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Teoria

Studio di funzione

Lo schema completo dello studio, i criteri per massimi, minimi e flessi, la convessità e la costruzione del grafico qualitativo.

In questa pagina
  1. Lo schema dello studio
  2. Monotonia e punti stazionari

Lo schema dello studio

Schema dello studio di funzione

Studiare una funzione significa ricavare dalla sua espressione le proprietà che ne determinano il grafico. Ogni passo è fondato su un risultato della teoria:

  • dominio: condizioni di esistenza dell’espressione (denominatori non nulli, argomenti dei logaritmi positivi, radicandi delle radici di indice pari non negativi), da imporre in sistema quando sono più di una;
  • simmetrie e periodicità: per una funzione pari (grafico simmetrico rispetto all’asse ), per una dispari (grafico simmetrico rispetto all’origine), per una periodica, che si studia su un solo periodo;
  • segno e intersezioni con gli assi: la disequazione e l’equazione ; quando l’equazione non si risolve per via algebrica, gli zeri si localizzano con il teorema degli zeri;
  • limiti agli estremi del dominio e asintoti: definizioni di limite e di asintoto del capitolo sui limiti;
  • continuità: teorema di continuità delle funzioni elementari e delle operazioni tra funzioni continue;
  • derivabilità e derivata prima: regole di derivazione del capitolo sulle derivate; nei punti di raccordo, limite del rapporto incrementale oppure limiti laterali di ;
  • monotonia e punti stazionari: test di monotonia;
  • massimi e minimi relativi e assoluti: teorema di Fermat, criterio della derivata prima, criterio della derivata seconda, teorema di Weierstrass;
  • concavità, convessità e punti di flesso: caratterizzazione della convessità con la derivata seconda;
  • grafico qualitativo: sintesi di tutte le informazioni in un disegno coerente.

Osservazione

I passi si controllano a vicenda. Se dal segno risulta su un intervallo e dal calcolo dei limiti risulta in un suo estremo, almeno uno dei due risultati è sbagliato; se la funzione è pari, massimi, minimi e flessi compaiono in coppie simmetriche. Un controllo di coerenza tra i passi individua gli errori di calcolo prima del disegno del grafico.

Monotonia e punti stazionari

Test di monotonia

Sia continua su un intervallo e derivabile nei punti interni di .

  • Se in ogni punto interno, è strettamente crescente su .
  • Se in ogni punto interno, è strettamente decrescente su .
  • Se in ogni punto interno, è costante su .

Il teorema segue dal teorema di Lagrange e la dimostrazione si trova nel capitolo sulle derivate. Nello studio di funzione si risolve la disequazione e si riporta il risultato nella tabella dei segni: su ogni intervallo in cui ha segno costante la monotonia è determinata.

Punto stazionario

Un punto interno al dominio, con derivabile in e , si dice stazionario: la retta tangente in è orizzontale. I punti stazionari sono i candidati naturali per massimi e minimi relativi interni, e la loro natura si stabilisce con i criteri della derivata prima e della derivata seconda.

Attenzione

Il test di monotonia vale su un intervallo, non su un’unione di intervalli. Per si ha in ogni punto del dominio, quindi è decrescente su e su separatamente; sull’unione non lo è, perché .

La teoria continua con 6 altri paragrafi (massimi e minimi relativi, criteri per la natura dei punti stazionari, massimi e minimi assoluti…), oltre a tutte le schede svolte, le soluzioni e il PDF.

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