y=x3y = x^3

Gráfica de la función cúbica y=x3y = x^3

y=x3y = x^3 es el monomio de tercer grado que se obtiene al multiplicar xx por sí mismo tres veces1. Se aplana un instante en el origen y luego sube sin límite hacia la derecha.

Dominio y rango

  • Tanto el dominio como el rango son el conjunto de todos los números reales
  • La función crece de forma monótona
  • Es una función impar
  • El origen es un punto de inflexión

Como el exponente es impar, un xx negativo da un yy negativo: a diferencia de x2x^2, esta función toma valores negativos.

Simetría

De (−x)3=−x3(-x)^3 = -x^3 se sigue que es una función impar, con simetría central respecto del origen. Solo cambia el signo, así que x=2x = 2 da 88 mientras que x=−2x = -2 da −8-8. La gráfica queda en el primer y el tercer cuadrante.

Monotonía e inflexión

La derivada es y′=3x2y' = 3x^2, positiva en todas partes salvo en x=0x = 0, de modo que la función crece de forma monótona en toda la recta. En x=0x = 0 la derivada se anula y la recta tangente coincide con el eje xx, pero la función sigue creciendo a ambos lados, así que ahí no hay ni máximo ni mínimo.

La segunda derivada y′′=6xy'' = 6x cambia de signo en x=0x = 0, lo que convierte al origen en un punto de inflexión: la curva es cóncava hacia abajo para x<0x < 0 y cóncava hacia arriba para x>0x > 0.

Comparación con el cuadrado

xxx2x^2x3x^3
0.50.50.250.250.1250.125
111111
224488
−2-244−8-8

La curva se aplana cerca del origen y se dispara en cuanto ∣x∣|x| supera 11. Mientras que x2x^2 es par y nunca negativo, x3x^3 es impar y conserva el signo.

Relación con otras funciones

Como x3x^3 es una aplicación inyectiva de los reales sobre los reales, tiene inversa: la raíz cúbica y=x3y = \sqrt[3]{x}. La ecuación x3=ax^3 = a tiene exactamente una solución real para cada aa real.

Es el arquetipo de las potencias impares x5x^5, x7x^7 y siguientes. Toda potencia impar pasa por (−1,−1)(-1, -1), (0,0)(0, 0) y (1,1)(1, 1).

Aplicaciones

Duplicar la arista de un cubo multiplica su volumen por 88: los volúmenes de sólidos semejantes crecen con el cubo de la longitud.

  • Los volúmenes de sólidos semejantes
  • La fórmula de Cardano para resolver ecuaciones de tercer grado
  • Los splines cúbicos y las curvas de Bézier en gráficos y diseño2
  1. Cubic function, Wikipedia
  2. Bezier curve, Wikipedia