Sr Examen

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Gráfico de la función y = sin(x)-16*x^3+3*cos(x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                    3           
f(x) = sin(x) - 16*x  + 3*cos(x)
$$f{\left(x \right)} = \left(- 16 x^{3} + \sin{\left(x \right)}\right) + 3 \cos{\left(x \right)}$$
f = -16*x^3 + sin(x) + 3*cos(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:
$$\left(- 16 x^{3} + \sin{\left(x \right)}\right) + 3 \cos{\left(x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = 0.576177584255102$$
$$x_{2} = 0.576177584255176$$
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(x) - 16*x^3 + 3*cos(x).
$$\left(\sin{\left(0 \right)} - 16 \cdot 0^{3}\right) + 3 \cos{\left(0 \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 3$$
Punto:
(0, 3)
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
$$- 48 x^{2} - 3 \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -0.177618883875556$$
$$x_{2} = 0.116012047645643$$
Signos de extremos en los puntos:
(-0.17761888387555638, 2.86577281709599)

(0.11601204764564284, 3.07060431351474)


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:
$$x_{1} = -0.177618883875556$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = 0.116012047645643$$
Decrece en los intervalos
$$\left[-0.177618883875556, 0.116012047645643\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, -0.177618883875556\right] \cup \left[0.116012047645643, \infty\right)$$
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
$$- (96 x + \sin{\left(x \right)} + 3 \cos{\left(x \right)}) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -0.0309131093500051$$

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
$$\left(-\infty, -0.0309131093500051\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[-0.0309131093500051, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(- 16 x^{3} + \sin{\left(x \right)}\right) + 3 \cos{\left(x \right)}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(- 16 x^{3} + \sin{\left(x \right)}\right) + 3 \cos{\left(x \right)}\right) = -\infty$$
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 sin(x) - 16*x^3 + 3*cos(x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(- 16 x^{3} + \sin{\left(x \right)}\right) + 3 \cos{\left(x \right)}}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(- 16 x^{3} + \sin{\left(x \right)}\right) + 3 \cos{\left(x \right)}}{x}\right) = -\infty$$
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:
$$\left(- 16 x^{3} + \sin{\left(x \right)}\right) + 3 \cos{\left(x \right)} = 16 x^{3} - \sin{\left(x \right)} + 3 \cos{\left(x \right)}$$
- No
$$\left(- 16 x^{3} + \sin{\left(x \right)}\right) + 3 \cos{\left(x \right)} = - 16 x^{3} + \sin{\left(x \right)} - 3 \cos{\left(x \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar