a)1. Dibuje la gráfica de f′.La gráfica de f′ es una parábola cóncava hacia abajo, ya que tiene un vértice en (0,8) y corta al eje de abscisas en (−4,0) y (4,0). Esto significa que su punto máximo es (0,8). Es simétrica respecto al eje y.
2. A partir de dicha gráfica, halle los intervalos de crecimiento y decrecimiento de f, así como las abscisas de los extremos relativos de f.La función f es creciente cuando su derivada f′(x)>0. Observando la parábola de f′, los valores de f′(x) son positivos entre sus raíces, es decir, para x∈(−4,4).La función f es decreciente cuando su derivada f′(x)<0. Los valores de f′(x) son negativos fuera de sus raíces, es decir, para x∈(−∞,−4)∪(4,∞).Los extremos relativos de f ocurren donde f′(x)=0 y cambia de signo. Esto sucede en x=−4 y en x=4.En x=−4, f′ cambia de signo negativo a positivo, lo que indica un mínimo relativo para f.En x=4, f′ cambia de signo positivo a negativo, lo que indica un máximo relativo para f.
3. Sabiendo que la gráfica de f pasa por el origen de coordenadas, calcule la recta tangente a la gráfica de f en el punto de abscisa x=0.La ecuación de una parábola con raíces x1 y x2 es y=a(x−x1)(x−x2). Dado que las raíces de f′ son −4 y 4, su ecuación es f′(x)=a(x−(−4))(x−4)=a(x2−16).Sabemos que el vértice de f′ está en (0,8), lo que significa que f′(0)=8. Sustituyendo en la ecuación:
a(02−16)=8⟹−16a=8⟹a=−21 Por lo tanto, la ecuación de la derivada es f′(x)=−21(x2−16)=−21x2+8.Para la recta tangente a la gráfica de f en x=0, necesitamos un punto (x0,y0) y la pendiente m.El punto de tangencia es (0,f(0)). Como la gráfica de f pasa por el origen de coordenadas, f(0)=0. Así, el punto es (0,0).La pendiente de la recta tangente en x=0 es f′(0).
m=f′(0)=−21(0)2+8=8 La ecuación de la recta tangente es y−y0=m(x−x0):
y−0=8(x−0)⟹y=8x b) Calcule la derivada de la función g(x)=(−3+x2)⋅e2x−1.Usamos la regla del producto para derivar: (u⋅v)′=u′v+uv′. Aquí, u=−3+x2 y v=e2x−1.
v′=e2x−1⋅(2x−1)′=e2x−1⋅2=2e2x−1 Ahora aplicamos la fórmula:
g′(x)=(2x)⋅e2x−1+(−3+x2)⋅(2e2x−1) Factorizamos e2x−1:
g′(x)=e2x−1[2x+2(−3+x2)] g′(x)=e2x−1[2x−6+2x2] Reordenando los términos dentro del corchete:
g′(x)=e2x−1(2x2+2x−6)