a) Calcule el valor de los parámetros a y b para que la función sea continua y tenga un máximo en x=1.Para que la función f(x) sea continua en x=2.5, los límites laterales deben ser iguales al valor de la función en ese punto.
limx→2.5−f(x)=a(2.5)2+b(2.5)+6=6.25a+2.5b+6 limx→2.5+f(x)=−1.4(2.5)+7=−3.5+7=3.5 Igualando ambos límites obtenemos la primera ecuación:
6.25a+2.5b+6=3.5⇒6.25a+2.5b=−2.5 Multiplicando por 4 para simplificar, obtenemos:
25a+10b=−10⇒5a+2b=−2(Ecuacioˊn 1) Para que la función tenga un máximo en x=1, la derivada de la primera parte de la función debe ser cero en ese punto. Primero, calculamos la derivada para x≤2.5:
f′(x)=2ax+b Establecemos f′(1)=0:
2a(1)+b=0⇒2a+b=0(Ecuacioˊn 2) Ahora resolvemos el sistema de ecuaciones formado por (Ecuación 1) y (Ecuación 2).De la Ecuación 2, despejamos b: b=−2a.Sustituimos b en la Ecuación 1:
5a + 2(-2a) = -2
5a−4a=−2 Ahora calculamos b:
b=−2a=−2(−2)=4 Los valores de los parámetros son a=−2 y b=4.
b) Represente gráficamente la función g(x)=−2x2+2x+4 y calcule el área de la región acotada, limitada por la gráfica de dicha función y el eje de abscisas.La función g(x)=−2x2+2x+4 es una parábola que se abre hacia abajo (porque el coeficiente de x2 es negativo).Calculamos sus puntos clave para la representación gráfica:1. Vértice: La coordenada x del vértice es xv=−2ab.
xv=−2(−2)2=−−42=0.5 yv=g(0.5)=−2(0.5)2+2(0.5)+4=−2(0.25)+1+4=−0.5+1+4=4.5 El vértice está en (0.5,4.5).2. Puntos de corte con el eje Y: Hacemos x=0.
g(0)=−2(0)2+2(0)+4=4 El punto de corte con el eje Y es (0,4).3. Puntos de corte con el eje X: Hacemos g(x)=0.
−2x2+2x+4=0 Dividimos por −2:
x2−x−2=0 Factorizamos la ecuación:
(x−2)(x+1)=0 Los puntos de corte con el eje X son x=2 y x=−1.La gráfica es una parábola con vértice en (0.5,4.5), que corta el eje Y en (0,4) y el eje X en (−1,0) y (2,0).
Cálculo del área
El área de la región acotada limitada por la gráfica de g(x) y el eje de abscisas se calcula mediante la integral definida de la función entre sus puntos de corte con el eje X, que son x=−1 y x=2. Dado que la parábola se abre hacia abajo y el vértice está por encima del eje X entre estos puntos, la función es positiva en este intervalo.
A=∫−12(−2x2+2x+4)dx Primero, calculamos la integral indefinida:
∫(−2x2+2x+4)dx=−32x3+22x2+4x=−32x3+x2+4x Ahora, evaluamos la integral definida utilizando la regla de Barrow:
A=[−32x3+x2+4x]−12 A=(−32(2)3+(2)2+4(2))−(−32(−1)3+(−1)2+4(−1)) A=(−316+4+8)−(−32(−1)+1−4) A=(−316+12)−(32−3) A=(3−16+36)−(32−9) A=320−(−37) A=320+37=327=9 El área de la región acotada es de 9 unidades cuadradas.