a) Calcule la derivada de las siguientes funciones:Para la función f(x)=ln(x+1x−1), podemos usar las propiedades de los logaritmos para simplificar la expresión antes de derivar:
f(x)=ln(x−1)−ln(x+1) Ahora, derivamos término a término, aplicando la regla de la cadena:
f′(x)=x−11⋅(1)−x+11⋅(1) f′(x)=x−11−x+11 Para simplificar, hallamos un denominador común:
f′(x)=(x−1)(x+1)(x+1)−(x−1)=x2−1x+1−x+1 f′(x)=x2−12 Para la función g(x)=x3⋅e2x2, aplicamos la regla del producto (uv)′=u′v+uv′. Consideramos u=x3 y v=e2x2.Derivadas de u y v:
u′=dxd(x3)=3x2 v′=dxd(e2x2)=e2x2⋅dxd(2x2)=e2x2⋅4x=4xe2x2 Ahora aplicamos la regla del producto:
g′(x)=(3x2)⋅e2x2+x3⋅(4xe2x2) g′(x)=3x2e2x2+4x4e2x2 Podemos factorizar x2e2x2:
g′(x)=x2e2x2(3+4x2) b) Represente gráficamente la parábola h(x)=x2+x+1, indicando el vértice y los puntos de corte con los ejes coordenados.La función es una parábola h(x)=x2+x+1. Los coeficientes son a=1, b=1, c=1.Cálculo del vértice:La coordenada x del vértice se calcula con la fórmula xv=−2ab.
xv=−2⋅11=−21 La coordenada y del vértice se obtiene sustituyendo xv en la función:
yv=h(−21)=(−21)2+(−21)+1=41−21+1=41−42+44=43 El vértice de la parábola es V(−21,43).Puntos de corte con los ejes coordenados:Corte con el eje y: Se hace x=0.
h(0)=02+0+1=1 El punto de corte con el eje y es (0,1).Corte con el eje x: Se hace h(x)=0.
x2+x+1=0 Calculamos el discriminante de la ecuación cuadrática Δ=b2−4ac.
Δ=12−4(1)(1)=1−4=−3 Como el discriminante es negativo (Δ<0), no existen raíces reales, lo que significa que la parábola no corta el eje x.Representación gráfica:La parábola tiene el vértice en V(−21,43), corta el eje y en (0,1) y no corta el eje x. Como el coeficiente a=1>0, la parábola se abre hacia arriba, estando siempre por encima del eje de abscisas.
c) Calcule el área del recinto limitado por la gráfica de h(x)=x2+x+1, el eje de abscisas y las rectas x=−21 y x=0.Dado que la función h(x)=x2+x+1 es siempre positiva (su mínimo es yv=43>0), el área se calcula mediante la integral definida de h(x) entre los límites x=−21 y x=0.
Aˊrea=∫−210(x2+x+1)dx Primero, calculamos la integral indefinida:
∫(x2+x+1)dx=3x3+2x2+x+C Ahora, evaluamos la integral definida utilizando la Regla de Barrow:
Aˊrea=[3x3+2x2+x]−210 Aˊrea=(303+202+0)−(3(−21)3+2(−21)2+(−21)) Aˊrea=0−(3−81+241−21) Aˊrea=−(−241+81−21) Buscamos un denominador común (24) para las fracciones dentro del paréntesis:
Aˊrea=−(−241+243−2412) Aˊrea=−(24−1+3−12) Aˊrea=−(24−10) Aˊrea=2410=125 El área del recinto es 125 unidades cuadradas.