Esboço de Curvas
Seja :
Mostre que e que .
Encontre o domínio de .
Encontre os interceptos de com os eixos coordenados.
Analise a simetria de .
Caso existam, encontre as assíntotas horizontais e verticais de .
Determine os intervalos de crescimento/decrescimento de , e os seus pontos de máximo/mínimo.
Determine os intervalos onde é côncava para cima/baixo e os seus pontos de inflexão.
Esboce o gráfico de usando as informações obtidas nos itens anteriores.
Passo 1
Vamos derivar, usando a Regra do Produto:
Agora a derivada segunda, novamente pela Regra do Produto:
Pronto, demonstração feita.
Passo 2
Como os termos e não tem descontinuidades, o domínio é .
Passo 3
Para achar os interceptos temos que fazer e :
Só encontramos um ponto, ou seja, ele corta a origem que é o encontro dos eixos.
Passo 4
Como é um produto entre uma função par e uma sem simetria nenhuma concluímos que não terá simetria par ou ímpar.
Passo 5
Como não temos descontinuidade no domínio, concluímos que não existem assíntotas verticais. Quanto às assíntotas horizontais, vamos usar o limite quando :
Concluímos, pelos limites, que existe uma assíntota horizontal em quando .
Passo 6
Para analisar o crescimento da função temos que observar quando a função é positiva ou negativa. A função derivada é , onde é sempre positivo. Assim, o sinal só depende da parábola:
Como vemos, é uma parábola com concavidade para cima e raízes em e . Notamos, com isso, que só será negativo entre e , sendo positiva no resto do domínio.
é um ponto crítico de máximo, já que a derivada é positiva antes dele e negativa depois.
é um ponto crítico de mínimo, já que a derivada é positiva antes dele e negativa depois.
A função é crescente para todo fora do intervalo , onde é decrescente.
Passo 7
A derivada segunda de é
Sendo que é sempre positivo. Assim, o sinal só depende de , uma parábola com a concavidade para cima e raízes, por Bhaskara, em:
Assim, vemos que a será negativa e a concavidade será para baixo quando estiver entre e . No resto do domínio, a concavidade é para cima.
e são pontos de inflexão.
Passo 8
Juntando as informações:
Esboçando, fica assim: