Saltar navegación

Representación de funcións

Para representar unha función imos seguir unha serie de pasos que permitirán ter unha idea aproximada de como é a función e polo tanto facilitará a súa representación.

Dominio

Indicar os puntos para os que está definida a función.

Temos que ter algunhas ideas claras:

  • As funcións polinómicas están definidas en todo \(\mathbb{R}\).
  • Nunha función na que aparece unha fracción, non pertencen ao dominio os puntos que anulan o denominador.
  • Nunha función na que aparece radicais de índice par, non pertencen ao dominio os puntos que fan menor que 0 o radicando.
  • Nunha función na que aparece un logaritmo, non pertencen ao dominio os puntos que fan 0 ou menor que 0 o argumento.

Continuidade

Co visto no tema anterior analízase en que puntos de \(\mathbb{R}\) a función é continua.

OLLO! Ás veces a función pode ser continua en todo o seu dominio, pero haber unha discontinuidade nalgún punto dos que excluímos do dominio, por exemplo, nas asíntotas. Inda que non sempre teñen que ser asíntotas, por exemplo, pensa no dominio de \(f(x) = \frac{2x^2 - 8}{x - 2}\) e logo analiza o límite no punto que non está no dominio.

Puntos de corte cos eixes

Punto de corte co eixe \(X\): son os puntos nos que \(y = 0\), para calculalos resolvemos \(f(x) = 0\), e teñen a forma \((x, 0)\).

Punto de corte co eixe \(Y\): é o punto no que \(x = 0\), para calculalo resolvemos \(f(0) = y\), e ten a forma \((0, y)\).

Asíntotas

Asíntotas horizontales: se \(\lim\limits_{x \to \pm\infty} f(x) = a\) e a asíntota é \(y = a\).

Asíntotas verticales: se \(\lim\limits_{x \to b} f(x) = \infty\) e a asíntota é \(x = b\). (Os puntos para analizar son aqueles que non están definidos no dominio ou teñan algunha característica particular, porque aqueles nos que a función é continua o límite vai ser \(f(b)\).)

Asíntotas oblicuas: se existe e é distinto de 0 o \(\lim\limits_{x \to \pm\infty} \frac{f(x)}{x} = m\), tamén ten que existir e ser distinto de \(\infty\) o \(\lim\limits_{x \to \pm\infty} \left(f(x) - mx\right) = n\) e a asíntota é \(y = mx + n\).

Extremos, crecemento e decrecemento

Calculamos a función derivada.

Se un punto é extremo vaise cumprir \(f'(x) = 0\) Este putos chámanse puntos críticos. (OLLO! Se é extremo a derivada vai ser 0, pero que a derivada sexa 0 non quere dicir que sexa extremo)

Analizamos o signo de \(f'(x)\). Se \(f'(x) > 0\) a función é crecente, se \(f'(x) < 0\) a función é decrecente.

Para saber se os posibles extremos que temos son un máximo ou un mínimo, cando a función pase de crecente a decrecente, o punto será máximo. Cando a función pase de decrecente a crecente, o punto será un mínimo.

Concavidade e convexidade

Calculamos a función derivada segunda (a derivada da derivada).

Se un punto é punto de inflexión vaise cumprir \(f''(x) = 0\). (OLLO! Se é punto de inflexión a derivada segunda vai ser 0, pero que a derivada segunda sexa 0 non quere dicir que sexa punto de inflexión)

Analizamos o signo de \(f''(x)\). Se \(f''(x) > 0\) a función é convexa, se \(f''(x) < 0\) a función é cóncava.

Para saber se os posibles puntos de inflexión son puntos de inflexión debe haber un cambio na curvatura.

Representa a función: \(f(x) = \frac{x^2 - 6x + 9}{x - 2}\)

DOMINIO:

Como é unha función que é fracción alxebraica hai que analizar onde se anula o denominador: \(x - 2 = 0 \implies x = 2\).

Dom f \(= \mathbb{R} - \{2\}\)

CONTINUIDADE:

A fracción alxebraica na que o numerador e denominador son polinomios é continua en todo o seu dominio, é dicir, terá unha discontinuidade no punto que non está no dominio, pero no resto de puntos non.

Logo esta función terá unha discontinuidade en \(x = 2\).

PUNTOS DE CORTE COS EIXES:

Corte co eixe X: \(f(x) = 0 \rightarrow \frac{x^2 - 6x + 9}{x - 2} = 0 \implies x^2 - 6x + 9 = 0 \implies (x - 3)^2 = 0 \implies x = 3\)

Logo o punto de corte co eixe X é \((3, 0)\).

Corte co eixe Y: \(x = 0 \implies \frac{0^2 - 6 \cdot 0 + 9}{0 - 2} = -\frac{9}{2}\)

Logo o punto de corte co eixe Y é \(\left(0, -\frac{9}{2}\right)\).

ASÍNTOTAS:

Asíntota vertical:

\(\lim\limits_{x \to 2^+} \frac{x^2 - 6x + 9}{x - 2} = \frac{1}{0} = +\infty\)

\(\lim\limits_{x \to 2^-} \frac{x^2 - 6x + 9}{x - 2} = \frac{1}{0} = -\infty\)

Logo \(x = 2\) é unha asíntota vertical.

Asíntota horizontal:

\(\lim\limits_{x \to \infty} \frac{x^2 - 6x + 9}{x - 2} = \lim\limits_{x \to \infty} \frac{1 - \frac{6}{x} + \frac{9}{x^2}}{\frac{1}{x} - \frac{2}{x^2}} = \infty\)

Non hai asíntota horizontal.

Asíntota oblicua:

\(\lim\limits_{x \to \infty} \frac{f(x)}{x} = \lim\limits_{x \to \infty} \frac{x^2 - 6x + 9}{x(x - 2)} = \lim\limits_{x \to \infty} \frac{1 - \frac{6}{x} + \frac{9}{x^2}}{1 - \frac{2}{x}} = 1\)

Logo \(m = 1\).

\(\lim\limits_{x \to \infty} f(x) - mx = \lim\limits_{x \to \infty} \frac{x^2 - 6x + 9}{x - 2} - x = \lim\limits_{x \to \infty} \frac{x^2 - 6x + 9 - (x^2 - 2x)}{x - 2} = \lim\limits_{x \to \infty} \frac{-4x + 9}{x - 2} = -4\)

Logo \(y = x - 4\) é asíntota oblicua.

Representamos o que levamos ata agora:

Representación das asíntotas e puntos de corte

EXTREMOS, CRECEMENTO E DECRECEMENTO:

\(f'(x) = \frac{(2x - 6)(x - 2) - (x^2 - 6x + 9) \cdot 1}{(x - 2)^2} =\frac{2x^2 - 4x - 6x + 12 - x^2 + 6x - 9}{(x - 2)^2} = \frac{x^2 - 4x + 3}{(x - 2)^2}\)

Veamos os posibles extremos, \(f'(x) = 0\):

\(\frac{x^2 - 4x + 3}{(x - 2)^2} = 0 \implies x^2 - 4x + 3 = 0 \implies (x - 1)(x - 3) = 0\)

Son puntos críticos \(x = 1\) e \(x = 3\).

Estudiamos o signo da función derivada \(f'(x) = \frac{x^2 - 4x + 3}{(x - 2)^2} = \frac{(x - 1)(x - 3)}{(x - 2)^2}\).

O denominador está o cadrado, logo vai ser sempre positivo. O signo de \(f'(x)\) vai depender do numerador.

Signo da derivada

Logo a función é crecente en \((-\infty, 1)\) e en \((3, +\infty)\). E é decrecente en \((1, 2)\) e en \((2, 3)\).

Nos extremos que tiñamos, en \(x = 1\) a función pasa de crecente a decrecente, polo que será un máximo. E en \(x = 3\) a función pasa de decrecente a crecente, logo será un mínimo.

Cando \(x = 1\) temos \((f(1) = \frac{1^1 - 6 \cdot 1 + 9}{1 - 2} = -4\), é o punto \((1, -4)\) é un máximo.

Cando \(x = 3\) temos \((f(3) = \frac{3^1 - 6 \cdot 3 + 9}{3 - 2} = 0\), é o punto \((3, 0)\) é un mínimo.

CONCAVIDADE E CONVEXIDADE:

\(f''(x) = \frac{(2x - 4)(x - 2)^2 - (x^2 - 4x + 3) 2(x - 2)}{(x - 2)^4} = \frac{(2x - 4)(x - 2) - 2(x^2 - 4x + 3)}{(x - 2)^3} = \frac{2}{(x - 2)^3}\).

A función non se anula nunca, logo non imos ter puntos de inflexión.

Analizamos o signo da función \(f''(x)\):

O signo do numerador é sempre positivo, logo o signo da función vai depender do denominador. O denominador anúlase en \(x = 2\), en \((-\infty, 2), f''(x)\) é negativa, polo tanto \(f(x)\) é cóncava, e en \((2, +\infty), f''(x)\) é positiva, polo tanto \(f(x)\) é convexa.

REPRESENTACIÓN:

Tendo xa máis ou menos claro o aspecto que terá a función a representamos. Marcamos os puntos que temos polos que pasa e segundo creza, decreza, sexa cóncava ou convexa, podemos facer unha aproximación dela.

Representación da función

Feito con eXeLearning (Nova xanela)