Sr Examen

Gráfico de la función y = 3^x/cosx

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
          x  
         3   
f(x) = ------
       cos(x)
$$f{\left(x \right)} = \frac{3^{x}}{\cos{\left(x \right)}}$$
f = 3^x/cos(x)
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = 1.5707963267949$$
$$x_{2} = 4.71238898038469$$
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:
$$\frac{3^{x}}{\cos{\left(x \right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Solución no hallada,
puede ser que el gráfico no cruce el eje X
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 3^x/cos(x).
$$\frac{3^{0}}{\cos{\left(0 \right)}}$$
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
$$\frac{3^{x} \sin{\left(x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} + \frac{3^{x} \log{\left(3 \right)}}{\cos{\left(x \right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{1 - \sqrt{1 + \log{\left(3 \right)}^{2}}}{\log{\left(3 \right)}} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{1 + \sqrt{1 + \log{\left(3 \right)}^{2}}}{\log{\left(3 \right)}} \right)}$$
Signos de extremos en los puntos:
                                        /       _____________\   
                                        |      /        2    |   
                                        |1 - \/  1 + log (3) |   
       /       _____________\     2*atan|--------------------|   
       |      /        2    |           \       log(3)       /   
       |1 - \/  1 + log (3) |    3                               
(2*atan|--------------------|, ---------------------------------)
       \       log(3)       /     /      /       _____________\\ 
                                  |      |      /        2    || 
                                  |      |1 - \/  1 + log (3) || 
                               cos|2*atan|--------------------|| 
                                  \      \       log(3)       // 

                                        /       _____________\   
                                        |      /        2    |   
                                        |1 + \/  1 + log (3) |   
       /       _____________\     2*atan|--------------------|   
       |      /        2    |           \       log(3)       /   
       |1 + \/  1 + log (3) |    3                               
(2*atan|--------------------|, ---------------------------------)
       \       log(3)       /     /      /       _____________\\ 
                                  |      |      /        2    || 
                                  |      |1 + \/  1 + log (3) || 
                               cos|2*atan|--------------------|| 
                                  \      \       log(3)       // 


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:
$$x_{1} = 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{1 - \sqrt{1 + \log{\left(3 \right)}^{2}}}{\log{\left(3 \right)}} \right)}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{1 + \sqrt{1 + \log{\left(3 \right)}^{2}}}{\log{\left(3 \right)}} \right)}$$
Decrece en los intervalos
$$\left[2 \operatorname{atan}{\left(\frac{1 - \sqrt{1 + \log{\left(3 \right)}^{2}}}{\log{\left(3 \right)}} \right)}, 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{1 + \sqrt{1 + \log{\left(3 \right)}^{2}}}{\log{\left(3 \right)}} \right)}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{1 - \sqrt{1 + \log{\left(3 \right)}^{2}}}{\log{\left(3 \right)}} \right)}\right] \cup \left[2 \operatorname{atan}{\left(\frac{1 + \sqrt{1 + \log{\left(3 \right)}^{2}}}{\log{\left(3 \right)}} \right)}, \infty\right)$$
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
$$\frac{3^{x} \left(\frac{2 \sin^{2}{\left(x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} + \frac{2 \log{\left(3 \right)} \sin{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)}} + 1 + \log{\left(3 \right)}^{2}\right)}{\cos{\left(x \right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Soluciones no halladas,
tal vez la función no tenga flexiones
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 1.5707963267949$$
$$x_{2} = 4.71238898038469$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{3^{x}}{\cos{\left(x \right)}}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = 0$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \lim_{x \to \infty}\left(\frac{3^{x}}{\cos{\left(x \right)}}\right)$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función 3^x/cos(x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{3^{x}}{x \cos{\left(x \right)}}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = x \lim_{x \to \infty}\left(\frac{3^{x}}{x \cos{\left(x \right)}}\right)$$
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:
$$\frac{3^{x}}{\cos{\left(x \right)}} = \frac{3^{- x}}{\cos{\left(x \right)}}$$
- No
$$\frac{3^{x}}{\cos{\left(x \right)}} = - \frac{3^{- x}}{\cos{\left(x \right)}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar