Enunciado

Seguindo as etapas apresentadas em 5.9 . 1 , fazer um esboço do gráfico da seguinte função:

y = x + 2 x

Passo 1

O primeiro passo é determinar o domínio da função, ou seja, D ( f ) .

A nossa função possui uma indeterminação, ou seja, ela não existe em x = 0 , pois divisão por 0   não é definido. Logo:

D f = I R - { 0 }

Passo 2

Podemos agora determinar os pontos de intersecção com os eixos.

A intersecção em y é mais simples de se determinar pois ocorre em x = 0 . Porém como nossa função não é determinada nesse ponto, concluímos que ela não corta os eixos.

Passo 3

Agora vamos determinar os pontos críticos da função. Para isso basta calcular a primeira derivada da função, iguala-la a zero e isolar a variável x .

Temos então que:

y ' = 1 + 0 . x - 1.2 x 2 = 1 + - 2 x 2 = x 2 - 2 x 2

⇒ y ' = 0 ⇒ x 2 - 2 x 2 = 0 ⇒ x 2 - 2 = 0 ⇒ x 2 = 2 ⇒ x = ± 2

Encontramos então que x 1 = + 2   e   x 2 = - 2   são pontos críticos.

Passo 4

O próximo passo é determinar os intervalos de crescimento e decrescimento de f ( x ) .

Fazendo y ' > 0 , obtemos:

x 2 - 2 x 2 > 0 ,   q u a n d o   x < - 2     e     x > 2

Portanto, y é crescente em ( - ∞ , - 2 ) ∪ ( 2 , + ∞ ) .

Fazendo y ' < 0 ,   obtemos:

x 2 - 2 x 2 < 0 ,   q u a n d o   x > - 2       e         x < 2

Portanto, y é decrescente em ( - 2 ,   2 ) .

Passo 5

Vamos determinar os pontos de máximos e mínimos relativos. Podemos aplicar o teste da segunda derivada.

O teste da segunda derivada diz que:

  1. Se f ' ' k < 0 , f tem um valor máximo relativo em k .
  2. Se f ' ' k > 0 , f tem um valor mínimo relativo em   k .

Calculando a segunda derivada, temos:

y ' ' = 2 x . x 2 - 2 x ( x 2 - 2 ) x 4 = 2 x 3 - 2 x 3 + 4 x x 4 = 4 x x 4 = 4 x 3

Aplicando os pontos críticos, temos:

y ' ' 2 = 4 2 3 = 4 2 2 = 2 2 = 2 2 > 0 ,   t e m o s   u m   p o n t o   d e   m í n i m o   r e l a t i v o   e m   x = 2

y ' ' - 2 = 4 - 2 3 = 4 - 2 2 = - 2 2 = - 2 2 < 0

  t e m o s   u m   p o n t o   d e   m á x i m o   r e l a t i v o   e m   x = - 2

Passo 6

Determinando agora a concavidade e os pontos de inflexão, ainda pelo teste da segunda derivada.

Por definição a concavidade de uma função pode ser analisada de acordo com a sua segunda derivada. Se f é uma função contínua em um certo intervalo [ a , b ] e derivável até 2ª ordem no intervalo ( a , b ) , temos que:

  1. Se f ' ' x > 0   p a r a   t o d o   x ∈ a , b ,   e n t ã o   f   é   c ô n c a v a   p a r a   c i m a   e m   a . b .
  2. Se f ' ' x < 0   p a r a   t o d o   x ∈ a , b ,   e n t ã o   f   é   c ô n c a v a   p a r a   b a i x o   e m   a . b .

Fazendo y ' ' > 0 , temos:

4 x 3 > 0 ⇒ ( 0 , + ∞ )   c o n c a v i d a d e   p a r a   c i m a .

Fazendo y ' ' < 0 , temos:

4 x 3 < 0 ⇒ ( - ∞ , 0 )   c o n c a v i d a d e   p a r a   b a i x o .

Passo 7

Devemos analisar se a função possui assíntotas. Como nossa função possui um ponto de indeterminação, precisamos calcular o limite da função com x → ∞ e x → 0 .Se o resultado do limite for infinito, ela não possui assíntota. No caso do limite tendendo a um número de indeterminação da função, se o limite resultar em infinito, a função tem uma assíntota naquele ponto. Assim:

lim x → ∞ ⁡ x + 2 x = lim x → ∞ ⁡ x 2 + 2 x = ∞

lim x → 0 ⁡ x + 2 x = lim x → ∞ ⁡ x 2 + 2 x = ∞

Logo a função possui assíntota vertical em x = 0 .

Passo 8

Por fim, esboçamos o gráfico da função:

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Use o roteiro dessa seção para esboçar a curva: y = x + 3 x 2 3
Use o roteiro dessa seção para esboçar a curva: y = x 2 - 1 3
Use o roteiro dessa seção para esboçar a curva: y = x x 2 + 1
Use o roteiro dessa seção para esboçar a curva: y = x 2 + x - x
Use o roteiro dessa seção para esboçar a curva: y = x 2 - x ² ²