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[Risolto] Dimostrare che la funzione possiede punti di flesso senza calcolare la derivata seconda

  

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La funzione è la seguente

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Non so come dimostrare che la funzione ha punti di flesso, senza calcolare la derivata seconda. L'unica cosa che mi è venuta in mente è usare il teorema di Rolle, però non so come usarlo in questo caso. La derivata prima è

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Per usare il teorema di Rolle dovrei trovare un intervallo chiuso e limitato contenuto nel dominio della derivata prima in cui la derivata assume agli estremi lo stesso valore. Però non ho idea di come procedere, qualcuno saprebbe aiutarmi o ha in mente una soluzione alternativa al teorema di Rolle?

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La derivata prima mi sembra corretta.
Forse potresti provare in maniera un po' "empirica": se trovi una X_0 in cui la derivata assume un certo valore; poi trovi una X_1 con X_1>X_0 in cui la derivata prima assume un valore maggiore; poi trovi un altro valore X_2 con X_2>X_1 in cui la derivata prima assume un valore minore... Sei riuscito a mostrare che la derivata prima è "prima crescente", "poi decrescente", quindi da qualche parte tra X_0 e X_2 c'è per forza un flesso.

Non ho il tempo adesso di guardare per bene e potrei sbagliarmi, ma mi sembra che il limite della derivata prima con X che tende a 0 da destra, sia 0. E diciamo che X_0=0,0001
Poi potresti prendere come X_1=1
Poi prendere X_2=100
E vedere un po' cosa succede...

Credo esista una strada migliore di questa, ma adesso non mi è venuto in mente niente di meglio e ho pensato di provare a scrivertelo, magari l'idea giusta viene a te 😉

@docferrux grazie della risposta. Vediamo se qualcun altro mi risponde e magari riesce a trovare un alternativa diversa dall'andare a tentativi. Si tratta di un esercizio particolare come puoi ben vedere. I calcoli sono corretti, però la derivata prima è già complicata da studiare, per determinare dove si annulla e il segno si deve procedere per via grafica. Ci si può accontentare di uno studio approssimativo della funzione, calcolando il dominio, il segno, e i limiti agli estremi del dominio. Ho trovato che è definita per ogni x diverso da -1 e da 0; ammette un asintoto obliquo y=x+1, x=0 è un asintoto verticale sinistro e x=-1 è un asintoto verticale destro. Risulta positiva per -1<x<0 e per x>0 e negativa per x<-1. Questa più o meno basta per avere un grafico approssimativo della funzione, ma purtroppo non ci dice nulla sui flessi. In base al grafico i flessi andrebbero visti nel caso in cui x<-1 o x>0. Se 0<x<1 molto probabilmente non ci sono flessi e in questo range dovrebbe esserci un punto di minimo relativo.



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Sì, mi torna tutto quello che dici...
In un primo momento avevo sperato che tra -1 e 0 la funzione cambiasse segno e con x che tende a -1 la funzione tendesse a meno infinito e con x che tende a 0 tendesse a più infinito (così avevi garantita l'esistenza del flesso all'interno di quell'intervallo dato che ci sarebbe stato di sicuro un cambio di concavità).

Rolle mi sembra non serva a molto, perché il flesso non è detto sia a tangente orizzontale e in questo caso direi proprio che non lo è...

La cosa a cui avevo pensato era di studiare la crescenza e la decrescenza della derivata prima (che poi coincide con lo studio del segno della derivata seconda), ma non mi è venuto in mente niente di meglio che fare quei tentativi che suggerivo.

In maniera sintetica, la cosa che vedo al volo è che per X sufficientemente grandi il fattore "e alla -1 fratto x(x+1)" conta poco perché tende ad 1 e anche l'altro fattore (la frazione algebrica) tende ad 1, dato che abbiamo grado 3 sia al num, che al den.
Quindi se riusciamo a trarre qualche altra informazione "a occhio" tra 0 e più infinito che ci indichi un cambio di crescenza/decrescenza, il gioco è fatto... Ad esempio sarebbe stato utile se ci fosse stato qualche segno "-" per poter dire che in qualche punto la derivata era negativa, ma così non è: tra 0 e più infinito è sempre positiva.

