MONOTONIA D'UNA FUNCIÓ

Com trobar els intervals de monotonia d'una funció?

Com trobar els intervals de monotonia d'una funció?

Per trobar els intervals de creixement i decreixement d'una funció i els seus extrems relatius cal seguir els següents passos:

1. Trobar el domini de la funció f(x). Els punts que no siguin del domini després els haurem de tenir en compte en el pas 4

2. Trobar la funció derivada f '(x)

3. Igualar la derivada a zero i resoldre aquesta equació. Amb aquest pas trobarem el valors de la x dels possibles extrems relatius

4. Col·loquem damunt la recta real els valors trobats en les passes 1 i 3 (valors de la x que no són del domini i possibles extrems relatius) de manera que la recta ens queda dividida en intervals.

5. Per a cada interval trobat cal comprovar se la funció és creixent o decreixent. Per això sols cal agafar un valor de x = xo que estigui dins l'interval i substituir en la funció f '(x):

    • Si f '(xo) >0 → la funció és creixent en l'interval
    • Si f '(xo) <0 → la funció és creixent en l'interval

6. En funció del pas anterior decidir si els punts trobats en el pas 3 són màxim relatiu, mínim relatiu o cap de les dues coses.

7. Els punts que no són del domini mai poden ser ni màxim relatiu ni mínim relatiu. Són punts de discontinuïtat

Exemple 1 :

Anem a trobar els intervals de creixement, decreixement i els extrems relatius de la funció f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho igual fracción numerador x elevado a 4 entre denominador x al cuadrado menos 1 fin fracción

1. x al cuadrado menos 1 igual 0 espacio flecha derecha x igual más-menos 1 espacio espacio flecha derecha espacio D o m espacio f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho igual normal números reales menos llave izquierda menos 1 coma 1 llave derecha

2. f apóstrofo paréntesis izquierdo x paréntesis derecho igual fracción numerador 4 x al cubo abrir paréntesis x al cuadrado menos 1 cerrar paréntesis menos x elevado a 4 por 2 x entre denominador abrir paréntesis x al cuadrado menos 1 cerrar paréntesis al cuadrado fin fracción igual fracción numerador 4 x elevado a 5 menos 4 x al cubo menos 2 x elevado a 5 entre denominador abrir paréntesis x al cuadrado menos 1 cerrar paréntesis al cuadrado fin fracción igual fracción numerador 2 x elevado a 5 menos 4 x al cubo entre denominador abrir paréntesis x al cuadrado menos 1 cerrar paréntesis al cuadrado fin fracción

3. fracción numerador 2 x elevado a 5 menos 4 x al cubo entre denominador abrir paréntesis x al cuadrado menos 1 cerrar paréntesis al cuadrado fin fracción igual 0 espacio flecha derecha 2 x elevado a 5 menos 4 x al cubo igual 0 flecha derecha 2 x al cubo paréntesis izquierdo x al cuadrado menos 2 paréntesis derecho espacio igual 0 flecha derecha abrir llaves tabla atributos alineación columna left fin atributos fila celda 2 x al cubo igual 0 flecha derecha x subíndice 1 igual 0 fin celda fila celda x al cuadrado menos 2 flecha derecha x al cuadrado igual 2 flecha derecha x igual más-menos raíz cuadrada de 2 flecha derecha x subíndice 2 igual raíz cuadrada de 2 espacio espacio i espacio espacio x subíndice 3 igual menos raíz cuadrada de 2 fin celda fin tabla cerrar

4. Col·loquem damunt la recta real els valors x subíndice 1 igual 0 coma espacio espacio x subíndice 2 igual raíz cuadrada de 2 espacio coma espacio x subíndice 3 igual menos raíz cuadrada de 2 coma espacio espacio x subíndice 4 igual menos 1 espacio espacio i espacio espacio x subíndice 5 igual 1

Obtenim doncs els intervals: paréntesis izquierdo menos infinito coma menos raíz cuadrada de 2 espacio paréntesis derecho coma espacio espacio paréntesis izquierdo menos raíz cuadrada de 2 coma espacio menos 1 paréntesis derecho coma espacio espacio paréntesis izquierdo menos 1 coma 0 paréntesis derecho coma espacio espacio paréntesis izquierdo 0 coma 1 paréntesis derecho coma espacio espacio paréntesis izquierdo 1 coma raíz cuadrada de 2 espacio paréntesis derecho espacio espacio i espacio paréntesis izquierdo raíz cuadrada de 2 coma espacio más infinito paréntesis derecho espacio

5. Per a cada interval trobat agafem un valor de x = xo que estigui dins l'interval i substituïm en la funció f '(x):

f apóstrofo paréntesis izquierdo menos 2 paréntesis derecho igual fracción numerador 2 paréntesis izquierdo menos 2 paréntesis derecho elevado a 5 menos 4 paréntesis izquierdo menos 2 paréntesis derecho al cubo entre denominador abrir paréntesis paréntesis izquierdo menos 2 paréntesis derecho al cuadrado menos 1 cerrar paréntesis al cuadrado fin fracción igual fracción numerador menos 64 más 32 entre denominador 9 fin fracción igual menos fracción 32 entre 9 menor que 0
f apóstrofo paréntesis izquierdo 2 paréntesis derecho igual fracción numerador 2 por 2 elevado a 5 menos 4 por 2 al cubo entre denominador abrir paréntesis 2 al cuadrado menos 1 cerrar paréntesis al cuadrado fin fracción igual fracción numerador 64 menos 32 entre denominador 9 fin fracción igual fracción 32 entre 9 mayor que 0
f apóstrofo paréntesis izquierdo menos 1.1 paréntesis derecho igual fracción numerador 2 paréntesis izquierdo menos 1.1 paréntesis derecho elevado a 5 menos 4 paréntesis izquierdo menos 1.1 paréntesis derecho al cubo entre denominador abrir paréntesis paréntesis izquierdo menos 1.1 paréntesis derecho al cuadrado menos 1 cerrar paréntesis al cuadrado fin fracción igual 47.69 mayor que 0
f apóstrofo paréntesis izquierdo 1.1 paréntesis derecho igual fracción numerador 2 paréntesis izquierdo 1.1 paréntesis derecho elevado a 5 menos 4 paréntesis izquierdo 1.1 paréntesis derecho al cubo entre denominador abrir paréntesis paréntesis izquierdo 1.1 paréntesis derecho al cuadrado menos 1 cerrar paréntesis al cuadrado fin fracción igual menos 47.69 menor que 0
f apóstrofo paréntesis izquierdo 0.5 paréntesis derecho igual fracción numerador 2 paréntesis izquierdo 0.5 paréntesis derecho elevado a 5 menos 4 paréntesis izquierdo 0.5 paréntesis derecho al cubo entre denominador abrir paréntesis paréntesis izquierdo 0.5 paréntesis derecho al cuadrado menos 1 cerrar paréntesis al cuadrado fin fracción igual menos 0.78 menor que 0
f apóstrofo paréntesis izquierdo menos 0.5 paréntesis derecho igual fracción numerador 2 paréntesis izquierdo menos 0.5 paréntesis derecho elevado a 5 menos 4 paréntesis izquierdo menos 0.5 paréntesis derecho al cubo entre denominador abrir paréntesis paréntesis izquierdo menos 0.5 paréntesis derecho al cuadrado menos 1 cerrar paréntesis al cuadrado fin fracción igual 0.78 mayor que 0

paréntesis izquierdo menos infinito coma menos raíz cuadrada de 2 espacio paréntesis derecho menos raíz cuadrada de 2 paréntesis izquierdo menos raíz cuadrada de 2 coma espacio menos 1 paréntesis derecho menos 1 paréntesis izquierdo menos 1 coma 0 paréntesis derecho 0 paréntesis izquierdo 0 coma 1 paréntesis derecho 1 paréntesis izquierdo 1 coma raíz cuadrada de 2 espacio paréntesis derecho raíz cuadrada de 2 paréntesis izquierdo raíz cuadrada de 2 coma espacio más infinito paréntesis derecho espacio

f espacio apóstrofo paréntesis izquierdo menos 2 paréntesis derecho menor que 0 f espacio apóstrofo paréntesis izquierdo menos 1.1 paréntesis derecho mayor que 0 f espacio apóstrofo paréntesis izquierdo menos 0.5 paréntesis derecho mayor que 0 f espacio apóstrofo paréntesis izquierdo 0.5 paréntesis derecho menor que 0 f espacio apóstrofo paréntesis izquierdo 1.1 paréntesis derecho menor que 0 f espacio apóstrofo paréntesis izquierdo 2 paréntesis derecho mayor que 0

6. Els extrems relatius són:

M í n i m espacio r e l a t i u espacio e n espacio paréntesis izquierdo menos raíz cuadrada de 2 coma f paréntesis izquierdo menos raíz cuadrada de 2 espacio paréntesis derecho paréntesis derecho igual paréntesis izquierdo menos raíz cuadrada de 2 coma espacio 4 paréntesis derecho espacio espacio i espacio e n espacio paréntesis izquierdo raíz cuadrada de 2 coma f paréntesis izquierdo raíz cuadrada de 2 espacio paréntesis derecho paréntesis derecho igual paréntesis izquierdo raíz cuadrada de 2 coma espacio 4 paréntesis derecho

M à x i m espacio r e l a t i u espacio e n espacio paréntesis izquierdo 0 coma f paréntesis izquierdo 0 paréntesis derecho paréntesis derecho igual paréntesis izquierdo 0 coma 0 paréntesis derecho

7. En x=-1 i en x=1 hi ha discontinuïtats

Comprovem el resultat amb la gràfica de la funció: