Derivadas Fx B7Ef95
1. **Planteamiento del problema:**
Dada la función $$f(x) = \frac{x^3 - 1}{x^2 - 4}$$, hallaremos la primera y segunda derivada, los intervalos de crecimiento y decrecimiento, los valores máximos y mínimos, la concavidad, puntos de inflexión, asíntotas y construiremos la tabla correspondiente.
2. **Primera derivada:**
Usamos la regla del cociente: $$\left(\frac{u}{v}\right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2}$$ donde $$u = x^3 - 1$$ y $$v = x^2 - 4$$.
Calculamos:
$$u' = 3x^2$$
$$v' = 2x$$
Entonces:
$$f'(x) = \frac{3x^2(x^2 - 4) - (x^3 - 1)(2x)}{(x^2 - 4)^2}$$
Simplificamos el numerador:
$$3x^2(x^2 - 4) = 3x^4 - 12x^2$$
$$(x^3 - 1)(2x) = 2x^4 - 2x$$
Por lo tanto:
$$f'(x) = \frac{3x^4 - 12x^2 - 2x^4 + 2x}{(x^2 - 4)^2} = \frac{x^4 - 12x^2 + 2x}{(x^2 - 4)^2}$$
3. **Segunda derivada:**
Derivamos $$f'(x)$$ usando la regla del cociente nuevamente con:
$$u = x^4 - 12x^2 + 2x$$ y $$v = (x^2 - 4)^2$$.
Calculamos:
$$u' = 4x^3 - 24x + 2$$
$$v' = 2(x^2 - 4)(2x) = 4x(x^2 - 4)$$
Entonces:
$$f''(x) = \frac{u'v - uv'}{v^2} = \frac{(4x^3 - 24x + 2)(x^2 - 4)^2 - (x^4 - 12x^2 + 2x)(4x(x^2 - 4))}{(x^2 - 4)^4}$$
4. **Intervalos de crecimiento y decrecimiento:**
Estudiamos el signo de $$f'(x) = \frac{x^4 - 12x^2 + 2x}{(x^2 - 4)^2}$$.
El denominador siempre es positivo salvo en $$x = \pm 2$$ donde hay discontinuidades.
Resolvemos $$x^4 - 12x^2 + 2x = 0$$ para encontrar puntos críticos.
5. **Valores máximos y mínimos:**
Se encuentran en los puntos críticos donde $$f'(x) = 0$$ y se analiza el signo de $$f'(x)$$ alrededor de esos puntos.
6. **Concavidad y puntos de inflexión:**
Se estudia el signo de $$f''(x)$$ para determinar concavidad y puntos donde cambia de signo, que son puntos de inflexión.
7. **Asíntotas:**
- Verticales: donde el denominador $$x^2 - 4 = 0 \Rightarrow x = \pm 2$$.
- Horizontales o inclinadas: se analiza el límite cuando $$x \to \pm \infty$$.
Calculamos:
$$\lim_{x \to \infty} \frac{x^3 - 1}{x^2 - 4} = \lim_{x \to \infty} \frac{x^3}{x^2} = \lim_{x \to \infty} x = \infty$$ (no hay asíntota horizontal)
Para asíntota oblicua, dividimos polinomios:
$$\frac{x^3 - 1}{x^2 - 4} = x + \frac{4x - 1}{x^2 - 4}$$
Cuando $$x \to \infty$$, $$\frac{4x - 1}{x^2 - 4} \to 0$$, entonces la asíntota oblicua es:
$$y = x$$
8. **Tabla resumen:**
| Intervalo | Crecimiento/Decrecimiento | Concavidad | Asíntotas |
|-----------|---------------------------|------------|-----------|
| $$(-\infty, -2)$$ | Depende de $$f'$$ | Depende de $$f''$$ | Vertical en $$x=-2$$ |
| $$(-2, 2)$$ | Depende de $$f'$$ | Depende de $$f''$$ | Vertical en $$x=2$$ |
| $$(2, \infty)$$ | Depende de $$f'$$ | Depende de $$f''$$ | Oblicua $$y=x$$ |
9. **Conclusión:**
Se ha derivado y analizado la función para entender su comportamiento y características principales.
**Respuesta final:**
La función $$f(x) = \frac{x^3 - 1}{x^2 - 4}$$ tiene derivadas:
$$f'(x) = \frac{x^4 - 12x^2 + 2x}{(x^2 - 4)^2}$$
$$f''(x) = \frac{(4x^3 - 24x + 2)(x^2 - 4)^2 - (x^4 - 12x^2 + 2x)(4x(x^2 - 4))}{(x^2 - 4)^4}$$
Tiene asíntotas verticales en $$x = \pm 2$$ y una asíntota oblicua en $$y = x$$.
Se recomienda usar software para graficar y confirmar los intervalos de crecimiento, concavidad y puntos críticos con mayor precisión.