Sr Examen

Gráfico de la función y = (x+1)arctg(x+1)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
f(x) = (x + 1)*atan(x + 1)
f(x)=(x+1)atan(x+1)f{\left(x \right)} = \left(x + 1\right) \operatorname{atan}{\left(x + 1 \right)}
f = (x + 1)*atan(x + 1)
Gráfico de la función
02468-8-6-4-2-1010020
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:
(x+1)atan(x+1)=0\left(x + 1\right) \operatorname{atan}{\left(x + 1 \right)} = 0
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
x1=1x_{1} = -1
Solución numérica
x1=0.999999483867896x_{1} = -0.999999483867896
x2=0.99999948306483x_{2} = -0.99999948306483
x3=0.999999483083971x_{3} = -0.999999483083971
x4=1.00000051709698x_{4} = -1.00000051709698
x5=1.00000051600624x_{5} = -1.00000051600624
x6=0.999999483228915x_{6} = -0.999999483228915
x7=1.00000051707568x_{7} = -1.00000051707568
x8=0.999999483457342x_{8} = -0.999999483457342
x9=0.999999484087395x_{9} = -0.999999484087395
x10=0.999999483969997x_{10} = -0.999999483969997
x11=0.999999482890793x_{11} = -0.999999482890793
x12=0.99999948290065x_{12} = -0.99999948290065
x13=1.00000051694914x_{13} = -1.00000051694914
x14=1.00000051669933x_{14} = -1.00000051669933
x15=0.999999490564929x_{15} = -0.999999490564929
x16=0.999999482998444x_{16} = -0.999999482998444
x17=1.00000051676433x_{17} = -1.00000051676433
x18=1.00000051244353x_{18} = -1.00000051244353
x19=1.00000051334767x_{19} = -1.00000051334767
x20=1.0000004966661x_{20} = -1.0000004966661
x21=0.999999483699156x_{21} = -0.999999483699156
x22=0.999999522095937x_{22} = -0.999999522095937
x23=0.99999948589994x_{23} = -0.99999948589994
x24=1.00000051538172x_{24} = -1.00000051538172
x25=0.999999483328798x_{25} = -0.999999483328798
x26=1.00000051706428x_{26} = -1.00000051706428
x27=0.999999482983998x_{27} = -0.999999482983998
x28=1.00000051620319x_{28} = -1.00000051620319
x29=1.00000051647916x_{29} = -1.00000051647916
x30=0.999999482944834x_{30} = -0.999999482944834
x31=1.0000005167933x_{31} = -1.0000005167933
x32=1.00000051662286x_{32} = -1.00000051662286
x33=0.999999483200405x_{33} = -0.999999483200405
x34=0.999999483508765x_{34} = -0.999999483508765
x35=1.00000051698267x_{35} = -1.00000051698267
x36=0.999999484383777x_{36} = -0.999999484383777
x37=0.999999483149131x_{37} = -0.999999483149131
x38=0.999999482933008x_{38} = -0.999999482933008
x39=1.00000051693086x_{39} = -1.00000051693086
x40=1.00000051635653x_{40} = -1.00000051635653
x41=1.00000051710693x_{41} = -1.00000051710693
x42=1.00000051684537x_{42} = -1.00000051684537
x43=1.00000051673309x_{43} = -1.00000051673309
x44=0.999999483410592x_{44} = -0.999999483410592
x45=1.00000051611122x_{45} = -1.00000051611122
x46=0.999999483778329x_{46} = -0.999999483778329
x47=1.00000051686884x_{47} = -1.00000051686884
x48=0.999999482970283x_{48} = -0.999999482970283
x49=0.999999482921725x_{49} = -0.999999482921725
x50=1.00000051588532x_{50} = -1.00000051588532
x51=1.00000050507963x_{51} = -1.00000050507963
x52=0.999999494031996x_{52} = -0.999999494031996
x53=0.99999948310432x_{53} = -0.99999948310432
x54=0.999999483125996x_{54} = -0.999999483125996
x55=0.999999486509974x_{55} = -0.999999486509974
x56=0.999999639752099x_{56} = -0.999999639752099
x57=1.00000051708657x_{57} = -1.00000051708657
x58=0.999999483029772x_{58} = -0.999999483029772
x59=0.999999484804135x_{59} = -0.999999484804135
x60=1.00000051557912x_{60} = -1.00000051557912
x61=1.00000051653166x_{61} = -1.00000051653166
x62=0.999999501301654x_{62} = -0.999999501301654
x63=1.0000005148477x_{63} = -1.0000005148477
x64=0.999999488599745x_{64} = -0.999999488599745
x65=1.00000051703978x_{65} = -1.00000051703978
x66=0.999999482910951x_{66} = -0.999999482910951
x67=1.00000051642109x_{67} = -1.00000051642109
x68=0.99999948422371x_{68} = -0.99999948422371
x69=0.999999483367912x_{69} = -0.999999483367912
x70=0.999999487357113x_{70} = -0.999999487357113
x71=0.999999483259633x_{71} = -0.999999483259633
x72=0.999999485086859x_{72} = -0.999999485086859
x73=1.00000051110355x_{73} = -1.00000051110355
x74=0.999999483292825x_{74} = -0.999999483292825
x75=1.00000051696638x_{75} = -1.00000051696638
x76=1.00000051691146x_{76} = -1.00000051691146
x77=1.0000005139937x_{77} = -1.0000005139937
x78=1.00000051702659x_{78} = -1.00000051702659
x79=1.00000051666271x_{79} = -1.00000051666271
x80=1.00000051657935x_{80} = -1.00000051657935
x81=1.00000051689083x_{81} = -1.00000051689083
x82=0.999999483046795x_{82} = -0.999999483046795
x83=0.999999483173877x_{83} = -0.999999483173877
x84=1.00000051701271x_{84} = -1.00000051701271
x85=1.00000051447572x_{85} = -1.00000051447572
x86=0.999999483565587x_{86} = -0.999999483565587
x87=1.00000047089392x_{87} = -1.00000047089392
x88=0.99999948301368x_{88} = -0.99999948301368
x89=1.0000005169981x_{89} = -1.0000005169981
x90=0.999999483628689x_{90} = -0.999999483628689
x91=0.999999484574183x_{91} = -0.999999484574183
x92=1.00000051628437x_{92} = -1.00000051628437
x93=0.999999482957244x_{93} = -0.999999482957244
x94=1.00000050895384x_{94} = -1.00000050895384
x95=1.00000051514264x_{95} = -1.00000051514264
x96=1.00000051682024x_{96} = -1.00000051682024
x97=0.999999485442001x_{97} = -0.999999485442001
x98=1.00000030086633x_{98} = -1.00000030086633
x99=1.00000051574465x_{99} = -1.00000051574465
x100=0.999999482881351x_{100} = -0.999999482881351
x101=1.00000051705233x_{101} = -1.00000051705233
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 (x + 1)*atan(x + 1).
atan(1)\operatorname{atan}{\left(1 \right)}
Resultado:
f(0)=π4f{\left(0 \right)} = \frac{\pi}{4}
Punto:
(0, pi/4)
Extremos de la función
Para hallar los extremos hay que resolver la ecuación
ddxf(x)=0\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:
ddxf(x)=\frac{d}{d x} f{\left(x \right)} =
primera derivada
x+1(x+1)2+1+atan(x+1)=0\frac{x + 1}{\left(x + 1\right)^{2} + 1} + \operatorname{atan}{\left(x + 1 \right)} = 0
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
x1=1x_{1} = -1
Signos de extremos en los puntos:
(-1, 0)


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:
x1=1x_{1} = -1
La función no tiene puntos máximos
Decrece en los intervalos
[1,)\left[-1, \infty\right)
Crece en los intervalos
(,1]\left(-\infty, -1\right]
Puntos de flexiones
Hallemos los puntos de flexiones, para eso hay que resolver la ecuación
d2dx2f(x)=0\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:
d2dx2f(x)=\frac{d^{2}}{d x^{2}} f{\left(x \right)} =
segunda derivada
2((x+1)2(x+1)2+1+1)(x+1)2+1=0\frac{2 \left(- \frac{\left(x + 1\right)^{2}}{\left(x + 1\right)^{2} + 1} + 1\right)}{\left(x + 1\right)^{2} + 1} = 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
limx((x+1)atan(x+1))=\lim_{x \to -\infty}\left(\left(x + 1\right) \operatorname{atan}{\left(x + 1 \right)}\right) = \infty
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
limx((x+1)atan(x+1))=\lim_{x \to \infty}\left(\left(x + 1\right) \operatorname{atan}{\left(x + 1 \right)}\right) = \infty
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la derecha
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función (x + 1)*atan(x + 1), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
limx((x+1)atan(x+1)x)=π2\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(x + 1\right) \operatorname{atan}{\left(x + 1 \right)}}{x}\right) = - \frac{\pi}{2}
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
y=πx2y = - \frac{\pi x}{2}
limx((x+1)atan(x+1)x)=π2\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(x + 1\right) \operatorname{atan}{\left(x + 1 \right)}}{x}\right) = \frac{\pi}{2}
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
y=πx2y = \frac{\pi x}{2}
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:
(x+1)atan(x+1)=(1x)atan(x1)\left(x + 1\right) \operatorname{atan}{\left(x + 1 \right)} = - \left(1 - x\right) \operatorname{atan}{\left(x - 1 \right)}
- No
(x+1)atan(x+1)=(1x)atan(x1)\left(x + 1\right) \operatorname{atan}{\left(x + 1 \right)} = \left(1 - x\right) \operatorname{atan}{\left(x - 1 \right)}
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = (x+1)arctg(x+1)