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Análisis Matemático 66

2024 CABANA

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ANÁLISIS MATEMÁTICO 66 UBA XXI
CÁTEDRA CABANA

Práctica 4 - Estudio de funciones

4.3. En los siguientes ítems del ejercicio 1, calcular intervalos de concavidad positiva e intervalos de concavidad negativa y puntos de inflexión. - a, b, c, d, e, f, g, h, i, k
k) $f(x)=e^{1 / x}$

Respuesta

$\textbf{1)}$ Identificamos el dominio de $f(x)$

El dominio de $f$ es $\mathbb{R} -\{0\}$

$\textbf{2)}$ Calculamos $f''(x)$

\( f'(x) = -e^{1/x} \cdot \frac{1}{x^2} \)

Atenti para la derivada segunda, con cuidado y aplicando regla del producto! Vas a llegar a:

\( f''(x) = e^{1/x} \cdot \left(\frac{2}{x^3} + \frac{1}{x^4}\right) \)

$\textbf{3)}$ Buscamos los puntos de inflexión de $f(x)$ igualando la derivada segunda $(f''(x))$ a cero

\( e^{1/x} \cdot \left(\frac{2}{x^3} + \frac{1}{x^4}\right) = 0 \)

La función exponencial \( e^{1/x} \) es siempre positiva, así que los puntos de inflexión van a salir de plantear: \( \frac{2}{x^3} + \frac{1}{x^4} = 0 \)

$\frac{2}{x^3} = -\frac{1}{x^4}$

\( x = -\frac{1}{2} \)

Entonces, hay un posible punto de inflexión en \( x = -\frac{1}{2} \).

$\textbf{4)}$ Dividimos la recta real en intervalos donde sabemos que $f''(x)$ es continua y no tiene raíces:

a) $x < -\frac{1}{2}$
b) $-\frac{1}{2} < x < 0$
c) $x>0$

$\textbf{5)}$ Evaluamos el signo de \( f''(x) \) en cada uno de los intervalos:

En $x < -\frac{1}{2}$, $f''(x)$ es negativa, por lo tanto $f$ es cóncava hacia abajo En $-\frac{1}{2} < x < 0$, $f''(x)$ es positiva, por lo tanto $f$ es cóncava hacia arriba En $x > 0$, $f''(x)$ es positiva, por lo tanto $f$ es cóncava hacia arriba

Recapitulando,

- Hay un punto de inflexión en \( x = -\frac{1}{2} \) - La función es cóncava hacia abajo en \( (0, -\frac{1}{2}) \). - La función es cóncava hacia arriba en \( (-\frac{1}{2}, +\infty) \).

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