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Cal. Diferencial Sec. 4.1

Máximos y mínimos

En los problemas del 1 al 8 graficar la función, y, solamente observando el gráfico, determinar el máximo y mínimo absolutos. Para graficar, usar las técnicas de traslación y reflexión, explicadas en la sección 4.1. del libro Precálculo para Todos.

  1. \[ f(x) = 4 - x^2 \]
  2. \[ g(x) = \mid 2 - x \mid - 1 \]
  3. \[ h(x) = \mid 4 - x^2 \mid \]
  4. \[ f(x) = - x^3 -2 \]
  5. \[ g(x) = \frac{1}{x-1}, \text{ en (1,3)} \]
  6. \[ g(x) = \frac{1}{x-1}, \text{ en }\left[ \frac{4}{3}, \, 3 \right] \]
  7. \[ h(x) = \begin{cases} 2 - x, \text{ si } x < 1 \\ \ln x, \text{ si } x \geq 1 \end{cases} \quad \text{ En } \; [-4, 4] \]
    \[ \begin{aligned} &h(x) = \begin{cases} 2 - x, \text{ si } x < 1 \\ \ln x, \text{ si } x \geq 1 \end{cases} \\[1em] &\hspace{5em} \text{En } \; [-4, 4] \end{aligned} \]
  8. \[ f(x) = \begin{cases} \mathrm{e}^x, \text{ si } x < 1 \\ 4 - x^2, \text{ si } x \geq 1 \end{cases} \quad \text{ En } \; [-1, 2] \]
    \[ \begin{aligned} &f(x) = \begin{cases} \mathrm{e}^x, \text{ si } x < 1 \\ 4 - x^2, \text{ si } x \geq 1 \end{cases} \\[1em] &\hspace{5em} \text{En } \; [-1, 2] \end{aligned} \]

En los problemas del 9 al 14 hallar los números críticos de la función dada.

  1. \[ f(x) = x^2 (3x - 8)^{2/3} \]
  2. \[ g(x) = x + \text{ sen } x \]
  3. \[ h(x) = \mid x^3 - 8 \mid \]
  4. \[ f(x) = \lfloor x \rfloor \]
  5. \[ h(x) = x \mathrm{e}^{-x} \]
  6. \[ g(x) = \text{sen}^2 x + \cos x, \quad \text{ En } \,[-1,\, 2\pi) \]
    \[ \begin{aligned} &g(x) = \text{sen}^2 x + \cos x \\[1em] &\hspace{5em} \text{En } \,[-1,\, 2\pi) \end{aligned} \]

En los problemas del 15 al 22 determinar el máximo y el mínimo absolutos de la función en el intervalo cerrado indicado.

  1. \[ f(x) = \frac{x}{1+x}, \; \text{ en } [1, 3] \]
  2. \[ f(x) = \frac{x}{1 + x^2} , \; \text{ en } \, [-2, 3] \]
  3. \[ f(x) = \tan x - x , \; \text{ en } \, \left[ -\frac{\pi}{4}, \, \frac{\pi}{4} \right] \]
  4. \[ f(x) = 1 - (x-3)^{2/3} , \; \text{ en } \, [-5, 4] \]
  5. \[ f(x) = \text{sen} x + \cos x , \text{ en } \left[ -\frac{\pi}{2}, \, \frac{\pi}{2} \right] \]
  6. \[ f(x) = \cos^2 x + \text{ sen } x , \, \text{ en } \, [0, \, \pi] \]
  7. \[ g(x) = \mathrm{e}^{-x} \text{ sen } x , \, \text{ en } \, [0, \, 2 \pi] \]
  8. \[ f(x) = \frac{\ln x}{x^2} , \, \text{ en } \, [1, \, \mathrm{e}] \]
  9. Probar que la función cuadrática:

    \[ f(x) = ax^2 + bx + c, \, a \neq 0, \]

    tiene exactamente un número crítico en \(\mathbb{R}\).

  10. Probar que la función cúbica \(f(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d\),   \(a \neq 0\), puede tener dos, uno o ningún número crítico en \(\mathbb{R}\).

    Sugerencia: ¿Cuántas raíces puede tener una ecuación de segundo grado?.

  11. Probar que un polinomio de grado \(n\) puede tener a lo más \(n - 1\) números críticos en \(\mathbb{R}\).

Respuestas

  1. máx. \(= f(0) = 4\),   mín. no tiene

  2. máx. no tiene,   mín. \(= g(2) = -1\)

  3. máx. no tiene,   mín. \(= h(2)\) \(= h(-2) = 0\)

  4. máx. no tiene,   mín. no tiene

  5. máx. no tiene,   mín. no tiene

  6. máx. \(= g \left( \frac{4}{3} \right) = 3\),   mín. \(= g(3) = \frac{1}{2}\)

  7. máx.\(= h(-4) = 6\), mín.\(= \ln 1 = 0\)

  8. máx.\(= f(1) = 3\), mín.\(= f(2) = 0\)

  9. \[ 0, \, 2, \, \frac{8}{3} \]
  10. \[ \pi + 2 n \pi, \, n \in \mathbb{Z} \]
  11. \[ 0, \, 2 \]
  12. todo \(\mathbb{R}\)

  13. \[ 1 \]
  14. \[ 0, \, \frac{\pi}{3}, \, \pi, \, \frac{5\pi}{3} \]
  15. máx.\(=f(3) = \frac{3}{4}\),   mín.\(= f(1) = \frac{1}{2}\)

  16. máx.\(= f(1) = \frac{1}{2}\),   mín.\(= f(-1)\) \(= – \frac{1}{2}\)

  17. máx.\(= f \left( \frac{\pi}{4} \right) = 1 – \frac{\pi}{4}\),   mín.\(= f \left( -\frac{\pi}{4} \right)\) \(= \frac{ \pi }{4} – 1\)

  18. máx. \(= f(3) = 1\),   mín. \(= f(-5)\) \(= -3\)

  19. máx.\(= f \left( \frac{\pi}{4} \right) = \sqrt{2}\),   mín.\(= f \left( – \frac{\pi}{2} \right)\) \(= -1\)

  20. máx. \(= f \left( \frac{\pi}{6} \right) = f \left( \frac{5 \pi}{6} \right) = \frac{5}{4}\),   mín.\(=\)\(f(0)\) \(= f(\pi) = f \left( \frac{\pi}{2} \right) = 1\)

  21. máx. \( = g \left( \frac{\pi}{4} \right) = \frac{\sqrt{2} }{ 2 \mathrm{e}^{ \frac{\pi}{4} } }\) \( \approx 0.322397\),   mín. \( = g \left( \frac{5\pi}{4} \right)\) \(= -\frac{\sqrt{2}}{ 2 \mathrm{e}^{\frac{5\pi}{4}} }\) \(\approx -0.013932\)

  22. máx. \(= f \left( \mathrm{e}^{ \frac{1}{2} } \right)\) \(= \frac{1}{ 2 \mathrm{e} }\) \(\approx 0.184\),   mín.\(= f(1)\) \(= 0\)