Esercizi scelti · Modulo G

13 esercizi che insieme toccano tutto quello che il prof chiede per il G: grafico probabile, asintoti, zeri e bisezione, più continuità e Weierstrass come nella prova di p. 261C. I testi sono scritti con parole mie, con i dati del libro.

Come si usa
  1. Fai l'esercizio su carta, senza guardare il risultato.
  2. Se ti blocchi, scrivi a Claude il numero dell'esercizio e il punto dove sei.
  3. Alla fine apri «Risultato» e spunta «Fatto».

1 · Grafico probabile

Tre funzioni diverse: con la radice, con l'esponenziale, con il logaritmo.

1Libro G p. 247 n. 317 · ●●○ · dalla tua lista per casa
Traccia il grafico probabile di $$y=e^{\frac{x^2}{x-2}}$$ Trova: dominio, simmetrie, intersezioni con gli assi, segno, limiti agli estremi del dominio e asintoti (controlla anche se c'è un asintoto obliquo). Dì che tipo di discontinuità c'è nel punto escluso dal dominio. Poi disegna.
Cosa ripassi:
  • esponenziale con l'esponente fratto: prima studi l'esponente
  • limite da sinistra e da destra diversi ($0$ e $+\infty$)
  • discontinuità di seconda specie
  • chi va all'infinito più in fretta (serve per l'obliquo)
Risultato
Dominio: tutti i numeri tranne $2$. Né pari né dispari. Non tocca mai l'asse $x$, passa per $(0,1)$, è sempre positiva. In $x=2$: da sinistra $y\to0$, da destra $y\to+\infty$. È una discontinuità di seconda specie, con asintoto verticale $x=2$ solo da destra. Per $x\to-\infty$: asintoto orizzontale $y=0$. Per $x\to+\infty$: $y\to+\infty$ ma niente obliquo, perché $\frac{f(x)}{x}\to+\infty$.
2Libro G p. 245 n. 309 · ●●○
Traccia il grafico probabile di $$y=x\sqrt{\frac{x+1}{x-1}}$$ Trova: dominio, simmetrie, intersezioni con gli assi, segno, limiti agli estremi del dominio, asintoti (verticali, orizzontali, obliqui: guarda $x\to-\infty$ e $x\to+\infty$ separatamente). Poi disegna.
Cosa ripassi:
  • dominio di una radice con una frazione dentro (tabella dei segni)
  • asintoto verticale da un lato solo
  • asintoto obliquo: $m$ e poi $q$
  • forma $\infty-\infty$ con la radice: si razionalizza
Risultato
Dominio: $(-\infty,-1]\cup(1,+\infty)$. Né pari né dispari. Tocca l'asse $x$ solo in $(-1,0)$. Segno: $y\lt 0$ per $x\lt -1$, $y\gt 0$ per $x\gt 1$. Asintoto verticale $x=1$, da destra ($y\to+\infty$). Asintoto obliquo $y=x+1$, uguale a destra e a sinistra: a destra il grafico sta sopra, a sinistra sta sotto e lo tocca in $(-1,0)$.
3Libro G p. 247 n. 322 · ●●●
Traccia il grafico probabile di $$y=\ln\left|\frac{3x}{2x^2-2}\right|$$ Trova: dominio, simmetrie, intersezioni con gli assi, segno, limiti agli estremi del dominio, asintoti (verticali, orizzontali, obliqui). Poi disegna.
Cosa ripassi:
  • dominio del logaritmo con il valore assoluto dentro
  • segno: $\ln(\dots)\gt 0$ quando quello che c'è dentro è $\gt 1$
  • funzione pari: basta studiarla per $x\ge0$
  • il logaritmo va a $-\infty$ se dentro va a $0$, a $+\infty$ se dentro va a $\infty$
Risultato
Dominio: tutti i numeri tranne $-1$, $0$, $1$. È pari. Zeri: $x=\pm\frac12$ e $x=\pm2$. Positiva per $-2\lt x\lt -\frac12$ e per $\frac12\lt x\lt 2$ (tolti $\pm1$). Asintoti verticali: $x=-1$, $x=0$, $x=1$ (in $0$ va a $-\infty$, in $\pm1$ va a $+\infty$). Per $x\to\pm\infty$ va a $-\infty$: niente asintoto orizzontale né obliquo.

2 · Asintoti con i parametri

Trovare le lettere sapendo gli asintoti, e il contrario.

