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Matemática 51

2024 GUTIERREZ (ÚNICA)

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MATEMÁTICA 51 CBC
CÁTEDRA GUTIERREZ (ÚNICA)

Práctica 5 - Derivadas

7. Estudiar los intervalos de crecimiento y de decrecimiento de $f$ y dónde alcanza los extremos locales. Dar los correspondientes valores extremos y graficar $f$ aproximadamente.
b) $f(x)=3 x^{5}-5 x^{3}+1$

Respuesta

Estamos en el tema de estudio de funciones usando la derivada. Si no te acordás de ésto andá al curso, que es la segunda parte de derivadas.  ¡Empecemos!


1. Calculemos el dominio de la función \( f(x) \) es un polinomio así que está definida para todos los valores de \( x \) ya que no hay restricciones.
$ \text{Dom}(f) = \mathbb{R} $


2. Hallamos la derivada de la función
$ f(x) = 3x^5 - 5x^3 + 1 $
$ f'(x) = \frac{d}{dx}(3x^5 - 5x^3 + 1) $
$ f'(x) = 15x^4 - 15x^2 $

3. Buscamos los puntos críticos:
  3.1. Buscamos los valores del dominio de \( f \) donde la derivada no está definida, comparando los dominios de ambas:
El  $\text{Dom}(f) = \text{Dom}(f') = \Re$. No obtuvimos puntos críticos de acá.
  3.2. Buscamos los valores donde la derivada se hace cero:
Igualamos la derivada a cero:
$ 15x^4 - 15x^2 = 0 $
$ 15x^2(x^2 - 1) = 0 $
$ x^2(x^2 - 1) = 0 $
$ x^2 = 0 \implies x = 0 $
$ x^2 - 1 = 0 \implies x = \pm 1 $

Por lo tanto, los puntos críticos son \( x = -1 \), \( x = 0 \) y \( x = 1 \).

4. Usamos Bolzano (con el dominio y los PCs) para hallar los intervalos de crecimiento y decrecimiento:
Evaluamos la derivada \( f'(x) \) en cada intervalo:
   -> Para \( x \) en Intervalo \( (-\infty, -1) \): \( f'(-2) = 15(-2)^4 - 15(-2)^2 = 240 - 60 = 180 > 0 \). Es decir que \( f \) crece.
-> Para \( x \) en Intervalo \( (-1, 0) \): \( f'(-0,5) = 15(-0,5)^4 - 15(-0,5)^2 = 0,9375 - 3,75 = -2,8125 < 0 \). Es decir que \( f \) decrece.
-> Para \( x \) en Intervalo \( (0, 1) \): \( f'(0,5) = 15(0,5)^4 - 15(0,5)^2 = 0,9375 - 3,75 = -2,8125 < 0 \). Es decir que \( f \) decrece.
-> Para \( x \) en Intervalo \( (1, +\infty) \): \( f'(2) = 15(2)^4 - 15(2)^2 = 240 - 60 = 180 > 0 \). Es decir que \( f \) crece.

5. Evaluamos los máximos y mínimos
Los puntos \( x = -1 \), \( x = 0 \), y \( x = 1 \) son puntos críticos. Analizando el cambio de signo de la derivada:
-> \( x = -1 \): Es un máximo relativo ya que \( f'(x) \) pasa de positivo a negativo.
-> \( x = 0 \): Es un punto de inflexión ya que \( f'(x) \) pasa de negativo a negativo.
-> \( x = 1 \): Es un mínimo relativo ya que \( f'(x) \) pasa de negativo a positivo.
Podemos hallar las coordenadas de los máximos y del mínimo sustituyendo los valores de $x$ en la función \( f(x) \):
$ f(-1) = 3(-1)^5 - 5(-1)^3 + 1 = -3 + 5 + 1 = 3 $
$ f(0) = 3(0)^5 - 5(0)^3 + 1 = 1 $
$ f(1) = 3(1)^5 - 5(1)^3 + 1 = 3 - 5 + 1 = -1 $

Respuesta: 
Intervalo de crecimiento: \( (-\infty, -1) \cup (1, +\infty) \) Intervalo de decrecimiento: \( (-1, 0) \cup (0, 1) \) Máximo relativo en \( x = -1 \) con coordenada \( (-1, 3) \)
Mínimo relativo en \( x = 1 \) con coordenada \( (1, -1) \)



El gráfico quedaría así:



2024-05-27%2014:05:45_7865898.png
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ExaComunidad
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Benja
15 de junio 14:00
Hola Juli, cómo estás? Al hacer bolzano, obtenemos que el 0 es un punto de inflexión. Es necesario notificar eso en los parciales?? Y hace falta hallar las coordenadas en esos casos? Te pregunto porque vos lo hiciste, pero luego a la hora de escribir al RTA, anotaste únicamente máximos e intervalos. Graciass.
Julieta
PROFE
25 de junio 12:22
@Benja Hola Benja, yo lo pondría en un parcial, pero depende de si tu docente lo explicó o no, por eso digo que es mejor es ponerlo jeje. Y no, no hace falta calcularle las coordenadas, yo lo hice para graficar mejor.
0 Responder
Valentina
8 de junio 10:46
Hola profe, no entiendo en la parte de puntos criticos de donde sale el punto x=1
Mathias
12 de junio 3:56
@Valentina cuando tienes esto x^2 - 1= 0 se hace x^2=1   para despues poder hacer raiz en los dos terminos lo que quedaria valor absoluto de /x/= 1 entonces x= 1 y x =-1
0 Responder
Milena
4 de junio 11:30
Hola Juli, no entiendo por qué cuando hiciste factor común eliminaste el 15. Yo supongo que es porque lo pasaste dividiendo para el otro lado, y quedó 0 / 15 : 0 
Es así o me estoy confundiendo?
Julieta
PROFE
8 de junio 7:26
@Milena Hola Mile, es así como decís :D
0 Responder
Abril
3 de junio 1:14
x = 1 no es un MINIMO relativo? ya que la funcion pasa de megativo a positivo
Mora
6 de junio 18:11
@Abril yo pensé lo mismo, puse mínimo 
0 Responder
Julieta
PROFE
8 de junio 7:25
@Abril Gracias Abril, sí! 
0 Responder