Answer
La función \( f(x) = \frac{\sqrt{x^{2}+4}}{(x-1)^{2}} \ln(x^{2}+2) + 11x \) tiene un dominio de todos los números reales excepto \( x = 1 \). En \( x = 1 \), la función no está definida debido a la división por cero en el denominador. Para valores grandes de \( |x| \), la función se comporta como una línea recta \( y \approx 11x \). La función es continua y diferenciable en su dominio, y su estructura compuesta (involucrando raíz, logaritmo y función racional) ofrece características interesantes para un análisis más detallado.
Solution
Analicemos la función
f(x) = (√(x² + 4) / (x – 1)²) · ln(x² + 2) + 11x
y destaquemos algunos de sus aspectos principales.
1. Dominio de definición
• El término √(x² + 4) está definido para todo x ∈ ℝ, ya que x² + 4 ≥ 4 > 0.
• El logaritmo natural ln(x² + 2) requiere que x² + 2 > 0, lo cual se cumple para todo x ∈ ℝ.
• El denominador (x – 1)² se anula en x = 1, de modo que en ese punto la función no está definida.
Por ello, el dominio de f es:
D(f) = ℝ \ {1}.
2. Componentes y estructura de la función
La función se compone de dos términos:
a) Término “complicado”: (√(x² + 4) / (x – 1)²) · ln(x² + 2).
b) Término lineal: 11x.
En el primer término se combinan una raíz, un logaritmo y una función racional (por el denominador al cuadrado). Debido a que (x – 1)² nunca es negativo, salvo en el punto x = 1 donde la función presenta una discontinuidad, el signo del primer término dependerá de ln(x² + 2) y de √(x² + 4) (este último siempre es positivo).
3. Comportamiento en x = 1
En x = 1 el denominador se hace 0, lo que indica la posibilidad de una discontinuidad o asíntota vertical. Será necesario analizar el límite cuando x se acerca a 1 para caracterizar dicho comportamiento, pero observamos de entrada que la función no está definida en x = 1.
4. Comportamiento asintótico para |x| grande
Para valores grandes de |x| se pueden hacer aproximaciones:
• La raíz: √(x² + 4) ≈ |x|,
• El logaritmo: ln(x² + 2) ≈ ln(x²) = 2 ln|x|,
• El denominador: (x – 1)² ≈ x².
Por ello, el primer término se comporta asintóticamente como:
(|x|/x²) · 2 ln|x| = (2 ln|x|)/|x|,
la cual tiende a 0 cuando |x| → ∞.
El segundo término, 11x, domina el comportamiento para |x| grande, de modo que la función tiene una especie de asíntota lineal dada por y ≈ 11x.
5. Otros aspectos a considerar
- La función es continua y diferenciable en todo su dominio (ℝ sin x = 1), a pesar de su expresión compleja.
- El estudio detallado de derivadas podría revelar puntos críticos, intervalos de crecimiento y decrecimiento, y la existencia de posibles extremos locales, lo cual complementaría el análisis gráfico o cualitativo de f(x).
En resumen, f(x) presenta una discontinuidad en x = 1, tiene un comportamiento asintótico lineal para x → ±∞ (dominada por el término 11x) y su estructura compuesta (raíz, logaritmo y función racional) ofrece interesantes características para un estudio más profundo.
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