Enunciado

Faça o gráfico da função y = x 2 3 + x - 1 2 3 . Em seguida, use a primeira derivada da função para explicar o que você está vendo.

Passo 1

Inicialmente vamos considerar y = f ( x ) em seguida, manualmente ou com auxílio de algum software obteremos um gráfico parecido com o que está abaixo,

Passo 2

Agora, explicaremos o por que o gráfico ficou daquela forma, mas para isso precisaremos sabe qual a cara de f ' x ,   ou seja,

Utilzando a regra da soma e a regra da cadeia teremos

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

= 2 3 x -   1 3 + x - 1 -   1 3

Reescrevendo as potências teremos,

= 2 3 1 x   1 3 + 1 x - 1   1 3

= 2 3 x - 1   1 3 + x   1 3 x   1 3 x - 1   1 3

Sendo assim,

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

Passo 3

Sabemos que através de f ' ( x ) podemos encontrar pontos críticos e isso irá nos ajudar a explicar o que está acontecendo com o gráfico de f ( x ) . Dessa maneira, para encontrar pontos críticos precisamos que f ' x = 0 ,isto é,

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

Dividindo a igualdade por 3 temos

⇒ x - 1   2 3 + x   1 3 x   1 3 x - 1   2 3 = 0

Para que a fração seja igual a zero,precisamos que o numerador seja igual a zero, ou seja,

⇒ x - 1   2 3 + x   1 3 = 0

⇒ x - 1   2 3 = - x   1 3

⇒ x - 1   2 3 3 = - x   1 3 3

Pela propriedade de potência de potência

⇒ x - 1   1 3 . 3 = - x   1 3 ⋅ 3

⇒ x - 1 = - x

⇒ 2 x = 1

⇒ x = 1 2

Sendo assim, temos um candidato à pontos crítico, vamos verificar se qual a mudança de sinal nas proximidades dele.

Perceba que, para valores dentro do intervalo ( 0 , 1 2 )     x = 1 2 ,   f ' ( x ) assume valores positivos ( f x   cresce). E para valores dentro do intervalo ( 1 2 , 1 )     x = 1 2   , f ' ( x ) irá assumir valores negativos ( f x   decresce). Logo, x = 1 2 é um ponto de máximo no intervalo de ( 0 ,   1   ) .

Além disso , vamos analisar como f x se comporta nos intervalos ( - ∞ , 0 ) e ( 1 , ∞ ) . Dessa forma, temos que no intervalo - ∞ , 0 ,   f x < 0 ,   ou seja, f ( x ) decrescente . Já no intervalo de 1 , ∞ ,   f x > 0 ,   ou seja, f ( x ) é crescente.

Resposta

f x assume um máximo em x = 1 2   intervalo de ( 0,1 ) . Além disso, apresenta um comportamento crescente no intervalo de 1 , + ∞ e decrescente no intervalo de - ∞ , 0 por isso o gráfico se apresenta dessa maneira:

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