a) Calcula λ y μ.Para que la función f(x) sea continua en x=0, el límite de la función cuando x→0 debe ser igual al valor de la función en x=0. Es decir, limx→0f(x)=f(0)=μ.Calculamos el límite:
limx→0x2eλx−ex−x Al sustituir x=0, obtenemos una indeterminación del tipo 00. Aplicamos la Regla de L'Hôpital:
limx→0dxd(x2)dxd(eλx−ex−x)=limx→02xλeλx−ex−1 Si volvemos a sustituir x=0, obtenemos 2⋅0λe0−e0−1=0λ−1−1=0λ−2. Para que este límite exista y no sea infinito, el numerador debe ser cero. Por lo tanto:
λ−2=0⟹λ=2 Ahora que conocemos λ=2, volvemos a calcular el límite con este valor:
limx→02x2e2x−ex−1 Este límite sigue siendo una indeterminación del tipo 00. Aplicamos la Regla de L'Hôpital por segunda vez:
limx→0dxd(2x)dxd(2e2x−ex−1)=limx→024e2x−ex Sustituimos x=0 en la expresión resultante:
μ=24e2⋅0−e0=24⋅1−1=23 Por lo tanto, los valores son λ=2 y μ=23.
b) Para λ=2, calcula la ecuación de la recta tangente a la gráfica de f en el punto de abscisa x=1.La función para x=0 es f(x)=x2e2x−ex−x. La ecuación de la recta tangente en x=1 viene dada por y−f(1)=f′(1)(x−1).Primero, calculamos f(1):
f(1)=12e2(1)−e1−1=e2−e−1 Ahora, calculamos la derivada f′(x) utilizando la regla del cociente:
f′(x)=(x2)2(2e2x−ex−1)x2−(e2x−ex−x)(2x) Simplificamos la expresión de f′(x):
f′(x)=x4x((2e2x−ex−1)x−2(e2x−ex−x)) f′(x)=x3(2e2x−ex−1)x−2(e2x−ex−x) Ahora, evaluamos f′(1):
f′(1)=13(2e2(1)−e1−1)(1)−2(e2(1)−e1−1) f′(1)=(2e2−e−1)−2(e2−e−1) f′(1)=2e2−e−1−2e2+2e+2 f′(1)=e+1 Finalmente, sustituimos f(1) y f′(1) en la ecuación de la recta tangente:
y−(e2−e−1)=(e+1)(x−1) y−e2+e+1=(e+1)x−(e+1) y=(e+1)x−e−1+e2−e−1 y=(e+1)x+e2−2e−2 La ecuación de la recta tangente a la gráfica de f en el punto de abscisa x=1 es y=(e+1)x+e2−2e−2.