a) Halle los puntos de corte con los ejes, los intervalos de crecimiento y decrecimiento, los extremos relativos de f y su curvatura.b) Represente gráficamente la función f.c) Calcule el área del recinto acotado, limitado por la gráfica de f y el eje de abscisas.
DerivadasCrecimientoCurvatura+2
a) Halle los puntos de corte con los ejes, los intervalos de crecimiento y decrecimiento, los extremos relativos de f y su curvatura.
Corte con el eje Y: Se evalúa la función en x=0.
f(0)=03−3(0)2+2(0)=0
El punto de corte con el eje Y es (0,0).Corte con el eje X: Se iguala la función a cero para encontrar las raíces.
f(x)=x3−3x2+2x=0x(x2−3x+2)=0x(x−1)(x−2)=0
Las raíces son x=0, x=1 y x=2. Los puntos de corte con el eje X son (0,0), (1,0) y (2,0).Intervalos de crecimiento y decrecimiento y extremos relativos: Se calcula la primera derivada y se iguala a cero para encontrar los puntos críticos.
Los puntos críticos son x1=1−33≈0.42 y x2=1+33≈1.58. Se analizan los signos de f′(x) en los intervalos determinados por estos puntos.Para x<1−33 (ej. x=0): f′(0)=2>0⇒ la función es creciente.Para 1−33<x<1+33 (ej. x=1): f′(1)=3−6+2=−1<0⇒ la función es decreciente.Para x>1+33 (ej. x=2): f′(2)=3(2)2−6(2)+2=12−12+2=2>0⇒ la función es creciente.Intervalos de crecimiento: (−∞,1−33) y (1+33,∞).Intervalo de decrecimiento: (1−33,1+33).Extremos relativos: \\ Máximo relativo en x=1−33.
f(1−33)=(1−33)3−3(1−33)2+2(1−33)=923
El máximo relativo es (1−33,923).Mínimo relativo en x=1+33.
f(1+33)=(1+33)3−3(1+33)2+2(1+33)=−923
El mínimo relativo es (1+33,−923).Curvatura: Se calcula la segunda derivada y se iguala a cero para encontrar posibles puntos de inflexión.
f′′(x)=6x−6f′′(x)=0⇒6x−6=0⇒x=1
Se analiza el signo de f′′(x) en los intervalos determinados por x=1.Para x<1 (ej. x=0): f′′(0)=−6<0⇒ la función es cóncava hacia abajo (convexa).Para x>1 (ej. x=2): f′′(2)=6(2)−6=6>0⇒ la función es cóncava hacia arriba (cóncava).Punto de inflexión en x=1.
f(1)=13−3(1)2+2(1)=1−3+2=0
El punto de inflexión es (1,0).
b) Represente gráficamente la función f.
Para representar gráficamente la función, se utilizan los puntos de corte con los ejes, los extremos relativos y el punto de inflexión calculados en el apartado anterior. \\ Los puntos clave son: \\ - Cortes con los ejes: (0,0), (1,0), (2,0) \\ - Máximo relativo: (1−33,923)≈(0.42,0.38) \\ - Mínimo relativo: (1+33,−923)≈(1.58,−0.38) \\ - Punto de inflexión: (1,0) \\ La función crece hasta el máximo, decrece hasta el mínimo y vuelve a crecer. La concavidad cambia en el punto de inflexión.
c) Calcule el área del recinto acotado, limitado por la gráfica de f y el eje de abscisas.
El recinto acotado está limitado por la función f(x)=x(x−1)(x−2) y el eje de abscisas (y=0). Los puntos de corte con el eje X son x=0, x=1 y x=2. Esto divide el área en dos regiones, una entre x=0 y x=1, y otra entre x=1 y x=2.Se analiza el signo de f(x) en cada intervalo: \\ - En (0,1), por ejemplo, para x=0.5: f(0.5)=0.5(0.5−1)(0.5−2)=0.5(−0.5)(−1.5)=0.375>0. \\ - En (1,2), por ejemplo, para x=1.5: f(1.5)=1.5(1.5−1)(1.5−2)=1.5(0.5)(−0.5)=−0.375<0.El área total A se calcula como la suma de las integrales de los valores absolutos en cada intervalo.