Sr Examen

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-sin(3*x)/6+5*cos(3*x)/6+exp(2*x)+exp(3*x)

Gráfico de la función y = -sin(3*x)/6+5*cos(3*x)/6+exp(2*x)+exp(3*x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
       -sin(3*x)    5*cos(3*x)    2*x    3*x
f(x) = ---------- + ---------- + e    + e   
           6            6                   
$$f{\left(x \right)} = \left(\left(\frac{\left(-1\right) \sin{\left(3 x \right)}}{6} + \frac{5 \cos{\left(3 x \right)}}{6}\right) + e^{2 x}\right) + e^{3 x}$$
f = (-sin(3*x))/6 + (5*cos(3*x))/6 + exp(2*x) + exp(3*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:
$$\left(\left(\frac{\left(-1\right) \sin{\left(3 x \right)}}{6} + \frac{5 \cos{\left(3 x \right)}}{6}\right) + e^{2 x}\right) + e^{3 x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = -16.2973605634972$$
$$x_{2} = -58.1852626113611$$
$$x_{3} = -25.7221385242666$$
$$x_{4} = -100.073164659225$$
$$x_{5} = -65.5156454697373$$
$$x_{6} = -1.61810851765122$$
$$x_{7} = -38.2885091386258$$
$$x_{8} = -29.910928729053$$
$$x_{9} = -21.5333483194802$$
$$x_{10} = -49.8076822017884$$
$$x_{11} = -27.8165336266598$$
$$x_{12} = -91.6955842496523$$
$$x_{13} = -32.0053238314462$$
$$x_{14} = -93.7899793520455$$
$$x_{15} = -45.618891997002$$
$$x_{16} = -14.2029654611038$$
$$x_{17} = -73.8932258793101$$
$$x_{18} = -36.1941140362326$$
$$x_{19} = -82.2708062888829$$
$$x_{20} = -85.4123989424727$$
$$x_{21} = -0.728792322813544$$
$$x_{22} = -80.1764111864897$$
$$x_{23} = -67.6100405721305$$
$$x_{24} = -7.91978010208414$$
$$x_{25} = -40.382904241019$$
$$x_{26} = -53.9964724065747$$
$$x_{27} = -47.7132870993952$$
$$x_{28} = -78.0820160840965$$
$$x_{29} = -10.0141752555318$$
$$x_{30} = -43.5244968946088$$
$$x_{31} = -17.3445581146938$$
$$x_{32} = -62.3740528161475$$
$$x_{33} = -89.6011891472591$$
$$x_{34} = -87.5067940448659$$
$$x_{35} = -71.7988307769169$$
$$x_{36} = -95.8843744544387$$
$$x_{37} = -5.82538162416006$$
$$x_{38} = -48.7604846505918$$
$$x_{39} = -616.341557399148$$
$$x_{40} = -97.9787695568318$$
$$x_{41} = -69.7044356745237$$
$$x_{42} = -34.0997189338394$$
$$x_{43} = -12.1085703586989$$
$$x_{44} = -23.6277434218734$$
$$x_{45} = -51.9020773041815$$
$$x_{46} = -75.9876209817033$$
$$x_{47} = -56.0908675089679$$
$$x_{48} = -60.2796577137543$$
$$x_{49} = -3.73075909568452$$
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 (-sin(3*x))/6 + (5*cos(3*x))/6 + exp(2*x) + exp(3*x).
$$e^{0 \cdot 3} + \left(\left(\frac{\left(-1\right) \sin{\left(0 \cdot 3 \right)}}{6} + \frac{5 \cos{\left(0 \cdot 3 \right)}}{6}\right) + e^{0 \cdot 2}\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \frac{17}{6}$$
Punto:
(0, 17/6)
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
$$3 e^{3 x} + 2 e^{2 x} - \frac{5 \sin{\left(3 x \right)}}{2} - \frac{\cos{\left(3 x \right)}}{2} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -26.2457372998649$$
$$x_{2} = -53.4728736309764$$
$$x_{3} = -33.5761201582411$$
$$x_{4} = -28.3401324022581$$
$$x_{5} = -31.4817250558479$$
$$x_{6} = -90.1247879228574$$
$$x_{7} = -57.6616638357628$$
$$x_{8} = -81.7472075132846$$
$$x_{9} = -85.935997718071$$
$$x_{10} = -86.9831952692676$$
$$x_{11} = -41.9537005678139$$
$$x_{12} = -2.15607965292985$$
$$x_{13} = -75.464022206105$$
$$x_{14} = -73.3696271037118$$
$$x_{15} = -48.2368858749935$$
$$x_{16} = -83.8416026156778$$
$$x_{17} = -61.8504540405492$$
$$x_{18} = -19.9625519926853$$
$$x_{19} = -59.756058938156$$
$$x_{20} = -9.49057648221245$$
$$x_{21} = -99.5495658836267$$
$$x_{22} = -88.0303928204642$$
$$x_{23} = -1.15160654861265$$
$$x_{24} = -51.3784785285833$$
$$x_{25} = -13.6793666855061$$
$$x_{26} = -46.1424907726003$$
$$x_{27} = -35.6705152606343$$
$$x_{28} = -66.0392442453356$$
$$x_{29} = -68.1336393477288$$
$$x_{30} = -70.228034450122$$
$$x_{31} = -11.5849715831352$$
$$x_{32} = -3.20784483514768$$
$$x_{33} = -92.2191830252506$$
$$x_{34} = -24.1513421974717$$
$$x_{35} = -37.7649103630275$$
$$x_{36} = -4.25453487753201$$
$$x_{37} = -17.8681568902921$$
$$x_{38} = -39.8593054654207$$
$$x_{39} = -79.6528124108914$$
$$x_{40} = -15.7737617878989$$
$$x_{41} = -97.4551707812335$$
$$x_{42} = -44.0480956702071$$
$$x_{43} = -77.5584173084982$$
$$x_{44} = -22.0569470950785$$
$$x_{45} = -55.5672687333696$$
$$x_{46} = -63.9448491429424$$
Signos de extremos en los puntos:
(-26.245737299864903, -0.849836585598797)

(-53.472873630976444, -0.849836585598797)

(-33.57612015824109, 0.849836585598797)

(-28.3401324022581, -0.849836585598797)

(-31.481725055847892, 0.849836585598797)

(-90.12478792285737, 0.849836585598797)

(-57.66166383576284, -0.849836585598797)

(-81.74720751328458, 0.849836585598797)

(-85.93599771807098, 0.849836585598797)

(-86.98319526926757, -0.849836585598797)

(-41.95370056781387, 0.849836585598797)

(-2.1560796529298454, 0.864728391853151)

(-75.464022206105, 0.849836585598797)

(-73.3696271037118, 0.849836585598797)

(-48.236885874993455, 0.849836585598797)

(-83.84160261567779, 0.849836585598797)

(-61.85045404054923, -0.849836585598797)

(-19.962551992685317, -0.849836585598797)

(-59.75605893815603, -0.849836585598797)

(-9.490576482212449, -0.849836579888972)

(-99.54956588362674, -0.849836585598797)

(-88.03039282046417, 0.849836585598797)

(-1.1516065486126459, -0.712611640894714)

(-51.37847852858325, -0.849836585598797)

(-13.679366685506075, -0.849836585597484)

(-46.14249077260026, 0.849836585598797)

(-35.67051526063428, 0.849836585598797)

(-66.03924424533562, -0.849836585598797)

(-68.13363934772882, -0.849836585598797)

(-70.22803445012201, -0.849836585598797)

(-11.584971583135175, -0.849836585512216)

(-3.207844835147675, -0.848133953715693)

(-92.21918302525056, 0.849836585598797)

(-24.15134219747171, -0.849836585598797)

(-37.76491036302748, 0.849836585598797)

(-4.25453487753201, 0.850041068917239)

(-17.868156890292124, -0.849836585598797)

(-39.859305465420675, 0.849836585598797)

(-79.65281241089139, 0.849836585598797)

(-15.773761787898932, -0.849836585598778)

(-97.45517078123355, -0.849836585598797)

(-44.04809567020707, 0.849836585598797)

(-77.55841730849819, 0.849836585598797)

(-22.056947095078513, -0.849836585598797)

(-55.56726873336964, -0.849836585598797)

(-63.944849142942424, -0.849836585598797)


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:
$$x_{1} = -26.2457372998649$$
$$x_{2} = -53.4728736309764$$
$$x_{3} = -28.3401324022581$$
$$x_{4} = -57.6616638357628$$
$$x_{5} = -86.9831952692676$$
$$x_{6} = -61.8504540405492$$
$$x_{7} = -19.9625519926853$$
$$x_{8} = -59.756058938156$$
$$x_{9} = -9.49057648221245$$
$$x_{10} = -99.5495658836267$$
$$x_{11} = -1.15160654861265$$
$$x_{12} = -51.3784785285833$$
$$x_{13} = -13.6793666855061$$
$$x_{14} = -66.0392442453356$$
$$x_{15} = -68.1336393477288$$
$$x_{16} = -70.228034450122$$
$$x_{17} = -11.5849715831352$$
$$x_{18} = -3.20784483514768$$
$$x_{19} = -24.1513421974717$$
$$x_{20} = -17.8681568902921$$
$$x_{21} = -15.7737617878989$$
$$x_{22} = -97.4551707812335$$
$$x_{23} = -22.0569470950785$$
$$x_{24} = -55.5672687333696$$
$$x_{25} = -63.9448491429424$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{25} = -33.5761201582411$$
$$x_{25} = -31.4817250558479$$
$$x_{25} = -90.1247879228574$$
$$x_{25} = -81.7472075132846$$
$$x_{25} = -85.935997718071$$
$$x_{25} = -41.9537005678139$$
$$x_{25} = -2.15607965292985$$
$$x_{25} = -75.464022206105$$
$$x_{25} = -73.3696271037118$$
$$x_{25} = -48.2368858749935$$
$$x_{25} = -83.8416026156778$$
$$x_{25} = -88.0303928204642$$
$$x_{25} = -46.1424907726003$$
$$x_{25} = -35.6705152606343$$
$$x_{25} = -92.2191830252506$$
$$x_{25} = -37.7649103630275$$
$$x_{25} = -4.25453487753201$$
$$x_{25} = -39.8593054654207$$
$$x_{25} = -79.6528124108914$$
$$x_{25} = -44.0480956702071$$
$$x_{25} = -77.5584173084982$$
Decrece en los intervalos
$$\left[-1.15160654861265, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, -99.5495658836267\right]$$
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
$$9 e^{3 x} + 4 e^{2 x} + \frac{3 \sin{\left(3 x \right)}}{2} - \frac{15 \cos{\left(3 x \right)}}{2} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -65.5156454697373$$
$$x_{2} = -43.5244968946088$$
$$x_{3} = -75.9876209817033$$
$$x_{4} = -7.91978017697504$$
$$x_{5} = -25.7221385242666$$
$$x_{6} = -23.6277434218734$$
$$x_{7} = -17.3445581146938$$
$$x_{8} = -49.8076822017884$$
$$x_{9} = -3.73109548062734$$
$$x_{10} = -36.1941140362326$$
$$x_{11} = -82.2708062888829$$
$$x_{12} = -21.5333483194802$$
$$x_{13} = -1.64589157349048$$
$$x_{14} = -34.0997189338394$$
$$x_{15} = -10.0141752566669$$
$$x_{16} = -45.618891997002$$
$$x_{17} = -40.382904241019$$
$$x_{18} = -73.8932258793101$$
$$x_{19} = -16.2973605634972$$
$$x_{20} = -97.9787695568318$$
$$x_{21} = -14.2029654611041$$
$$x_{22} = -69.7044356745237$$
$$x_{23} = -91.6955842496523$$
$$x_{24} = -85.4123989424727$$
$$x_{25} = -87.5067940448659$$
$$x_{26} = -58.1852626113611$$
$$x_{27} = -78.0820160840965$$
$$x_{28} = -80.1764111864897$$
$$x_{29} = -12.1085703587161$$
$$x_{30} = -27.8165336266598$$
$$x_{31} = -32.0053238314462$$
$$x_{32} = -56.0908675089679$$
$$x_{33} = -95.8843744544387$$
$$x_{34} = -616.341557399148$$
$$x_{35} = -47.7132870993952$$
$$x_{36} = -29.910928729053$$
$$x_{37} = -60.2796577137543$$
$$x_{38} = -38.2885091386258$$
$$x_{39} = -100.073164659225$$
$$x_{40} = -5.82538658039586$$
$$x_{41} = -62.3740528161475$$
$$x_{42} = -53.9964724065747$$
$$x_{43} = -48.7604846505918$$
$$x_{44} = -89.6011891472591$$
$$x_{45} = -93.7899793520455$$
$$x_{46} = -51.9020773041815$$
$$x_{47} = -71.7988307769169$$
$$x_{48} = -67.6100405721305$$

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
$$\left[-1.64589157349048, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -100.073164659225\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(\left(\frac{\left(-1\right) \sin{\left(3 x \right)}}{6} + \frac{5 \cos{\left(3 x \right)}}{6}\right) + e^{2 x}\right) + e^{3 x}\right) = \left\langle -1, 1\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle -1, 1\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(\left(\frac{\left(-1\right) \sin{\left(3 x \right)}}{6} + \frac{5 \cos{\left(3 x \right)}}{6}\right) + e^{2 x}\right) + e^{3 x}\right) = \infty$$
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 (-sin(3*x))/6 + (5*cos(3*x))/6 + exp(2*x) + exp(3*x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\left(\frac{\left(-1\right) \sin{\left(3 x \right)}}{6} + \frac{5 \cos{\left(3 x \right)}}{6}\right) + e^{2 x}\right) + e^{3 x}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\left(\frac{\left(-1\right) \sin{\left(3 x \right)}}{6} + \frac{5 \cos{\left(3 x \right)}}{6}\right) + e^{2 x}\right) + e^{3 x}}{x}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la derecha
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:
$$\left(\left(\frac{\left(-1\right) \sin{\left(3 x \right)}}{6} + \frac{5 \cos{\left(3 x \right)}}{6}\right) + e^{2 x}\right) + e^{3 x} = \frac{\sin{\left(3 x \right)}}{6} + \frac{5 \cos{\left(3 x \right)}}{6} + e^{- 2 x} + e^{- 3 x}$$
- No
$$\left(\left(\frac{\left(-1\right) \sin{\left(3 x \right)}}{6} + \frac{5 \cos{\left(3 x \right)}}{6}\right) + e^{2 x}\right) + e^{3 x} = - \frac{\sin{\left(3 x \right)}}{6} - \frac{5 \cos{\left(3 x \right)}}{6} - e^{- 2 x} - e^{- 3 x}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = -sin(3*x)/6+5*cos(3*x)/6+exp(2*x)+exp(3*x)