Enunciado

Faça o gráfico da curva y = ln (x^2 - 4 x + 3)

Passo 1

Inicialmente vamos considerar y = f ( x ) e observar o que essa função tem a nos “dizer”.

f ( x ) = ln (x^2 - 4 x + 3)

Observe que o domínio de f ( x ) corresponde somente ao conjunto dos números Reais positivos , isso porque a função l n ( x ) não está definida para números negativos.

Sendo assim, o gráfico de f ( x ) está limitado à x > 0 .

Passo 2

Em seguida verificaremos, se f (x) possui raízes, ou seja, se o gráfico toca o eixo x .

Para isso, é importante lembrar que ln (1) = 0 . Dessa maneira para encontramos as raízes fazermos com que o x^2 - 4 x + 3 = 1 , que este se trata do argumento da função

Com isso percebemos que para x = 2 + sqrt(2) e x = 2 - sqrt(2) , temos que f (x) = 0 , ou seja,

f (2 + sqrt(2)) = ln ((2 + sqrt(2))^2 - 4 (2 + sqrt(2)) + 3)

= ln (4 + 4 sqrt(2) + (sqrt(2))^2 - 8 - 4 sqrt(2) + 3) = ln (4 + 2 - 8 + 3) = ln (1) = 0

Analogamente encontraremos que f (2 - sqrt(2)) = 0 .

Logo, o gráfico de f ( x ) toca o eixo x duas vezes.

Passo 3

Determinaremos agora f ' ( x ) e f^(' ') ( x ) , para em seguida verificarmos se f ( x ) possui máximos, mínimos ou pontos de inflexão. Dessa maneira temos que,

Pela regra da cadeia teremos,

f^' (x) = (1)/(x^2 - 4 x + 3) . ( 2 x - 4 )

= (2 x - 4)/(x^2 - 4 x + 3)

Calculando a segunda derivada utilizando a regra do quociente

f ' ' ( x ) = (2 (x^2 - 4 x + 3) - (2 x - 4) ( 2 x - 4 ))/((x^2 - 4 x + 3)^2)

= (2 x^2 - 8 x + 12 - (2 x - 4)^2)/((x^2 - 4 x + 3)^2)

= (2 x^2 - 8 x + 12 - 4 x^2 + 8 x - 16)/((x^2 - 4 x + 3)^2)

= (- 2 x^2 - 4)/((x^2 - 4 x + 3)^2)

Passo 4

Vamos agora identificar se f ' ( x ) possui pontos críticos

Em relação aos pontos de críticos temos que

f^' (x) = (2 x - 4)/(x^2 - 4 x + 3) = 0

Como estamos com uma fração, precisamos apenas mostrar que o numerador é zero, ou seja,

2 x - 4 = 0 => 2 x = 4 => x = 2

Sendo assim, temos um candidato à ponto crítico, no entanto, quando verificamos esse valor em f ( x ) vemos que ele compreende ao l n ( - 1 ) ,que é um valor para qual a função não está definida, sendo assim x = 2 não é nem um máximo nem um mínimo para f (x) .

Passo 5

Vamos agora identificar se f ' ' ( x ) possui pontos de inflexão

Em relação aos pontos de inflexão temos que

f^(' ') (x) = (- 2 x^2 - 4)/((x^2 - 4 x + 3)^2) = 0

Como estamos com uma fração, precisamos apenas mostrar que o numerador é zero, ou seja,

- 2 x^2 - 4 = 0 => - 2 x^2 = 4 => x^2 = (4)/(- 2) => x^2 = - 2 => x = +- sqrt(- 2)

Porém, raízes quadradas de números negativos não existem nos reais. Sendo assim, f^(' ') (x) não possui pontos de inflexão, ou seja, f (x) não tem mudança de concavidade.

Passo 6

Para finalizar verificaremos se f ( x ) possui assíntotas verticais ou horizontais.

No que se refere as assíntotas horizontais temos que

underset(x -> +- oo)(lim) f (x) = underset(x -> +- oo)(lim) f (x) = x e^(- x^2) = 0

Logo, f (x) não possui assíntotas horizontais.

Um fato importante a ser lembrado é respeito da função y = l n ( x ) , é que o ln (0) não é definido, ou seja, é uma indeterminação matemática. Sendo assim, em relação as assíntotas verticais, perceba que o argumento de f ( x ) cujas raízes são x = 1 e x = 3 , causam um certo problema. Se calculássemos o limite em cada um desses pontos veremos que :

underset(x -> 1^-)(lim) f (x) = underset(x -> 1^-)(l i m) ln (( 1 )^2 - 4 ( 1 ) + 3) = underset(x -> 1^-)(l i m) ln (1 - 4 + 3) = underset(x -> 1^-)(l i m) ln (0) = - oo

Além disso,

underset(x -> 3^+)(lim) f (x) = underset(x -> 3^+)(l i m) ln (( 3 )^2 - 4 ( 3 ) + 3) = underset(x -> 3^+)(l i m) ln (9 - 12 + 3) = underset(x -> 1^-)(l i m) ln (0) = - oo

Logo, f (x) possui duas assíntotas verticais.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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