Sr Examen

Gráfico de la función y = arccos(e^x-3)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
           / x    \
f(x) = acos\E  - 3/
f(x)=acos(ex3)f{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(e^{x} - 3 \right)}
f = acos(E^x - 3)
Gráfico de la función
0.700.750.800.850.900.951.001.051.101.151.201.251.301.3505
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:
acos(ex3)=0\operatorname{acos}{\left(e^{x} - 3 \right)} = 0
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
x1=log(4)x_{1} = \log{\left(4 \right)}
Solución numérica
x1=1.38629436111989x_{1} = 1.38629436111989
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 acos(E^x - 3).
acos(3+e0)\operatorname{acos}{\left(-3 + e^{0} \right)}
Resultado:
f(0)=acos(2)f{\left(0 \right)} = \operatorname{acos}{\left(-2 \right)}
Punto:
(0, acos(-2))
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
ex1(ex3)2=0- \frac{e^{x}}{\sqrt{1 - \left(e^{x} - 3\right)^{2}}} = 0
Resolvermos esta ecuación
Soluciones no halladas,
tal vez la función no tenga extremos
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
(1+(ex3)ex1(ex3)2)ex1(ex3)2=0- \frac{\left(1 + \frac{\left(e^{x} - 3\right) e^{x}}{1 - \left(e^{x} - 3\right)^{2}}\right) e^{x}}{\sqrt{1 - \left(e^{x} - 3\right)^{2}}} = 0
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
x1=log(83)x_{1} = \log{\left(\frac{8}{3} \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
(,log(83)]\left(-\infty, \log{\left(\frac{8}{3} \right)}\right]
Convexa en los intervalos
[log(83),)\left[\log{\left(\frac{8}{3} \right)}, \infty\right)
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
limxacos(ex3)=π+ilog(322)\lim_{x \to -\infty} \operatorname{acos}{\left(e^{x} - 3 \right)} = \pi + i \log{\left(3 - 2 \sqrt{2} \right)}
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
y=π+ilog(322)y = \pi + i \log{\left(3 - 2 \sqrt{2} \right)}
limxacos(ex3)=i\lim_{x \to \infty} \operatorname{acos}{\left(e^{x} - 3 \right)} = \infty i
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 acos(E^x - 3), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
limx(acos(ex3)x)=0\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\operatorname{acos}{\left(e^{x} - 3 \right)}}{x}\right) = 0
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
limx(acos(ex3)x)=i\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\operatorname{acos}{\left(e^{x} - 3 \right)}}{x}\right) = i
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
y=ixy = i 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:
acos(ex3)=acos(3+ex)\operatorname{acos}{\left(e^{x} - 3 \right)} = \operatorname{acos}{\left(-3 + e^{- x} \right)}
- No
acos(ex3)=acos(3+ex)\operatorname{acos}{\left(e^{x} - 3 \right)} = - \operatorname{acos}{\left(-3 + e^{- x} \right)}
- No
es decir, función
no es
par ni impar