Enunciado

Use o roteiro para esboçar o gráfico da curva. No passo D, ache a equação para assíntota obliqua.

y = x 3 + 4 x 2

Passo 1

Oieee, tudo bem?

Bora resolver comigo?

Para esboçar o gráfico da curva, podemos seguir este roteiro:

1. Encontre os interceptos com os eixos x e y.

2. Determine os intervalos onde a função é positiva e negativa.

3. Encontre os pontos de inflexão, se houver.

4. Verifique a concavidade da curva.

5. Identifique assíntotas verticais e horizontais, se existirem.

6. Esboce a curva.

Vamos começar:

Intercepto y: Para encontrar o intercepto y, definimos x   =   0 na equação da função:

y = x 3 + 4 x 2

y = 0 3 + 4 0 2 = 4 0

Como dividir por zero não é definido, não há intercepto y.

Passo 2

Intercepto x : Para encontrar o intercepto x , definimos y = 0 na equação da função:

0 = x 3 + 4 x 2

Isolamos x:

  0   =   x + 4 x 2    

      x   =   - 4 x 2

      x 3 =   - 4  

Portanto, x = - 4 3

Assim, o intercepto x é - 4 3 ,   0

Passo 3

Intervalos de Positividade/Negatividade:

Observe que a função é positiva para (   x   >   0   ) e negativa para (   x   <   0   ) .

Pontos de inflexão:

Para encontrar os pontos de inflexão, vamos calcular a segunda derivada da função e determinar onde ela muda de concavidade.

A função é

y = x 3 + 4 x 2

Vamos derivar duas vezes:

y ' = d d x x 3 + 4 x 2

y ' = 3 x 2 ⋅ x 2 - 2 x 3 + 4 ⋅ 2 x x 4

y ' = 3 x 4 - 2 x 3 - 8 x x 4

y ' = 3 x - 2 - 8 x 3 x

Passo 4

Vamos derivar mais uma vez:

y ' ' = d d x 3 x - 2 - 8 x 3 x

y ' ' = 3 - - 24 x 4 ⋅ x - 3 x - 2 - 8 x 3 x 2

y ' ' = 3 x 5 + 24 - 3 x 5 + 2 x 2 + 8 x 3

y ' ' = 2 x 2 + 8 x 3

Para encontrar os pontos de inflexão, resolvemos (   y ' ' =   0   ) :

      (   2 x 2 +   8   =   0   )    

      (   x 2 =   - 4   )    

Não há solução real.

Portanto, não há pontos de inflexão.

Passo 5

A concavidade da curva é determinada pelo sinal da segunda derivada.

Como (   y ' ' >   0   ) para todo (   x   ) , a curva é côncava para cima em todo o seu domínio.

- Assíntotas verticais: Elas ocorrem onde o denominador se torna zero, mas como o denominador é (   x 2 ) , não há assíntotas verticais.

- Assíntotas horizontais: Podemos encontrar a assíntota horizontal encontrando o limite quando (   x   ) se aproxima do infinito:

lim x → ∞ ⁡ x 3 + 4 x 2

lim x → ∞ ⁡ x 3 x 2 + lim x → ∞ ⁡ 4 x 2

= ∞

Portanto, não há assíntotas horizontais.

Passo 6

Agora, vamos esboçar o gráfico da função com as informações que encontramos.

Resposta

Vide a explicação.

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