a) Estudie la continuidad y derivabilidad de f en su dominio.b) Determine los intervalos de crecimiento y decrecimiento de la función f.c) Calcule ∫23f(x)dx.
ContinuidadIntegral definidaMonotonía
Análisis de la función definida a trozos
f(x)=⎩⎨⎧−x+2−x2+6x−8xx−3si x≤2si 2<x<4si x≥4
a) Estudie la continuidad y derivabilidad de f en su dominio.
La función está compuesta por tramos polinómicos y una función racional. El dominio de la función es R. En el tramo racional xx−3, el punto de discontinuidad x=0 no pertenece a su dominio de definición [4,∞).Analizamos la continuidad en el punto de unión x=2:
limx→2−(−x+2)=0,limx→2+(−x2+6x−8)=0,f(2)=0
Como los límites laterales coinciden con el valor de la función, f es continua en x=2.Analizamos la continuidad en el punto de unión x=4:
limx→4−(−x2+6x−8)=0,limx→4+44−3=41,f(4)=41
Al ser los límites laterales distintos, existe una discontinuidad de salto finito en x=4. El dominio de continuidad es R∖{4}.Para la derivabilidad, obtenemos la derivada en los tramos abiertos:
f′(x)=⎩⎨⎧−1−2x+6x23si x<2si 2<x<4si x>4
En x=2: f′(2−)=−1 y f′(2+)=−2(2)+6=2. Al ser distintas, la función no es derivable en x=2. En x=4 no es derivable por no ser continua. El dominio de derivabilidad es R∖{2,4}.
b) Determine los intervalos de crecimiento y decrecimiento de la función f.
Estudiamos el signo de la derivada f′(x) en cada tramo:En (−∞,2): f′(x)=−1<0, por lo que la función es decreciente.En (2,4): f′(x)=−2x+6. La derivada se anula en x=3. Para x∈(2,3), f′(x)>0 (creciente). Para x∈(3,4), f′(x)<0 (decreciente).En (4,∞): f′(x)=x23>0, por lo que la función es creciente.Resumen: Decreciente en (−∞,2)∪(3,4) y creciente en (2,3)∪(4,∞).
c) Calcule ∫23f(x)dx.
En el intervalo [2,3], la función está definida como f(x)=−x2+6x−8. Calculamos la integral definida:
∫23(−x2+6x−8)dx=[−3x3+3x2−8x]23
Aplicamos la regla de Barrow evaluando en los límites de integración: