Sr Examen

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(-40*cos(2*x)*exp(x/2)/17+10*exp(x/2)*sin(2*x)/17)*exp(-x/2)

Gráfico de la función y = (-40*cos(2*x)*exp(x/2)/17+10*exp(x/2)*sin(2*x)/17)*exp(-x/2)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
       /              x       x         \     
       |              -       -         |  -x 
       |              2       2         |  ---
       |-40*cos(2*x)*e    10*e *sin(2*x)|   2 
f(x) = |--------------- + --------------|*e   
       \       17               17      /     
$$f{\left(x \right)} = \left(\frac{10 e^{\frac{x}{2}} \sin{\left(2 x \right)}}{17} + \frac{e^{\frac{x}{2}} \left(- 40 \cos{\left(2 x \right)}\right)}{17}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}$$
f = (((10*exp(x/2))*sin(2*x))/17 + (exp(x/2)*(-40*cos(2*x)))/17)*exp((-x)/2)
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:
$$\left(\frac{10 e^{\frac{x}{2}} \sin{\left(2 x \right)}}{17} + \frac{e^{\frac{x}{2}} \left(- 40 \cos{\left(2 x \right)}\right)}{17}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = \frac{\operatorname{atan}{\left(4 \right)}}{2}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 32.0788353677319$$
$$x_{2} = 8.5168904658085$$
$$x_{3} = -48.0317772988078$$
$$x_{4} = 22.6540574069626$$
$$x_{5} = 24.2248537337575$$
$$x_{6} = -40.1777956648333$$
$$x_{7} = 98.0522810931176$$
$$x_{8} = -10.3326654557303$$
$$x_{9} = 30.5080390409371$$
$$x_{10} = -11.9034617825252$$
$$x_{11} = 17.9416684265779$$
$$x_{12} = 54.0699839428605$$
$$x_{13} = -79.4477038347057$$
$$x_{14} = -26.0406287236792$$
$$x_{15} = 11.6584831193983$$
$$x_{16} = -65.3105368935516$$
$$x_{17} = -43.3193883184231$$
$$x_{18} = -90.44327812227$$
$$x_{19} = -63.7397405667567$$
$$x_{20} = 3.80450148542381$$
$$x_{21} = 90.1982994591431$$
$$x_{22} = 44.6452059820911$$
$$x_{23} = -62.1689442399618$$
$$x_{24} = 63.4947619036299$$
$$x_{25} = 2.23370515862891$$
$$x_{26} = -57.4565552595772$$
$$x_{27} = 88.6275031323482$$
$$x_{28} = -84.1600928150904$$
$$x_{29} = -93.5848707758598$$
$$x_{30} = -324.49193081471$$
$$x_{31} = 47.7867986356809$$
$$x_{32} = 46.216002308886$$
$$x_{33} = 38.3620206749115$$
$$x_{34} = -27.6114250504741$$
$$x_{35} = -2.47868382175578$$
$$x_{36} = 99.6230774199125$$
$$x_{37} = 68.2071508840146$$
$$x_{38} = -92.0140744490649$$
$$x_{39} = -46.4609809720129$$
$$x_{40} = 61.923965576835$$
$$x_{41} = 19.5124647533728$$
$$x_{42} = 76.0611325179891$$
$$x_{43} = 25.7956500605524$$
$$x_{44} = -19.7574434164996$$
$$x_{45} = -99.8680560830394$$
$$x_{46} = -24.4698323968843$$
$$x_{47} = -41.7485919916282$$
$$x_{48} = -13.4742581093201$$
$$x_{49} = 82.3443178251686$$
$$x_{50} = 0.662908831834016$$
$$x_{51} = -4.04948014855067$$
$$x_{52} = -87.3016854686802$$
$$x_{53} = 16.370872099783$$
$$x_{54} = 39.9328170017064$$
$$x_{55} = 85.4859104787584$$
$$x_{56} = -21.3282397432945$$
$$x_{57} = 10.0876867926034$$
$$x_{58} = 96.4814847663227$$
$$x_{59} = -76.3061111811159$$
$$x_{60} = 153.030152530939$$
$$x_{61} = -54.3149626059874$$
$$x_{62} = -33.8946103576537$$
$$x_{63} = -55.8857589327823$$
$$x_{64} = 55.6407802696554$$
$$x_{65} = 77.631928844784$$
$$x_{66} = -18.1866470897047$$
$$x_{67} = -77.8769075079108$$
$$x_{68} = 60.3531692500401$$
$$x_{69} = 41.5036133285013$$
$$x_{70} = 66.6363545572197$$
$$x_{71} = 52.4991876160656$$
$$x_{72} = -35.4654066844486$$
$$x_{73} = -70.0229258739363$$
$$x_{74} = 91.769095785938$$
$$x_{75} = -71.5937222007312$$
$$x_{76} = -98.2972597562445$$
$$x_{77} = -85.7308891418853$$
$$x_{78} = -49.6025736256027$$
$$x_{79} = 74.4903361911942$$
$$x_{80} = 79.2027251715788$$
$$x_{81} = -5.62027647534557$$
$$x_{82} = 33.6496316945268$$
$$x_{83} = -68.4521295471414$$
$$x_{84} = -32.3238140308588$$
$$x_{85} = 69.7779472108095$$
$$x_{86} = 83.9151141519635$$
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 (((-40*cos(2*x))*exp(x/2))/17 + ((10*exp(x/2))*sin(2*x))/17)*exp((-x)/2).
$$\left(\frac{e^{\frac{0}{2}} \left(- 40 \cos{\left(0 \cdot 2 \right)}\right)}{17} + \frac{10 e^{\frac{0}{2}} \sin{\left(0 \cdot 2 \right)}}{17}\right) e^{\frac{\left(-1\right) 0}{2}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - \frac{40}{17}$$
Punto:
(0, -40/17)
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
$$- \frac{\left(\frac{10 e^{\frac{x}{2}} \sin{\left(2 x \right)}}{17} + \frac{e^{\frac{x}{2}} \left(- 40 \cos{\left(2 x \right)}\right)}{17}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}}{2} + 5 e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} e^{\frac{x}{2}} \sin{\left(2 x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\operatorname{atan}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}$$
Signos de extremos en los puntos:
                    ____ 
 -atan(1/4)   -10*\/ 17  
(-----------, ----------)
      2           17     


