Sr Examen

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Gráfico de la función y = sin(x)+0.5*sin(x+120)+sin(x+240)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                sin(x + 120)               
f(x) = sin(x) + ------------ + sin(x + 240)
                     2                     
$$f{\left(x \right)} = \left(\sin{\left(x \right)} + \frac{\sin{\left(x + 120 \right)}}{2}\right) + \sin{\left(x + 240 \right)}$$
f = sin(x) + sin(x + 120)/2 + sin(x + 240)
Gráfico de la función
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) + sin(x + 120)/2 + sin(x + 240).
$$\left(\sin{\left(0 \right)} + \frac{\sin{\left(120 \right)}}{2}\right) + \sin{\left(240 \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \frac{\sin{\left(120 \right)}}{2} + \sin{\left(240 \right)}$$
Punto:
(0, sin(120)/2 + sin(240))
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
$$\cos{\left(x \right)} + \frac{\cos{\left(x + 120 \right)}}{2} + \cos{\left(x + 240 \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - i \log{\left(- i e^{- 120 i} \right)}$$
$$x_{2} = - i \log{\left(i e^{- 120 i} \right)}$$
Signos de extremos en los puntos:
                        /           /    -120*I\\                                                         
       /    -120*I\  sin\120 - I*log\-I*e      //      /     /    -120*I\\      /           /    -120*I\\ 
(-I*log\-I*e      /, ---------------------------- - sin\I*log\-I*e      // + sin\240 - I*log\-I*e      //)
                                  2                                                                       

                       /           /   -120*I\\                                                       
       /   -120*I\  sin\120 - I*log\I*e      //      /     /   -120*I\\      /           /   -120*I\\ 
(-I*log\I*e      /, --------------------------- - sin\I*log\I*e      // + sin\240 - I*log\I*e      //)
                                 2                                                                    


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:
$$x_{1} = - \pi + \operatorname{atan}{\left(\frac{\cos{\left(120 \right)}}{\sin{\left(120 \right)}} \right)}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = \operatorname{atan}{\left(\frac{\cos{\left(120 \right)}}{\sin{\left(120 \right)}} \right)}$$
Decrece en los intervalos
$$\left[- \pi + \operatorname{atan}{\left(\frac{\cos{\left(120 \right)}}{\sin{\left(120 \right)}} \right)}, \operatorname{atan}{\left(\frac{\cos{\left(120 \right)}}{\sin{\left(120 \right)}} \right)}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \pi + \operatorname{atan}{\left(\frac{\cos{\left(120 \right)}}{\sin{\left(120 \right)}} \right)}\right] \cup \left[\operatorname{atan}{\left(\frac{\cos{\left(120 \right)}}{\sin{\left(120 \right)}} \right)}, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(\sin{\left(x \right)} + \frac{\sin{\left(x + 120 \right)}}{2}\right) + \sin{\left(x + 240 \right)}\right) = \left\langle - \frac{5}{2}, \frac{5}{2}\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle - \frac{5}{2}, \frac{5}{2}\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(\sin{\left(x \right)} + \frac{\sin{\left(x + 120 \right)}}{2}\right) + \sin{\left(x + 240 \right)}\right) = \left\langle - \frac{5}{2}, \frac{5}{2}\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle - \frac{5}{2}, \frac{5}{2}\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función sin(x) + sin(x + 120)/2 + sin(x + 240), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\sin{\left(x \right)} + \frac{\sin{\left(x + 120 \right)}}{2}\right) + \sin{\left(x + 240 \right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\sin{\left(x \right)} + \frac{\sin{\left(x + 120 \right)}}{2}\right) + \sin{\left(x + 240 \right)}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\left(\sin{\left(x \right)} + \frac{\sin{\left(x + 120 \right)}}{2}\right) + \sin{\left(x + 240 \right)} = - \sin{\left(x \right)} - \sin{\left(x - 240 \right)} - \frac{\sin{\left(x - 120 \right)}}{2}$$
- No
$$\left(\sin{\left(x \right)} + \frac{\sin{\left(x + 120 \right)}}{2}\right) + \sin{\left(x + 240 \right)} = \sin{\left(x \right)} + \sin{\left(x - 240 \right)} + \frac{\sin{\left(x - 120 \right)}}{2}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar