Sr Examen

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Gráfico de la función y = 2*sin(x)-x^1/2

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                    ___
f(x) = 2*sin(x) - \/ x 
$$f{\left(x \right)} = - \sqrt{x} + 2 \sin{\left(x \right)}$$
f = -sqrt(x) + 2*sin(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:
$$- \sqrt{x} + 2 \sin{\left(x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 0.255512327649307$$
$$x_{3} = 2.28476139001907$$
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 2*sin(x) - sqrt(x).
$$2 \sin{\left(0 \right)} - \sqrt{0}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 0$$
Punto:
(0, 0)
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
$$2 \cos{\left(x \right)} - \frac{1}{2 \sqrt{x}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 64.3714846556612$$
$$x_{2} = 55.0115842671718$$
$$x_{3} = 14.0704697179923$$
$$x_{4} = 58.0866560931407$$
$$x_{5} = 51.801536684942$$
$$x_{6} = 29.8908729488285$$
$$x_{7} = 61.2929947969716$$
$$x_{8} = 11.0707816484231$$
$$x_{9} = 1.35428348270738$$
$$x_{10} = 76.9405149976058$$
$$x_{11} = 20.3649252971819$$
$$x_{12} = 36.1698961908333$$
$$x_{13} = 26.6550958136891$$
$$x_{14} = 32.9431521310349$$
$$x_{15} = 42.4498811263225$$
$$x_{16} = 39.2299830403854$$
$$x_{17} = 48.7305066949943$$
$$x_{18} = 95.7930300884567$$
$$x_{19} = 80.1385429764608$$
$$x_{20} = 86.4206937136018$$
$$x_{21} = 98.9852990442639$$
$$x_{22} = 17.3388342542722$$
$$x_{23} = 92.7029514924176$$
$$x_{24} = 83.2247979095002$$
$$x_{25} = 45.5160290520449$$
$$x_{26} = 73.8565215885255$$
$$x_{27} = 4.82643200135869$$
$$x_{28} = 7.76413998307638$$
$$x_{29} = 23.6134146899482$$
$$x_{30} = 89.5089630531631$$
$$x_{31} = 70.6560886587342$$
$$x_{32} = 67.5746589589638$$
Signos de extremos en los puntos:
(64.37148465566122, -6.02415535938781)

(55.011584267171756, -9.41584300988818)

(14.0704697179923, -1.75550934926236)

(58.086656093140746, -5.62253650185935)

(51.80153668494199, -5.19853533287458)

(29.890872948828505, -7.46516257459317)

(61.29299479697157, -9.82796432373906)

(11.070781648423111, -5.32162493299413)

(1.3542834827073849, 0.789568168411986)

(76.94051499760576, -6.77238674082132)

(20.364925297181856, -2.51582277145399)

(36.16989619083329, -8.01241264768118)

(26.655095813689073, -3.16520347387189)

(32.94315213103486, -3.7415106502378)

(42.44988112632245, -8.51388446230164)

(39.229983040385385, -4.26497811628135)

(48.73050669499428, -8.97944096210597)

(95.7930300884567, -7.78804393798728)

(80.1385429764608, -10.9512332961473)

(86.42069371360185, -11.2955497715927)

(98.98529904426394, -11.9485040862254)

(17.33883425427221, -6.16038470629847)

(92.7029514924176, -11.6275628853647)

(83.22479790950024, -7.12351374399538)

(45.51602905204488, -4.74793044371694)

(73.85652158852551, -10.5931352930189)

(4.826432001358688, -4.18392247900069)

(7.764139983076383, -0.794486734584469)

(23.613414689948215, -6.85671505526052)

(89.50896305316309, -7.46161604045946)

(70.65608865873425, -6.40660237919129)

(67.57465895896375, -10.2194555895599)


