Studiare la seguente funzione:
\[
f\left(x\right)=\frac{x^{3}}{\left|x^{2}-1\right|}
\]
Innanzitutto la funzione si può anche scrivere in questo modo:
Se
\[
x^{2}-1>0\rightarrow x<-1\vee x>1
\]
allora:
\[
f\left(x\right)=\frac{x^{3}}{x^{2}-1}
\]
Se
\[
x^{2}-1<0\rightarrow x>-1\wedge x<1
\]
allora:
\[
f\left(x\right)=\frac{x^{3}}{1-x^{2}}
\]
1) Dominio:
\[
x^{2}-1\neq0\rightarrow x\neq\pm1
\]
\[
D=R-\left\{ \pm1\right\}
\]
2) Simmetrie:
\[
f\left(-x\right)=\frac{\left(-x\right)^{3}}{\left|\left(-x\right)^{2}-1\right|}=-\frac{x^{3}}{\left|x^{2}-1\right|}=-f\left(x\right)
\]
f(x) è dispari: per comodità la possiamo studiare solo per x>0. Per
x<0 disegneremo la curva simmetrica rispetto all'origine.
3) Intersezioni con gli assi:
\[
\left\{ \begin{array}{c}
x=0\\
f\left(x\right)=0
\end{array}\right.\rightarrow\left(0;0\right)\in f\left(x\right)
\]
4) Segno:
\[
f\left(x\right)\geq0
\]
\[
\left\{ \begin{array}{c}
Num\geq0\:\forall x\geq0\\
Den>0\:\forall x\in D
\end{array}\;\right.\rightarrow f\left(x\right)\geq0\:\forall x\geq0
\]
5) Limiti:
\[
\lim_{x\rightarrow+\infty}f\left(x\right)=+\infty
\]
\[
m=\lim_{x\rightarrow+\infty}\frac{f\left(x\right)}{x}=\lim_{x\rightarrow+\infty}\frac{x^{2}}{\left|x^{2}-1\right|}=1
\]
\[
q=\lim_{x\rightarrow+\infty}f\left(x\right)-mx=\lim_{x\rightarrow+\infty}\frac{x^{3}}{x^{2}-1}-x=\lim_{x\rightarrow+\infty}\frac{x^{3}-x^{3}+1}{x^{2}-1}=0
\]
La retta y=x è un asintoto obliquo.
\[
\lim_{x\rightarrow1^{\pm}}f\left(x\right)=\left[\frac{1}{0^{+}}\right]=+\infty
\]
x=1 , e x=-1 (perchè la funzione è dispari) sono asintoti verticali.
6) Derivate:
visto che studiamo la funzione per x positive, e visto che vogliamo
togliere il valore assoluto, avremo due casi:
a) Intervallo (0;1):
\[
f'\left(x\right)=\frac{3x^{2}\left(1-x^{2}\right)-x^{3}\left(-2x\right)}{\left(1-x^{2}\right)^{2}}=\frac{3x^{2}-3x^{4}+2x^{4}}{\left(1-x^{2}\right)^{2}}=\frac{3x^{2}-x^{4}}{\left(1-x^{2}\right)^{2}}
\]
\[
f'\left(x\right)\geq0\rightarrow3x^{2}-x^{4}\geq0\rightarrow x^{2}\left(3-x^{2}\right)\geq0
\]
\[
f'\left(x\right)\geq0\rightarrow x\geq-\sqrt{3}\;\wedge\; x\leq\sqrt{3}
\]
quindi f'(x) è positiva nell'intervallo (0;1), di conseguenza in questo
intervallo f(x) è crescente. In x=0 si annulla, quindi (0;0) sarà
un punto di flesso a tangente orizzontale:
\[
F\left(0;0\right)
\]
b) x>1:
\[
f'\left(x\right)=\frac{3x^{2}\left(x^{2}-1\right)-x^{3}\left(2x\right)}{\left(x^{2}-1\right)^{2}}=\frac{3x^{4}-3x^{2}-2x^{4}}{\left(x^{2}-1\right)^{2}}=\frac{x^{4}-3x^{2}}{\left(x^{2}-1\right)^{2}}
\]
\[
f'\left(x\right)\geq0\rightarrow x^{4}-3x^{2}\geq0\rightarrow x^{2}\left(x^{2}-3\right)\geq0
\]
\[
f'\left(x\right)\geq0\rightarrow x\leq-\sqrt{3}\;\vee\; x\geq\sqrt{3}
\]
quindi, considerando sempre l'intervallo x>1, tra 1 e rad3 f'(x) è
negativa e f(x) è decrescente, per x>rad3 f'(x) è positiva e f(x)
è crescente. Ricordando che la funzione è dispari avremo quindi un
minimo per x=rad3 e un massimo per x=-rad3:
\[
MAX\left(-\sqrt{3};-\frac{3}{2}\sqrt{3}\right)
\]
\[
MIN\left(+\sqrt{3};+\frac{3}{2}\sqrt{3}\right)
\]
Derivata seconda, i due casi:
a) Intervallo (0;1):
\[
f''\left(x\right)=\frac{\left(6x-4x^{3}\right)\left(1-x^{2}\right)^{2}-\left(3x^{2}-x^{4}\right)2\left(1-x^{2}\right)\left(-2x\right)}{\left(1-x^{2}\right)^{4}}
\]
facendo i conti:
\[
f''\left(x\right)\geq0\rightarrow Num\geq0
\]
\[
f''\left(x\right)>0\;\forall x\in\left(0;1\right)
\]
quindi in questo intervallo la funzione risulta convessa. Nell'intervallo
(-1;0) risulterà concava.
b) x>1:
\[
f''\left(x\right)=\frac{\left(4x^{3}-6x\right)\left(x^{2}-1\right)^{2}-\left(x^{4}-3x^{2}\right)2\left(x^{2}-1\right)\left(2x\right)}{\left(x^{2}-1\right)^{4}}
\]
facendo i conti:
\[
f''\left(x\right)\geq0\rightarrow Num\geq0
\]
\[
f''\left(x\right)>0\;\forall x\in\left(1;+\infty\right)
\]
quindi in questo intervallo la funzione risulta convessa. Nell'intervallo
x<-1 risulterà concava.


la simmetria è rispetto all'asse y ... e all'asse x, quindi rispetto all'origine
RispondiEliminaSi esatto, grazie, ho modificato!
RispondiEliminanello studio delle derivate perchè nell intervallo (0,1) si considera x^3/(1-x^2) mentre per x>1 si considera x^3/(x^2-1)?
RispondiEliminanon si dovrebbe considerare per entrambi i casi x^3/(x^2-1)?dato che stiamo considerando la parte per x>0
nello studio del segno il numeratore x^3>0 non dovrebbe essere x>0?e non per ogni x
RispondiEliminaCiao Anonimo/i,
RispondiElimina1) In questo caso il punto determinante non è x=0 ma x=1, perchè l'argomento del modulo cambia segno in x=-1, e x=1 (vedi inizio dello studio). Quindi per x positive (stiamo studiando la f solo per x>0 perchè è simmetrica): per x>1 il den sarà x^2-1, per x compreso tra 0 e 1 sarà 1-x^2
2) Si infatti c'è scritto "per ogni x>0"
Ciao Albert...Scusa la domanda stupida,ma perchè si studia la derivata nell intervallo (0;1) e per x maggiori di 1?Ti ringrazio in anticipo per la tua cortesia
RispondiEliminaCiao Anonimo,
RispondiEliminastudiamo la funzione per x>0 perchè f è dispari. Per togliere il modulo dobbiamo fare però i due casi: f, f',f'' avranno quindi una forma in (0,1), un'altra in (1,+inf).
ciao Albert, ma il denominatore del segno . x^2 -1 >0 non dovrebbe essere poi essere x<-1 e x>1? grazie
RispondiEliminaIl denominatore è un modulo, quindi sempre positivo.
EliminaBuongiorno Albert, ma cosa c'entra quel 3/2 nel max e nel min ? grazie
RispondiEliminaah ho capito hai sostituito , ma dove ?
RispondiEliminaHo sostituito -rad3 e +rad3 nella funzione iniziale.
EliminaNON HO CAPITO PERCHE' PRIMA IO CONSIDERO X^2-1 E POI 1-X^2?
RispondiEliminail dominio e' -inf a -1 da -1.1 U 1 +INF?
IL SEGNO DELLA FUNZIONE E' SEMPRE POSITIVA PERCHE' E' IN MODULO
- Perchè faccio i due casi del modulo...|t|=t se t>=0 mentre |t|=-t se t<0
Elimina- Il dominio viene così anche a me
- Il segno corrisponde col segno di x^3 perchè al denominatore ho un modulo sempre positivo, quindi f>0 quando x^3>0 ovvero quando x>0
Posso chiederti riguardo lo studio di una funz simile a questa?
RispondiEliminaF(x)= lg(x^2/|x+2|)
Ciao Valerio, mi dispiace, ma non svolgo studi di funzione completi a richiesta.
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RispondiEliminain numero 5 q non dovrebbe essere (x)/((x^2)-1)..?
RispondiEliminaDopo i calcoli.. Moltiplicando x(x^2-1) è uguale a (x)/((x^2)-1) e non a 1/((x^2)-1).
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RispondiEliminanel calcolo dei limiti, precisamente nel calcolo della q dovrebbe portare infinito e non 0 visto che dovrebbe essere x^3/(x^2-1)-x e quindi x^3-x(x^2-1) ed ha come risultato x^3-x^3-x/(x^2-1) e semplificato x/(x^2-1)
RispondiEliminaAlbert perchè al limiti c'è x^3 al numeratore invece di x^2 quando si calcola la q?
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