Sr Examen

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(-cos(x/5)-sin(x/5))*exp(2*x/5)

Gráfico de la función y = (-cos(x/5)-sin(x/5))*exp(2*x/5)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                            2*x
                            ---
       /     /x\      /x\\   5 
f(x) = |- cos|-| - sin|-||*e   
       \     \5/      \5//     
$$f{\left(x \right)} = \left(- \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} - \cos{\left(\frac{x}{5} \right)}\right) e^{\frac{2 x}{5}}$$
f = (-sin(x/5) - cos(x/5))*exp((2*x)/5)
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:
$$\left(- \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} - \cos{\left(\frac{x}{5} \right)}\right) e^{\frac{2 x}{5}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = - \frac{5 \pi}{4}$$
$$x_{2} = \frac{15 \pi}{4}$$
Solución numérica
$$x_{1} = -66.7588438887831$$
$$x_{2} = -82.4668071567321$$
$$x_{3} = -35.3429173528852$$
$$x_{4} = -98.174770424681$$
$$x_{5} = -3.92699081698724$$
$$x_{6} = 74.6128255227576$$
$$x_{7} = -51.0508806208341$$
$$x_{8} = 43.1968989868597$$
$$x_{9} = 58.9048622548086$$
$$x_{10} = 27.4889357189107$$
$$x_{11} = -19.6349540849362$$
$$x_{12} = 11.7809724509617$$
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 (-cos(x/5) - sin(x/5))*exp((2*x)/5).
$$\left(- \cos{\left(\frac{0}{5} \right)} - \sin{\left(\frac{0}{5} \right)}\right) e^{\frac{0 \cdot 2}{5}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = -1$$
Punto:
(0, -1)
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
$$\frac{2 \left(- \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} - \cos{\left(\frac{x}{5} \right)}\right) e^{\frac{2 x}{5}}}{5} + \left(\frac{\sin{\left(\frac{x}{5} \right)}}{5} - \frac{\cos{\left(\frac{x}{5} \right)}}{5}\right) e^{\frac{2 x}{5}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - 5 \operatorname{atan}{\left(3 \right)}$$
Signos de extremos en los puntos:
               ____  -2*atan(3) 
             \/ 10 *e           
(-5*atan(3), ------------------)
                     5          


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:
La función no tiene puntos mínimos
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = - 5 \operatorname{atan}{\left(3 \right)}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, - 5 \operatorname{atan}{\left(3 \right)}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left[- 5 \operatorname{atan}{\left(3 \right)}, \infty\right)$$
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
$$\frac{\left(\sin{\left(\frac{x}{5} \right)} - 7 \cos{\left(\frac{x}{5} \right)}\right) e^{\frac{2 x}{5}}}{25} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - 5 i \log{\left(- \frac{\sqrt{2} i \left(7 - i\right)}{10} \right)}$$
$$x_{2} = - 5 i \log{\left(\frac{\sqrt{2} i \left(7 - i\right)}{10} \right)}$$

Intervalos de convexidad y concavidad:
Hallemos los intervales donde la función es convexa o cóncava, para eso veamos cómo se comporta la función en los puntos de flexiones:
Cóncava en los intervalos
$$\left(-\infty, - 5 \pi + 5 \operatorname{atan}{\left(7 \right)}\right] \cup \left[5 \operatorname{atan}{\left(7 \right)}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left[- 5 \pi + 5 \operatorname{atan}{\left(7 \right)}, 5 \operatorname{atan}{\left(7 \right)}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(- \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} - \cos{\left(\frac{x}{5} \right)}\right) e^{\frac{2 x}{5}}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = 0$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(- \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} - \cos{\left(\frac{x}{5} \right)}\right) e^{\frac{2 x}{5}}\right) = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función (-cos(x/5) - sin(x/5))*exp((2*x)/5), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(- \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} - \cos{\left(\frac{x}{5} \right)}\right) e^{\frac{2 x}{5}}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(- \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} - \cos{\left(\frac{x}{5} \right)}\right) e^{\frac{2 x}{5}}}{x}\right) = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle x$$
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:
$$\left(- \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} - \cos{\left(\frac{x}{5} \right)}\right) e^{\frac{2 x}{5}} = \left(\sin{\left(\frac{x}{5} \right)} - \cos{\left(\frac{x}{5} \right)}\right) e^{- \frac{2 x}{5}}$$
- No
$$\left(- \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} - \cos{\left(\frac{x}{5} \right)}\right) e^{\frac{2 x}{5}} = - \left(\sin{\left(\frac{x}{5} \right)} - \cos{\left(\frac{x}{5} \right)}\right) e^{- \frac{2 x}{5}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = (-cos(x/5)-sin(x/5))*exp(2*x/5)