Enunciado

Use o roteiro para esboçar o gráfico da curva. No passo D, ache a equação para assíntota obliqua.

y = x 2 x - 1

Passo 1

Oieee, tudo bem?

Bora resolver comigo?

Para esboçar o gráfico da curva, podemos seguir este roteiro:

1. Encontre os interceptos com os eixos x e y.

2. Determine os intervalos onde a função é positiva e negativa.

3. Encontre os pontos de inflexão, se houver.

4. Verifique a concavidade da curva.

5. Identifique assíntotas verticais e horizontais, se existirem.

6. Esboce a curva.

Vamos começar:

Intercepto y: Para encontrar o intercepto y, definimos x   =   0 na equação da função:

y = x 2 x - 1

y = 0 2 0 - 1 = 0 1 = 0

Portanto, o intercepto y é ( 0,0 )

Passo 2

Intercepto y : Para encontrar o intercepto y , definimos x   =   0 na equação da função:

y = 0 2 0 - 1 = 0

Intercepto x: Para encontrar o intercepto x, definimos y = 0 , na equação da função:

0 = 0 2 0 - 1

Isso ocorre apenas quando x = 0 .

No entanto, nesse caso, o valor não é válido porque resultaria em uma divisão por zero.Portanto, não há intercepto x .

Passo 3

- Assíntotas verticais: Elas ocorrem onde o denominador se torna zero.

Portanto, a assíntota vertical ocorre em (   x   =   1   ) .

- Assíntotas horizontais: Não há, porque a função não tende a um valor fixo quando (   x   ) se aproxima do infinito.

- Para isso, podemos encontrar a segunda derivada da função para determinar onde a curva é côncava ou convexa.

Agora, vamos calcular a segunda derivada da função:

y = x 2 x - 1

Primeiro, encontramos a primeira derivada:

y ' = d d x x 2 x - 1

y ' = 2 x x - 1 - x 2 1 x - 1 2

y ' = 2 c 2 - 2 x - x 2 x - 1 2

y ' = x 2 - 2 x x - 1 2

Agora, encontramos a segunda derivada:

y ' ' = d d x x 2 - 2 x x - 1 2

y ' ' = 2 x - 2 x - 1 2 - x 2 - 2 x 2 x - 1 x - 1 4

y ' ' = 2 x - 2 x 2 - 2 x + 1 - 2 x 3 - 2 x 2 + x + 2 x 2 - 4 x x - 1 4

y ' ' = 2 x 3 - 2 x 2 - 4 x 2 + 4 x - 2 x 2 + 4 x - 2 x 3 + 4 x 2 - 2 x x - 1 4

y ' ' = - 2 x 2 + 8 x x - 1 3

Para encontrar onde a curva é côncava para cima ou para baixo, resolvemos (   y ' ' =   0   ) :

(   - 2 x 2 +   8 x   =   0   )

(   - 2 x x   -   4 =   0   )    

Isso ocorre quando (   x   =   0   )   e   (   x   =   4   ) .

Portanto, a curva muda de concavidade em (   x   =   0   )   e   (   x   =   4   ) .

Passo 4

Vamos determinar se a curva é côncava para cima ou para baixo nestes intervalos.

- Para (   x   <   0   ) : Tomamos um valor (   x   =   - 1   ) (menor que 0) e substituímos na segunda derivada:

y ' ' - 1 = - 2 - 1 2 + 8 - 1 - 1 - 1 3

y ' ' - 1 = - 2 + - 8 - 2 3

y ' ' - 1 = - 10 - 8 > 0

Portanto, a curva é côncava para cima no intervalo (   x   <   0   ) .

- Para (   0   <   x   <   4   ) : Tomamos um valor (   x   =   1   ) (entre 0 e 4) e substituímos na segunda derivada:

y ' ' 1 = - 2 1 2 + 8 1 1 - 1 3

y ' ' 1 = - 2 + 8 0 3

y ' ' 1 = ∞

Isso nos indica que a concavidade muda aqui.

- Para (   x   >   4   ) : Tomamos um valor (   x   =   5   ) (maior que 4) e substituímos na segunda derivada:

y ' ' 5 = - 2 5 2 + 8 5 5 - 1 3

y ' ' 5 = - 50 + 40 4 3

y ' ' 5 = - 10 64 < 0

Portanto, a curva é côncava para baixo no intervalo (   x   >   4   ) .

Passo 5

Agora, com todas essas informações, podemos esboçar o gráfico da função.

Aqui está o esboço do gráfico da função

y = x 2 x - 1

- O intercepto y   é   ( 0 ,   0 ) .

- A assíntota vertical ocorre em (   x   =   1   ) .

- Não há intercepto x .

- A função é côncava para cima para (   x   <   0   ) , muda de concavidade em (   x   =   0   ) , e é côncava para baixo para (   x   >   4   ) .

Passo 6

Passo D: Encontrar a equação da assíntota oblíqua

Uma assíntota oblíqua ocorre quando o grau do polinômio no numerador é exatamente um maior do que o grau do polinômio no denominador.

Na função

y = x 2 x - 1

O grau do polinômio no numerador é 2 e o grau do polinômio no denominador é 1 .  

Portanto, podemos esperar uma assíntota oblíqua.

Para encontrar a equação da assíntota oblíqua, realizamos a divisão do polinômio do numerador pelo polinômio do denominador.

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

A equação da assíntota oblíqua é dada pelo quociente da divisão, que é (   y   =   x   +   1   ) .

Então, a equação da assíntota oblíqua é   (   y   =   x   +   1   ) .

Resposta

Vide a explicação.

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