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Ejercicios de Cálculo
← 5.2 Concavidad y comportamiento gráfico

Análisis completo de una función racional

Tema
5. Aplicaciones de la derivada › 5.2 Concavidad y comportamiento gráfico
Dificultad
Avanzado
Método
Dominio, simetría, asíntotas, primera y segunda derivada

Haz el análisis completo de f(x)=x2x2−1f(x) = \dfrac{x^2}{x^2 - 1}: dominio, simetría, asíntotas, crecimiento, extremos y concavidad.

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  1. Dominio: R∖{−1,1}\mathbb{R} \setminus \{-1, 1\}. Como f(−x)=f(x)f(-x) = f(x), es par (simétrica respecto del eje yy). Corta los ejes solo en (0,0)(0, 0).
  2. Asíntotas: verticales x=±1x = \pm 1 (numerador 1≠01 \neq 0 y denominador 00); horizontal y=1y = 1, porque lim⁡x→±∞f(x)=1\displaystyle \lim_{x \to \pm\infty} f(x) = 1.
  3. f′(x)=2x(x2−1)−x2⋅2x(x2−1)2=−2x(x2−1)2f'(x) = \frac{2x(x^2 - 1) - x^2 \cdot 2x}{(x^2 - 1)^2} = \frac{-2x}{(x^2 - 1)^2}. Positiva para x<0x < 0 y negativa para x>0x > 0 (fuera de ±1\pm 1): crece en (−∞,−1)(-\infty, -1) y (−1,0)(-1, 0), decrece en (0,1)(0, 1) y (1,∞)(1, \infty). Máximo local en (0,0)(0, 0).
  4. f′′(x)=6x2+2(x2−1)3f''(x) = \frac{6x^2 + 2}{(x^2 - 1)^3}. El numerador es siempre positivo; el signo lo da (x2−1)3(x^2 - 1)^3: cóncava hacia arriba para ∣x∣>1|x| > 1 y hacia abajo para ∣x∣<1|x| < 1.
  5. No hay puntos de inflexión: la concavidad cambia en x=±1x = \pm 1, pero esos puntos no pertenecen al dominio.

Resultado final: Par; asíntotas x=±1x = \pm 1 e y=1y = 1; máximo local (0,0)(0, 0); cóncava hacia abajo en (−1,1)(-1, 1) y hacia arriba en ∣x∣>1|x| > 1; sin puntos de inflexión.

−4−3−2−11234−5−4−3−2−112345xy(0, 0)
  • f(x)=x2x2−1f(x) = \dfrac{x^2}{x^2 - 1}

Tres ramas separadas por las asíntotas verticales x = -1 y x = 1, con asíntota horizontal y = 1 (punteada) y máximo local en el origen.