Problema 2

testo


Funzione: Eqn001.gif


Quesito 1

Con la traslazione Eqn002.gif l'origine viene spostata nel punto (2;0) e l'equazione della curva è data da

Eqn003.gif

fig001.png

È facile verificare che f(X) è un funzione dispari, dunque simmetrica rispetto all'origine.

Il coefficiente angolare della tangente in un punto di ascissa xP è data dalla derivata in xP. L'equazione della derivata è

Eqn004.gif

Il coefficiente angolare della tangente nell'origine è

Eqn005.gif

L'angolo richiesto è dato dall'arcotangente del coefficiente angolare. Usando una calcolatrice settata sui gradi sessagesimali e usando la funzione dms si ottiene circa -63°26'6".


Quesito 2

La risposta al quesito è immediata se si considera l'equazione della curva traslata e i punti di ascisse ±t. Dato che la derivata f'(X) calcolata al punto 1 è una funzione pari, ha lo stesso valore per due punti di ascissa opposta; di conseguenza i coefficienti angolari delle tangenti sono uguali e quindi le tangenti sono parallele.

Sempre riferendosi alla curva traslata di equazione f(X) si osserva che la derivata tende a +∞ per X=±2, si annulla per X=±√2 e raggiunge il minimo -2 per X=0. Dato che tale derivata è una funzione continua, per il teorema di Bolzano, può almeno una volta assumere tutti i valori ≥-2. In particolare può assumere il valore -23/12, corrispondente al coefficiente angolare della seconda retta proposta, ma non può assumere il valore -21/10 corrispondente al coefficiente angolare della prima retta proposta. Esistono quindi tangenti parallele alla seconda retta ma non esistono tangenti parallele alla prima.


Quesito 3

Intendendo l'area in senso geometrico, conviene calcolare il valore dell'integrale della funzione traslata da -2 a 0 e poi raddoppiarlo. Si ha

Eqn007.gif

Il calcolo dell'integrale è facilitato dalla sostituzione di variabile

Eqn008.gif


Quesito 4

Continuando a lavorare sulla curva traslata di equazione

Eqn003.gif

si ha

Eqn009.gif

La funzione h(X) assume valore 1 quando f(X) è uguale a π/2.

fig002.png

Si verifica graficamente che i punti sono 2, indicati in figura con A e B, per la h(X) e ovviamente anche per la h(x).

Una funzione seno ha massimi assoluti di valore 1 quando il suo argomento è π/2, dunque la h(X) ha massimi assoluti per x = xA e xB. Ovviamente per h(x) queste ascisse vanno aumentate di 2.

Una funzione seno ha minimi assoluti di valore -1 quando il suo argomento è -π/2, dunque la h(X) ha minimi assoluti per x = xC e xD. Ovviamente per h(x) queste ascisse vanno aumentate di 2.

Dato che per per xA e xB si hanno due massimi, per il teorema di Rolle tra xA e xB ci deve essere un minimo relativo la cui ascissa coincide con il massimante di f(X). Analogamente tra xC e xD ci deve essere un massimo relativo la cui ascissa coincide con il minimante di f(X). I valori massimante e minimante di f(X) si ottengono dall'azzeramento della sua derivata prima Eqn004.gif e sono ±√2 con massimo e minimo 2 e -2.

Quindi le equazioni h(X)=k e h(x)=k hanno 4 soluzioni per k compreso tra il massimo assoluto e il minimo relativo o tra il massimo relativo e il minimo assoluto cioè

Eqn010.gif

Data la simmetria, l'integrale richiesto è ovviamente nullo.