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Análisis Matemático 66

2025 GUTIERREZ (ÚNICA)

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ANÁLISIS MATEMÁTICO 66 CBC
CÁTEDRA GUTIERREZ (ÚNICA)

Práctica 7: Estudio de Funciones

13. Pruebe que xe8x2+1<920x e^{-8 x^{2}+1}<\frac{9}{20} si x>0x>0.

Respuesta

Vamos a definir f(x)=xe8x2+1 f(x) = x e^{-8 x^{2}+1}  y hagamos un estudio de función completo. Al final, una vez que tengamos el gráfico, veamos que efectivamente la función siempre vale menos que 920\frac{9}{20} si x>0x > 0

1) Identificamos el dominio de f(x)f(x) En este caso no hay ninguna restricción, el dominio de ff es todo R\mathbb{R}. 2) Asíntotas - Asíntotas verticales: Como el dominio es R\mathbb{R}, esta función no tiene asíntotas verticales. - Asíntotas horizontales: Tomamos los límites cuando xx tiende a ±\pm \infty
limx+ xe8x2+1  \lim_{x \to +\infty} x e^{-8 x^{2}+1}  

Estamos frente a una indeterminación de tipo "cero por infinito", reescribimos como un cociente:

limx+xe(8x2+1) \lim_{x \to +\infty} \frac{x}{e^{-(-8x^2+1)}}

Ahora tenemos una "infinito sobre infinito", aplicamos L'Hopital:

limx+1e(8x2+1)16x=0 \lim_{x \to +\infty} \frac{1}{e^{-(-8x^2+1)} \cdot 16x} = 0

Ahora, probá de calcular vos el límite a -\infty y vas a ver que ocurre exactamente lo mismo (los cálculos quedan iguales y el límite también da 00) Por lo tanto, ff tiene una asíntota horizontal en y=0y = 0
3) Calculamos f(x)f'(x):

f(x)=e8x2+1+xe8x2+1(16x) f'(x) = e^{-8 x^{2}+1} + x \cdot e^{-8 x^{2}+1} \cdot (-16x)  

Reacomodamos un poco:

f(x)=e8x2+116x2e8x2+1 f'(x) = e^{-8 x^{2}+1} - 16x^{2} e^{-8 x^{2}+1} f(x)=e8x2+1(116x2) f'(x) = e^{-8 x^{2}+1}(1 - 16x^{2})   4) Igualamos f(x)f'(x) a cero para encontrar los puntos críticos:
e8x2+1(116x2)=0e^{-8 x^{2}+1}(1 - 16x^{2}) = 0

Como la exponencial nunca es cero, los puntos críticos salen de plantear

116x2=01 - 16x^{2} = 0

y las soluciones de esta ecuación son x= 14x = -\frac{1}{4} y x= 14x= \frac{1}{4}
  5) Dividimos la recta real en intervalos donde sabemos que f(x)f'(x) es continua y no tiene raíces:

a) (,14)(-\infty, -\frac{1}{4})

b) (14, 14)(-\frac{1}{4}, \frac{1}{4})

c) (14,+)(\frac{1}{4}, +\infty)
6) Evaluamos el signo de f(x)f'(x) en cada uno de los intervalos: a) Para (,14)(-\infty, -\frac{1}{4}) f(x)<0f'(x) < 0. En este intervalo, ff es decreciente. b) Para  (14,14)(-\frac{1}{4}, \frac{1}{4}) f(x)>0f'(x) > 0. En este intervalo, ff es creciente. c) Para (14,+)(\frac{1}{4}, +\infty) f(x)<0f'(x) < 0. En este intervalo, ff es decreciente. Cuando vos hagas el gráfico no te olvides también de ver cuál es la coordenada en yy de los máximos y mínimos reemplazándolos en ff. Yo te dejo acá como me quedó el gráfico en GeoGebra y de paso ya te marco también donde está y=9/20y = 9/20

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Geniaaaal, efectivamente vemos que se cumple que xe8x2+1<920x e^{-8 x^{2}+1}<\frac{9}{20} si x>0x>0, como nos pedía el enunciado :)
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tomas
1 de octubre 23:54
Buenas flor, cuando calculas f prima no quedaria asi? = e^(-8x^2+2) + (x).(e^(-8x^2+2).(-16x)). No entiendo pq no estaria la x siendo "la primera sin derivar". Graciasss
Flor
PROFE
2 de octubre 10:27
@tomas Hola Tomi! Siiii, me comí en ese primer renglón la xx esa, pero porque me olvidé de escribirla ahí únicamente, porque fijate que después en el siguiente renglón ya aparece en el x2x^2

Gracias por avisarme, ahí la acabo de agregar! :D
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