4Libro G p. 274, Simulazione 2, quesito 1 · dalla tua lista per casa
Trova $a$ e $b$ in modo che la funzione $$f(x)=\frac{\sqrt{ax^2+1}}{x+b}$$ abbia come asintoto verticale la retta $x=-2$ e, per $x\to-\infty$, come asintoto orizzontale la retta $y=-3$.
Cosa ripassi:
  • asintoto verticale: dove si annulla il denominatore
  • $\sqrt{x^2}=|x|$, e per $x\to-\infty$ vale $-x$
  • asintoto orizzontale con un parametro
Risultato
$a=9$, $b=2$.
5Libro G p. 272, Simulazione 1, quesito 4 · dalla tua lista per casa
Data la funzione $$f(x)=\frac{ax^2+bx+1}{3x+c}$$ trova $a$, $b$, $c$ in modo che abbia come asintoto obliquo la retta $y=2x-1$ e come asintoto verticale la retta $x=3$.
Cosa ripassi:
  • asintoto verticale con un parametro
  • $m=\lim\frac{f(x)}{x}$ e $q=\lim\,[f(x)-mx]$ fatti con le lettere
  • controllare che il numeratore non si annulli nello stesso punto del denominatore
Risultato
$a=6$, $b=-21$, $c=-9$.
6Libro G p. 264 n. 24 (pagine gialle) · ●●○
Considera $$f(x)=\frac{(a-1)x^2+1}{ax^2+4x+8}$$ con $a$ numero reale. Trova per quali valori di $a$:
a) il grafico non ha asintoti verticali;
b) il grafico ha un asintoto orizzontale compreso tra le rette $y=-1$ e $y=2$;
c) il grafico ha un asintoto obliquo, e scrivine l'equazione.
d) Traccia il grafico probabile per il valore di $a$ trovato in c).
Cosa ripassi:
  • confronto dei gradi: quando c'è l'orizzontale e quando l'obliquo
  • discriminante: il denominatore non si annulla mai se $\Delta\lt 0$
  • disequazioni fratte con il parametro
  • il caso speciale $a=0$
Risultato
a) $a\gt \frac12$. b) $a\lt -1$ oppure $a\gt \frac12$. c) $a=0$, asintoto $y=-\frac x4+\frac12$.
d) Con $a=0$: $f(x)=\frac{1-x^2}{4x+8}$. Dominio $x\ne-2$; zeri $x=\pm1$; positiva per $x\lt -2$ e per $-1\lt x\lt 1$; asintoto verticale $x=-2$ (da sinistra $+\infty$, da destra $-\infty$); asintoto obliquo $y=-\frac x4+\frac12$ dai due lati.
7Libro G p. 272, Simulazione 1, quesito 6 · dalla tua lista per casa
Trova per quali valori del parametro $k$ la funzione $$f(x)=\ln\left|\frac{x^2-k-1}{x^2-2kx+3}\right|$$ non ha asintoti verticali.
Cosa ripassi:
  • il logaritmo va all'infinito quando dentro va a $0$ o a $\infty$
  • $x^2=c$ non ha soluzioni se $c\lt 0$
  • un trinomio non si annulla mai se $\Delta\lt 0$
Risultato
$-\sqrt3\lt k\lt -1$.

3 · Continuità e asintoti insieme

Come nella prova di p. 261C: funzioni a pezzi, parametri, discontinuità.

8Libro G p. 272, Simulazione 1, quesito 1 · dalla tua lista per casa
Data la funzione $$f(x)=\begin{cases}\dfrac{e^{kx}-1}{2x} & x\lt 0\\[3mm] \dfrac{hx^2+3}{4x^2-1} & x\ge0\end{cases}$$ trova $k$ e $h$ in modo che $f$ sia continua in $x=0$ e che la retta $y=2$ sia un suo asintoto orizzontale destro. Con quei valori, trova tutti gli altri asintoti.
Cosa ripassi:
  • continuità nel punto dove cambia formula: limite da sinistra = valore in $0$
  • limite notevole: $\frac{e^t-1}{t}\to1$ per $t\to0$
  • asintoto orizzontale con un parametro
  • asintoto verticale dove si annulla il denominatore
Risultato
$k=-6$, $h=8$. L'unico altro asintoto è quello verticale $x=\frac12$. Per $x\to-\infty$ la funzione va a $-\infty$ e non ha asintoti (né orizzontale né obliquo).
9Libro G p. 271, Simulazione 1, problema 2 · dalla tua lista per casa
Le funzioni $f$ e $g$, definite su tutti i numeri reali, hanno i grafici qui sotto (un quadretto = 1). Per $x\gt 2$ il grafico di $f$ è un arco di parabola con l'asse verticale e il vertice in $(3,1)$; tutti gli altri pezzi sono segmenti o semirette. Pallino pieno: il punto fa parte del grafico. Pallino vuoto: non ne fa parte.
xy-2-11234-2-1123y = f(x)xy-2-11234-2-1123y = g(x)
a) Scrivi l'espressione di $f$ (a pezzi) e classifica i suoi punti di discontinuità.
b) Fai lo stesso per $g$.
c) Dì se questi limiti esistono, spiegando perché, e se esistono calcolali: i) $\lim\limits_{x\to-1}[f(x)+g(x)]$;  ii) $\lim\limits_{x\to0}[f(x)+g(x)]$;  iii) $\lim\limits_{x\to2}[f(x)\cdot g(x)]$;  iv) $\lim\limits_{x\to2^+}\frac{f(x+1)}{g(x)}$;  v) $\lim\limits_{x\to-1}f(g(x))$;  vi) $\lim\limits_{x\to-1}g(f(x))$.
Poi considera $$f^*(x)=\begin{cases}3 & x\lt -1\\ 2x+a & -1\le x\le2\\ bx^2+5 & x\gt 2\end{cases}\qquad g^*(x)=\begin{cases}2x & x\lt -1\\ p & x=-1\\ x+q & -1\lt x\le0\\ x^2+r & x\gt 0\end{cases}$$ d) Trova, se esistono, $a$ e $b$ per cui $f(x)+f^*(x)$ è continua in tutti i numeri reali.
e) Trova, se esistono, $p$, $q$, $r$ per cui $g(x)+g^*(x)$ è continua in tutti i numeri reali.
Cosa ripassi:
  • scrivere una retta e una parabola guardando il grafico
  • classificare le discontinuità: salto o eliminabile
  • limiti di somme, prodotti e quozienti
  • limiti di funzioni composte: prima guardi dove va la funzione dentro, e da che lato
  • continuità con i parametri in più punti
Risultato
a) $f(x)=x$ per $x\lt -1$; $f(x)=2$ per $-1\le x\le2$; $f(x)=-x^2+6x-8$ per $x\gt 2$. Salti (prima specie) in $x=-1$ e in $x=2$.
b) $g(x)=-1$ per $x\lt -1$; $g(-1)=2$; $g(x)=3x+2$ per $-1\lt x\le0$; $g(x)=-x+2$ per $x\gt 0$. Discontinuità eliminabile (terza specie) in $x=-1$.
c) i) non esiste; ii) $4$; iii) $0$; iv) $-\infty$; v) $2$; vi) non esiste.
d) $a=2$, $b=\frac34$. e) $p=-5$, $q=-1$, $r=-1$.

4 · Teoremi: zeri, bisezione, Weierstrass

Brevi, ma al compito valgono punti: le ipotesi vanno scritte.

