Enunciado

Cálculo - Cálculo com Geometria Analítica Volume 1 - 3ª Edição - Louis Leithold- Ed: 3º - Capítulo 4.7 - Ex. 16

Ache as assíntotas horizontal e vertical do gráfico de , determinando o seguinte:

Os extremos relativos de ;

Os pontos de inflexão do gráfico de ;

Os intervalos em que é crescente

Os intervalos em que é decrescente;

Onde o gráfico é côncavo para cima;

Onde o gráfico é côncavo para baixo;

A inclinação de qualquer tangente de inflexão;

As assíntotas horizontal, vertical e oblíqua, se existirem

Passo 1

Vamos começar olharando as assíntotas:

Vamos começar pela assíntota horizontal.

Assíntota horizontal: fazer o limite no infinito. Ou seja,

Vamos calcular esses limites. Como temos um polinômio, temos que fazer aquele passo a passo para fração de polinômios, só que para aquela expressão só. Vamos ver como vai ficar isso.

Passo 2

Nossa expressão é

Colocando em evidência, vamos ter:

Passo 3

Agora vamos aos limites. Primeiro:

Vai ficar:

Então não temos assíntota horizontal desse lado.

Passo 4

O outro vai ser:

Vai ficar:

Então não temos assíntota horizontal desse lado.

Passo 5

Agora vamos para as assíntotas oblíquas. Só vamos fazer essas assíntotas se não existirem as horizontais. Elas substituem as horizontais por cada lado.

Se as assíntotas horizontais não existirem, talvez existir a oblíqua. Para isso, devemos achar os coeficientes e de que é a equação da assíntota obliqua.

Para isso, devemos fazer

Se esse valor existir, aí fazemos

Mesma coisa para o

Se esse valor existir, aí fazemos

Passo 6

Vamos ter

Colocando o em evidência vamos ter:

Vamos achar o limite para ver se existe

Opa, não apareceu desse lado. Temos que olhar do outro agora

Também não tem, então essa função não tem assíntotas oblíquas.

Passo 7

Vamos para as verticais. Para isso, temos que procurar algum valor de que faça o limite ir para . Normalmente procuramos quando o denominador da fração for . Mas no caso dos polinômios isso não vai existir.

Então quando estivermos trabalhando com polinômios não vamos ter assíntotas verticais.

Passo 8

Vamos aos extremos e os intervalos de crescimento e decrescimento. Para isso temos que analisar o sinal de .

Vamos começar colocando o em evidência

Temos que fatorar aquela expressão. Para isso vamos testar algumas possíveis raízes dela.

Os chutes possíveis são os divisores de que é o termo sem .

Testando o , vamos ter:

Não é raiz. Agora o :

Opa, o é raiz, isso nos diz que podemos colocar o em evidência, vamos fazer um algebrismo maroto agora:

Lembrando da diferença de quadrados: , vamos ter

Aquele polinômio de segundo grau é um trinômio quadrado perfeito

A nossa derivada vai ficar:

Passo 9

Vamos analisar o seu sinal.

Aquele termo ao quadrado vai ser sempre positivo, então quem vai determinar o sinal é apenas o

Dessa forma:

A função é crescente se e decrescente se , então:

Passo 10

Agora vamos ver os extremos. Pelo teste da primeira derivada, teremos máximo quando a função vai de crescente para decrescente, e mínimo quando a função for de decrescente para crescente.

Pelos intervalos do passo anterior, vamos ter