Enunciado

Nos Exercícios de 13 a 32, faça um esboço do gráfico da função f dada, determinando primeiro o seguinte: os extremos relativos de f ; os pontos de inflexão do gráfico de f ; os intervalos nos quais f é crescente e aqueles onde f é decrescente; onde o gráfico é côncavo para cima e onde é côncavo para baixo; a inclinação das tangentes inflexionais, as assíntotas horizontal, vertical e oblíqua, se existirem.

f x = x x 2 - 1

Passo 1

É fácil e importante perceber que x = ± 1 são pontos que não pertencem ao domínio da função, pois esses valores de x anulam o denominador.

f ± 1 = 1 1 2 - 1 = 1 0

Impossível!

Passo 2

Vamos determinar as raízes reais da função f ( x ) :

f x = 0

x = 0

A função possui apenas uma raiz real.

Passo 3

Calcular f ' ( x ) :

f ' x = x 2 - 1 - x * 2 x x 2 - 1 2 = - x 2 - 1 x 2 - 1 2

Calculando as raízes reais de f ' ( x ) :

f ' x = - x 2 - 1 x 2 - 1 2 = 0

- x 2 - 1 = 0

A função f ' ( x ) não possui raízes reais.

Passo 4

Calculando f ' ' x ,   teremos:

f ' ' x = - 2 x * x 2 - 1 2 + ( x 2 + 1 ) * 2 x 2 - 1 * 2 x x 2 - 1 4 = 2 x ( x 2 + 3 ) ( x 2 - 1 ) x 2 - 1 4

Calculando as raízes reais de f ' ' ( x ) :

f ' ' x = 2 x ( x 2 + 3 ) x 2 - 1 3 = 0

2 x ( x 2 + 3 ) = 0

x = 0

Passo 5

Vamos agora analisar cada um dos intervalos notáveis para estudar o sinal das funções f x , f ' ( x ) e f ' ' ( x ) para determinar pontos de extremo relativo, inflexão, onde a função é crescente e onde o gráfico é côncavo para cima.

Passo 6

Determinando as assíntotas da função:

- Horizontal:

lim x → ± ∞ ⁡ f x = ± k

lim x → ± ∞ ⁡ f ( x ) = 0

Logo, a função f ( x ) tem uma assíntota horizontal em y = 0 .

- Vertical:

lim x → ± k ⁡ f x = ± ∞

lim x → 1 + ⁡ f x = + ∞

lim x → 1 - ⁡ f x = - ∞

lim x → - 2 + ⁡ f x = + ∞

lim x → - 1 - ⁡ f x = - ∞

Logo, a função f ( x ) possui duas assíntotas verticais, uma em x = 1 e outra em x = - 1 .

- Oblíqua:

lim x → ± ∞ ⁡ f x x = ± k

Como k = 0 , percebe-se que a função não possui assíntotas oblíquas.

Passo 7

Vamos determinar a inclinação m da tangente inflexional. Se x = t é um ponto de inflexão, a inclinação m é dada por:

m = f ' ( t )

Logo, a inclinação é:

m = f ' 0 = - 1

Resposta

Gráfico:

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Ache as assíntotas horizontal e vertical do gráfico de f , determinando o seguinte:Os extremos relativos de f ;Os pontos de inflexão do gráfico de f ;Os intervalos em que f é crescenteOs intervalos em
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