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:
$$x_{1} = 55.0115842671718$$
$$x_{2} = 29.8908729488285$$
$$x_{3} = 61.2929947969716$$
$$x_{4} = 11.0707816484231$$
$$x_{5} = 36.1698961908333$$
$$x_{6} = 42.4498811263225$$
$$x_{7} = 48.7305066949943$$
$$x_{8} = 80.1385429764608$$
$$x_{9} = 86.4206937136018$$
$$x_{10} = 98.9852990442639$$
$$x_{11} = 17.3388342542722$$
$$x_{12} = 92.7029514924176$$
$$x_{13} = 73.8565215885255$$
$$x_{14} = 4.82643200135869$$
$$x_{15} = 23.6134146899482$$
$$x_{16} = 67.5746589589638$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{16} = 64.3714846556612$$
$$x_{16} = 14.0704697179923$$
$$x_{16} = 58.0866560931407$$
$$x_{16} = 51.801536684942$$
$$x_{16} = 1.35428348270738$$
$$x_{16} = 76.9405149976058$$
$$x_{16} = 20.3649252971819$$
$$x_{16} = 26.6550958136891$$
$$x_{16} = 32.9431521310349$$
$$x_{16} = 39.2299830403854$$
$$x_{16} = 95.7930300884567$$
$$x_{16} = 83.2247979095002$$
$$x_{16} = 45.5160290520449$$
$$x_{16} = 7.76413998307638$$
$$x_{16} = 89.5089630531631$$
$$x_{16} = 70.6560886587342$$
Decrece en los intervalos
$$\left[98.9852990442639, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, 4.82643200135869\right]$$
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
$$- 2 \sin{\left(x \right)} + \frac{1}{4 x^{\frac{3}{2}}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 18.8510831560103$$
$$x_{2} = 47.1235033891215$$
$$x_{3} = 87.9647458125161$$
$$x_{4} = 34.556903859893$$
$$x_{5} = 3.11889683859811$$
$$x_{6} = 75.3984146128674$$
$$x_{7} = 81.6815783194066$$
$$x_{8} = 97.3892422013481$$
$$x_{9} = 9.42045477834126$$
$$x_{10} = 94.2479162239497$$
$$x_{11} = 78.5396367520058$$
$$x_{12} = 12.5691757275179$$
$$x_{13} = 69.1152559239903$$
$$x_{14} = 50.2658332098705$$
$$x_{15} = 91.106043210266$$
$$x_{16} = 53.4067548414128$$
$$x_{17} = 72.2564275180978$$
$$x_{18} = 59.6899893629919$$
$$x_{19} = 15.7059550364243$$
$$x_{20} = 56.5489617143467$$
$$x_{21} = 84.8228416392591$$
$$x_{22} = 62.8321040509278$$
$$x_{23} = 31.4166363923286$$
$$x_{24} = 21.9899363754621$$
$$x_{25} = 28.2735024236751$$
$$x_{26} = 43.9827256857687$$
$$x_{27} = 6.29110710832523$$
$$x_{28} = 65.9732124555576$$
$$x_{29} = 40.8402255602826$$
$$x_{30} = 25.1337332582065$$
$$x_{31} = 37.6996518558409$$
$$x_{32} = 100.531088925652$$

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
$$\left[97.3892422013481, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, 3.11889683859811\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(- \sqrt{x} + 2 \sin{\left(x \right)}\right) = \left\langle -2, 2\right\rangle - \infty i$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle -2, 2\right\rangle - \infty i$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(- \sqrt{x} + 2 \sin{\left(x \right)}\right) = -\infty$$
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 2*sin(x) - sqrt(x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- \sqrt{x} + 2 \sin{\left(x \right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{- \sqrt{x} + 2 \sin{\left(x \right)}}{x}\right) = 0$$
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:
$$- \sqrt{x} + 2 \sin{\left(x \right)} = - \sqrt{- x} - 2 \sin{\left(x \right)}$$
- No
$$- \sqrt{x} + 2 \sin{\left(x \right)} = \sqrt{- x} + 2 \sin{\left(x \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar