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Una funzione

Silvia chiede aiuto in merito allo studio della seguente funzione: \[y=x{{e}^{-{{x}^{2}}+1}}\quad .\]
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Ricevo da Silvia la seguente domanda:   Caro professore, non ho ben capito come risolvere esercizi di questo tipo:   Si determinino massimi, minimi, concavità ed eventuali punti di flesso della funzione \[y=x{{e}^{-{{x}^{2}}+1}}\quad .\] Grazie.   Le rispondo così:   Cara Silvia, procediamo con un sistematico studio della funzione, osservando innanzitutto che essa è definita, continua e derivabile in tutto \(\mathbb{R}\), presenta una simmetria rispetto all’origine del riferimento (funzione dispari), è positiva per \(x>0\), nulla per \(x=0\), negativa per \(x<0\). Gli unici limiti che ha senso calcolare sono quelli all’infinito: \[\underset{x\to \pm \infty }{\mathop{\lim }}\,x{{e}^{-{{x}^{2}}+1}}=\underset{x\to \pm \infty }{\mathop{\lim }}\,\frac{x}{{{e}^{{{x}^{2}}-1}}}=0\] che implica il fatto che l’asse \(x\) è asintoto orizzontale per il grafico della funzione. Calcoliamo derivata prima e derivata seconda della funzione: \[y'=\left( 1-2{{x}^{2}} \right){{e}^{-{{x}^{2}}+1}}\quad y'=2x\left( 2{{x}^{2}}-3 \right){{e}^{-{{x}^{2}}+1}}\] e osserviamo che, essendo \(y’>0\) per \(-\frac{\sqrt{2}}{2}<x<\frac{\sqrt{2}}{2}\), \(y’=0\) per \(x=\pm\frac{\sqrt{2}}{2}\), \(y’<0\) altrove, si ha che la funzione presenta un minimo relativo per  \(x=-\frac{\sqrt{2}}{2}\), di valore \(x=\frac{\sqrt{2e}}{2}\), un massimo relativo per \(x=\frac{\sqrt{2}}{2}\), di valore \(x=-\frac{\sqrt{2e}}{2}\). Riguardo a concavità e flessi, osserviamo che \(y’’>0\) per \(-\sqrt{\frac{3}{2}}<x<0\vee x>\sqrt{\frac{3}{2}}\), \(y’’=0\) per \(x=\pm \sqrt{\frac{3}{2}}\), \(y’’<0\) per \(x<-\sqrt{\frac{3}{2}}\vee 0<x<\sqrt{\frac{3}{2}}\), per cui, essendo la funzione concava verso l’alto nei tratti in cui la derivata seconda è positiva, concava verso il basso nei tratti a derivata seconda negativa, nei punti in cui la derivata seconda si annulla si hanno dei punti di flesso obliquo, in cui la retta tangente attraversa il grafico.   Massimo Bergamini
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