Sr Examen

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Gráfico de la función y = pi/2-4/pi*cos(x)-4/pi*cos(3x)-4/pi*cos(5x)-4/pi*cos(7x)-4/pi*cos(9x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
       pi   4           4             4             4             4          
f(x) = -- - --*cos(x) - --*cos(3*x) - --*cos(5*x) - --*cos(7*x) - --*cos(9*x)
       2    pi          pi            pi            pi            pi         
$$f{\left(x \right)} = \left(\left(\left(\left(- \frac{4}{\pi} \cos{\left(x \right)} + \frac{\pi}{2}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(3 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(5 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(7 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(9 x \right)}$$
f = -4/pi*cos(x) + pi/2 - 4/pi*cos(3*x) - 4/pi*cos(5*x) - 4/pi*cos(7*x) - 4/pi*cos(9*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:
$$\left(\left(\left(\left(- \frac{4}{\pi} \cos{\left(x \right)} + \frac{\pi}{2}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(3 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(5 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(7 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(9 x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = -43.7334519482469$$
$$x_{2} = -93.9989344056836$$
$$x_{3} = -37.9479570450877$$
$$x_{4} = 75.1493784841448$$
$$x_{5} = 6.0343401051694$$
$$x_{6} = -50.0166372554265$$
$$x_{7} = 68.8661931769653$$
$$x_{8} = -6.0343401051694$$
$$x_{9} = -81.9302541953448$$
$$x_{10} = 44.2311423522673$$
$$x_{11} = 119.131675634402$$
$$x_{12} = 25.3815864307285$$
$$x_{13} = 50.0166372554265$$
$$x_{14} = 100.282119712863$$
$$x_{15} = 88.2134395025244$$
$$x_{16} = -63.080698273806$$
$$x_{17} = 93.9989344056836$$
$$x_{18} = 37.9479570450877$$
$$x_{19} = 56.2998225626061$$
$$x_{20} = 0.248845202010187$$
$$x_{21} = -87.715749098504$$
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 - 4/pi*cos(x) - 4/pi*cos(3*x) - 4/pi*cos(5*x) - 4/pi*cos(7*x) - 4/pi*cos(9*x).
$$\left(\left(- \frac{4}{\pi} \cos{\left(0 \cdot 5 \right)} + \left(- \frac{4}{\pi} \cos{\left(0 \cdot 3 \right)} + \left(- \frac{4}{\pi} \cos{\left(0 \right)} + \frac{\pi}{2}\right)\right)\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(0 \cdot 7 \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(0 \cdot 9 \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - \frac{20}{\pi} + \frac{\pi}{2}$$
Punto:
(0, pi/2 - 20/pi)
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(\left(\left(\left(- \frac{4}{\pi} \cos{\left(x \right)} + \frac{\pi}{2}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(3 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(5 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(7 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(9 x \right)}\right) = \frac{5 \left\langle -4, 4\right\rangle}{\pi} + \frac{\pi}{2}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \frac{5 \left\langle -4, 4\right\rangle}{\pi} + \frac{\pi}{2}$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(\left(\left(\left(- \frac{4}{\pi} \cos{\left(x \right)} + \frac{\pi}{2}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(3 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(5 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(7 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(9 x \right)}\right) = \frac{5 \left\langle -4, 4\right\rangle}{\pi} + \frac{\pi}{2}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \frac{5 \left\langle -4, 4\right\rangle}{\pi} + \frac{\pi}{2}$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función pi/2 - 4/pi*cos(x) - 4/pi*cos(3*x) - 4/pi*cos(5*x) - 4/pi*cos(7*x) - 4/pi*cos(9*x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\left(\left(\left(- \frac{4}{\pi} \cos{\left(x \right)} + \frac{\pi}{2}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(3 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(5 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(7 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(9 x \right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\left(\left(\left(- \frac{4}{\pi} \cos{\left(x \right)} + \frac{\pi}{2}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(3 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(5 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(7 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(9 x \right)}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\left(\left(\left(\left(- \frac{4}{\pi} \cos{\left(x \right)} + \frac{\pi}{2}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(3 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(5 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(7 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(9 x \right)} = \left(\left(\left(\left(- \frac{4}{\pi} \cos{\left(x \right)} + \frac{\pi}{2}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(3 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(5 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(7 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(9 x \right)}$$
- Sí
$$\left(\left(\left(\left(- \frac{4}{\pi} \cos{\left(x \right)} + \frac{\pi}{2}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(3 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(5 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(7 x \right)}\right) - \frac{4}{\pi} \cos{\left(9 x \right)} = \left(\left(\left(\left(\frac{4}{\pi} \cos{\left(x \right)} - \frac{\pi}{2}\right) + \frac{4}{\pi} \cos{\left(3 x \right)}\right) + \frac{4}{\pi} \cos{\left(5 x \right)}\right) + \frac{4}{\pi} \cos{\left(7 x \right)}\right) + \frac{4}{\pi} \cos{\left(9 x \right)}$$
- No
es decir, función
es
par