CURVATURA D'UNA FUNCIÓ

Estudi complet d'una funció

Exercici:

Trobeu el domini de la funció, els punts de tall amb els eixos, les asímptotes, els extrems relatius i feu una representació gràfica aproximada de la funció:  f left parenthesis x right parenthesis equals fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 over denominator x plus 1 end fraction


Resolució:

a) Dom f(x) = Reals-{-1}, ja que és f(x) existeix i es pot calcular pels valors en que x+1≠0.

Estudiem els valors en què la funció no existeix, són els valors que anul·len el denominador: x+1=0--> x=-1. Aquest valor no té imatge, és a dir f(-1) no existeix.



b) Punts de tall amb els eixos:


Cal resoldre els sistemes d'equacions següents:

Amb l'eix OX. Cal resoldre el sistema:

open curly brackets table attributes columnalign left end attributes row cell y equals fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 over denominator x plus 1 end fraction end cell row cell y equals 0 end cell end table close rightwards double arrow 0 equals fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 over denominator x plus 1 end fraction rightwards double arrow x squared plus 2 x plus 2 equals 0 rightwards double arrow x equals fraction numerator negative 2 plus-or-minus square root of 4 minus 8 end root over denominator 2 end fraction equals space n o space h i space h a space s o l u c i ó


open curly brackets table attributes columnalign left end attributes row cell y equals fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 over denominator x plus 1 end fraction end cell row cell x equals 0 end cell end table close rightwards double arrow y equals fraction numerator 0 squared plus 2 left parenthesis 0 right parenthesis plus 2 over denominator 0 plus 1 end fraction rightwards double arrow y equals 2 over 1 equals 2


El punt de tall és únicament : (0,2)




c) Asímptotes

AH.
limit as x rightwards arrow infinity of f left parenthesis x right parenthesis space equals limit as x rightwards arrow infinity of fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 over denominator x plus 1 end fraction equals infinity space C a l space o b s e r v a r space q u e space e l space g r a u space d e l space n u m e r a d o r space é s space m é s space g r a n space q u e space e l space d e l space d e n o m i n a d o r.   No hi ha A.H

A.V.

limit as x rightwards arrow left parenthesis negative 1 right parenthesis to the power of minus of f left parenthesis x right parenthesis space equals limit as x rightwards arrow left parenthesis negative 1 right parenthesis to the power of minus of fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 over denominator x plus 1 end fraction equals fraction numerator left parenthesis negative 1 right parenthesis squared plus 2 left parenthesis negative 1 right parenthesis plus 2 over denominator left parenthesis negative 1 right parenthesis plus 1 end fraction space equals fraction numerator 1 minus 2 plus 2 over denominator 0 to the power of minus end fraction equals negative infinity
limit as x rightwards arrow left parenthesis negative 1 right parenthesis to the power of plus of f left parenthesis x right parenthesis space equals limit as x rightwards arrow left parenthesis negative 1 right parenthesis to the power of plus of fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 over denominator x plus 1 end fraction equals fraction numerator left parenthesis negative 1 right parenthesis squared plus 2 left parenthesis negative 1 right parenthesis plus 2 over denominator left parenthesis negative 1 right parenthesis plus 1 end fraction space equals fraction numerator 1 minus 2 plus 2 over denominator 0 to the power of plus end fraction equals plus infinity

La recta y=-1 és una A.V.

Significa que la funció es comporta com en aquesta imatge:


A.O.

Les asímptotes obliqües tenen aquesta equació: y=mx+n
m equals limit as x rightwards arrow infinity of fraction numerator f left parenthesis x right parenthesis over denominator x end fraction equals limit as x rightwards arrow infinity of fraction numerator begin display style fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 over denominator x plus 1 end fraction end style over denominator x end fraction equals limit as x rightwards arrow infinity of fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 over denominator x left parenthesis x plus 1 right parenthesis end fraction equals limit as x rightwards arrow infinity of fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 over denominator x squared plus x end fraction equals 1 space space d o m space g r a u space n u m e r a d o r space equals g r a u space d e n o m i n a d o r space e s space d i v i d e i x space e l s space c o e f i c i e n t s space d e space g r a u space m é s space g r a n space


n equals stack lim space with x rightwards arrow infinity below f left parenthesis x right parenthesis minus m x equals limit as x rightwards arrow infinity of fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 over denominator x plus 1 end fraction minus 1 x equals limit as x rightwards arrow infinity of fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 over denominator x plus 1 end fraction minus fraction numerator x left parenthesis x plus 1 right parenthesis over denominator x plus 1 end fraction equals limit as x rightwards arrow infinity of fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 minus x squared minus x over denominator x plus 1 end fraction equals 1 space space d o m space g r a u space n u m e r a d o r space equals g r a u space d e n o m i n a d o r space e s space d i v i d e i x space e l s space c o e f i c i e n t s space d e space g r a u space m é s space g r a n space

Per tant l'asímptota obliqua és y=x+1
Significa que la funció es comporta com en aquesta imatge:



d) Extrems relatius. S'ha de resoldre l'equació:  f '(x) = 0

f left parenthesis x right parenthesis equals fraction numerator x squared plus 2 x plus 2 over denominator x plus 1 end fraction rightwards double arrow f space apostrophe space left parenthesis x right parenthesis equals fraction numerator left parenthesis 2 x plus 2 right parenthesis left parenthesis x plus 1 right parenthesis minus left parenthesis x squared plus 2 x plus 2 right parenthesis. left parenthesis 1 right parenthesis over denominator open parentheses x plus 1 close parentheses squared end fraction equals fraction numerator 2 x squared plus 2 x plus 2 x plus 2 minus x squared minus 2 x minus 2 over denominator open parentheses x plus 1 close parentheses squared end fraction equals fraction numerator x squared plus 2 x over denominator open parentheses x plus 1 close parentheses squared end fraction
f space apostrophe thin space equals space 0
fraction numerator x squared plus 2 x over denominator open parentheses x plus 1 close parentheses squared end fraction equals 0 rightwards double arrow x squared plus 2 x equals 0 rightwards double arrow open curly brackets table attributes columnalign left end attributes row cell x equals 0 end cell row cell x equals negative 2 end cell end table close


Falta calcular la imatge de cada un dels punts així com esbrinar si corresponen a màxims o mínims.   f left parenthesis 0 right parenthesis equals 2
f left parenthesis negative 2 right parenthesis equals negative 2

Els punts possibles màxims o mínims són :      
open parentheses 0 comma 2 close parentheses
open parentheses negative 2 comma negative 2 close parentheses


Intervals on estudiar el creixement left parenthesis negative infinity comma negative 2 right parenthesis x equals negative 2 left parenthesis negative 2 comma space 0 right parenthesis x equals 0
  left parenthesis 0 comma 1 right parenthesis x equals 1   left parenthesis 1 comma infinity right parenthesis
signe de f ' f ' (-3) = positiu
f ' (-1) = negatiu    f ' ( 0.5) = negatiu

  f ' (2) =positiu
creixement de f f creix  màxim relatiu decreix  mínim relatiu
 f decreix
  punt fóra del domini  creix


Amb totes aquestes dades la gràfica ha de ser aquesta: