Sr Examen

Gráfico de la función y = 2*sin(3x)+3*cos(2x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
f(x) = 2*sin(3*x) + 3*cos(2*x)
$$f{\left(x \right)} = 2 \sin{\left(3 x \right)} + 3 \cos{\left(2 x \right)}$$
f = 2*sin(3*x) + 3*cos(2*x)
Gráfico de la función
Puntos de cruce con el eje de coordenadas X
El gráfico de la función cruce el eje X con f = 0
o sea hay que resolver la ecuación:
$$2 \sin{\left(3 x \right)} + 3 \cos{\left(2 x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = -71.8208658307018$$
$$x_{2} = -44.4180623521205$$
$$x_{3} = 38.6144314610242$$
$$x_{4} = 53.8428403128899$$
$$x_{5} = -2.7058274517264$$
$$x_{6} = -79.4551359576915$$
$$x_{7} = 46.2085701859003$$
$$x_{8} = 97.825137463147$$
$$x_{9} = 33.6421995715411$$
$$x_{10} = -82.117174195198$$
$$x_{11} = 8.50945834282275$$
$$x_{12} = 32.3312461538446$$
$$x_{13} = -68.1997187610288$$
$$x_{14} = 72.6923962344286$$
$$x_{15} = 49.8297172555733$$
$$x_{16} = -34.1217539876243$$
$$x_{17} = -27.8385686804447$$
$$x_{18} = -17.9342363035921$$
$$x_{19} = 83.9076820289778$$
$$x_{20} = -31.8516917377613$$
$$x_{21} = -35.4728388074344$$
$$x_{22} = -10.340097578716$$
$$x_{23} = 90.1908673361574$$
$$x_{24} = -75.8339888880184$$
$$x_{25} = -38.1348770449409$$
$$x_{26} = -69.5508035808388$$
$$x_{27} = 2.22627303564316$$
$$x_{28} = 26.048060846665$$
$$x_{29} = 100.09519971301$$
$$x_{30} = -54.3223947289731$$
$$x_{31} = -98.3046918792302$$
$$x_{32} = -55.6333481466696$$
$$x_{33} = -21.5553833732652$$
$$x_{34} = -99.6156452969267$$
$$x_{35} = 19.7648755394854$$
$$x_{36} = -61.9165334538492$$
$$x_{37} = 284.969611858725$$
$$x_{38} = 62.3960878699325$$
$$x_{39} = 82.5967286112813$$
$$x_{40} = 41.2764696985307$$
$$x_{41} = -78.1040511378814$$
$$x_{42} = -11.6510509964125$$
$$x_{43} = -36.7837922251309$$
$$x_{44} = 107.72946984$$
$$x_{45} = -80.766089375388$$
$$x_{46} = 18.4137907196754$$
$$x_{47} = -52.9713099091631$$
$$x_{48} = 16.1437284698124$$
$$x_{49} = 93.8120144058304$$
$$x_{50} = -88.4003595023776$$
$$x_{51} = -92.0215065720506$$
$$x_{52} = -15.2721980660856$$
$$x_{53} = -4.05691227153643$$
$$x_{54} = 96.474052643337$$
$$x_{55} = -820.871002204883$$
$$x_{56} = 22.4269137769919$$
$$x_{57} = -25.5685064305817$$
$$x_{58} = 9.86054316263277$$
$$x_{59} = 76.3135433041017$$
$$x_{60} = 87.5288290986508$$
$$x_{61} = 70.0303579969221$$
$$x_{62} = -46.6881246019835$$
$$x_{63} = -0.435765201863393$$
$$x_{64} = 63.7471726897425$$
$$x_{65} = 43.5465319483937$$
$$x_{66} = -48.0392094217935$$
$$x_{67} = -85.738321264871$$
$$x_{68} = 5.84742010531619$$
$$x_{69} = 3.57735785545319$$
$$x_{70} = -24.2174216107717$$
$$x_{71} = 56.1129025627529$$
$$x_{72} = 39.9253848787207$$
$$x_{73} = 28.7100990841715$$
$$x_{74} = 60.1260256200695$$
$$x_{75} = -41.7560241146139$$
$$x_{76} = 85.2587668487878$$
$$x_{77} = -65.5376805235223$$
$$x_{78} = 66.409210927249$$
$$x_{79} = -154.853359643846$$
$$x_{80} = 12.1306054124958$$
$$x_{81} = 52.4917554930799$$
Puntos de cruce con el eje de coordenadas Y
El gráfico cruce el eje Y cuando x es igual a 0:
sustituimos x = 0 en 2*sin(3*x) + 3*cos(2*x).
$$2 \sin{\left(0 \cdot 3 \right)} + 3 \cos{\left(0 \cdot 2 \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 3$$
Punto:
(0, 3)
Extremos de la función
Para hallar los extremos hay que resolver la ecuación
$$\frac{d}{d x} f{\left(x \right)} = 0$$
(la derivada es igual a cero),
y las raíces de esta ecuación serán los extremos de esta función:
$$\frac{d}{d x} f{\left(x \right)} = $$
primera derivada
$$- 6 \sin{\left(2 x \right)} + 6 \cos{\left(3 x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\pi}{2}$$
$$x_{2} = \frac{\pi}{10}$$
$$x_{3} = \frac{\pi}{2}$$
$$x_{4} = - i \log{\left(- \frac{\sqrt{2} \sqrt{\sqrt{5} + 5}}{8} + \frac{\sqrt{10} \sqrt{\sqrt{5} + 5}}{8} - \frac{\sqrt{5} i}{4} - \frac{i}{4} \right)}$$
$$x_{5} = - i \log{\left(- \frac{\sqrt{10} \sqrt{\sqrt{5} + 5}}{16} - \frac{\sqrt{10} \sqrt{5 - \sqrt{5}}}{16} - \frac{\sqrt{2} \sqrt{\sqrt{5} + 5}}{16} + \frac{\sqrt{2} \sqrt{5 - \sqrt{5}}}{16} - \frac{i}{4} + \frac{\sqrt{5} i}{4} \right)}$$
$$x_{6} = - i \log{\left(- \frac{\sqrt{10} \sqrt{\sqrt{5} + 5}}{16} - \frac{\sqrt{2} \sqrt{\sqrt{5} + 5}}{16} - \frac{\sqrt{2} \sqrt{5 - \sqrt{5}}}{16} + \frac{\sqrt{10} \sqrt{5 - \sqrt{5}}}{16} - \frac{\sqrt{5} i}{4} - \frac{i}{4} \right)}$$
Signos de extremos en los puntos:
 -pi      
(----, -1)
  2       

