Aula di Scienze

Aula di Scienze

Persone, storie e dati per capire il mondo

Speciali di Scienze
Materie
Biologia
Chimica
Fisica
Matematica
Scienze della Terra
Tecnologia
I blog
Sezioni
Come te lo spiego
Science News
Podcast
Interviste
Video
Animazioni
L'esperto di matematica
L'esperto di fisica
L'esperto di chimica
Chi siamo
Cerca
L'esperto di matematica

Uno studio di funzione

Elisa propone lo studio della seguente funzione: \[f\left( x \right)=\arcsin \left( \frac{{{x}^{3}}}{{{x}^{2}}-1} \right)\]
leggi
Ricevo da Elisa la seguente domanda:   Professore, la prego di aiutarmi a fare lo studio della seguente funzione: \[f\left( x \right)=\arcsin \left( \frac{{{x}^{3}}}{{{x}^{2}}-1} \right)\] partendo dallo studio di \(y=\frac{{{x}^{3}}}{{{x}^{2}}-1}\).   Grazie.   Le rispondo così:   Cara Elisa, osserviamo innanzitutto che, essendo funzione dispari di argomento dispari, la funzione in questione è dispari, cioè il suo grafico è simmetrico centralmente rispetto all’origine. Il domino è dato dai valori di \(x\) che soddisfano la seguente disequazione: \[-1\le \frac{{{x}^{3}}}{{{x}^{2}}-1}\le 1\quad .\] Poiché la funzione \(y=\frac{{{x}^{3}}}{{{x}^{2}}-1}\), con derivata \(y'=\frac{{{x}^{2}}\left( {{x}^{2}}-3 \right)}{{{\left( {{x}^{2}}-1 \right)}^{2}}}\), presenta, in corrispondenza a \(x=-\sqrt{3}\) e \(x=+\sqrt{3}\), un massimo relativo e un minimo relativo di valori rispettivamente \(-\frac{3\sqrt{3}}{2}\) e \(+\frac{3\sqrt{3}}{2}\), mentre risulta monotona decrescente da \(+\infty\) a \(-\infty\) all’interno dell’intervallo \(\left[ -1,1 \right]\), si dedcue che il dominio della funzione \(f(x)\) sia dato dall’intervallo \(\left[ -\bar{x},\bar{x} \right]\), essendo \(\bar{x}\approx 0,7548\) l’unica soluzione reale dell’equazione \(\frac{{{x}^{3}}}{{{x}^{2}}-1}=-1\). L’andamento della funzione \(f(x)\) nel dominio \(D=\left[ -0,7548;0,7548 \right]\) è quindi analogo a quello della funzione \(y=\frac{{{x}^{3}}}{{{x}^{2}}-1}\) nello stesso intervallo, compreso il flesso orizzontale nell’origine: le derivate prima e  seconda della funzione \(f(x)\): \[f'\left( x \right)=\frac{{{x}^{2}}\left( {{x}^{2}}-3 \right)}{\sqrt{\left( {{x}^{2}}-1 \right)\left( -{{x}^{6}}+{{x}^{4}}-2{{x}^{2}}+1 \right)}}\]\[f''\left( x \right)=\frac{x\left( {{x}^{10}}-8{{x}^{8}}+5{{x}^{6}}+2{{x}^{4}}-10{{x}^{2}}+6 \right)}{{{\left( {{x}^{2}}-1 \right)}^{3/2}}{{\left( -{{x}^{6}}+{{x}^{4}}-2{{x}^{2}}+1 \right)}^{3/2}}}\] si annullano entrambe, nel dominio \(D\), solamente per \(x=0\).   Massimo Bergamini
figura1243

Devi completare il CAPTCHA per poter pubblicare il tuo commento