2}}{9} + \frac{1}{4}\right)^{3} + \frac{\left(- 12 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{4} - 12 \log{\left(2 \right)}\right) \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)}{3} + \frac{2 \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{3}}{27} + \frac{1}{8}\right)^{2}}{4}} + 6 \log{\left(2 \right)}}$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = -0.5$$

$$\lim_{x \to -0.5^-}\left(\frac{24}{\left(2 x + 1\right)^{3}} - \frac{1}{\left(x + 2\right)^{2} \log{\left(2 \right)}}\right) = -\infty$$
$$\lim_{x \to -0.5^+}\left(\frac{24}{\left(2 x + 1\right)^{3}} - \frac{1}{\left(x + 2\right)^{2} \log{\left(2 \right)}}\right) = \infty$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{1} = -0.5$$
- 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
$$\left(-\infty, - \frac{1}{2} + \log{\left(2 \right)} - \frac{- 4 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{2}}{9} + \frac{1}{4}}{\sqrt[3]{\left|{- \frac{1}{16} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{3}}{27} + \frac{\left(\frac{3}{4} - 12 \log{\left(2 \right)}\right) \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)}{6} + \sqrt{\left(- 4 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{2}}{9} + \frac{1}{4}\right)^{3} + \frac{\left(- 12 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{4} - 12 \log{\left(2 \right)}\right) \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)}{3} + \frac{2 \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{3}}{27} + \frac{1}{8}\right)^{2}}{4}} + 6 \log{\left(2 \right)}}\right|}} + \sqrt[3]{\left|{- \frac{1}{16} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{3}}{27} + \frac{\left(\frac{3}{4} - 12 \log{\left(2 \right)}\right) \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)}{6} + \sqrt{\left(- 4 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{2}}{9} + \frac{1}{4}\right)^{3} + \frac{\left(- 12 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{4} - 12 \log{\left(2 \right)}\right) \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)}{3} + \frac{2 \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{3}}{27} + \frac{1}{8}\right)^{2}}{4}} + 6 \log{\left(2 \right)}}\right|}\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[- \frac{1}{2} + \log{\left(2 \right)} - \frac{- 4 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{2}}{9} + \frac{1}{4}}{\sqrt[3]{\left|{- \frac{1}{16} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{3}}{27} + \frac{\left(\frac{3}{4} - 12 \log{\left(2 \right)}\right) \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)}{6} + \sqrt{\left(- 4 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{2}}{9} + \frac{1}{4}\right)^{3} + \frac{\left(- 12 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{4} - 12 \log{\left(2 \right)}\right) \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)}{3} + \frac{2 \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{3}}{27} + \frac{1}{8}\right)^{2}}{4}} + 6 \log{\left(2 \right)}}\right|}} + \sqrt[3]{\left|{- \frac{1}{16} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{3}}{27} + \frac{\left(\frac{3}{4} - 12 \log{\left(2 \right)}\right) \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)}{6} + \sqrt{\left(- 4 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{2}}{9} + \frac{1}{4}\right)^{3} + \frac{\left(- 12 \log{\left(2 \right)} - \frac{\left(\frac{3}{4} - 12 \log{\left(2 \right)}\right) \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)}{3} + \frac{2 \left(\frac{3}{2} - 3 \log{\left(2 \right)}\right)^{3}}{27} + \frac{1}{8}\right)^{2}}{4}} + 6 \log{\left(2 \right)}}\right|}, \infty\right)$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = -0.5$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\log{\left(\frac{x + 2}{4} \right)}}{\log{\left(2 \right)}} + \frac{3}{2 x + 1}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\log{\left(\frac{x + 2}{4} \right)}}{\log{\left(2 \right)}} + \frac{3}{2 x + 1}\right) = \infty$$
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 3/(2*x + 1) + log((x + 2)/4)/log(2), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\frac{\log{\left(\frac{x + 2}{4} \right)}}{\log{\left(2 \right)}} + \frac{3}{2 x + 1}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\frac{\log{\left(\frac{x + 2}{4} \right)}}{\log{\left(2 \right)}} + \frac{3}{2 x + 1}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\frac{\log{\left(\frac{x + 2}{4} \right)}}{\log{\left(2 \right)}} + \frac{3}{2 x + 1} = \frac{\log{\left(\frac{1}{2} - \frac{x}{4} \right)}}{\log{\left(2 \right)}} + \frac{3}{1 - 2 x}$$
- No
$$\frac{\log{\left(\frac{x + 2}{4} \right)}}{\log{\left(2 \right)}} + \frac{3}{2 x + 1} = - \frac{\log{\left(\frac{1}{2} - \frac{x}{4} \right)}}{\log{\left(2 \right)}} - \frac{3}{1 - 2 x}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar