Studio di funzione
Cubica con asintoto verticale doppio e obliquo
Cubica con un asintoto verticale doppio

Grafico della funzione
Studiare la funzione
        x3
y = -----------
     2(x - 1)2
Si tratta di una curva algebrica di 3º grado (cubica), infatti mettendola in forma implicita si ha
2y(x − 1)2 = x3
che è appunto di 3º grado. Vediamo i singoli passi dello studio
  1. Insieme di definizione è R − {1} dovendo essere il denominatore x − 1 ≠ 0 e quindi x ≠ 1.
  2. Ricerca di eventuali asintoti verticali per x = 1 ci può essere un asintoto verticale; verifichiamolo calcolando i due limiti:
             x3           (1 + dx)3           1 + 3.dx + 3.dx2 + dx3 
     lim -------- = st(--------------) = st(-------------------------) = +∞
    x→1+  (x − 1)2      (1 + dx − 1)2              dx2
    
             x3           (1 - dx)3           1 - 3.dx + 3.dx2 - dx3 
     lim -------- = st(--------------) = st(-------------------------) = +∞
    x→1-  (x − 1)2      (1 - dx − 1)2              dx2
    
    
    dunque vi è un asintoto verticale doppio.
  3. Ricerca di eventuali asintoti obliqui. Il polinomio al numeratore ha grado superiore a quello del denominatore, dunque può esserci un asintoto obliquo, come si verifica con i limiti:
             f(x)             x3              1/dx3                   1/dx3                 1            1
    m = lim ------ = lim (----------) = st(---------------) = st(---------------) = st(------------) = ---
       x→+∞   x      x→+∞  2x(x - 1)2       2/dx(1/dx - 1)2         2(1 - dx)2/dx3       2(1 - dx)2      2
    
                                x3        x         x3 - x(x2 - 2x + 1)         2x2 - x
    q = lim f(x) - mx = lim ---------- - --- = lim -------------------- = lim --------- = 1
       x→+∞            x→+∞  2(x - 1)2    2    x→+∞    2(x - 1)2           x→+∞  2(x - 1)2 
    
    
    
    
    I due limiti si possono calcolare in modo ancor più semplice con la regola de l'Hopital. La cubica ha comunque un asintoto obliquo y = x/2 + 1.
  4. Ricerca degli zeri della funzione, ovvero soluzione dell'equazione f(x) = 0. La frazione è uguale a 0 se e solo se lo è il numeratore, dunque l'equazione si riduce a
       x3 = 0   e quindi  x = 0
    
    Vi è dunque un solo zero nell'origine.
  5. Studio del segno della funzione, ovvero soluzione della disequazione f(x) > 0. Qui occorre considerare anche il segno del denominatore e considerare il segno dei tre fattori (x + 1), (x - 2), (x + 2) e riassumere con il solito schema
                                0      +1
     x3 > 0       --------------o++++++++++++++++++++++++
    (x - 1) > 0   ++++++++++++++++++++++o++++++++++++++++
                         -          +             +       
    
    La funzione è positiva per (x > 0)
  6. Ricerca dei massimi, dei minimi e dei flessi. Calcoliamo la derivata:
          3x2(x - 1)2 - x3.2(x - 1)    3x2(x - 1) - 2x3      3x3 - 3x2 - 2x3      x3 - 3x2
    y' = -------------------------- = ----------------- = ----------------- = ----------
                4(x - 1)4                 4(x - 1)3              4(x - 1)3      4(x - 1)3
    
    La derivata si annulla quando si annulla il numeratore x3 - 3x2 = x2(x - 3) = 0. Le soluzioni sono due: x = 0, x = 3. Nello studio del segno va considerato anche il denominatore (x - 1)3:
                               0    +1     +3
     x2 > 0      ++++++++++++++o++++++++++++++++++++++++
    x - 3 > 0    --------------------------o++++++++++++
    (x - 1)3 > 0  -------------------o++++++++++++++++++
                      + /       + /    - \       +  /     
    
    Ne segue che: