Determinare i punti di massimo, minimo e flesso orizzontale per la seguente funzione in tutto l'intervallo di definizione:

            x
y = -----------
        x2 + 1


L'intervallo di definizione e' tutto R
Trovo la derivata prima e la pongo uguale a zero

       1· (x2 + 1) - x·2x
y' = ------------------------
          (x2 + 1)2

        1 - x2
y' = -----------
      (x2 + 1)2

   1 - x2
------------- = 0
(x2 + 1)2

Una frazione e' zero quando e' zero il numeratore
1 - x2 = 0
x2 - 1 = 0
x2 = 1
x = ±1

Ho trovato due valori per cui potrei avere dei massimi, minimi o flessi
Trovo i valori della y corrispondente sostituendo una volta +1 e l'altra -1 al posto di x nell'equazione di partenza

  •               1
    y(1) = ----------- = 1/2
                12 + 1



  •                -1
    y(-1) = ----------- = -1/2
                 (-1)2 + 1



I punti estremanti sono:
A(-1 , -1/2)    B(1 , 1/2)
Per sapere se sono un massimi, minimi o flessi conviene studiare la derivata prima perche' essendo il denominatore sempre positivo (quadrato di due termini positivi) bastera' studiarne il numeratore
y' >0
1 - x2 > 0
x2 - 1 < 0
verificata per valori interni all'intervallo delle radici


y' - - - - - - - - - -1 + + + + + + + +1 - - - - - - -
y          

                minimo       Massimo
Come completamento dell' esercizio, proviamo a trovare i flessi obliqui
trovo la derivata seconda e la pongo uguale a zero (naturalmente se parti con l'intenzione di trovare i flessi per determinare i massimi e minimi conviene usare il metodo della derivata seconda)

     -2x·(x2 + 1)2 - (1 - x2)·2(x2 + 1)2x
yII = -------------------------------------------
                  (x2 + 1)4

       -2x·( 3 - x2)
yII = ---------------------
         (x2 + 1)3

una frazione e' zero quando e' zero il numeratore, quindi:
-2x·(3 - x2) = 0
quindi abbiamo
x(3 - x2) = 0
abbiamo tre soluzioni: l'origine: O(0,0) ed i punti di ascisse x = ± 3
invece di trovare la derivata terza mi conviene studiare la derivata seconda

       -2x·(3 - x2)
yII = --------------------- > 0
         (x2 + 1)3

essendo (x2 + 1) sempre positivo, lo studio del segno si riduce a
-2x(3 - x2) > 0 cioe' la derivata seconda e' positiva quando quest'espressione e' positiva: pongo tutte le sue parti positive : l'espressione sara' verificata dove ottengo come prodotto il segno meno (essendovi un meno davati all'espressione) quindi
x > 0           - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0 + + + + + + + + + + + + + + + +
(3-x2)> 0 - - - - - - - - - - -3 + + + + + + + + + + + + + +3 - - - - - - - - - -
Prodotto:   + + + + +        - - - - - - - - -     + + + + + + + +       - - - - - - - - - -

l'espressione e' verificata dove il prodotto e' negativo (sempre per il segno meno davati al numeratore) cioe' la derivata seconda e' positiva negli intervalli
[ - 3 , 0 ] U [+ 3 , +)
quindi da meno infinito a - 3 la concavita' e' verso il basso,
da - 3 a zero e' verso l'alto
da zero a 3 e' verso il basso
e da 3 a piu' infinito e' verso l'alto
Quindi la funzione ha tre punti di flesso indicati in figura con i punti C O D