10Libro G p. 261C, prova riassuntiva n. 3
Dimostra con il teorema degli zeri che l'equazione $\sqrt x=1-x^2$ ha una soluzione nell'intervallo $[0,1]$. Poi trova la soluzione con due cifre decimali esatte con il metodo di bisezione (puoi controllare con Wolfram Alpha).
Cosa ripassi:
  • teorema degli zeri: le ipotesi (continua su $[a,b]$, segni opposti agli estremi)
  • portare tutto da una parte: $f(x)=\sqrt x-1+x^2$
  • bisezione: dimezzi l'intervallo finché le prime due cifre non cambiano più
Risultato
$f(0)=-1\lt 0$ e $f(1)=1\gt 0$, e $f$ è continua in $[0,1]$: la soluzione c'è. Con la bisezione: $x\approx0{,}52$ (più preciso: $0{,}5249$).
11Libro G p. 270 n. 47 (pagine gialle) · ●●○
È data la funzione $f(x)=e^x-\sin x-3x$.
a) Ha asintoti obliqui? Rispondi studiando $\lim\frac{f(x)}{x}$ e, se serve, $\lim\,[f(x)-mx]$, sia per $x\to+\infty$ sia per $x\to-\infty$.
b) Dimostra che esiste almeno un numero $a$ tra $0$ e $1$ per cui $f(a)=0$.
Cosa ripassi:
  • per l'obliquo servono tutti e due: $m$ e $q$ devono essere numeri
  • $\sin x$ all'infinito non ha limite, ma resta tra $-1$ e $1$
  • $\frac{\sin x}{x}\to0$ per $x\to\infty$ (una cosa limitata divisa per una che va all'infinito)
  • teorema degli zeri
Risultato
a) Nessun asintoto obliquo. Per $x\to+\infty$: $\frac{f(x)}{x}\to+\infty$. Per $x\to-\infty$: $m=-3$, ma $q=\lim(e^x-\sin x)$ non esiste.
b) $f(0)=1\gt 0$, $f(1)=e-\sin1-3\approx-1{,}12\lt 0$, e $f$ è continua: lo zero c'è (circa $0{,}36$).
12Libro G p. 261C, prova riassuntiva n. 4
A quale di queste funzioni si può applicare il teorema di Weierstrass nell'intervallo $[-2,2]$? Spiega perché, e per quella funzione trova il massimo e il minimo nell'intervallo.
a) $y=\frac1{x+2}$   b) $y=\frac1{e^x-2}$   c) $y=\frac1{\sin x+2}$   d) $y=\frac1{\ln x-2}$
Cosa ripassi:
  • teorema di Weierstrass: le ipotesi (continua su un intervallo chiuso)
  • dove una frazione o un logaritmo non sono definiti
  • $-1\le\sin x\le1$ per trovare massimo e minimo
Risultato
Solo la c). La a) non è definita in $-2$, la b) in $x=\ln2\approx0{,}7$, la d) per $x\le0$. Massimo $1$ in $x=-\frac\pi2$, minimo $\frac13$ in $x=\frac\pi2$.
13Libro G p. 261C, prova riassuntiva n. 5
Disegna il grafico e scrivi l'espressione di una funzione $f$ che:
• è definita nell'intervallo $[-2,3]$;
• ha come immagine (cioè l'insieme dei valori che prende) l'intervallo $[-2,3]$;
• in $x=0$ è continua da destra, ma non è continua.
Poi controlla che, anche se non è continua, la tua funzione prende tutti i valori tra il minimo e il massimo, come dice il teorema dei valori intermedi.
Cosa ripassi:
  • continua da destra: limite da destra = valore nel punto
  • immagine di una funzione
  • teorema dei valori intermedi: la continuità basta, ma non è obbligatoria
Risultato
Ce ne sono tante. Quella del libro: $f(x)=\frac32x+1$ per $-2\le x\lt 0$, $f(x)=x$ per $0\le x\le3$.
Se ti avanza tempo: altri 3
R1Libro G p. 250 n. 352 · ●●○ · dalla tua lista per casa
Considera $$f(x)=\begin{cases}\dfrac{e^x+5}{e^x+2} & x\le0\\[3mm] \dfrac{\ln(kx+1)}{3x} & x\gt 0\end{cases}$$ a) Trova $k$ in modo che sia continua in tutti i numeri reali. b) Con quel $k$, trova tutti gli asintoti.
Cosa ripassi:
  • limite notevole: $\frac{\ln(1+t)}{t}\to1$ per $t\to0$
  • asintoti orizzontali diversi a sinistra e a destra
Risultato
a) $k=6$. b) $y=\frac52$ a sinistra, $y=0$ a destra.
R2Libro G p. 250 n. 345 · ●●○
Data $$y=\frac{1}{2x^2+ax+3}$$ trova per quali valori di $a$: a) ha due asintoti verticali e uno è $x=-1$; b) ha un solo asintoto verticale; c) non ha asintoti verticali.
Cosa ripassi:
  • discriminante: due soluzioni, una sola, nessuna
Risultato
a) $a=5$. b) $a=\pm2\sqrt6$. c) $-2\sqrt6\lt a\lt 2\sqrt6$.
R3Libro G p. 250 n. 344 · ●●○
Trova $a$, $b$, $c$ in modo che la funzione $$y=\frac{ax^2+1}{x^2+bx+c}$$ abbia gli stessi asintoti della funzione $$y=\ln\left(\frac{x-3}{x-4}\right)^2$$
Cosa ripassi:
  • asintoti di un logaritmo
  • costruire il denominatore dalle sue radici
Risultato
$a=0$, $b=-7$, $c=12$.