Enunciado

Faça o gráfico da curva y = t g^(- 1) ((1)/(x))

Passo 1

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

f ( x ) = t g^(- 1) ((1)/(x))

Observe que o domínio de t g^(- 1) ( x ) corresponde ao conjunto dos números Reais. Como o temos uma composição de funções cujo argumento é igual a (1)/(x) que é uma função que não é definida para x = 0 teremos que o domínio de f ( x ) corresponde, corresponde a todos os números reais, exceto x = 0 .

Sendo assim, o gráfico de f ( x ) é definida para todo x != 0 .

Passo 2

Em seguida verificaremos, se f (x) possui raízes, ou seja, se o gráfico toca o eixo x . No entanto se nos lembrarmos bem, a função t g^(- 1) ( x ) só corta toca o eixo x em x = 0 , porém, esse ponto não pertence ao domínio da f . Sendo assim, f ( x ) não toca o eixo x .

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)/(((1)/(x))^2 + 1) (- (1)/(x)) = - (1)/((1 + x^2)/(x^2)) . (1)/(x) = - (1)/((x ( 1 + x^2 ))/(x^2)) = - (1)/((( 1 + x^2 ))/(x)) = - (x)/(( 1 + x^2 ))

Calculando a segunda derivada utilizando a regra do quociente,

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

= - (1 + x^2 - 2 x^2)/((1 + x^2)^2)

= - (1 - x^2)/((1 + x^2)^2)

Passo 4

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

Em relação aos pontos de críticos temos que

f^' (x) = - (x)/(( 1 + x^2 )) = 0 => x = 0

Porém x = 0 não pertence ao domínio de f ( x ) , e consequentemente não pode ser um ponto de m máximo ou um mínimo.

Passo 5

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

Em relação aos pontos de inflexão temos que

f^(' ') (x) = - (1 - x^2)/((1 + x^2)^2) = 0 => 1 - x^2 = 0 => x = +- 1

Sendo assim temos um candidato a ponto de inflexão, vamos verificar se há mudança de sinal nas proximidades de cada um deles.

Perceba que, para valores dentro do intervalo ( - oo , - 1 ) x = - 1 , f ' ' ( x ) assume valores negativos ( f (x) tem concavidade para baixo). E para valores dentro do intervalo ( - 1,0 ) x = - 1 , f ' ' ( x ) irá assumir valores negativos ( f (x) tem concavidade para baixo). Logo, x = - 1 não é um ponto de inflexão no intervalo de (- oo , 0) , ou seja, f ( x ) não possui mudança de concavidade nesse ponto.

Já, para valores dentro do intervalo ( 0 1 ) x = 1 , f ' ' ( x ) assume valores positivos ( f (x) tem concavidade para cima). E para valores dentro do intervalo ( 1 , oo ) x = 1 , f ' ' ( x ) irá assumir valores positivos ( f (x) tem concavidade para cima). Logo, x = 1 não é um ponto de inflexão no intervalo de (0 , oo) , ou seja, f ( x ) não possui mudança de concavidade nesse ponto.

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) t g^(- 1) ((1)/(x)) = t g^(- 1) (underset(x -> +- oo)(l i m) (1)/(x)) = t g^(- 1) (0) = 0

Logo, f (x) possui uma assíntota horizontal em f (x) = 0 .

No que se refere as assíntotas verticais, não há nenhum ponto c no domínio de f (x) que faça com que

underset(x -> - c)(lim) f (x) = underset(x -> c)(l i m) f (x) = +- oo

Resposta

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