Cálculo Ejemplos

$f (x) = 5 {(x - 3)}^{\frac{5}{3}}$

Paso 1

Find the $x$ values where the second derivative is equal to $0$ .

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Paso 1.1

Obtener la segunda derivada.

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Paso 1.1.1

Obtén la primera derivada.

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Paso 1.1.1.1

Como $5$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $5 {(x - 3)}^{\frac{5}{3}}$ con respecto a $x$ es $5 \frac{d}{d x} [{(x - 3)}^{\frac{5}{3}}]$ .

$5 \frac{d}{d x} [{(x - 3)}^{\frac{5}{3}}]$

Paso 1.1.1.2

Diferencia con la regla de la cadena, que establece que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ es $f' (g (x)) g' (x)$ donde $f (x) = x^{\frac{5}{3}}$ y $g (x) = x - 3$ .

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Paso 1.1.1.2.1

Para aplicar la regla de la cadena, establece $u$ como $x - 3$ .

$5 (\frac{d}{d u} [u^{\frac{5}{3}}] \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.1.2.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ es $n u^{n - 1}$ donde $n = \frac{5}{3}$ .

$5 (\frac{5}{3} u^{\frac{5}{3} - 1} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.1.2.3

Reemplaza todos los casos de $u$ con $x - 3$ .

$5 (\frac{5}{3} {(x - 3)}^{\frac{5}{3} - 1} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.1.3

Para escribir $- 1$ como una fracción con un denominador común, multiplica por $\frac{3}{3}$ .

$5 (\frac{5}{3} {(x - 3)}^{\frac{5}{3} - 1 \cdot \frac{3}{3}} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.1.4

Combina $- 1$ y $\frac{3}{3}$ .

$5 (\frac{5}{3} {(x - 3)}^{\frac{5}{3} + \frac{- 1 \cdot 3}{3}} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.1.5

Combina los numeradores sobre el denominador común.

$5 (\frac{5}{3} {(x - 3)}^{\frac{5 - 1 \cdot 3}{3}} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.1.6

Simplifica el numerador.

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Paso 1.1.1.6.1

Multiplica $- 1$ por $3$ .

$5 (\frac{5}{3} {(x - 3)}^{\frac{5 - 3}{3}} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.1.6.2

Resta $3$ de $5$ .

$5 (\frac{5}{3} {(x - 3)}^{\frac{2}{3}} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.1.7

Combina fracciones.

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Paso 1.1.1.7.1

Combina $\frac{5}{3}$ y ${(x - 3)}^{\frac{2}{3}}$ .

$5 (\frac{5 {(x - 3)}^{\frac{2}{3}}}{3} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.1.7.2

Combina $\frac{5 {(x - 3)}^{\frac{2}{3}}}{3}$ y $5$ .

$\frac{5 {(x - 3)}^{\frac{2}{3}} \cdot 5}{3} \frac{d}{d x} [x - 3]$

Paso 1.1.1.7.3

Multiplica $5$ por $5$ .

$\frac{25 {(x - 3)}^{\frac{2}{3}}}{3} \frac{d}{d x} [x - 3]$

Paso 1.1.1.8

Según la regla de la suma, la derivada de $x - 3$ con respecto a $x$ es $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 3]$ .

$\frac{25 {(x - 3)}^{\frac{2}{3}}}{3} (\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 3])$

Paso 1.1.1.9

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

$\frac{25 {(x - 3)}^{\frac{2}{3}}}{3} (1 + \frac{d}{d x} [- 3])$

Paso 1.1.1.10

Como $- 3$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $- 3$ con respecto a $x$ es $0$ .

$\frac{25 {(x - 3)}^{\frac{2}{3}}}{3} (1 + 0)$

Paso 1.1.1.11

Simplifica la expresión.

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Paso 1.1.1.11.1

Suma $1$ y $0$ .

$\frac{25 {(x - 3)}^{\frac{2}{3}}}{3} \cdot 1$

Paso 1.1.1.11.2

Multiplica $\frac{25 {(x - 3)}^{\frac{2}{3}}}{3}$ por $1$ .

$f' (x) = \frac{25 {(x - 3)}^{\frac{2}{3}}}{3}$

Paso 1.1.2

Obtener la segunda derivada.

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Paso 1.1.2.1

Como $\frac{25}{3}$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $\frac{25 {(x - 3)}^{\frac{2}{3}}}{3}$ con respecto a $x$ es $\frac{25}{3} \frac{d}{d x} [{(x - 3)}^{\frac{2}{3}}]$ .

$\frac{25}{3} \frac{d}{d x} [{(x - 3)}^{\frac{2}{3}}]$

Paso 1.1.2.2

Diferencia con la regla de la cadena, que establece que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ es $f' (g (x)) g' (x)$ donde $f (x) = x^{\frac{2}{3}}$ y $g (x) = x - 3$ .

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Paso 1.1.2.2.1

Para aplicar la regla de la cadena, establece $u$ como $x - 3$ .

$\frac{25}{3} (\frac{d}{d u} [u^{\frac{2}{3}}] \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.2.2.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ es $n u^{n - 1}$ donde $n = \frac{2}{3}$ .

$\frac{25}{3} (\frac{2}{3} u^{\frac{2}{3} - 1} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.2.2.3

Reemplaza todos los casos de $u$ con $x - 3$ .

$\frac{25}{3} (\frac{2}{3} {(x - 3)}^{\frac{2}{3} - 1} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.2.3

Para escribir $- 1$ como una fracción con un denominador común, multiplica por $\frac{3}{3}$ .

$\frac{25}{3} (\frac{2}{3} {(x - 3)}^{\frac{2}{3} - 1 \cdot \frac{3}{3}} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.2.4

Combina $- 1$ y $\frac{3}{3}$ .

$\frac{25}{3} (\frac{2}{3} {(x - 3)}^{\frac{2}{3} + \frac{- 1 \cdot 3}{3}} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.2.5

Combina los numeradores sobre el denominador común.

$\frac{25}{3} (\frac{2}{3} {(x - 3)}^{\frac{2 - 1 \cdot 3}{3}} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.2.6

Simplifica el numerador.

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Paso 1.1.2.6.1

Multiplica $- 1$ por $3$ .

$\frac{25}{3} (\frac{2}{3} {(x - 3)}^{\frac{2 - 3}{3}} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.2.6.2

Resta $3$ de $2$ .

$\frac{25}{3} (\frac{2}{3} {(x - 3)}^{\frac{- 1}{3}} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.2.7

Combina fracciones.

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Paso 1.1.2.7.1

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$\frac{25}{3} (\frac{2}{3} {(x - 3)}^{- \frac{1}{3}} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.2.7.2

Combina $\frac{2}{3}$ y ${(x - 3)}^{- \frac{1}{3}}$ .

$\frac{25}{3} (\frac{2 {(x - 3)}^{- \frac{1}{3}}}{3} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.2.7.3

Mueve ${(x - 3)}^{- \frac{1}{3}}$ al denominador mediante la regla del exponente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$\frac{25}{3} (\frac{2}{3 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}}} \frac{d}{d x} [x - 3])$

Paso 1.1.2.7.4

Multiplica $\frac{2}{3 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}}}$ por $\frac{25}{3}$ .

$\frac{2 \cdot 25}{3 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}} \cdot 3} \frac{d}{d x} [x - 3]$

Paso 1.1.2.7.5

Multiplica.

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Paso 1.1.2.7.5.1

Multiplica $2$ por $25$ .

$\frac{50}{3 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}} \cdot 3} \frac{d}{d x} [x - 3]$

Paso 1.1.2.7.5.2

Multiplica $3$ por $3$ .

$\frac{50}{9 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}}} \frac{d}{d x} [x - 3]$

Paso 1.1.2.8

Según la regla de la suma, la derivada de $x - 3$ con respecto a $x$ es $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 3]$ .

$\frac{50}{9 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}}} (\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 3])$

Paso 1.1.2.9

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

$\frac{50}{9 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}}} (1 + \frac{d}{d x} [- 3])$

Paso 1.1.2.10

Como $- 3$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $- 3$ con respecto a $x$ es $0$ .

$\frac{50}{9 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}}} (1 + 0)$

Paso 1.1.2.11

Simplifica la expresión.

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Paso 1.1.2.11.1

Suma $1$ y $0$ .

$\frac{50}{9 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}}} \cdot 1$

Paso 1.1.2.11.2

Multiplica $\frac{50}{9 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}}}$ por $1$ .

$f'' (x) = \frac{50}{9 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}}}$

Paso 1.1.3

La segunda derivada de $f (x)$ con respecto a $x$ es $\frac{50}{9 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}}}$ .

$\frac{50}{9 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}}}$

Paso 1.2

Establece la segunda derivada igual a $0$ luego resuelve la ecuación $\frac{50}{9 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}}} = 0$ .

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Paso 1.2.1

Establece la segunda derivada igual a $0$ .

$\frac{50}{9 {(x - 3)}^{\frac{1}{3}}} = 0$

Paso 1.2.2

Establece el numerador igual a cero.

$50 = 0$

Paso 1.2.3

Como $50 \neq 0$ , no hay soluciones.

No hay solución

Paso 2

Obtén el dominio de $f (x) = 5 {(x - 3)}^{\frac{5}{3}}$ .

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Paso 2.1

Aplica la regla $x^{\frac{m}{n}} = \sqrt[n]{x^{m}}$ para reescribir la exponenciación como un radical.

$5 \sqrt[3]{{(x - 3)}^{5}}$

Paso 2.2

El dominio de la expresión son todos números reales, excepto cuando la expresión no está definida. En ese caso, no hay ningún número real que haga que la expresión sea indefinida.

Notación de intervalo:

$(- \infty, \infty)$

Notación del constructor de conjuntos:

${x | x \in ℝ}$

Notación de intervalo:

$(- \infty, \infty)$

Notación del constructor de conjuntos:

${x | x \in ℝ}$

Paso 3

La gráfica es convexa porque la segunda derivada es positiva.

La gráfica es convexa.

Paso 4