Autor Tema: Ejercicio de derivadas

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22 Diciembre, 2023, 01:34 pm
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mg

  • $$\Large \color{#c88359}\pi\,\pi\,\pi\,\pi$$
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Hola,

Estoy repasando las derivadas en $$\mathbb{R}$$ y tengo el siguiente ejercicio

Sea $$f(x)=\begin{cases}{x^4+x^4sin(\frac{1}{x})}&\text{si}& x\neq 0\\ 0 & \text{si}& x=0\end{cases}$$

Demuestra que f tiene mínimo absoluto en $$x = 0$$, y que su derivada asume valores positivos y negativos
en cualquier entorno de 0, tanto por la derecha como por la izquierda.

Lo primero que hago es derivar y tengo.

$$f'(x)=4x^3(1+sin(\frac{1}{x}))-x^2cos(\frac{1}{x})$$ para $$x\neq 0 $$

y aplicando la definición de derivada sale $$f'(0)=0$$

ahora bien para determinar que ese punto es mínimo quiero aplicar el criterio de la derivada segunda de modo que de existir el límite

$$f''(0)=\displaystyle\lim_{x \rightarrow 0} \frac{4x^3(1+sin(\frac{1}{x}))-x^2cos(\frac{1}{x}) - 0}{ x- 0}=lim_{x \rightarrow 0} \frac{4x^3(1+sin(\frac{1}{x}))-x^2cos(\frac{1}{x})}{ x}=\displaystyle\lim_{x \rightarrow 0} 4x^2(1+sin(\frac{1}{x}))-xcos(\frac{1}{x})$$

Y me vuelve a salir 0!!! entonces estamos en un punto de cambio de convexidad pero por el enunciado del ejercicio debería salirme la segunda derivada positiva. ¿Dónde estoy metiendo la pata?

Un saludo

22 Diciembre, 2023, 04:42 pm
Respuesta #1

Juan Pablo Sancho

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Tienes que \( f(0) = 0 \) y si \( x \neq 0  \) obtienes \( f(x) \geq 0 \) luego es mínimo absoluto en \( x = 0 \)

22 Diciembre, 2023, 04:45 pm
Respuesta #2

Luis Fuentes

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Hola

$$f''(0)=\displaystyle\lim_{x \rightarrow 0} \frac{4x^3(1+sin(\frac{1}{x}))-x^2cos(\frac{1}{x}) - 0}{ x- 0}=lim_{x \rightarrow 0} \frac{4x^3(1+sin(\frac{1}{x}))-x^2cos(\frac{1}{x})}{ x}=\displaystyle\lim_{x \rightarrow 0} 4x^2(1+sin(\frac{1}{x}))-xcos(\frac{1}{x})$$

Y me vuelve a salir 0!!! entonces estamos en un punto de cambio de convexidad pero por el enunciado del ejercicio debería salirme la segunda derivada positiva. ¿Dónde estoy metiendo la pata?

Además de lo que dice Juan Pablo, fíjate que que la segunda derivada sea positiva no es una condición necesaria para que sea un máximo. Puede ser cero e igualmente tratarse de un máximo, como precisamente muestra este ejemplo.

Saludos.

22 Diciembre, 2023, 06:07 pm
Respuesta #3

mg

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La verdad que estaba empeñado en usar las herramientas de las derivadas pero no era el camino. En fin, muchas gracias a ambos, aprendo mucho!