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Problema resuelto de Matemáticas II: Derivadas y aplicacionesSelectividad (PAU) · País Vasco 2020 · Julio (ordinaria)

País Vasco · 2020 · Julio (ordinaria)
Enunciado
Sea f(x)=x2+9f(x) = x^2 + 9, y PP el punto exterior a su gráfica de coordenadas P=(0,0)P = (0, 0). Calcular razonadamente la (o las) tangentes a la gráfica de ff que pasan por el punto PP.
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Resultado
Hay dos tangentes que pasan por P=(0,0)P = (0, 0): y=6xy = 6x (tangente en (3,18)(3, 18)) e y=−6xy = -6x (tangente en (−3,18)(-3, 18)).
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

PP no está en la gráfica (f(0)=9≠0f(0) = 9 \neq 0), así que no conocemos el punto de tangencia. Lo llamamos (a,f(a))(a, f(a)), escribimos la tangente en ese punto genérico y le imponemos que pase por PP. Eso da una ecuación en aa; cada solución es un punto de tangencia y, con él, una tangente.
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Desarrollo

Tangente en un punto genérico. f′(x)=2xf'(x) = 2x. En el punto (a,a2+9)(a, a^2 + 9) la tangente esy−(a2+9)=2a (x−a)y - (a^2 + 9) = 2a\,(x - a)Que pase por P=(0,0)P = (0, 0). Sustituyendo x=0x = 0, y=0y = 0:−(a2+9)=2a (−a)  ⟹  −a2−9=−2a2  ⟹  a2=9  ⟹  a=3 o a=−3-(a^2 + 9) = 2a\,(-a) \;\Longrightarrow\; -a^2 - 9 = -2a^2 \;\Longrightarrow\; a^2 = 9 \;\Longrightarrow\; a = 3 \text{ o } a = -3Para a=3a = 3. Punto de tangencia (3,18)(3, 18) y pendiente f′(3)=6f'(3) = 6:y−18=6(x−3)  ⟹  y=6xy - 18 = 6(x - 3) \;\Longrightarrow\; y = 6xPara a=−3a = -3. Punto de tangencia (−3,18)(-3, 18) y pendiente f′(−3)=−6f'(-3) = -6:y−18=−6(x+3)  ⟹  y=−6xy - 18 = -6(x + 3) \;\Longrightarrow\; y = -6xComprobación. Las dos pasan por el origen, y la recta y=6xy = 6x corta a la parábola donde x2+9=6xx^2 + 9 = 6x, es decir, (x−3)2=0(x - 3)^2 = 0: un único punto doble, como corresponde a una tangente (lo mismo con y=−6xy = -6x en x=−3x = -3). Las dos tangentes son simétricas respecto del eje YY, igual que la parábola.
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Consejo

El error clásico es escribir la tangente «en x=0x = 0»: PP no es un punto de la gráfica, así que esa recta no sirve. Plantea siempre la tangente en un punto genérico (a,f(a))(a, f(a)) y obliga a que pase por el punto exterior. Da las dos rectas: el criterio puntúa cada una por separado.
Paso 1 de 3
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