Se considera la función real de variable real definida por: f(x) = (x²-1)²

a) Determina los extremos relativos de f(x).
b) Halla la ecuación de la recta tangente a la gráfica de f(x) en el punto de abcisa x=3.
c) Calcula el área del recinto plano acotado limitado por la gráfica de f(x) y el eje OX.

Solución:

a) Para estudiar los extremos relativos ( máximos y minímos ) debemos calcular la derivada de la función:
f’(x)=2.(x²-1).2x= 4x.(x²-1)
Calculamos los ceros de la derivada:
f’(x)=0; 4x.(x²-1)=0; x=0 y x²-1=0; x=0, x=1, x=-1

Tenemos 3 posibles extremos relativos. Para ver si son máximos o mínimos podemos hacer 2 cosas:
* estudiar el signo de f’(x) en torno a esos puntos
* estudiar el signo de f”(x)

En este caso lo haremos del 2º modo:
f”(x)=12x²-4
f”(x=0)=-4 < 0 –> x=0 es un máximo
f”(x=-1)=8 >0 –> x=-1 es un mínimo
f”(x=1)=8 >0 –> x=1 es un mínimo

f(o)=1; (0,1) ES UN MÁXIMO
f(-1)=0; (-1,0) ES UN MÍNIMO
f(1)=0; (1,0) ES UN MÍNIMO

b) La ecuación de la recta tangente es: y=mx+n
La recta tangente debe cumplir 2 condiciones:
* La tangente de la recta y de f(x) en dicho punto x=3 debe ser la misma:
m=f’(x=3); m=4.3(9-1)=96

* La recta tangente debe pasar por el punto (x=3,f(x=3)): (3, 64)
64=96.3-n –> n=-224

La ecuación de la recta tangente será: y=96x-224

c) Representamos la función para ver el recinto al que hace referencia:

El área que nos piden será la que queda encerrada entre x=-1 y x=1

A=∫_-1¹ (x²-1)² dx= F(1) – F(-1)
Para hacer la integral de manera mas sencilla, desarrollamos el cuadrado, para que nos quede un polinomio:
(x²-1)² =x⁴-2x²+1
F(x) = ∫(x⁴-2x²+1)dx=x⁵/5-2x³/3-x
F(1)=1/5 -2/3 -1
F(-1)= 1/5 + 2/3 +1

A=F(1) – F(-1) = 16/15 u²

Hállense las rectas tangentes a la curva f(x) = x³ – 3x² + 8 que sean paralelas a la recta y = 9x + 4

Solución

Sea la siguiente función: f(x) = 3x⁴+4x³-12x²+2. Determina: a) Dominio b) Monotonía de la función c) Representación gráfica d) Tangente de la gráfica en el punto x=-1

Solución

Para f(x) = x³-4x+2, calcula la ecuación de la recta tangente en el punto x=1

Solución

Dada la función f(x) = x/(1-x²)
a) Determina los intervalos de crecimiento y decrecimiento
b) Calcular sus asíntotas
c) Hallar la ecuación de la recta tangente a la gráfica de f(x) en x=0

Solución

a) Para estudiar la monotonía, hemos de trabajar con la 1ª derivada.
f´(x) = (1.(1-x²) – x(-2x))/(1-x²)² = (1 + x²)/(1-x²)²
Buscamos los ceros de f´(x) para encontrar los intervalos de crecimiento y decrecimie nto.
f´(x)=0 → (1 + x²)/(1-x²)²=0 –> (1 + x²)=0 → No hay valores de x que hagan cero la 1ª derivada
En los intervalos hemos de tener en cuenta también los puntos en que la función no está definida, es decir, que no pertenecen al dominio.
1-x² = 0 → x² = 1 → x = ±1
Los intervalos que tenemos que estudiar serán:
(-∞, -1) → f’(x) > 0 → f(x) es creciente
(-1, 1) → f’(x) > 0 → f(x) es creciente
(1, +∞) → f’(x) > 0 → f(x) es creciente
Solución: f(x) es creciente en todo su dominio

b) Asíntotas verticales:
Puntos que no pertenecen al dominio de f(x), donde la función se hace ±∞:
x=1, x=-1
Asíntotas horizontales:
valores de y a los que tiende f(x) cuadno x → ±∞
lim_(x→±∞) f(x) = 0
y=0
Asíntotas oblicuas:
puesto que tiene asíntotas horizontales, no tendrá asíntotas oblicuas

c) La recta tangente a la gráfica en x=0 será una recta de ecuación y = mx + b donde
m = f’(x=0) = 1
La recta debe pasar por el punto x=0, f(x=0)=0
0 = 1.0 + b → b=0
Recta tangente en x=0: y = x

Se considera la función:

a) Estúdiese si f(x) es continua en x=2
b) Calcúlese la ecuación de la recta tangente a f(x) en el punto x=3
c) Calcúlense las asíntotas oblicuas

Solución

a) Para que la función sea continua en un el punto x=2 debe ocurrir que:

lim_{(x → 2^-)}f(x) = lim_{(x → 2^-)}(x+2)/(x-1) = 4/1 = 4
lim_{(x → 2⁺)}f(x) = lim_{(x → 2⁺)}(3x²-2x)/(x+2) = 8/4 = 2
f(2) = 4
Puesto que no coinciden los límites laterales, la función es discontinua en x=2, donde presenta una discontinuidad inevitable

b) La recta tangente en x=3 tendrá por ecuación y=mx+b
m=f´(x=3)
Para calcular f´(x=3) debemos utilizar el trozo de la función en que x>2´
f´(x) = ((6x-2)(x+2)-(3x²-2x).1)/(x+2)²=(3x²+12x-4)/(x+2)²
f´(x=3) = 62/25
Para calcular “b”, sé que la recta debe pasar por el punto x=3, f(x=3)
f(x=3) = (27-6)/5 = 19/5
19/5 = 62/25·3 +b → b = 19/5 – 186/25 = (95-186)/25 = -91/25
La recta tangente en x=3 es y = 62/25·x – 91/25

c) En la rama x2
Asíntota oblicua: y = mx + b
m = lim_{(x → +∞)}f(x)/x = lim_{(x → +∞)} (3x²-2x)/x(x+2) = 3
b = lim_{(x → +∞)} f(x) -m·x = (3x²-2x)/(x+2) – 3x = -8
Asíntota oblicua: y = 3x – 8