Sr Examen

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Gráfico de la función y = exp(x)/16+(1+x)*exp(-3*x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
        x                
       e             -3*x
f(x) = -- + (1 + x)*e    
       16                
$$f{\left(x \right)} = \left(x + 1\right) e^{- 3 x} + \frac{e^{x}}{16}$$
f = (x + 1)*exp(-3*x) + exp(x)/16
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:
$$\left(x + 1\right) e^{- 3 x} + \frac{e^{x}}{16} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = -1 - \frac{W\left(\frac{1}{4 e^{4}}\right)}{4}$$
Solución numérica
$$x_{1} = -1.00113952153776$$
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 exp(x)/16 + (1 + x)*exp(-3*x).
$$\frac{e^{0}}{16} + e^{- 0}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \frac{17}{16}$$
Punto:
(0, 17/16)
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
$$- 3 \left(x + 1\right) e^{- 3 x} + \frac{e^{x}}{16} + e^{- 3 x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{2}{3} - \frac{W\left(- \frac{1}{12 e^{\frac{8}{3}}}\right)}{4}$$
$$x_{2} = - \frac{2}{3} - \frac{W_{-1}\left(- \frac{1}{12 e^{\frac{8}{3}}}\right)}{4}$$
Signos de extremos en los puntos:
                           /  -8/3 \                                      
                           |-e     |                            /  -8/3 \ 
                          W|-------|                            |-e     | 
        /  -8/3 \     2    \   12  /   /     /  -8/3 \\      3*W|-------| 
        |-e     |   - - - ----------   |     |-e     ||         \   12  / 
       W|-------|     3       4        |    W|-------||  2 + ------------ 
   2    \   12  /  e                   |1    \   12  /|           4       
(- - - ----------, ----------------- + |- - ----------|*e                )
   3       4               16          \3       4     /                   

                               /  -8/3     \                                              
                               |-e         |                                /  -8/3     \ 
                              W|-------, -1|                                |-e         | 
        /  -8/3     \     2    \   12      /   /     /  -8/3     \\      3*W|-------, -1| 
        |-e         |   - - - --------------   |     |-e         ||         \   12      / 
       W|-------, -1|     3         4          |    W|-------, -1||  2 + ---------------- 
   2    \   12      /  e                       |1    \   12      /|             4         
(- - - --------------, --------------------- + |- - --------------|*e                    )
   3         4                   16            \3         4       /                       


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:
$$x_{1} = - \frac{2}{3} - \frac{W_{-1}\left(- \frac{1}{12 e^{\frac{8}{3}}}\right)}{4}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = - \frac{2}{3} - \frac{W\left(- \frac{1}{12 e^{\frac{8}{3}}}\right)}{4}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{2}{3} - \frac{W\left(- \frac{1}{12 e^{\frac{8}{3}}}\right)}{4}\right] \cup \left[- \frac{2}{3} - \frac{W_{-1}\left(- \frac{1}{12 e^{\frac{8}{3}}}\right)}{4}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left[- \frac{2}{3} - \frac{W\left(- \frac{1}{12 e^{\frac{8}{3}}}\right)}{4}, - \frac{2}{3} - \frac{W_{-1}\left(- \frac{1}{12 e^{\frac{8}{3}}}\right)}{4}\right]$$
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
$$9 \left(x + 1\right) e^{- 3 x} + \frac{e^{x}}{16} - 6 e^{- 3 x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{1}{3} - \frac{W\left(\frac{1}{36 e^{\frac{4}{3}}}\right)}{4}$$

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
$$\left[- \frac{1}{3} - \frac{W\left(\frac{1}{36 e^{\frac{4}{3}}}\right)}{4}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{1}{3} - \frac{W\left(\frac{1}{36 e^{\frac{4}{3}}}\right)}{4}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(x + 1\right) e^{- 3 x} + \frac{e^{x}}{16}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(x + 1\right) e^{- 3 x} + \frac{e^{x}}{16}\right) = \infty$$
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 exp(x)/16 + (1 + x)*exp(-3*x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(x + 1\right) e^{- 3 x} + \frac{e^{x}}{16}}{x}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(x + 1\right) e^{- 3 x} + \frac{e^{x}}{16}}{x}\right) = \infty$$
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:
$$\left(x + 1\right) e^{- 3 x} + \frac{e^{x}}{16} = \left(1 - x\right) e^{3 x} + \frac{e^{- x}}{16}$$
- No
$$\left(x + 1\right) e^{- 3 x} + \frac{e^{x}}{16} = - \left(1 - x\right) e^{3 x} - \frac{e^{- x}}{16}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar