Método

Ejercicios: El criterio de la primera derivada

de +a+ a - \to máximo de a+- a + \to mínimo

Si no te acordás cómo se usa, repasá la teoría.

Las 12 actividades recorren los distintos tipos de ejercicio del tema, con tres variantes de cada uno. Si te trabás en una, mirá la solución y seguí con la siguiente.

1. Clasificá los puntos críticos de f(x)=x312xf(x) = x^{3} - 12 x con el criterio de la primera derivada.

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1. Hallamos los puntos críticos. f(x)=3x212=3(x2)(x+2)f'(x) = 3 x^{2} - 12 = 3 \left(x - 2\right) \left(x + 2\right), que se anula en x=2x = -2 y x=2x = 2.

2. Estudiamos el signo antes y entre. f(3)=15f'(-3) = 15 (positiva) y f(0)=12f'(0) = -12 (negativa).

3. Clasificamos el primero. La derivada pasa de positiva a negativa en x=2x = -2: la función venía subiendo y empieza a bajar, así que hay un máximo local.

4. Clasificamos el segundo. f(3)=15f'(3) = 15 es positiva, así que en x=2x = 2 la derivada pasa de negativa a positiva: hay un mínimo local.

Respuesta: máximo local en x=2x = -2 y mínimo local en x=2x = 2

2. Clasificá los puntos críticos de f(x)=x48x2f(x) = x^{4} - 8 x^{2}.

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1. Derivamos y factorizamos. f(x)=4x(x24)=4x(x2)(x+2)f'(x) = 4 x \left(x^{2} - 4\right) = 4 x \left(x - 2\right) \left(x + 2\right)

2. Hallamos los críticos. Se anula en x=0x = 0, x=2x = 2 y x=2x = -2.

3. Estudiamos el signo por tramos. f(3)<0f'(-3) < 0, f(1)>0f'\left(-1\right) > 0, f(1)<0f'\left(1\right) < 0 y f(3)>0f'(3) > 0.

4. Clasificamos los tres. En x=2x = -2 pasa de negativa a positiva: mínimo. En x=0x = 0 pasa de positiva a negativa: máximo. En x=2x = 2 vuelve a pasar de negativa a positiva: mínimo.

Respuesta: mínimos en x=2x = -2 y x=2x = 2, y máximo local en x=0x = 0

3. Clasificá el punto crítico de f(x)=(x2)3f(x) = (x - 2)^{3}.

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1. Derivamos. f(x)=3(x2)2f'(x) = 3(x - 2)^{2}

2. Hallamos el punto crítico. Se anula solo en x=2x = 2.

3. Estudiamos el signo alrededor. (x2)2(x - 2)^{2} es un cuadrado, así que la derivada es positiva a los dos lados y solo se anula en el punto.

4. Concluimos. El signo de la derivada no cambia, así que no hay extremo: la función sigue creciendo. En x=2x = 2 hay una tangente horizontal sin máximo ni mínimo.

Respuesta: no hay extremo en x=2x = 2: la derivada no cambia de signo

4. Clasificá el punto crítico de f(x)=x5f(x) = |x - 5| en x=5x = 5.

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1. Ubicamos el punto crítico. En x=5x = 5 la derivada no existe, porque las laterales dan 1-1 y 11.

2. Estudiamos el signo de la derivada a la izquierda. Para x<5x < 5 la función es (5x)(5 - x), con derivada 1-1: negativa.

3. Estudiamos el signo a la derecha. Para x>5x > 5 la derivada vale 11: positiva.

4. Clasificamos. Pasa de negativa a positiva, así que hay un mínimo local en x=5x = 5, con f(5)=0f(5) = 0. El criterio funciona igual aunque la derivada no exista en el punto.

Respuesta: mínimo local en x=5x = 5

5. Clasificá los puntos críticos de f(x)=x36x2f(x) = x^{3} - 6 x^{2} con el criterio de la primera derivada.

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1. Hallamos los puntos críticos. f(x)=3x(x4)f'(x) = 3 x \left(x - 4\right), que se anula en x=0x = 0 y x=4x = 4.

2. Estudiamos el signo antes y entre. f(1)=15f'(-1) = 15 (positiva) y f(2)=12f'(2) = -12 (negativa).

3. Clasificamos el primero. La derivada pasa de positiva a negativa en x=0x = 0: la función venía subiendo y empieza a bajar, así que hay un máximo local.

4. Clasificamos el segundo. f(5)=15f'(5) = 15 es positiva, así que en x=4x = 4 la derivada pasa de negativa a positiva: hay un mínimo local.

Respuesta: máximo local en x=0x = 0 y mínimo local en x=4x = 4

6. Clasificá los puntos críticos de f(x)=x412x2f(x) = x^{4} - 12 x^{2}.

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1. Derivamos y factorizamos. f(x)=4x(x26)f'(x) = 4 x \left(x^{2} - 6\right)

2. Hallamos los críticos. Se anula en x=0x = 0, x=6x = \sqrt{6} y x=6x = - \sqrt{6}.

3. Estudiamos el signo por tramos. f(61)<0f'(- \sqrt{6} - 1) < 0, f(62)>0f'\left(- \dfrac{\sqrt{6}}{2}\right) > 0, f(62)<0f'\left(\dfrac{\sqrt{6}}{2}\right) < 0 y f(1+6)>0f'(1 + \sqrt{6}) > 0.

4. Clasificamos los tres. En x=6x = - \sqrt{6} pasa de negativa a positiva: mínimo. En x=0x = 0 pasa de positiva a negativa: máximo. En x=6x = \sqrt{6} vuelve a pasar de negativa a positiva: mínimo.

Respuesta: mínimos en x=6x = - \sqrt{6} y x=6x = \sqrt{6}, y máximo local en x=0x = 0

7. Clasificá el punto crítico de f(x)=(x3)3f(x) = (x - 3)^{3}.

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1. Derivamos. f(x)=3(x3)2f'(x) = 3(x - 3)^{2}

2. Hallamos el punto crítico. Se anula solo en x=3x = 3.

3. Estudiamos el signo alrededor. (x3)2(x - 3)^{2} es un cuadrado, así que la derivada es positiva a los dos lados y solo se anula en el punto.

4. Concluimos. El signo de la derivada no cambia, así que no hay extremo: la función sigue creciendo. En x=3x = 3 hay una tangente horizontal sin máximo ni mínimo.

Respuesta: no hay extremo en x=3x = 3: la derivada no cambia de signo

8. Clasificá el punto crítico de f(x)=3x2f(x) = 3|x - 2| en x=2x = 2.

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1. Ubicamos el punto crítico. En x=2x = 2 la derivada no existe, porque las laterales dan 3-3 y 33.

2. Estudiamos el signo de la derivada a la izquierda. Para x<2x < 2 la función es 3(2x)3(2 - x), con derivada 3-3: negativa.

3. Estudiamos el signo a la derecha. Para x>2x > 2 la derivada vale 33: positiva.

4. Clasificamos. Pasa de negativa a positiva, así que hay un mínimo local en x=2x = 2, con f(2)=0f(2) = 0. El criterio funciona igual aunque la derivada no exista en el punto.

Respuesta: mínimo local en x=2x = 2

9. Clasificá los puntos críticos de f(x)=x36x2+9xf(x) = x^{3} - 6 x^{2} + 9 x con el criterio de la primera derivada.

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1. Hallamos los puntos críticos. f(x)=3x212x+9=3(x3)(x1)f'(x) = 3 x^{2} - 12 x + 9 = 3 \left(x - 3\right) \left(x - 1\right), que se anula en x=1x = 1 y x=3x = 3.

2. Estudiamos el signo antes y entre. f(0)=9f'(0) = 9 (positiva) y f(2)=3f'(2) = -3 (negativa).

3. Clasificamos el primero. La derivada pasa de positiva a negativa en x=1x = 1: la función venía subiendo y empieza a bajar, así que hay un máximo local.

4. Clasificamos el segundo. f(4)=9f'(4) = 9 es positiva, así que en x=3x = 3 la derivada pasa de negativa a positiva: hay un mínimo local.

Respuesta: máximo local en x=1x = 1 y mínimo local en x=3x = 3

10. Clasificá los puntos críticos de f(x)=x410x2f(x) = x^{4} - 10 x^{2}.

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1. Derivamos y factorizamos. f(x)=4x(x25)f'(x) = 4 x \left(x^{2} - 5\right)

2. Hallamos los críticos. Se anula en x=0x = 0, x=5x = \sqrt{5} y x=5x = - \sqrt{5}.

3. Estudiamos el signo por tramos. f(51)<0f'(- \sqrt{5} - 1) < 0, f(52)>0f'\left(- \dfrac{\sqrt{5}}{2}\right) > 0, f(52)<0f'\left(\dfrac{\sqrt{5}}{2}\right) < 0 y f(1+5)>0f'(1 + \sqrt{5}) > 0.

4. Clasificamos los tres. En x=5x = - \sqrt{5} pasa de negativa a positiva: mínimo. En x=0x = 0 pasa de positiva a negativa: máximo. En x=5x = \sqrt{5} vuelve a pasar de negativa a positiva: mínimo.

Respuesta: mínimos en x=5x = - \sqrt{5} y x=5x = \sqrt{5}, y máximo local en x=0x = 0

11. Clasificá el punto crítico de f(x)=(x5)3f(x) = (x - 5)^{3}.

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1. Derivamos. f(x)=3(x5)2f'(x) = 3(x - 5)^{2}

2. Hallamos el punto crítico. Se anula solo en x=5x = 5.

3. Estudiamos el signo alrededor. (x5)2(x - 5)^{2} es un cuadrado, así que la derivada es positiva a los dos lados y solo se anula en el punto.

4. Concluimos. El signo de la derivada no cambia, así que no hay extremo: la función sigue creciendo. En x=5x = 5 hay una tangente horizontal sin máximo ni mínimo.

Respuesta: no hay extremo en x=5x = 5: la derivada no cambia de signo

12. Clasificá el punto crítico de f(x)=5x3f(x) = 5|x - 3| en x=3x = 3.

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1. Ubicamos el punto crítico. En x=3x = 3 la derivada no existe, porque las laterales dan 5-5 y 55.

2. Estudiamos el signo de la derivada a la izquierda. Para x<3x < 3 la función es 5(3x)5(3 - x), con derivada 5-5: negativa.

3. Estudiamos el signo a la derecha. Para x>3x > 3 la derivada vale 55: positiva.

4. Clasificamos. Pasa de negativa a positiva, así que hay un mínimo local en x=3x = 3, con f(3)=0f(3) = 0. El criterio funciona igual aunque la derivada no exista en el punto.

Respuesta: mínimo local en x=3x = 3

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