TESINA STUDIO DI UNA FUNZIONE AD 1 VARIABILE

                            a cura del Prof.Sampognaro Giuseppe.

 

 Per facilitare lo STUDIO DI UNA FUNZIONE AD 1 VARIABILE e' conveniente svolgere attentamente i seguenti passaggi rispettando rigorosamente l'ordine di esecuzione:

a)TIPO DELLA FUNZIONE

b)DOMINIO DELLA FUNZIONE

c)SEGNO DELLA FUNZIONE

d)COMPORTAMENTO AGLI ESTREMI DEL DOMINIO

e)INTERSEZIONE CON GLI ASSI

f)RICERCA DEGLI ASINTOTI

g)RICERCA EVENTUALI INTERSEZIONI TRA FUNZIONE ED ASINTOTO   ORIZZONTALE O OBLIQUO

h)RICERCA DEGLI INTERVALLI DI CRESCENZA,DECRESCENZA E DELLE ASCISSE ED ORDINATE DEI PUNTI DI MASSIMO O MINIMO

i)RICERCA DEGLI INTERVALLI DI CONCAVITA',CONVESSITA' E ASCISSE ED   ORDINATE DEI PUNTI DI FLESSO

l)RICERCA EVENTUALI SIMMETRIE

m)RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DELLA FUNZIONE SEGUENDO ATTENTAMENTE NELL'ORDINE I RISULTATI OTTENUTI

 

                  a)TIPO DELLA FUNZIONE

  Una funzione si puo' classificare entro i seguenti tipi:

1)FUNZIONE RAZIONALE INTERA:se e' del tipo y=P(x) dove P(x) e' un polinomio nella variabile x.

2)FUNZIONE RAZIONALE FRATTA:se e' del tipo y=[P(x)/Q(x)] dove P(x) e Q(x) sono 2 polinomi nella variabile x

3)FUNZIONE IRRAZIONALE INTERA:se e' del tipo y=Radice ennesima[P(x)]

4)FUNZIONE IRRAZIONALE FRATTA:se e' del tipo y=Radice ennesima[P(x)/Q(x)]

5)FUNZIONE TRASCENDENTE ESPONENZIALE:se e' del tipo y=a^[P(x)] oppure y=a^[P(x)/Q(x)]

6)FUNZIONE TRASCENDENTE LOGARITMICA:se e' del tipo y=Log[P(x)] oppure y=Log[P(x)/Q(x)]

7)FUNZIONE TRASCENDENTE TRIGONOMETRICA:se compaiono in essa espressioni trigonometriche.

 

                   b)DOMINIO DELLA FUNZIONE

1)Se la funzione e' RAZIONALE INTERA il dominio risulta:

     Per ogni valore di x appartenente al campo Reale

2)Se la funzione e' RAZIONALE FRATTA il dominio risulta:

   Per ogni valore di x appartenente al campo Reale ad

   esclusione dei valori che annullano il denominatore Q(x)

3)Se la funzione e' IRRAZIONALE INTERA(FRATTA) con indice del radicale dispari allora il dominio e' come quello delle RAZIONALI INTERE(FRATTE)

4)Se la funzione e' IRRAZIONALE INTERA con indice del radicale pari allora si impone al radicando d'essere positivo o nullo

5)Se la funzione e' IRRAZIONALE FRATTA con indice del radicale pari,allora si impone al radicando d'essere positivo o nullo

6)Se la funzione e" TRASCENDENTE ESPONENZIALE allora il dominio e" come quello delle funzioni RAZIONALI INTERE O FRATTE

7)Se la funzione e' TRASCENDENTE LOGARITMICA allora si impone all'argomento d'essere positivo

 

               c)SEGNO DELLA FUNZIONE

Tale passaggio occupa un posto preminente nello STUDIO DI UNA FUNZIONE poiche' con esso e' possibile delimitare la parte di piano entro la quale esiste la funzione.

Si vanno a cercare gli intervalli del dominio nei quali la funzione risulta o positiva o negativa.Se la funzione e' y=f(x) allora si impone y>0 e di conseguenza si avra' f(x)>0.

