Sessione ordinaria LS_PNI 2005 Soluzione di De Rosa Nicola
Soluzione
1) − 2 ( )
4 x x =
= ha vertice in V 2
,
1 ed incontra l’asse delle
La parabola di equazione y 4
= =
ascisse in . Per mostrare che essa non ha punti in comune con la retta
A ( 0
, 0
), B ( 4
,
0 )
= +
di equazione , si deve innanzitutto risolvere il sistema seguente:
4 y x 6
= −
2
4 y 4 x x − = + − + =
⇒ ⇒
2 2
4 x x x 6 x 3 x 6 0
= +
4 y x 6 ∆ = − = − <
− + =
2
Ma ha un discriminante per cui la retta è esterna
9 24 15 0
x 3 x 6 0
alla parabola e non ha perciò alcun punto in comune con essa. 1
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2) −
2
4 x x
= ≤ ≤
Un punto generico della parabola ha coordinate P x , con . La
0 x 4
4
− − =
distanza di P dalla retta , utilizzando la formula della distanza punto-retta
4 y x 6 0
si ha: − − − − −
2 2 − +
4 x x x 6 3 x x 6 2
x 3 x 6
= = =
d ( x ) 17 17 17
in cui il valore assoluto è stato eliminato ed è stato cambiato il segno poiché
− − < ∀ ∈
2
3 x x 6 0 x R − +
2
x 3 x 6
=
Ora la distanza d ( x ) non è altro che una parabola con concavità rivolta
17
verso l’alto, per cui il minimo lo si raggiungerà nel suo vertice e sarà pari a
3 15 3 15
= = = =
⇒
. In conclusione .
x V d P ,
x d x
min , ( ) min
2 2 16
4 17
3) ( )
= + − = +
ha equazione .
La retta simmetrica della retta di equazione 4 y x 6 4 y x 6 2
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− 2 ( )
4 x x
= − = +
Le intersezioni della parabola con la retta si trovano col
y s : 4 y x 6
4
sistema seguente:
= −
±
2
4 4
y x x 5 7
− = − − − − = = = −
=
⇒ ⇒ ⇒ ⇒
2 2
4 6 5 6 0 6
, 1
x x x x x x x x
− = + 1 2
2
4 6
y x ( )
5
= − − = −
Le intersezioni sono allora .
C 1
, , D 6
, 3
4
L’area richiesta è allora:
6 6
2 2
x x 3 x 5 x 3
∫ ∫
− − − = − + + =
= − +
AREA x dx dx
4 4 2 4 4 2
− −
1 1
6 − + + − − +
3 2
x 5 x 3 x 45 1 5 3 432 540 216 2 15 36 343
− + + = − + + − − + = =
18 9
12 8 2 2 12 8 2 24 24
−
1
4)
L’area del segmento parabolico del primo quadrante, sfruttando il teorema di Archimede,
2 2 8
= =
è i dell’area del rettangolo circoscritto, per cui si ha .
S * 4 * 1
3 3 3
Si consideri la figura seguente: 3
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− 2
4 x x
= =
Le intersezioni della parabola con la retta si trovano col sistema
y y c
4
seguente: = −
2
4 y 4 x x − = − + = = ± −
⇒ ⇒ ⇒
2 2
4 4 4 4 0 2 2 1
x x c x x c x c
=
y c − 2
4 x x
=
R
L’area del segmento parabolico delimitato dalla parabola di equazione y 4
2
= dell’area del rettangolo
con la retta , sfruttando il teorema di Archimede, è i
y c 3
circoscritto, per cui si ha ( ) ( )
2 8 8 3
= − + − − + − = − − = −
S ( c ) 1 c 2 2 1 c 2 2 1 c 1 c 1 c 1 c 2
3 3 3
≤ ≤
in cui il valore assoluto è superfluo visto che . Ora imponendo che
c
0 1
( ) ( )
8 S 4 1 1
3 3
= − = = − = = −
⇒ ⇒
S ( c ) 1 c 1 c c 1
2 2 3
3 2 3 2 4
5)
La figura sottostante rappresenta alcune sezioni del solido richiesto: 4
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Il volume richiesto è calcolabile attraverso l’integrale seguente:
2
4 4
2 4 3
x x x
∫ ∫
= − = + − =
2
V x dx x dx
4 16 2
0 0
4 + −
3 5 4 64 1024 64 64 320 192 480 32
x x x
= + − = + − = + − = =
32 32
3 80 8 3 80 3 5 15 15
0 5
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Soluzione
1) =
Per ipotesi sappiamo che , per cui affinché la funzione
f ( 0
) 1 =
f ( 0 ) 1
2 ( )
x
= − + >
f ( x ) 3 2 ln x 1 x 0
2
2 ( )
x − + =
= lim 3 2 ln x 1 1 . Ed in effetti
sia continua in , dobbiamo provare che
x 0
+
→ 2
x 0
ricordando il teorema di De l’Hospital si ha che
1
2
ln x x
H x
= = = − =
2 per cui
lim x ln x lim lim lim 0
1 2
+ + + +
→ → → → 2
x x x x
0 0 0 0
−
2 3
x x
2 2
( )
x 3 x
− + = − + = − + =
2
lim 3 2 ln x 1 lim lim x ln x 1 0 1 1 1
+ + +
→ → →
2 2
x x x
0 0 0
= .
Quindi la funzione considerata è continua in x 0 2 ( )
x
= − +
Vediamo ora la derivabilità, calcolando la derivata di per
f ( x ) 3 2 ln x 1
2
> .
x 0 6
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Si ha: = − − = −
f ' ( x ) 3 x x 2 x ln x 2 x 2 x ln x
da cui [ ]
− = − = − =
lim 2 x 2 x ln x lim 2 x lim 2 x ln x 0 lim 2 x ln x
+ + + +
→ → → →
x 0 x 0 x 0 x 0
1
H
ln x x
= − = − = =
lim 2 x 0
lim lim
+ + +
1 1
→ → →
x 0 x 0 x 0
− 2
2 x 2 x =
per cui la funzione presenta anche la derivata destra in pari al valore di quella
x 0
− +
= =
sinistra e cioè e ciò dimostra la derivabilità della funzione stessa.
f f
' ( 0 ) ' ( 0 ) 0
Inoltre ricordando che per funzioni di una sola variabile reale la derivabilità implica la
= implica anche la continuità della
continuità, la dimostrazione della derivabilità in x 0
=
funzione in .
x 0
2) [ [
+∞
=
Per dimostrare che l’equazione ha un’unica radice reale in 0
, ricordiamo la
f x
( ) 0
2 ( )
x
= − + >
derivata della funzione per :
f x x
( ) 3 2 ln 1 x 0
2
= − = − ≥ − ≥ < ≤
⇒ ⇒
f x x x x x x x x e
' ( ) 2 2 ln 2 (
1 ln ) 0 1 ln 0 0
< ≤
per cui nell’intervallo la funzione è crescente ed assumerà certamente valori
x e
0 [ [
+∞
= > e
positivi essendo , mentre in , la funzione è decrescente. Inoltre
f ( 0 ) 1 0
2 2
( ) ( ) ( )( )
x x
− + = + − = + + ∞ − ∞ = − ∞ = −∞
x x
lim 3 2 ln 1 1 lim 3 2 ln 1 1
→ +∞ → +∞
2 2
x x
2 [ [
( )
x +∞
= +∞ − = −∞ e
. Questo significa che in ,
dal momento che x
lim , lim 3 2 ln
→ +∞ → +∞
2
x x
∃ = . Questo valore lo si trova applicando il teorema degli zeri. Ad esempio
x f x
! : ( ) 0 ( )
25
= − + > = − + < per cui questa unica radice reale
f f
( 4 ) 8
(
3 4 ln 2
) 1 0
, (
5
) 3 2 ln 5 1 0
2
si troverà certamente nell’intervallo [4,5], e può essere calcolata con uno dei metodi
numerici a disposizione, come il metodo di bisezione. 7
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[ ]
Applichiamo il metodo di bisezione all’intervallo accettando di fermarci quando
4
,
5
l’ampiezza dell’intervallo considerato ad ogni iterazione è minore di 0.001. Per fare ciò
riportiamo di
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