Solution:
y = x 2 − 1 3 ~\\y=\sqrt[3]{x^2-1} y = 3 x 2 − 1
1.Thej domain : x ∈ ( − ∞ , + ∞ ) ~x\in(-\infty,+\infty) x ∈ ( − ∞ , + ∞ )
2. Intersection points with coordinate axes:
O x : y = 0 → x 2 − 1 = 0 → x 1 = 1 , x 2 = − 1 → A ( 1 , 0 ) , B ( − 1 , 0 ) O y : x = 0 → y 3 = − 1 → y = − 1 → C ( 0 , − 1 ) Ox: y=0\to x^2-1=0 \to x_1=1, x_2=-1\to A(1,0), B(-1,0)\\
Oy:x=0\to y^3=-1\to y=-1\to C(0,-1) O x : y = 0 → x 2 − 1 = 0 → x 1 = 1 , x 2 = − 1 → A ( 1 , 0 ) , B ( − 1 , 0 ) O y : x = 0 → y 3 = − 1 → y = − 1 → C ( 0 , − 1 )
the graph is symmetric about the axis Oy
4. The function is continuous
5. We find the critical points: y ′ = 1 3 ( x 2 − 1 ) − 2 3 ⋅ 2 x → x = 0 , x = 1 , x = − 1 y'=\frac{1}{3}(x^2-1)^{-\frac{2}{3}}\cdot2x\to x=0, x=1,x=-1 y ′ = 3 1 ( x 2 − 1 ) − 3 2 ⋅ 2 x → x = 0 , x = 1 , x = − 1
x ∈ ( − ∞ , − 1 ) ∪ ( − 1 , 0 ) , y ′ < 0 → y ↘ x ∈ ( 0 , 1 ) ∪ ( 1 , ∞ ) , y ′ > 0 → y ↗ x\in(-\infty,-1)\cup(-1,0), y' \lt 0\to y\searrow\\ x\in(0,1)\cup(1,\infty), y' \gt 0 \to y\nearrow\\ x ∈ ( − ∞ , − 1 ) ∪ ( − 1 , 0 ) , y ′ < 0 → y ↘ x ∈ ( 0 , 1 ) ∪ ( 1 , ∞ ) , y ′ > 0 → y ↗
Then x = 0 x=0 x = 0 is the minimum point y = − 1 , x = 0 y=-1,x=0 y = − 1 , x = 0
6. Find the inflection points:
y ′ ′ = 2 3 ( x 2 − 1 ) − 2 3 + 2 3 x ⋅ ( − 2 3 ) ( x 2 − 1 ) − 5 3 = y''=\frac{2}{3}(x^2-1)^{-\frac{2}{3}}+\frac{2}{3}x\cdot(-\frac{2}{3})(x^2-1)^{-\frac{5}{3}} = y ′′ = 3 2 ( x 2 − 1 ) − 3 2 + 3 2 x ⋅ ( − 3 2 ) ( x 2 − 1 ) − 3 5 =
2 3 ( x 2 − 1 ) − 5 3 ( x 2 − 1 − 4 3 x 2 ) = 2 3 ( x 2 − 1 ) − 5 3 ( − 1 3 x 2 − 1 ) x ∈ ( − ∞ , − 1 ) ∪ ( 1 , + ∞ ) → y ′ ′ < 0 x ∈ ( − 1 , 1 ) → y ′ ′ > 0 \frac{2}{3}(x^2-1)^{-\frac{5}{3}}(x^2-1-\frac{4}{3}x^2) =\frac{2}{3}(x^2-1)^{-\frac{5}{3}}(-\frac{1}{3}x^2-1)\\~\\ x\in(-\infty,-1)\cup(1,+\infty)\to y'' \lt 0\\ x\in (-1,1)\to y'' \gt 0 3 2 ( x 2 − 1 ) − 3 5 ( x 2 − 1 − 3 4 x 2 ) = 3 2 ( x 2 − 1 ) − 3 5 ( − 3 1 x 2 − 1 ) x ∈ ( − ∞ , − 1 ) ∪ ( 1 , + ∞ ) → y ′′ < 0 x ∈ ( − 1 , 1 ) → y ′′ > 0
7. There are no vertical asymptotes horizontal asymptote:y = k x + b → k = lim x → ∞ x 2 − 1 3 x = 0 b = lim x → ∞ ( x 2 − 1 3 − 0 ⋅ x ) = ∞ y=kx+b~~~\to~~~ k=\lim_{x\to\infty} \frac{\sqrt[3]{x^2-1}}{x}=0\\ b=\lim_{x\to\infty} (\sqrt[3]{x^2-1}-0\cdot x)=\infty y = k x + b → k = lim x → ∞ x 3 x 2 − 1 = 0 b = lim x → ∞ ( 3 x 2 − 1 − 0 ⋅ x ) = ∞
there are no horizontaltical asymptotes
8. Intervals for the range:
y > 0 → x 2 − 1 > 0 , x 2 > 1 → x ∈ ( − ∞ ; − 1 ) ∩ ( 1 ; ∞ ) y < 0 → x ∈ ( − 1 ; 1 ) y \gt 0 \to x^2-1 \gt 0,~ x^2 \gt 1 \to x\in(-\infty;-1)\cap (1;\infty)\\
y \lt 0\to x\in(-1;1) y > 0 → x 2 − 1 > 0 , x 2 > 1 → x ∈ ( − ∞ ; − 1 ) ∩ ( 1 ; ∞ ) y < 0 → x ∈ ( − 1 ; 1 )
9. Behavior at infinity: [ x → − ∞ , y → + ∞ x → + ∞ , y → + ∞ ] \begin{bmatrix}
x\to-\infty, y\to+\infty\\
x\to+\infty, y\to+\infty
\end{bmatrix} [ x → − ∞ , y → + ∞ x → + ∞ , y → + ∞ ]
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