Problema 1 - Svolgimento


Quesito a

La funzione f è reale solo se il radicando della radice quadrata non è negativo.

Eqn001.gif

Il dominio di realtà della f è l'insieme dei reali non positivi. In tale dominio la funzione è continua.

Per affrontare la discussione di questo quesito e dei successivi conviene impostare immediatamente lo studio dell'andamento di f nel suo dominio di realtà.

Dato che f è espressa da un valore assoluto essa è sempre non negativa e si annulla per

Eqn002.gif

I due membri dell'equazione sono (nel dominio) entrambi non negativi, dunque

Eqn003.gif

f ha zeri per x = -1 e x = 0.

L'argomento del valore assoluto è positivo per

Eqn004.gif

In questo intervallo I1 f è espressa da

Eqn005.gif

mentre per x < -1 (intervallo I2) f è espressa da

Eqn006.gif

In I1 si ha

Eqn007.gif

La derivata non è definita in 0 e diverge per x→0. Nell'origine del sistema di riferimento il grafico della f è tangente all'asse delle ordinate.


Quesito b

Il limite della derivata per x→-1 da destra è

Eqn008.gif

In un intorno sinistro di -1 f è espressa da f2, opposta di f1. Dunque anche la derivata risulta opposta a quella di f1 e così anche il suo limite nello stesso punto di accumulazione -1. Si ha quindi

Eqn009.gif

.

Derivata sinistra e destra convergono a valori finiti ma diversi. Per x = -1 f non è derivabile e il grafico di f presenta un punto angoloso.


Quesito c

Per produrre il grafico richiesto, conviene, tenendo conto dei risultati acquisiti nei punti precedenti, ottenere il diagramma dell'argomento a(x) del valore assoluto e procedere poi a 'raddrizzare' eventuali rami di tale diagramma con ordinate negative tracciando i loro simmetrici rispetto all'asse delle ascisse.

Diagramma di a(x)

fig001.gif

Diagramma di f(x)

fig002.gif


Quesito d

Si ha

Eqn117.gif

L'equazione della tangente richiesta risulta

Eqn118.gif

fig003.gif


Quesito e

Perché la funzione φ proposta rappresenti una densità di probabilità è necessario che

Eqn119.gif

L'integrale vale

Eqn120.gif

Dunque k deve essere uguale a 6.