Analisi matematica · Funzione polinomiale

Studio di funzione polinomiale

Traccia: Studia la funzione

f(x) = x³ − 3x + 2

e disegna il grafico qualitativo.

1. Dominio

I polinomi sono definiti per ogni x reale.

D = ℝ

2. Simmetrie

f(−x) = −x³ + 3x + 2 ≠ f(x) e ≠ −f(x)

La funzione è né pari né dispari.

Nota: si può verificare che f(x)+f(−x) = 4 ≠ 0 (non pari) e f(x)−f(−x) = 2x³−6x ≠ 0 (non dispari).

3. Intersezioni con gli assi

Asse y (x = 0):

f(0) = 0 − 0 + 2 = 2  →  B(0, 2)

Asse x (f(x) = 0):

Troviamo le radici di x³ − 3x + 2 = 0. Proviamo x=1:

1 − 3 + 2 = 0 ✓

Quindi (x−1) è un fattore. Dividiamo:

x³ − 3x + 2 = (x−1)(x² + x − 2) = (x−1)(x−1)(x+2) = (x−1)²(x+2)

Radici: x = 1 (radice doppia, il grafico è tangente all'asse x) e x = −2

Punti: A₁(−2, 0) e A₂(1, 0)

4. Segno

Dalla fattorizzazione f(x) = (x−1)²(x+2), con (x−1)² ≥ 0 sempre:

Intervallo(x−1)²(x+2)f(x)
x < −2+
x = −2+00
−2 < x < 1+++
x = 10+0
x > 1+++

5. Limiti e asintoti

lim (x→+∞) f(x) = +∞
lim (x→−∞) f(x) = −∞

Il comportamento è quello tipico dei polinomi di grado dispari con coefficiente positivo. Nessun asintoto.

6. Derivata prima

f′(x) = 3x² − 3 = 3(x² − 1) = 3(x−1)(x+1)

Punti critici:

f′(x) = 0 → x = −1   e   x = 1

Monotonia:

Intervallof′(x)f
x < −1+  (3(−)(−))↗ crescente
−1 < x < 1−  (3(−)(+))↘ decrescente
x > 1+  (3(+)(+))↗ crescente

Estremi:

Massimo locale in x = −1 (f′ cambia da + a −):
f(−1) = −1 + 3 + 2 = 4 → M(−1, 4)

Minimo locale in x = 1 (f′ cambia da − a +):
f(1) = 1 − 3 + 2 = 0 → m(1, 0) (il grafico è tangente all'asse x, in accordo con la radice doppia)

7. Derivata seconda

f′′(x) = 6x

Punto di flesso (f′′ = 0 con cambio di segno):

6x = 0 → x = 0
  • Per x < 0: f′′(x) < 0 → concava verso il basso
  • Per x > 0: f′′(x) > 0 → concava verso l'alto

Flesso in x = 0: f(0) = 2 → I(0, 2) (coincide con l'intersezione sull'asse y)

8. Schema riassuntivo

Dominio
SimmetrieNessuna
Intersezione asse y(0, 2)
Intersezioni asse x(−2, 0) e (1, 0) — radice doppia
Limiti agli estremi+∞ per x→+∞, −∞ per x→−∞
AsintotiNessuno
Massimo locale(−1, 4)
Minimo locale(1, 0)
Flesso(0, 2)
Concavità↓ per x<0   ↑ per x>0

Errori comuni

  • Non fattorizzare prima di trovare le radici: usare la formula di Ruffini (regola di Horner) o la divisione tra polinomi.
  • Classificare x=1 come radice semplice: x=1 è una radice doppia — il grafico tocca l'asse x ma non lo attraversa.
  • Dimenticare il flesso: f′′(0)=0 e il segno cambia → I(0,2) è un vero flesso.
  • Invertire massimo e minimo: il massimo locale (valore più alto) è a sinistra, il minimo è a destra — verificare con la tabella dei segni di f′.