Studio di due funzioni fratte con esponenziali e modulo

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Studio di due funzioni fratte con esponenziali e modulo #3822

avt
lullabi
Punto
Buonasera a tutti! Qualcuno mi potrebbe aiutare con lo studio di due funzioni fratte con esponenziali e modulo?

La prima funzione fratta che devo studiare è questa

y = (e^x-1)/(e^x+1)

Quando arrivo a calcolare i limiti della funzione mi blocco!

La seconda funzione che devo studiare è

y = ((x-1)^3)/(x+|x-1|)

Quando faccio il dominio devo sostituire una volta il segno + e una volta il segno meno al denominatore?

Grazie mille!
 
 

Studio di due funzioni fratte con esponenziali e modulo #3826

avt
frank094
Sfera
Buonasera lullabi, iniziamo con la prima e seguiamo il procedimento per lo studio di funzione fino ai limiti.

f(x) = (e^x-1)/(e^x+1)

L' insieme di definizione è facilmente calcolabile in quanto l'unico problema potrebbe darlo il denominatore, ma e^x+1 > 0 di conseguenza possiamo identificare il dominio della funzione con l'insieme dei numeri reali:

D = R.

Vediamo ora se la funzione è pari, dispari o nessuno dei due calcolando f(-x):

f(-x) = (e^(-x)-1)/(e^(-x)+1) = (1-e^x)/(1+e^x)

La relazione che sussiste è

f(-x) = -f(x)

di conseguenza la funzione è dispari ( simmetrica rispetto all'origine degli assi cartesiani ).

Studiamo adesso l'intersezione con l'asse delle y, calcolando f(0), e con l'asse delle y risolvendo l'equazione particolare associata.

f(0) = (1-1)/(1+1) = 0

Con l'asse delle y si interseca nel punto (0, 0) .. a questo punto risolvendo l'equazione associata si nota che l'unica soluzione è x = 0, ciò implica che l'unico punto di intersezione è

P = (0, 0)

Studiamo infine il segno della funzione ponendo f(x) > 0 per vedere quanto è positiva e f(x) < 0 per quando è negativa.

f(x) > 0 → (e^x-1)/(e^x+1) > 0

Il denominatore è sempre positivo mentre il numeratore è positivo quando x è maggiore di zero e negativo quando x è minore di zero. Diciamo quindi che

(e^x-1)/(e^x+1) = Positiva x > 0 ; Negativa x < 0


Adesso il tanto agognato calcolo dei limiti che a quanto dici ti procura problemi nell'andare avanti; vediamo come si comporta la funzione quando la x tende a più infinito:

lim_(x → +∞) (e^x-1)/(e^x+1) = (e^x(1-(1)/(e^x)))/(e^x(1+(1)/(e^x))) = 1

Il risultato scaturisce dal fatto che il termine 1 / e^x tende a zero quando x tende ad infinito di conseguenza 1/1 = 1.

Vediamo ora il comportamento della funzione dal lato opposto:

lim_(x → -∞) (e^x-1)/(e^x+1) = (e^x(1-(1)/(e^x)))/(e^x(1+(1)/(e^x))) = -1

Il procedimento è simile a quello sopra .. infatti se x tende a meno infinito e^x tende a zero, viene quindi - 1 / 1 = - 1.

Ok, a questo punto che cos'altro devi studiare? Derivata, Asintoti, e punti particolari ( flesso, angolosi, cuspidi, ecc.. ) ?
Una volta che abbiamo terminato con questa funzione passiamo all'altra, ok emt ?

Studio di due funzioni fratte con esponenziali e modulo #3840

avt
lullabi
Punto
Grazie mille! Dato che siamo solo agli inizi non lo facciamo completo, è rimasto solo da trovare gli eventuali asintoti. emt

Studio di due funzioni fratte con esponenziali e modulo #3842

avt
frank094
Sfera
Nessun problema emt !

Gli asintoti si trovano assai facilmente: essendo la funzione continua in tutto il suo dominio R, non presenta asintoti verticali ( quelli della forma x = k ); vediamo per quelli obliqui/orizzontali.

