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PROBLEMA 1
Punto 1
I flessi di f sono i punti in cui la derivata prima cambia monotonia e quindi i punti di ascissa x 2
e x 4.
Punto 2
Per rispondere a questa domanda è necessario presupporre che f sia continua sia in x=0 che in x=6,
cosa non specificata nel testo.
Poiché a partire da x=5 f cresce e poiché è continua in x=0 e x=6, allora il minimo assoluto è
assunto in x=5.
6
Per il teorema fondamentale del calcolo integrale
f ' t dt f 6 f 0 f 6 9 , per cui
0
imponendo l’uguaglianza f 6 9 5 si ricava f 6 4 .
Siccome f decresce in (0,5) il massimo assoluto è assunto per x=0.
Punto 3
Il possibile andamento è di seguito mostrato:
9
Flesso a tangente
orizzontale
Flesso a tangente
obliqua
0
2
4
5
6
Punto 4
Sia g x xf x . La retta tangente a f in (3,6) ha equazione y mx 3 6 con m f ' 3 1
per cui l’equazione della tangente diventa y 9 x .
La retta tangente a g in 3,3 f 3 3,18 ha equazione y mx 3 18 con m g ' 3 ; la derivata
della funzione g x xf x è g ' x f x xf ' x per cui g ' 3 f 3 3 f ' 3 6 3 3 per cui
l’equazione della tangente diventa y 3x 3 18 3x 9 . L’ampiezza dell’angolo acuto è
dato dalla formula tan
m f mg
1 m f mg
4
2 arctan 2 63° 25' 48"
2
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PROBLEMA 2
Punto 1
La funzione g x ln x è la classica funzione logaritmica, definita in 0, , interseca l’asse delle
ascisse in x=1, positiva in 1, , presenta x=0 come asintoto verticale ed è strettamente crescente
in tutto il dominio
La funzione f x e x è definita e continua e derivabile in tutto R; non interseca mai l’asse delle
ascisse, mentre interseca le ordinate in (0,1), è sempre positiva, presenta y=0 come asintoto
orizzontale sinistro ed è strettamente crescente in tutto il dominio.
Di seguito i grafici di f (blu) e g (rosso) nello stesso riferimento:
L’area richiesta è:
1
S e ln x dx e xln x 1 1
x
1
x
1
2
2
1
1
1 1
1 1
2
e 10 1 e ln 1 e e 2 ln 2
2 2
2 2
Punto 2
1. Il volume del solido S (ruotando attorno all’asse delle x, la limitazione data da y ln x è
inessenziale) si ottiene come:
1
dx
V ex
2
1
2
Analogamente per la rotazione attorno all’asse y bisogna prima calcolare le inverse:
x ln y con y e , e e x e y con y ln 2,0.
A questo punto, il volume del solido richiesto può essere considerato come dato dalla somma di
tre volumi di solidi di rotazione:
e
0
y 2 1 2
1
2
V 1 ln y dy e dy 1 e
2
4
ln 2
e
Punto 3
La tangente a f x e x in x 0 è y e x0 x x0 e x0 ;
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La tangente a g x ln x in x 0 è y
1
x x0 ln x0 ;
x0
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1
x0
1
Consideriamo la funzione hx e x
x
Le due rette sono parallele se e x0
1
Essa è definita in R-{0}, strettamente crescente in tutto il dominio e inoltre h 0, h1 0 per
2
cui a norma del teorema degli zeri esiste un’unica radice dell’equazione hx 0 appartenente
1
all’intervallo ,1 . Applichiamo il metodo di Newton-Raphson applicando la formula ricorsiva
2
1
2
e xn
e xn x n 1
h x n
xn
xn
x n 1 x n
xn
con punto iniziale x0 1 in cui hx0 e
1
1
h' x n
xn
xn
e 2
e 2
xn
xn
h' ' x0 sono concordi.
La tabella seguente mostra tutti i passi dell’algoritmo:
n
1
xn
x n 1
x xn xn1
x
100
0
1
0,538
1
0,538
0,566
0,462
NO
2
0,566
0,567
0,028
NO
3
0,567
0,567
0,001
SI
Quindi l’unica radice è 0,567
Punto 4
La funzione hx e x ln x ha derivata prima h' x e x
1
che si annulla solo in 0,567
x
come calcolato al punto precedente; poichè la funzione hx e x ln x è strettamente decrescente
1
in 0, e strettamente crescente in , (basta guardare i grafici di f ' x e x e di g ' x )
x
deduciamo che
è l’ascissa del minimo assoluto; inoltre poichè
x 0,567
1
h1 e h e ln 2 0 deduciamo che x 1 è l’ascissa di massimo assoluto.
2
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QUESTIONARIO
Quesito 1
Applicando de l’Hospital si ha lim
x 0
quanto 3 ln 2 4 ln 3 ln
2 3 x 34 x
3 ln 2 2 3 x 4 ln 3 34 x 3 ln 2 4 ln 3
lim
in
x 0
2x
x2
0
8
0
81
Quesito 2
Indichiamo con L la lunghezza del lato dell’esagono e con D il diametro della moneta. La moneta
finisce internamente a una mattonella se e solo se il suo centro cade in un punto distante dai lati
della mattonella meno di D/2; in altri termini, la moneta finisce internamente ad una mattonella se e
solo se il suo centro finisce in un esagono, interno alla mattonella, con lati paralleli a quelli della
mattonella e distanti da questi ultimi D/2. Supponendo ovviamente che la moneta venga lanciata “a
caso” (ovvero che la probabilità che essa cada in una regione sia proporzionale all’area della
regione stessa) la probabilità cercata è data dal rapporto tra l’area dell’esagono interno alla
mattonella e l’area della mattonella, ovvero:
3
D
L
2
3
p
3 2
L 3
2
Quesito 3
2
3
2,325
3
10
2
3
3 2
10 3
2
2
La pendenza è pari a 1 se ln 3 3 x 1 3 x
2
2,325
3 10
3
0,75 75%
100
1
1
x log 3
log 3 ln 3 . Con una
ln 3
ln 3
calcolatrice scientifica si ricava: x 0,0856 .
Quesito 3
L’insieme N dei numeri naturali e quello Q dei numeri razionali sono equipotenti poiché entrambi
costituiti da un’infinità numerabile di elementi.
Si possono infatti ordinare gli elementi di Q in modo da stabilire una corrispondenza biunivoca con
l’insieme dei naturali N. Il procedimento che segue è detto di diagonalizzazione ed è dovuto al
matematica G. Cantor.
La corrispondenza biunivoca è la seguente
Q
N
1/1
1
2/1
2
1/2
3
1/3
4
2/2
5
3/1
6
4/1
7
3/2
8
2/3
9
…
…
Quesito 5
Il numero di segmenti è pari al numero delle combinazioni di n oggetti di classe 2 e quindi è
n
n
n!
n!
dato da:
; analogamente il numero di triangoli è
e di tetraedri
3 3!n 3!
2 2!n 2!
n
n!
4 4!n 4!
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Quesito 6
La cubica di equazione y x 3 ax b ha derivata prima e seconda pari a y' 3x 2 a, y' ' 6 x per
cui l’unico flesso è il punto (0,b) ed è a tangente orizzontale se a=0 e obliqua se a 0 . Per
dimostrare che è punto di simmetria, consideriamo le coordinate nel nuovo sistema di riferimento
x' x
(x’,y’) e le rispettive equazioni di simmetria:
.
y ' 2b y
Provando che 2b y' x' a x' b ha la stessa forma della cubica di partenza abbiamo
3
verificato la simmetria. E’ immediato verificare che la forma analitica è la stessa y ' x '3 ax ' b
Quesito 7
Consideriamo la figura seguente
Il segmento AC ha per estremi il vertice A del triangolo di base e il piede della perpendicolare C
3
tracciata dal vertice B; la misura di AC è AC l
per cui l’angolo richiesto deve soddisfare
3
AC
3
alla condizione sin
l
3
Quesito 8
La probabilità che un pezzo sia difettoso per la legge della probabilità totale è
1 1 1 7
1 5
49
; la probabilità che il pezzo difettoso provenga da A per la
P D
2 10 3 100 6 100 600
1
P A
30
20
legge di Bayes è P A | D
49
P( D)
49
600
Quesito 9
La soluzione richiesta si ottiene considerando il punto A’ simmetrico di A rispetto alla retta r; il
punto di intersezione tra A’B e la retta r è il punto C tale per cui AC+CB è minima.
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Quesito 10
Poniamo CO x con x r ; per il teorema di Pitagora CD x 2 r 2 . I triangoli COD e CHB
sono simili per cui vale la seguente proporzione tra lati omologhi CO : OD CB : HB . Sapend che
DB HB si ha CB HB CD HB x 2 r 2 . Ritornando alla proporzione si ha
x : r HB x r
2
2
r x2 r 2
xr
r
.
: HB da cui x HB r HB r x r HB
xr
xr
2
2
L’area laterale è pari a
Al x HB CB r
xr
xr
xr
r
x2 r 2
xr
xr
x 2 rx
r r
x r r
xr
xr
2
x rx
Deriviamo la funzione f x r
;
xr
2 x r x r x 2 rx
x 2 2rx r 2
f ' x r
r
e la derivata si annulla in
x r 2
x r 2
x r 1 2 per cui la funzione area laterale è strettamente decrescente in r , r 1 2 e
strettamente crescente in r 1 2 , per cui x r 1 2 è ascissa di minimo.
Di conseguenza CK r 1 2 r r 2 .
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