Risolta tale disequazione si ottengono gli intervalli della x in cui la funzione e' positiva e nello stesso tempo si trovano gli intervalli in cui la funzione e' negativa.

Fatto questo passaggio necessita fissare il sistema di assi cartesiani e porre in essi i primi risultati ottenuti precedentemente per poter gia' iniziare la rappresentazione grafica della funzione considerata.

 

                 d)COMPORTAMENTO AGLI ESTREMI DEL DOMINIO

Dopo aver trovato gli estremi del dominio e' necessario capire il comportamento della funzione in prossimita' di questi estremi.

Per tale motivo si cercano i limiti della funzione al tendere di x ai valori estremanti del dominio.Si rammenta a questo punto che se si trova una forma indeterminata del tipo 0/0 oppure infinito/infinito allora si dovra' ricorrere alla Regola di De L'Hopital derivando distintamente Numeratore e Denomminatore.

Inoltre si ricorda che tali comportamenti servono a trovare anche gli ASINTOTI della Funzione data come da paragrafo successivo.

 

                 e)INTERSEZIONE CON GLI ASSI

 Per trovare i punti d'incontro con i due assi cartesiani basta fare due sistemi tra la funzione e i 2 assi.

Si rammenta che l'asse X ha equazione Y=0,mentre l'asse Y ha equazione X=0.

 

                    f)ASINTOTI DELLA FUNZIONE

Si premette che una FUNZIONE RAZIONALE INTERA non ammette ASINTOTI di alcun genere.

Si definisce ASINTOTO di una Funzione una retta alla quale la curva rapppresentativa della funzione si avvicina senza mai toccarla ad eccezione degli asintoti orizzontali o obliqui che possono anche incontrare la curva.

Per cercare gli ASINTOTI VERTICALI di una funzione(normalmente fratta) si trovano prima le radici del DENOMINATORE e quindi si fa il limite per X tendente ai valori che si sono trovati.Se il risultato e' infinito allora X=X1 e' asintoto verticale della funzione.

Per cercare gli ASINTOTI ORIZZONTALI di una funzione(normalmente fratta) si calcolano i limiti per X tendente a -infinito ed anche a +infinito.Se il risultato e' un numero finito h allora si dira' che y=h e' l'asintoto orizzontale.

Per cercare gli ASINTOTI OBLIQUI di una funzione(normalmente fratta) si ricorda dapprima che una retta obliqua ha equazione esplicita del tipo y=mx+n. Il valore di m sara' dato dal limite per x tendente a +infinito del rapporto tra la funzione ed x.Se il risultato e' diverso da 0 allora il valore di n e' dato dal limite per x tendente a +infinito della differenza della funzione e mx.

 

   METODO TECNICO PER TROVARE GLI ASINTOTI DI UNA FUNZIONE

                   RAZIONALE FRATTA

1)Si scompone il Numeratore e il Denominatore con relativa eventuale semplificazione

2)Si cercano le radici del Denominatore e se essi sono xi si dira' che x=xi sono gli asintoti verticali

3)Se il grado del Numeratore e' inferiore al grado del Denominatore allora esiste l'Asintoto Orizzontale che e' y=0(asse delle ascisse)

4)Se il grado del Numeratore e' uguale a quello del Denominatore allora esiste l'Asintoto Orizzontale che risulta y=t dove t risulta il rapporto dei coefficenti di grado maggiore tra Numeratore e Denominatore(ovvero e' il quoziente della divisione tra Numeratore e Denominatore)

5)Se il grado del Numeratore e' superiore a quello del denominatore di un solo grado allora esiste l'Asintoto Obliquo la cui equazione e' y=mx+n dove mx+n risulta il quoziente della divisione tra Numeratore e Denominatore

6)Se il grado del Numeratore e' superiore a quello del Denominatore di piu' di un grado allora esistera' un Asintoto Curvo di equazione y=q(x) dove q(x) risulta il quoziente tra Numeratore e Denominatore.

 

     g)RICERCA EVENTUALI INTERSEZIONI TRA ASINTOTI ORIZZONTALI

           OPPURE OBLIQUI CON LA FUNZIONE

Innanzitutto si premette che una qualsiasi funzione non puo' incontrare MAI gli Asintoti Verticali poiche' se x=l e' un asintoto verticale allora  x=l e' un punto di discontinuita' della funzione o punto d'infinito.

Possono invece esistere Intersezioni tra gli asintoti orizzontali oppure obliqui con la funzione.Per trovare queste eventuali intersezioni basta fare il sistema tra la curva e i rispettivi asintoti.

 

 h)RICERCA INTERVALLI DI CRESCENZA,DECRESCENZA E ASCISSI DEI
             PUNTI DI MINIMO E MASSIMO

Si procede in questo modo:

1)Si calcola la derivata prima della funzione ovvero la y'

2)Si impone ad essa d'essere positiva ovvero si risolve la disequazione y'>0

3)Trovati i risultati si dira' che essi sono gli intervalli di crescenza mentre i rimanenti del dominio risultano gli intervalli di decrescenza.

4)Si illustra con un grafico il risultato ottenuto definendo nello stesso le ascissi dei punti di minimo e di massimo per i quali y'=0

5)Si sostituiscono le ascissi trovate nella funzione data per determinare le rispettive ordinate.

 

     i)RICERCA INTERVALLI DI CONCAVITA',CONVESSITA' E ASCISSI DEI

           PUNTI DI FLESSO

Si procede in questo modo:

1)Si calcola la derivata seconda della funzione data ovvero la y"

2)Si impone ad essa d'essere positiva ovvero si risolve la disequazione y">0

3)Trovati i risultati si dira' che essi sono gli intervalli di concavita' mentre i rimanenti del dominio risultano quelli di convessita'

4)Si illustra con un grafico il risultato ottenuto definendo nello stesso le ascissi dei punti di flesso per i i seguenti passaggi

5)Si sostituiscono le ascissi trovate nella funzione data per determinare le rispettive ordinate.

 

         l)RICERCA EVENTUALI SIMMETRIE

Le simmetrie piu' importanti che possono essere riscontrate in uno studio di funzione sono:

1)Simmetria rispetto l'asse delle ordinate:in questo caso deve avvenire che f(x)=f(-x).Se la funzione e' RAZIONALE o IRRAZIONALE basta che la variabile indipendente x compaia solo con grado pari

2)Simmetria rispetto l'origine:in questo caso deve avvenire che f(x)=-f(-x)

3)Simmetria rispetto l'asse delle ascisse:e' il caso meno frequente.In questo caso deve avvenire che f(y)=f(-y).In pratica accade quando la funzione e' IRRAZIONALE con indice pari.

 

         m)RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DELLA FUNZIONE

Rappresenta essere la parte piu' importante ma nello stesso tempo la piu' semplice se si procede in questo modo:

1)Si rappresentano gli asintoti della funzione e i punti derivanti dalle intersezioni con gli assi e dalle intersezioni con gli asintoti orizzontali o obliqui

2)Si tirino delle verticali non continue in corrispondenza delle intersezioni con l'asse delle ascissi

3)Si cancellino le parti di piano in cui la funzione o non e' positiva o non e' negativa(vedi il segno della funzione)

4)Si rappresenti la funzione spostandosi(rispetto l'asse delle ascissi) da -infinito a +infinito rispettando asintoti e punti per i quali passa la funzione.

 

NB) LO STUDIO PRECEDENTE PUO' RISULTARE VALIDO PER TUTTE LE FUNZIONI RAZIONALI O IRRAZIONALI;PER LE FUNZIONI TRASCENDENTI LO STUDIO DEVE ESSERE INTEGRATO CON ARGOMENTI IN PARTE ESTRANEI AL PROGRAMMA SVOLTO NEL QUINQUENNIO DELLE SCUOLE MEDIE SUPERIORI .