Ma forse ragionando sulle radici del polinomio di grado 3 al numeratore, si può ugualmente trarre qualche conclusione.

Mi spiace non potermici dedicare in maniera più "continuativa", ma ho mia figlia che richiede le mie attenzioni 🙂
Comunque seguo il post e se mi viene qualche altra idea, provo a scriverla.

@docferrux figurati grazie mille dell'aiuto

@docferrux Comunque Rolle intendo dire di usarlo su f' non su f, perchè se troviamo un sottointervallo chiuso e limitato del dominio della derivata prima (che tra l'altro coincide con il dominio della funzione) in cui f' agli estremi assume lo stesso valore, allora dimostro che esiste un c interno a tale intervallo tale che f"(c)=0. Non centra il flesso a tangente orizzontale. Penso che bisogna scegliere un sottointervallo di (-oo; -1)



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Ok su Rolle, hai ragione, avevo frainteso io...

Ci ho ripensato un pochino stamani, ma non riesco a sganciarmi dalla prima idea che mi era venuta 🙁
Comunque, se:
1)limite della derivata prima con x che tende a 0 da destra è 0
2)limite della derivata prima con x che tende a + infinito è 1.
3)Mi basta prendere ad esempio x=1/2: se non mi sbaglio, in quel punto la derivata prima vale più di 1.

Abbiamo finito, di sicuro là nel mezzo c'è un flesso 😉

Sarei curioso di vedere altre risposte (magari c'è un'idea "ganza" che non ci sta venendo), comunque se non viene fuori niente di meglio, nei prossimi giorni, appena trovo un attimo, provo a vedere se mi viene qualche altra idea.

Buona Domenica.

@docferrux gentilissimo, comunque ho provato a ripostare la domanda, poichè questa non è più tanto visibile. Lì spiego anche perchè non mi convince la tua prima strada. Comunque non ho capito perchè facendo i limiti a 0 da destra e a + infinito secondo te ho un flesso?

@docferrux ho capito il tuo ragionamento. Poichè il limite da destra di 0 vale 0 e a più infinito vale 1 e a 1/2 è maggiore di 1 la derivata prima almeno una volta passa da crescente a decrescente, quindi ammette almeno un flesso. Non avevo pensato a questa eventualità, si in effetti così torna tutto e abbiamo dimostrato ciò che ci serviva, grazie mille

ESATTO!
BRAVO!!!



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Facendo il limite della derivata eh...
Se con x che va a 0 la derivata tende a 0 e con x che tende a + infinito la derivata tende ad 1 e se in x=1/2 la derivata vale più di 1 abbiamo che:
1)tra 0 a 1/2 la derivata ammette di sicuro un intervallo di crescenza.
2)tra 1/2 a + infinito, la derivata ammette di sicuro un intervallo di decrescenza. 

Un flesso è un punto in cui la funzione cambia concavità.
Se ripensi bene alla teoria, la concavità è rivolta verso l'alto quando la derivata prima è crescente, mentre è rivolta verso il basso quando la derivata prima è decrescente.

Dato che questa derivata prima è continua da 0 a + infinito, le condizioni 1) e 2) sopra, garantiscono l'esistenza di un flesso.

@docferrux si infatti è chiaro e nell'ultimo messaggio spiego esattamente questo, grazie

@docferrux avrei bisogno di aiuto con quest'altro esercizio https://www.sosmatematica.it/forum/domande/problema-studio-della-monotonia-di-una-funzione/#post-186636

Se hai tempo potresti darci un'occhiata? Grazie mille e scusami per il disturbo.



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SOS Matematica

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