Sr Examen

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exp(x)/3+(-cos(x*sqrt(3)/2)-sin(x*sqrt(3)/2))*exp(-x/2)

Gráfico de la función y = exp(x)/3+(-cos(x*sqrt(3)/2)-sin(x*sqrt(3)/2))*exp(-x/2)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                                             -x 
        x   /     /    ___\      /    ___\\  ---
       e    |     |x*\/ 3 |      |x*\/ 3 ||   2 
f(x) = -- + |- cos|-------| - sin|-------||*e   
       3    \     \   2   /      \   2   //     
$$f{\left(x \right)} = \left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} + \frac{e^{x}}{3}$$
f = (-sin((sqrt(3)*x)/2) - cos((sqrt(3)*x)/2))*exp((-x)/2) + exp(x)/3
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:
$$\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} + \frac{e^{x}}{3} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = -11.7896958732048$$
$$x_{2} = -19.0448933244594$$
$$x_{3} = -40.8104856952699$$
$$x_{4} = -26.3000907813962$$
$$x_{5} = -33.555288238333$$
$$x_{6} = -4.53480087523636$$
$$x_{7} = -29.9276895098646$$
$$x_{8} = -22.6724920529277$$
$$x_{9} = -55.3208806091436$$
$$x_{10} = -8.1620958277501$$
$$x_{11} = 0.96267911368262$$
$$x_{12} = -37.1828869668015$$
$$x_{13} = 0.96267911368286$$
$$x_{14} = -15.4172945959662$$
$$x_{15} = -51.6932818806752$$
$$x_{16} = -62.5760780660805$$
$$x_{17} = -44.4380844237383$$
$$x_{18} = -48.0656831522068$$
$$x_{19} = -0.82826739944952$$
$$x_{20} = -58.9484793376121$$
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 exp(x)/3 + (-cos((x*sqrt(3))/2) - sin((x*sqrt(3))/2))*exp((-x)/2).
$$\left(- \cos{\left(\frac{0 \sqrt{3}}{2} \right)} - \sin{\left(\frac{0 \sqrt{3}}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) 0}{2}} + \frac{e^{0}}{3}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - \frac{2}{3}$$
Punto:
(0, -2/3)
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
$$\left(\frac{\sqrt{3} \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}}{2} - \frac{\sqrt{3} \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}}{2}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} - \frac{\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}}{2} + \frac{e^{x}}{3} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -21.4632924767716$$
$$x_{2} = -17.8356937483025$$
$$x_{3} = -3.32343757288038$$
$$x_{4} = -14.2080950199857$$
$$x_{5} = -43.2288848475822$$
$$x_{6} = -39.6012861191138$$
$$x_{7} = -28.7184899337085$$
$$x_{8} = -10.580496256512$$
$$x_{9} = -35.9736873906453$$
$$x_{10} = 0.0193110522933183$$
$$x_{11} = -6.95290560593932$$
$$x_{12} = -57.7392797614559$$
$$x_{13} = -46.8564835760506$$
$$x_{14} = -61.3668784899244$$
$$x_{15} = -50.4840823045191$$
$$x_{16} = -54.1116810329875$$
$$x_{17} = -32.3460886621769$$
$$x_{18} = -25.09089120524$$
Signos de extremos en los puntos:
                                                                /                   ___\                       /                   ___\ 
(-21.46329247677158, 1.59033735153012e-10 + 45781.9981061745*sin\10.7316462383858*\/ 3 / - 45781.9981061745*cos\10.7316462383858*\/ 3 /)

                                                               /                   ___\                       /                   ___\ 
(-17.83569374830249, 5.98322547700144e-9 + 7464.00098244208*sin\8.91784687415124*\/ 3 / - 7464.00098244208*cos\8.91784687415124*\/ 3 /)

                                                               /                   ___\                       /                   ___\ 
(-3.3234375728803816, 0.0120095890409457 + 5.26835824966244*sin\1.66171878644019*\/ 3 / - 5.26835824966244*cos\1.66171878644019*\/ 3 /)

                                                                /                   ___\                       /                   ___\ 
(-14.208095019985745, 2.25103101984882e-7 + 1216.88246417158*sin\7.10404750999287*\/ 3 / - 1216.88246417158*cos\7.10404750999287*\/ 3 /)

                                                                 /                   ___\                       /                   ___\ 
(-43.228884847582194, 5.60805929873529e-20 + 2437996479.00785*sin\21.6144424237911*\/ 3 / - 2437996479.00785*cos\21.6144424237911*\/ 3 /)

                                                                /                   ___\                       /                   ___\ 
(-39.60128611911376, 2.10988462544893e-18 + 397475183.855217*sin\19.8006430595569*\/ 3 / - 397475183.855217*cos\19.8006430595569*\/ 3 /)

                                                                /                   ___\                       /                   ___\ 
(-28.71848993370845, 1.12356198958987e-13 + 1722427.11392751*sin\14.3592449668542*\/ 3 / - 1722427.11392751*cos\14.3592449668542*\/ 3 /)

                                                                /                   ___\                       /                   ___\ 
(-10.580496256511967, 8.46891170982028e-6 + 198.392646123886*sin\5.29024812825598*\/ 3 / - 198.392646123886*cos\5.29024812825598*\/ 3 /)

                                                                 /                   ___\                       /                   ___\ 
(-35.973687390645324, 7.93788527469689e-17 + 64801784.2277737*sin\17.9868436953227*\/ 3 / - 64801784.2277737*cos\17.9868436953227*\/ 3 /)

                                                               /                      ___\                        /                      ___\ 
(0.01931105229331834, 0.339832905572114 - 0.990390938777908*cos\0.00965552614665917*\/ 3 / - 0.990390938777908*sin\0.00965552614665917*\/ 3 /)

                                                                /                   ___\                       /                   ___\ 
(-6.952905605939324, 0.000318617926813982 + 32.3447850188217*sin\3.47645280296966*\/ 3 / - 32.3447850188217*cos\3.47645280296966*\/ 3 /)

                                                               /                  ___\                       /                  ___\ 
(-57.73927976145593, 2.7991627867023e-26 + 3450843744616.53*sin\28.869639880728*\/ 3 / - 3450843744616.53*cos\28.869639880728*\/ 3 /)

                                                              /                   ___\                       /                   ___\ 
(-46.85648357605063, 1.490618430922e-21 + 14953957059.6683*sin\23.4282417880253*\/ 3 / - 14953957059.6683*cos\23.4282417880253*\/ 3 /)

                                                                /                   ___\                       /                   ___\ 
(-61.36687848992437, 7.44015606602161e-28 + 21166465834118.4*sin\30.6834392449622*\/ 3 / - 21166465834118.4*cos\30.6834392449622*\/ 3 /)

                                                                /                   ___\                       /                   ___\ 
(-50.48408230451906, 3.96205387326316e-23 + 91723197169.4258*sin\25.2420411522595*\/ 3 / - 91723197169.4258*cos\25.2420411522595*\/ 3 /)

                                                               /                   ___\                       /                   ___\ 
(-54.1116810329875, 1.05311128381325e-24 + 562603253801.773*sin\27.0558405164937*\/ 3 / - 562603253801.773*cos\27.0558405164937*\/ 3 /)

                                                                /                   ___\                       /                   ___\ 
(-32.34608866217688, 2.98642029399324e-15 + 10564863.9453992*sin\16.1730443310884*\/ 3 / - 10564863.9453992*cos\16.1730443310884*\/ 3 /)

                                                                /                 ___\                       /                 ___\ 
(-25.090891205240013, 4.2271061008736e-12 + 280813.380856135*sin\12.54544560262*\/ 3 / - 280813.380856135*cos\12.54544560262*\/ 3 /)


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:
$$x_{1} = -21.4632924767716$$
$$x_{2} = -14.2080950199857$$
$$x_{3} = -43.2288848475822$$
$$x_{4} = -28.7184899337085$$
$$x_{5} = -35.9736873906453$$
$$x_{6} = 0.0193110522933183$$
$$x_{7} = -6.95290560593932$$
$$x_{8} = -57.7392797614559$$
$$x_{9} = -50.4840823045191$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{9} = -17.8356937483025$$
$$x_{9} = -3.32343757288038$$
$$x_{9} = -39.6012861191138$$
$$x_{9} = -10.580496256512$$
$$x_{9} = -46.8564835760506$$
$$x_{9} = -61.3668784899244$$
$$x_{9} = -54.1116810329875$$
$$x_{9} = -32.3460886621769$$
$$x_{9} = -25.09089120524$$
Decrece en los intervalos
$$\left[0.0193110522933183, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, -57.7392797614559\right]$$
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
$$\frac{- 3 \sqrt{3} \left(\sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{- \frac{x}{2}} + 3 \left(\sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{- \frac{x}{2}} + 2 e^{x}}{6} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -52.9024814568314$$
$$x_{2} = -16.626494172151$$
$$x_{3} = -60.1576789137682$$
$$x_{4} = -31.1368890860207$$
$$x_{5} = -63.7852776422367$$
$$x_{6} = -9.37129692899614$$
$$x_{7} = -20.2540929006154$$
$$x_{8} = -27.5092903575523$$
$$x_{9} = -34.7644878144892$$
$$x_{10} = -23.8816916290839$$
$$x_{11} = -38.3920865429576$$
$$x_{12} = -12.9988954427521$$
$$x_{13} = -49.2748827283629$$
$$x_{14} = -56.5300801852998$$
$$x_{15} = -2.12729445057079$$
$$x_{16} = -45.6472839998945$$
$$x_{17} = -42.019685271426$$
$$x_{18} = -5.74364864883212$$

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
$$\left[-2.12729445057079, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -60.1576789137682\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} + \frac{e^{x}}{3}\right) = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} + \frac{e^{x}}{3}\right) = \infty$$
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 exp(x)/3 + (-cos((x*sqrt(3))/2) - sin((x*sqrt(3))/2))*exp((-x)/2), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = x \lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} + \frac{e^{x}}{3}}{x}\right)$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} + \frac{e^{x}}{3}}{x}\right) = \infty$$
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:
$$\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} + \frac{e^{x}}{3} = \left(\sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{x}{2}} + \frac{e^{- x}}{3}$$
- No
$$\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} + \frac{e^{x}}{3} = - \left(\sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{x}{2}} - \frac{e^{- x}}{3}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = exp(x)/3+(-cos(x*sqrt(3)/2)-sin(x*sqrt(3)/2))*exp(-x/2)