Sr Examen

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Gráfico de la función y = cos(2*x)-sqrt(3)*x+pi/4

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

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

Solución numérica
$$x_{1} = 0.630006342550742$$
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 cos(2*x) - sqrt(3)*x + pi/4.
$$\frac{\pi}{4} + \left(- 0 \sqrt{3} + \cos{\left(0 \cdot 2 \right)}\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \frac{\pi}{4} + 1$$
Punto:
(0, 1 + pi/4)
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
$$- 2 \sin{\left(2 x \right)} - \sqrt{3} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\pi}{6}$$
$$x_{2} = \frac{2 \pi}{3}$$
Signos de extremos en los puntos:
                     ___ 
 -pi   1   pi   pi*\/ 3  
(----, - + -- + --------)
  6    2   4       6     

                         ___ 
 2*pi    1   pi   2*pi*\/ 3  
(----, - - + -- - ----------)
  3      2   4        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:
$$x_{1} = \frac{2 \pi}{3}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = - \frac{\pi}{6}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{\pi}{6}\right] \cup \left[\frac{2 \pi}{3}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left[- \frac{\pi}{6}, \frac{2 \pi}{3}\right]$$
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
$$- 4 \cos{\left(2 x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{\pi}{4}$$
$$x_{2} = \frac{3 \pi}{4}$$

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
$$\left[\frac{\pi}{4}, \frac{3 \pi}{4}\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, \frac{\pi}{4}\right] \cup \left[\frac{3 \pi}{4}, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(- \sqrt{3} x + \cos{\left(2 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(- \sqrt{3} x + \cos{\left(2 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4}\right) = -\infty$$
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 cos(2*x) - sqrt(3)*x + pi/4, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(- \sqrt{3} x + \cos{\left(2 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4}}{x}\right) = - \sqrt{3}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = - \sqrt{3} x$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(- \sqrt{3} x + \cos{\left(2 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4}}{x}\right) = - \sqrt{3}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = - \sqrt{3} x$$
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:
$$\left(- \sqrt{3} x + \cos{\left(2 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4} = \sqrt{3} x + \cos{\left(2 x \right)} + \frac{\pi}{4}$$
- No
$$\left(- \sqrt{3} x + \cos{\left(2 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4} = - \sqrt{3} x - \cos{\left(2 x \right)} - \frac{\pi}{4}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar