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Análisis matemático de una función: continuidad, derivabilidad y punto de inflexión, Ejercicios de Matemáticas

Documento que contiene el código Mathematica para el análisis matemático de una función, incluye el cálculo de sus límites, derivadas y puntos de inflexión. Se estudian los apartados a, b, c y d.

Tipo: Ejercicios

2019/2020

Subido el 11/12/2021

hiitos8
hiitos8 🇪🇸

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bg1
PRÁCTICA 2
CARLOS MARTÍNEZ HITOS
Ejercicio 1
- Apartado a
In[]:= f[x_] :=
logaritmo
Log[x]
In[]:=
deriva
D[f[x], x]
Out[]=
1
x
In[]:=
deriva
D[f[x],{x, 2}]
Out[]= -1
x2
In[]:=
deriva
D[f[x],{x, 3}]
Out[]=
2
x3
g[x_] :=x-2
3
In[]:=
deriva
D[g[x], x]
Out[]=
1
3(-2+x)2/3
In[]:=
deriva
D[g[x],{x, 2}]
Out[]= -2
9(-2+x)5/3
In[]:=
deriva
D[g[x],{x, 3}]
Out[]=
10
27 (-2+x)8/3
- Apartado b
Printed by Wolfram Mathematica Student Edition
pf3
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pfa

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Análisis matemático de una función: continuidad, derivabilidad y punto de inflexión y más Ejercicios en PDF de Matemáticas solo en Docsity!

PRÁCTICA 2

CARLOS MARTÍNEZ HITOS

Ejercicio 1

  • Apartado a In[]:= f[x_] := logaritmo

Log[x]

In[]:= deriva

D[f[x], x]

Out[]=

x In[]:= deriva

D[f[x], {x, 2}]

Out[]= - 1 x 2 In[]:= deriva

D[f[x], {x, 3}]

Out[]=^2 x 3

g[x_] := 3 x - 2 In[]:= deriva

D[g[x], x]

Out[]=^1 3 (- 2 + x) 2 /^3 In[]:= deriva

D[g[x], {x, 2}]

Out[]= - 2 9 (- 2 + x) 5 /^3 In[]:= deriva

D[g[x], {x, 3}]

Out[]=^10 27 (- 2 + x) 8 /^3

  • Apartado b

In[]:= f '[^5 ]

Out[]=^1 5

Ejercicio 2

In[]:= f[x_] := 1 -^ x^ (^2) - 3 < x ≤ 2

- x - 1 x > 2

Voy a estudiar la continuidad en x=

In[]:= f[ 2 ] Out[]= - 3

In[]:= límite

Limit[f[x], x  2, dirección

Direction  1 ]

Out[]= - 3

In[]:= límite

Limit[f[x], x  2, dirección

Direction  - 1 ]

Out[]= - 3

La función es continua en x=2.

Vamos a estudiar su derivabilidad.

In[]:= límite

Limit f[^2 +^ h] -^ f[^2 ] h , h  0, dirección

Direction  1 

Out[]= - 4

In[]:= límite

Limit f[^2 +^ h] -^ f[^2 ] h , h  0, dirección

Direction  - 1 

Out[]= - 1

Al ser las derivables diferentes no es deivable en x=2.

Ejercicio 3

In[]:= f[x_] := logaritmo

Log 1 + Log[x] 1 - Log[x] 

  • Apartado a

Vamos a estudiar su continuidad en x=

24 × ( 1 + Log[x]) x 4 ( 1 - Log[x]) 5

  • 36 × (^1 +^ Log[x]) x 4 ( 1 - Log[x]) 4
  • 22 × (^1 +^ Log[x]) x 4 ( 1 - Log[x]) 3
  • 6 × (^1 +^ Log[x]) x 4 ( 1 - Log[x]) 2

x ( 1 + Log[x])

x 4 ( 1 - Log[x]) 4

x 4 ( 1 - Log[x]) 3

x 4 ( 1 - Log[x]) 2

x 4 ( 1 - Log[x])

24 × ( 1 + Log[x]) x 4 ( 1 - Log[x]) 5

  • 36 × (^1 +^ Log[x]) x 4 ( 1 - Log[x]) 4
  • 22 × (^1 +^ Log[x]) x 4 ( 1 - Log[x]) 3
  • 6 × (^1 +^ Log[x]) x 4 ( 1 - Log[x]) 2

x 2 ( 1 + Log[x]) 3

6 × ( 1 - Log[x]) 6 x 3 ( 1 - Log[x]) 3

x 3 ( 1 - Log[x]) 2

x 3 ( 1 - Log[x])

  • 6 × (^1 +^ Log[x]) x 3 ( 1 - Log[x]) 4
  • 6 × (^1 +^ Log[x]) x 3 ( 1 - Log[x]) 3
  • 2 × (^1 +^ Log[x]) x 3 ( 1 - Log[x]) 2

6  (^) x 3 ( 1 - Log^6 [x]) 3 - (^) x 3 ( 1 - Log^6 [x]) 2 + (^) x 3 ( 1 - Log^2 [x]) + (^) x^6 3 ×( (^) ( 11 - +LogLog[[xx])]) 4 - (^) x^6 3 ×( (^) ( 11 - +LogLog[[xx])]) 3 + (^) x^2 3 ×( (^) ( 11 - +LogLog[[xx])]) 2  x 2 ( 1 + Log[x]) 2

x 2 ( 1 + Log[x]) 2

3 × ( 1 - Log[x]) 6 x 3 ( 1 - Log[x]) 3

x 3 ( 1 - Log[x]) 2

x 3 ( 1 - Log[x])

6 × ( 1 + Log[x]) x 3 ( 1 - Log[x]) 4

  • 6 × (^1 +^ Log[x]) x 3 ( 1 - Log[x]) 3
  • 2 × (^1 +^ Log[x]) x 3 ( 1 - Log[x]) 2

3  (^) x 3 ( 1 - Log^6 [x]) 3 - (^) x 3 ( 1 - Log^6 [x]) 2 + (^) x 3 ( 1 - Log^2 [x]) + (^) x^6 3 ×( (^) ( 11 - +LogLog[[xx])]) 4 - (^) x^6 3 ×( (^) ( 11 - +LogLog[[xx])]) 3 + (^) x^2 3 ×( (^) ( 11 - +LogLog[[xx])]) 2  x 2 ( 1 + Log[x])

12 × ( 1 - Log[x])  (^) x 2 ( 1 - Log^2 [x]) 2 - (^) x 2 ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x^2 2 ×( (^) ( 11 - +LogLog[[xx])]) 3 - (^) x 2 (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 3 ( 1 + Log[x]) 4

12  (^) x 2 ( 1 - Log^2 [x]) 2 - (^) x 2 ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x^2 2 ×( (^) ( 11 - +LogLog[[xx])]) 3 - (^) x 2 (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 3 ( 1 + Log[x]) 3

12 × ( 1 - Log[x])  (^) x 2 ( 1 - Log^2 [x]) 2 - (^) x 2 ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x^2 2 ×( (^) ( 11 - +LogLog[[xx])]) 3 - (^) x 2 (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 3 ( 1 + Log[x]) 3

12  (^) x 2 ( 1 - Log^2 [x]) 2 - (^) x 2 ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x^2 2 ×( (^) ( 11 - +LogLog[[xx])]) 3 - (^) x 2 (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 3 ( 1 + Log[x]) 2

4 × ( 1 - Log[x])  (^) x 2 ( 1 - Log^2 [x]) 2 - (^) x 2 ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x^2 2 ×( (^) ( 11 - +LogLog[[xx])]) 3 - (^) x 2 (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 3 ( 1 + Log[x]) 2

4  (^) x 2 ( 1 - Log^2 [x]) 2 - (^) x 2 ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x^2 2 ×( (^) ( 11 - +LogLog[[xx])]) 3 - (^) x 2 (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 3 ( 1 + Log[x])

12 × ( 1 - Log[x])  (^) x ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 4 ( 1 + Log[x]) 5

12  (^) x ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 4 ( 1 + Log[x]) 4

18 × ( 1 - Log[x])  (^) x ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 4 ( 1 + Log[x]) 4

18  (^) x ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 4 ( 1 + Log[x]) 3

11 × ( 1 - Log[x])  (^) x ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 4 ( 1 + Log[x]) 3

11  (^) x ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 4 ( 1 + Log[x]) 2

3 × ( 1 - Log[x])  (^) x ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 4 ( 1 + Log[x]) 2

3  (^) x ( 1 - Log^1 [x]) + (^) x (^11 +-LogLog[[xx]]) 2  x 4 ( 1 + Log[x]) In[]:= f '''''[ 3 / 2 ]

Out[]= - 1 3  1 + Log 32  2

4 × 1 - Log

2 ^

27  1 - Log 32  4

9  1 - Log 32  3

81  1 - Log 32  2

27 ×  1 - Log 32 

128 ×  1 + Log 32  27  1 - Log 32  5

64 ×  1 + Log 32  9  1 - Log 32  4

352 ×  1 + Log 32  81  1 - Log 32  3

32 ×  1 + Log 32  27  1 - Log 32  2

3 ×  1 + Log 32 

27  1 - Log 32  4

9  1 - Log 32  3

81  1 - Log 32  2

27 ×  1 - Log 32 

128 ×  1 + Log 32  27  1 - Log 32  5

64 ×  1 + Log 32  9  1 - Log 32  4

352 ×  1 + Log 32  81  1 - Log 32  3

32 ×  1 + Log 32  27  1 - Log 32  2

32 ×  1 - Log 32  (^9)  1 - Log^8  3 2 ^ 2 -^9 × 1 - Log^4  32 ^ +^

8 × 1 +Log 32  9  1 - Log 32  3 -^

4 × 1 +Log 32  9  1 - Log 32  2 9  1 + Log 32  4

(^32 9)  1 - Log^8  3 2 ^2

  • (^9) × 1 - Log^4  3 2 
  • 8 ×^1 +Log^

(^32)  9  1 - Log 32  3 -^

4 × 1 +Log 32  9  1 - Log 32  2 9  1 + Log 32  3

32 ×  1 - Log 32  (^9)  1 - Log^8  3 2 ^ 2 -^9 × 1 - Log^4  32 ^ +^

8 × 1 +Log 32  9  1 - Log 32  3 -^

4 × 1 +Log 32  9  1 - Log 32  2 9  1 + Log 32  3

176 ×  1 - Log 32  (^3) × 1 - Log^2  3 2 

  • 2 ×^1 +Log^

(^32)  3  1 - Log 32  2 81  1 + Log 32  3

(^176 3) × 1 - Log^2  3 2 

  • 2 ×^1 +Log^

(^32)  3  1 - Log 32  2 81  1 + Log 32  2

16 ×  1 - Log 32  (^3) × 1 - Log^2  3 2 

  • 2 ×^1 +Log^

(^32)  3  1 - Log 32  2 27  1 + Log 32  2

(^16 3) × 1 - Log^2  3 2 

  • 2 ×^1 +Log^

(^32)  3  1 - Log 32  2 27 ×  1 + Log 32 

2 ×  1 + Log 32 

1 - Log

81  1 - Log 32  5

81  1 - Log 32  4

81  1 - Log 32  3

243  1 - Log 32  2

81 ×  1 - Log 32 

1280 ×  1 + Log 32  81  1 - Log 32  6

2560 ×  1 + Log 32  81  1 - Log 32  5

2240 ×  1 + Log 32  81  1 - Log 32  4

3200 ×  1 + Log 32  243  1 - Log 32  3

256 ×  1 + Log 32  81  1 - Log 32  2

In[]:= f '''''[ 3 / 2 ] // valor numérico

N

Out[]= 10.

  • Apartado d In[]:= representación gráfica

Plot[f[x], {x, 0, }]

Out[]= 0.5 1.0 1.5 2.0 2.

  • 2
  • 1

1

2

3

Ejercicio 4

  • Apartado a In[1]:= f[x_] := - x 3 + 3 x

Dominio -> R

In[2]:= resuelve

Solve[f[x]  0 ]

Out[2]= {x^ ^0 },^ x^ ^ -^3 ,^ x^ ^3 

Puntos de corte

In[]:= resuelve

Solve[f[x]  0, x]

Out[]= {x  0 }, x  - 3 , x  3 

Por lo tanto los cortes con el eje X son (0,0), (- 3 ,0), ( 3 , 0 

Los puntos de corte del eje Y son (0,0).

No existen asíntotas verticales

Asíntotas horizontales

In[]:= límite

Limit[f[x], x  ∞]

Out[]= - ∞

In[]:= límite

Limit[f[x], x  - ∞]

Out[]=

No tiene asíntotas horizontales

Asíntotas oblicuas

In[3]:= límite

Limit f[x] x , x  ∞

Out[3]= - ∞

In[4]:= límite

Limit f[x] x , x  - ∞

Out[4]= -^ ∞

Tampoco tiene asíntotas oblicuas

Crecimiento y decrecimiento

In[5]:= resuelve

Solve[f '[x]  0 ]

Out[5]= {{x  - 1 }, {x  1 }} In[6]:= f '[- 3 ] Out[6]= - 24 In[7]:= f '[ 0 ] Out[7]= 3

In[]:= límite

Limit[g[x], x  ∞]

Out[]= 0 In[13]:= límite

Limit[g[x], x  - ∞]

Out[13]= 0

Tiene una asíntota horizontal en y=

Por lo tanto, no asíntotas oblicuas

Intervalos de crecimiento y decrecimiento

In[14]:= resuelve

Solve[g '[x]  0 ]

Out[14]= {{x  - 1 }, {x  1 }}

In[18]:= g '[- 3 ]

Out[18]= -

In[19]:= g '[ 0 ] Out[19]= 1

In[20]:= g '[ 3 ]

Out[20]= - 2 25

Decreciente de (-∞ ,-1) U (1,∞ ) y creciente en (-1,1). Máximo en x=1 y mínimo en x=-

Estudiamos la concavidad y convexidad.

In[21]:= resuelve

Solve[g ''[x]  0 ]

Out[21]= {x  0 }, x  - 3 , x  3 

In[26]:= g ''[- 3 ]

Out[26]= - 9 250 In[27]:= g ''[-^1 ]

Out[27]=^1 2 In[29]:= g ''[ 1 ]

Out[29]= -^

In[28]:= g ''[ 3 ]

Out[28]=^9 250

Es convexa en - 3 , 0 ⋃  3 , ∞ y cóncava -∞, - 3  ⋃

0, 3  tenemos tres puntos de inflexión en x = - 3 en x = 0

y en x = 3.

In[30]:= representación gráfica

Plot[g[x], {x, - 10, 10}]

Out[30]= - 10 - 5 5 10

Ejercicio 5

  • Apartado a In[36]:= Ingresos[q_] := 2000 q - 0.04 q 2 In[37]:= Costes[q_] := 1 000 000 + 100 q + 0.001 q 2 In[38]:= Beneficio[q_] := i[q] - c[q] In[39]:= Beneficio[q] Out[39]= - 1 000 000 + 1900 q - 0.041 q 2
  • Apartado b In[40]:= resuelve

Solve[Beneficio '[q]  0 ]

Out[40]= {{q  23 170.7}}

El beneficio máximo se consigue al producir 23170.7 uds.

In[41]:= Beneficio[23 170.7] Out[41]= 2.10122 × 10 7

El beneficio máximo es de 2.10122× 107 unidades monetarias.