Sr Examen

Gráfico de la función y = pi/2+2*arcctg(-sgrt(x))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
       pi         /   ___\
f(x) = -- + 2*acot\-\/ x /
       2                  
f(x)=2acot(x)+π2f{\left(x \right)} = 2 \operatorname{acot}{\left(- \sqrt{x} \right)} + \frac{\pi}{2}
f = 2*acot(-sqrt(x)) + pi/2
Gráfico de la función
02468-8-6-4-2-10102.5-2.5
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:
2acot(x)+π2=02 \operatorname{acot}{\left(- \sqrt{x} \right)} + \frac{\pi}{2} = 0
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
x1=1x_{1} = 1
Solución numérica
x1=1x_{1} = 1
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 pi/2 + 2*acot(-sqrt(x)).
π2+2acot(0)\frac{\pi}{2} + 2 \operatorname{acot}{\left(- \sqrt{0} \right)}
Resultado:
f(0)=3π2f{\left(0 \right)} = \frac{3 \pi}{2}
Punto:
(0, 3*pi/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
1x(x+1)=0\frac{1}{\sqrt{x} \left(x + 1\right)} = 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
1x+1+12xx(x+1)=0- \frac{\frac{1}{x + 1} + \frac{1}{2 x}}{\sqrt{x} \left(x + 1\right)} = 0
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
x1=13x_{1} = - \frac{1}{3}

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:
No tiene corvaduras en todo el eje numérico
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
limx(2acot(x)+π2)=π2\lim_{x \to -\infty}\left(2 \operatorname{acot}{\left(- \sqrt{x} \right)} + \frac{\pi}{2}\right) = \frac{\pi}{2}
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
y=π2y = \frac{\pi}{2}
limx(2acot(x)+π2)=π2\lim_{x \to \infty}\left(2 \operatorname{acot}{\left(- \sqrt{x} \right)} + \frac{\pi}{2}\right) = \frac{\pi}{2}
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
y=π2y = \frac{\pi}{2}
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función pi/2 + 2*acot(-sqrt(x)), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
limx(2acot(x)+π2x)=0\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{2 \operatorname{acot}{\left(- \sqrt{x} \right)} + \frac{\pi}{2}}{x}\right) = 0
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
limx(2acot(x)+π2x)=0\lim_{x \to \infty}\left(\frac{2 \operatorname{acot}{\left(- \sqrt{x} \right)} + \frac{\pi}{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:
2acot(x)+π2=2acot(x)+π22 \operatorname{acot}{\left(- \sqrt{x} \right)} + \frac{\pi}{2} = - 2 \operatorname{acot}{\left(\sqrt{- x} \right)} + \frac{\pi}{2}
- No
2acot(x)+π2=2acot(x)π22 \operatorname{acot}{\left(- \sqrt{x} \right)} + \frac{\pi}{2} = 2 \operatorname{acot}{\left(\sqrt{- x} \right)} - \frac{\pi}{2}
- No
es decir, función
no es
par ni impar