             ___ 
 pi  5   5*\/ 5  
(--, - + -------)
 10  4      4    

 pi     
(--, -5)
 2      

       /                         ___________             ___________\         /       /                         ___________             ___________\\        /       /                         ___________             ___________\\ 
       |          ___     ___   /       ___      ____   /       ___ |         |       |          ___     ___   /       ___      ____   /       ___ ||        |       |          ___     ___   /       ___      ____   /       ___ || 
       |  I   I*\/ 5    \/ 2 *\/  5 + \/ 5     \/ 10 *\/  5 + \/ 5  |         |       |  I   I*\/ 5    \/ 2 *\/  5 + \/ 5     \/ 10 *\/  5 + \/ 5  ||        |       |  I   I*\/ 5    \/ 2 *\/  5 + \/ 5     \/ 10 *\/  5 + \/ 5  || 
(-I*log|- - - ------- - -------------------- + ---------------------|, - 2*sin|3*I*log|- - - ------- - -------------------- + ---------------------|| + 3*cos|2*I*log|- - - ------- - -------------------- + ---------------------||)
       \  4      4               8                       8          /         \       \  4      4               8                       8          //        \       \  4      4               8                       8          // 

       /               ___________             ___________             ___________                      ___________\         /       /               ___________             ___________             ___________                      ___________\\        /       /               ___________             ___________             ___________                      ___________\\ 
       |        ___   /       ___      ____   /       ___      ____   /       ___        ___     ___   /       ___ |         |       |        ___   /       ___      ____   /       ___      ____   /       ___        ___     ___   /       ___ ||        |       |        ___   /       ___      ____   /       ___      ____   /       ___        ___     ___   /       ___ || 
       |  I   \/ 2 *\/  5 + \/ 5     \/ 10 *\/  5 + \/ 5     \/ 10 *\/  5 - \/ 5     I*\/ 5    \/ 2 *\/  5 - \/ 5  |         |       |  I   \/ 2 *\/  5 + \/ 5     \/ 10 *\/  5 + \/ 5     \/ 10 *\/  5 - \/ 5     I*\/ 5    \/ 2 *\/  5 - \/ 5  ||        |       |  I   \/ 2 *\/  5 + \/ 5     \/ 10 *\/  5 + \/ 5     \/ 10 *\/  5 - \/ 5     I*\/ 5    \/ 2 *\/  5 - \/ 5  || 
(-I*log|- - - -------------------- - --------------------- - --------------------- + ------- + --------------------|, - 2*sin|3*I*log|- - - -------------------- - --------------------- - --------------------- + ------- + --------------------|| + 3*cos|2*I*log|- - - -------------------- - --------------------- - --------------------- + ------- + --------------------||)
       \  4            16                      16                      16               4               16         /         \       \  4            16                      16                      16               4               16         //        \       \  4            16                      16                      16               4               16         // 

       /                         ___________            ___________             ___________             ___________\         /       /                         ___________            ___________             ___________             ___________\\        /       /                         ___________            ___________             ___________             ___________\\ 
       |          ___     ___   /       ___      ___   /       ___      ____   /       ___      ____   /       ___ |         |       |          ___     ___   /       ___      ___   /       ___      ____   /       ___      ____   /       ___ ||        |       |          ___     ___   /       ___      ___   /       ___      ____   /       ___      ____   /       ___ || 
       |  I   I*\/ 5    \/ 2 *\/  5 + \/ 5     \/ 2 *\/  5 - \/ 5     \/ 10 *\/  5 + \/ 5     \/ 10 *\/  5 - \/ 5  |         |       |  I   I*\/ 5    \/ 2 *\/  5 + \/ 5     \/ 2 *\/  5 - \/ 5     \/ 10 *\/  5 + \/ 5     \/ 10 *\/  5 - \/ 5  ||        |       |  I   I*\/ 5    \/ 2 *\/  5 + \/ 5     \/ 2 *\/  5 - \/ 5     \/ 10 *\/  5 + \/ 5     \/ 10 *\/  5 - \/ 5  || 
(-I*log|- - - ------- - -------------------- - -------------------- - --------------------- + ---------------------|, - 2*sin|3*I*log|- - - ------- - -------------------- - -------------------- - --------------------- + ---------------------|| + 3*cos|2*I*log|- - - ------- - -------------------- - -------------------- - --------------------- + ---------------------||)
       \  4      4               16                     16                      16                      16         /         \       \  4      4               16                     16                      16                      16         //        \       \  4      4               16                     16                      16                      16         // 


Intervalos de crecimiento y decrecimiento de la función:
Hallemos los intervalos donde la función crece y decrece y también los puntos mínimos y máximos de la función, para lo cual miramos cómo se comporta la función en los extremos con desviación mínima del extremo:
Puntos mínimos de la función:
$$x_{1} = \frac{\pi}{2}$$
$$x_{2} = - \operatorname{atan}{\left(- \frac{- 2 \sqrt{5} - 2}{- \sqrt{2} \sqrt{\sqrt{5} + 5} + \sqrt{10} \sqrt{\sqrt{5} + 5}} \right)}$$
$$x_{3} = - \pi + \operatorname{atan}{\left(\frac{- 4 \sqrt{5} - 4}{- \sqrt{10} \sqrt{\sqrt{5} + 5} - \sqrt{2} \sqrt{\sqrt{5} + 5} - \sqrt{2} \sqrt{5 - \sqrt{5}} + \sqrt{10} \sqrt{5 - \sqrt{5}}} \right)}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{3} = - \frac{\pi}{2}$$
$$x_{3} = \frac{\pi}{10}$$
$$x_{3} = \operatorname{atan}{\left(\frac{-4 + 4 \sqrt{5}}{- \sqrt{10} \sqrt{\sqrt{5} + 5} - \sqrt{10} \sqrt{5 - \sqrt{5}} - \sqrt{2} \sqrt{\sqrt{5} + 5} + \sqrt{2} \sqrt{5 - \sqrt{5}}} \right)} + \pi$$
Decrece en los intervalos
$$\left[\frac{\pi}{2}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \pi + \operatorname{atan}{\left(\frac{- 4 \sqrt{5} - 4}{- \sqrt{10} \sqrt{\sqrt{5} + 5} - \sqrt{2} \sqrt{\sqrt{5} + 5} - \sqrt{2} \sqrt{5 - \sqrt{5}} + \sqrt{10} \sqrt{5 - \sqrt{5}}} \right)}\right]$$
Puntos de flexiones
Hallemos los puntos de flexiones, para eso hay que resolver la ecuación
$$\frac{d^{2}}{d x^{2}} f{\left(x \right)} = 0$$
(la segunda derivada es igual a cero),
las raíces de la ecuación obtenida serán los puntos de flexión para el gráfico de la función indicado:
$$\frac{d^{2}}{d x^{2}} f{\left(x \right)} = $$
segunda derivada
$$- 6 \left(3 \sin{\left(3 x \right)} + 2 \cos{\left(2 x \right)}\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Soluciones no halladas,
tal vez la función no tenga flexiones
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(2 \sin{\left(3 x \right)} + 3 \cos{\left(2 x \right)}\right) = \left\langle -5, 5\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle -5, 5\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(2 \sin{\left(3 x \right)} + 3 \cos{\left(2 x \right)}\right) = \left\langle -5, 5\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle -5, 5\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función 2*sin(3*x) + 3*cos(2*x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{2 \sin{\left(3 x \right)} + 3 \cos{\left(2 x \right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{2 \sin{\left(3 x \right)} + 3 \cos{\left(2 x \right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la izquierda
Paridad e imparidad de la función
Comprobemos si la función es par o impar mediante las relaciones f = f(-x) и f = -f(-x).
Pues, comprobamos:
$$2 \sin{\left(3 x \right)} + 3 \cos{\left(2 x \right)} = - 2 \sin{\left(3 x \right)} + 3 \cos{\left(2 x \right)}$$
- No
$$2 \sin{\left(3 x \right)} + 3 \cos{\left(2 x \right)} = 2 \sin{\left(3 x \right)} - 3 \cos{\left(2 x \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar