Sr Examen

Gráfico de la función y = x+ln(x)/x/x

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
           /log(x)\
           |------|
           \  x   /
f(x) = x + --------
              x    
f(x)=x+1xlog(x)xf{\left(x \right)} = x + \frac{\frac{1}{x} \log{\left(x \right)}}{x}
f = x + (log(x)/x)/x
Gráfico de la función
02468-8-6-4-2-1010-20001000
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
x1=0x_{1} = 0
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:
x+1xlog(x)x=0x + \frac{\frac{1}{x} \log{\left(x \right)}}{x} = 0
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
x1=eW(3)3x_{1} = e^{- \frac{W\left(3\right)}{3}}
Solución numérica
x1=0.704709490254913x_{1} = 0.704709490254913
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 x + (log(x)/x)/x.
10log(0)0\frac{\frac{1}{0} \log{\left(0 \right)}}{0}
Resultado:
f(0)=~f{\left(0 \right)} = \tilde{\infty}
signof no cruza Y
Extremos de la función
Para hallar los extremos hay que resolver la ecuación
ddxf(x)=0\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:
ddxf(x)=\frac{d}{d x} f{\left(x \right)} =
primera derivada
1+log(x)x2+1x2xlog(x)x3=01 + \frac{- \frac{\log{\left(x \right)}}{x^{2}} + \frac{1}{x^{2}}}{x} - \frac{\log{\left(x \right)}}{x^{3}} = 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
d2dx2f(x)=0\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:
d2dx2f(x)=\frac{d^{2}}{d x^{2}} f{\left(x \right)} =
segunda derivada
6log(x)5x4=0\frac{6 \log{\left(x \right)} - 5}{x^{4}} = 0
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
x1=e56x_{1} = e^{\frac{5}{6}}
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
x1=0x_{1} = 0

limx0(6log(x)5x4)=\lim_{x \to 0^-}\left(\frac{6 \log{\left(x \right)} - 5}{x^{4}}\right) = -\infty
limx0+(6log(x)5x4)=\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{6 \log{\left(x \right)} - 5}{x^{4}}\right) = -\infty
- los límites son iguales, es decir omitimos el punto correspondiente

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
[e56,)\left[e^{\frac{5}{6}}, \infty\right)
Convexa en los intervalos
(,e56]\left(-\infty, e^{\frac{5}{6}}\right]
Asíntotas verticales
Hay:
x1=0x_{1} = 0
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
limx(x+1xlog(x)x)=\lim_{x \to -\infty}\left(x + \frac{\frac{1}{x} \log{\left(x \right)}}{x}\right) = -\infty
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
limx(x+1xlog(x)x)=\lim_{x \to \infty}\left(x + \frac{\frac{1}{x} \log{\left(x \right)}}{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 x + (log(x)/x)/x, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
limx(x+1xlog(x)xx)=1\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{x + \frac{\frac{1}{x} \log{\left(x \right)}}{x}}{x}\right) = 1
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
y=xy = x
limx(x+1xlog(x)xx)=1\lim_{x \to \infty}\left(\frac{x + \frac{\frac{1}{x} \log{\left(x \right)}}{x}}{x}\right) = 1
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
y=xy = x
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:
x+1xlog(x)x=x+log(x)x2x + \frac{\frac{1}{x} \log{\left(x \right)}}{x} = - x + \frac{\log{\left(- x \right)}}{x^{2}}
- No
x+1xlog(x)x=xlog(x)x2x + \frac{\frac{1}{x} \log{\left(x \right)}}{x} = x - \frac{\log{\left(- x \right)}}{x^{2}}
- No
es decir, función
no es
par ni impar