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:
$$x_{1} = - \frac{\operatorname{atan}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}$$
La función no tiene puntos máximos
Decrece en los intervalos
$$\left[- \frac{\operatorname{atan}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{\operatorname{atan}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}\right]$$
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
$$\frac{5 \left(- 16 \sin{\left(2 x \right)} + 64 \cos{\left(2 x \right)}\right)}{34} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{\operatorname{atan}{\left(4 \right)}}{2}$$

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
$$\left(-\infty, \frac{\operatorname{atan}{\left(4 \right)}}{2}\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[\frac{\operatorname{atan}{\left(4 \right)}}{2}, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(\frac{10 e^{\frac{x}{2}} \sin{\left(2 x \right)}}{17} + \frac{e^{\frac{x}{2}} \left(- 40 \cos{\left(2 x \right)}\right)}{17}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}\right) = \left\langle - \frac{50}{17}, \frac{50}{17}\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle - \frac{50}{17}, \frac{50}{17}\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(\frac{10 e^{\frac{x}{2}} \sin{\left(2 x \right)}}{17} + \frac{e^{\frac{x}{2}} \left(- 40 \cos{\left(2 x \right)}\right)}{17}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}\right) = \left\langle - \frac{50}{17}, \frac{50}{17}\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle - \frac{50}{17}, \frac{50}{17}\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función (((-40*cos(2*x))*exp(x/2))/17 + ((10*exp(x/2))*sin(2*x))/17)*exp((-x)/2), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\frac{10 e^{\frac{x}{2}} \sin{\left(2 x \right)}}{17} + \frac{e^{\frac{x}{2}} \left(- 40 \cos{\left(2 x \right)}\right)}{17}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\frac{10 e^{\frac{x}{2}} \sin{\left(2 x \right)}}{17} + \frac{e^{\frac{x}{2}} \left(- 40 \cos{\left(2 x \right)}\right)}{17}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\left(\frac{10 e^{\frac{x}{2}} \sin{\left(2 x \right)}}{17} + \frac{e^{\frac{x}{2}} \left(- 40 \cos{\left(2 x \right)}\right)}{17}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} = \left(- \frac{10 e^{- \frac{x}{2}} \sin{\left(2 x \right)}}{17} - \frac{40 e^{- \frac{x}{2}} \cos{\left(2 x \right)}}{17}\right) e^{\frac{x}{2}}$$
- No
$$\left(\frac{10 e^{\frac{x}{2}} \sin{\left(2 x \right)}}{17} + \frac{e^{\frac{x}{2}} \left(- 40 \cos{\left(2 x \right)}\right)}{17}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} = - \left(- \frac{10 e^{- \frac{x}{2}} \sin{\left(2 x \right)}}{17} - \frac{40 e^{- \frac{x}{2}} \cos{\left(2 x \right)}}{17}\right) e^{\frac{x}{2}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = (-40*cos(2*x)*exp(x/2)/17+10*exp(x/2)*sin(2*x)/17)*exp(-x/2)