Il coefficiente angolare dei possibili asintoti obliqui si trova facendo il limite per x che tende a più infinito ( meno infinito ) della funzione divisa per x; in questo caso possiamo vederli insieme tanto il risultato non cambia:

m_1 = m_2 = lim_(x →±∞) (f(x))/(x) = (e^x-1)/(x(e^x+1)) = 0

I termini noti invece sono diversi e sono dati dal limite per x che tende a più infinito ( meno infinito ) della funzione - mx .. ma essendo m = 0 ci troviamo a risolvere gli stessi limiti studiati in precedenza:

b_1 = lim_(x → +∞) f(x) = 1

b_2 = lim_(x → -∞) f(x) = -1

I due asintoti orizzontali sono dunque

y = -1 ; y = 1

E' tutto chiaro? Intanto che mi rispondi inizio ad elaborare la seconda funzione ( ci vorrà un po' di più per la presenza del modulo ) emt !
Ringraziano: Omega

Studio di due funzioni fratte con esponenziali e modulo #3847

avt
frank094
Sfera
Analizziamo adesso la seconda funzione

f(x) = ((x-1)^3)/(x+|x-1|)

La definizione di modulo ci consente di spezzare la funzione e studiarla in maniera semplificata e sicuramente più conveniente:

f(x) = f_1(x) = ((x-1)^3)/(2x-1) se x ≥ 1 ; f_2(x) = (x-1)^3 se x < 1

La funzione per questo motivo risulta continua e definita in tutto l'insieme dei numeri reali ( prova a risolvere l'equazione denominatore = 0 per convincertene ); troviamo così che l'insieme di definizione è

D = R

La funzione si vede immediatamente non presentare alcuna simmetria né con l'asse delle y né con l'origine degli assi cartesiani ( non è né pari né dispari ) perciò possiamo passare all'intersezione con gli assi.

f_2(0) = (0-1)^3 = -1

Ci da l'intersezione con l'asse delle y; se ci fai caso ho sostituito 0 alla seconda funzione e non a quella iniziale: 0 è minore di 1 di conseguenza posso lavorare direttamente con f_2(x).
Per quanto riguarda l'asse delle x, la funzione si annulla solo quando si annulla numeratore .. di conseguenza si ha

(x-1)^3 = 0 → x = 1

I punti di intersezione con gli assi sono quindi

f(x) → P_x = (1, 0) ; P_y = (0,-1)

Studiamo adesso il segno della funzione facendo solo alcune considerazioni sulle due funzioni in gioco. E' chiaro che f_1(x), nel suo insieme di definizione, è sempre positiva perché sia numeratore che denominatore sono sempre maggiori di zeri; f_2(x), nel suo insieme di definizione, è sempre negativa. Schematizzando:

f(x) = ((x-1)^3)/(x+|x-1|) = Positiva x > 1 ; Negativa x < 1

Infine vediamo come si comporta la funzione quando x tende a più infinito ( meno infinito ); inutile dire che se x tende a più infinito prendo la funzione definita in per x > 1, se x tende a meno infinito la funzione definita in x < 1:

lim_(x → +∞) f_1(x) = lim_(x → +∞) ((x-1)^3)/(2x-1) = +∞

lim_(x → -∞) f_2(x) = lim_(x → -∞) (x-1)^3 = -∞

Di asintoti verticali, essendo la funzione continua in tutto il suo dominio, non ve ne sono; di asintoti orizzontali nemmeno dato che la funzione tende a + infinito da una parte e a - infinito dall'altra; vediamo gli obliqui:

m_1 lim_(x → +∞) (f_1(x))/(x) = ((x-1)^3)/(2x^2-x) = +∞

m_2 lim_(x → -∞) (f_2(x))/(x) = ((x-1)^3)/(x) = +∞

Non esistono neanche asintoti obliqui; è tutto chiaro emt ?
Ringraziano: Omega

Studio di due funzioni fratte con esponenziali e modulo #3848

avt
lullabi
Punto
Chiarissimo:) grazie mille ancora! Sempre gentilissimi!
Ringraziano: frank094
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Os