Sr Examen

Gráfico de la función y = 3sin(2x+4)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

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

Solución analítica
$$x_{1} = -2$$
$$x_{2} = -2 + \frac{\pi}{2}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 93.8185759344887$$
$$x_{2} = 24.7035375555132$$
$$x_{3} = -88.3937979737193$$
$$x_{4} = -0.429203673205103$$
$$x_{5} = -75.8274273593601$$
$$x_{6} = 4.28318530717959$$
$$x_{7} = -52.2654824574367$$
$$x_{8} = -74.2566310325652$$
$$x_{9} = 12.1371669411541$$
$$x_{10} = -38.1283155162826$$
$$x_{11} = 90.6769832808989$$
$$x_{12} = -97.8185759344887$$
$$x_{13} = -96.2477796076938$$
$$x_{14} = -83.6814089933346$$
$$x_{15} = -11.4247779607694$$
$$x_{16} = 71.8274273593601$$
$$x_{17} = -60.1194640914112$$
$$x_{18} = 40.4115008234622$$
$$x_{19} = 13.707963267949$$
$$x_{20} = 27.845130209103$$
$$x_{21} = 62.4026493985908$$
$$x_{22} = -25.5619449019235$$
$$x_{23} = 35.6991118430775$$
$$x_{24} = 588.619418874881$$
$$x_{25} = 84.3937979737193$$
$$x_{26} = -23.9911485751286$$
$$x_{27} = -3.5707963267949$$
$$x_{28} = 46.6946861306418$$
$$x_{29} = 111.097335529233$$
$$x_{30} = 5.85398163397448$$
$$x_{31} = 92.2477796076938$$
$$x_{32} = 2.71238898038469$$
$$x_{33} = -66.4026493985908$$
$$x_{34} = -69.5442420521806$$
$$x_{35} = -16.1371669411541$$
$$x_{36} = 63.9734457253857$$
$$x_{37} = 98.5309649148734$$
$$x_{38} = -61.6902604182061$$
$$x_{39} = 65.5442420521806$$
$$x_{40} = 48.2654824574367$$
$$x_{41} = -82.1106126665397$$
$$x_{42} = -50.6946861306418$$
$$x_{43} = -42.8407044966673$$
$$x_{44} = -33.4159265358979$$
$$x_{45} = -53.8362787842316$$
$$x_{46} = -39.6991118430775$$
$$x_{47} = 10.5663706143592$$
$$x_{48} = -30.2743338823081$$
$$x_{49} = 26.2743338823081$$
$$x_{50} = 32.5575191894877$$
$$x_{51} = 41.9822971502571$$
$$x_{52} = 34.1283155162826$$
$$x_{53} = -121.380520836412$$
$$x_{54} = -89.9645943005142$$
$$x_{55} = -63.261056745001$$
$$x_{56} = 56.1194640914112$$
$$x_{57} = -41.2699081698724$$
$$x_{58} = -19.2787595947439$$
$$x_{59} = 57.6902604182061$$
$$x_{60} = -9.85398163397448$$
$$x_{61} = 54.5486677646163$$
$$x_{62} = 49.8362787842316$$
$$x_{63} = 70.2566310325652$$
$$x_{64} = -45.9822971502571$$
$$x_{65} = 19.9911485751286$$
$$x_{66} = 87.5353906273091$$
$$x_{67} = -55.4070751110265$$
$$x_{68} = 78.1106126665397$$
$$x_{69} = 29.4159265358979$$
$$x_{70} = 43.553093477052$$
$$x_{71} = -22.4203522483337$$
$$x_{72} = -17.707963267949$$
$$x_{73} = 68.6858347057703$$
$$x_{74} = 18.4203522483337$$
$$x_{75} = -9789.631912259$$
$$x_{76} = -8.28318530717959$$
$$x_{77} = 76.5398163397448$$
$$x_{78} = 79.6814089933346$$
$$x_{79} = 21.5619449019235$$
$$x_{80} = -67.9734457253857$$
$$x_{81} = 100.101761241668$$
$$x_{82} = -91.5353906273091$$
$$x_{83} = -99.3893722612836$$
$$x_{84} = -77.398223686155$$
$$x_{85} = 85.9645943005142$$
$$x_{86} = -85.2522053201295$$
$$x_{87} = -31.845130209103$$
$$x_{88} = -44.4115008234622$$
$$x_{89} = -47.553093477052$$
$$x_{90} = -2$$
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 3*sin(2*x + 4).
$$3 \sin{\left(0 \cdot 2 + 4 \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 3 \sin{\left(4 \right)}$$
Punto:
(0, 3*sin(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
$$6 \cos{\left(2 x + 4 \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -2 + \frac{\pi}{4}$$
$$x_{2} = -2 + \frac{3 \pi}{4}$$
Signos de extremos en los puntos:
      pi    
(-2 + --, 3)
      4     

      3*pi     
(-2 + ----, -3)
       4       


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:
$$x_{1} = -2 + \frac{3 \pi}{4}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = -2 + \frac{\pi}{4}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, -2 + \frac{\pi}{4}\right] \cup \left[-2 + \frac{3 \pi}{4}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left[-2 + \frac{\pi}{4}, -2 + \frac{3 \pi}{4}\right]$$
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
$$- 12 \sin{\left(2 \left(x + 2\right) \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -2$$
$$x_{2} = -2 + \frac{\pi}{2}$$

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
$$\left(-\infty, -2\right] \cup \left[-2 + \frac{\pi}{2}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left[-2, -2 + \frac{\pi}{2}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(3 \sin{\left(2 x + 4 \right)}\right) = \left\langle -3, 3\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle -3, 3\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(3 \sin{\left(2 x + 4 \right)}\right) = \left\langle -3, 3\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle -3, 3\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función 3*sin(2*x + 4), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{3 \sin{\left(2 x + 4 \right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{3 \sin{\left(2 x + 4 \right)}}{x}\right) = 0$$
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:
$$3 \sin{\left(2 x + 4 \right)} = - 3 \sin{\left(2 x - 4 \right)}$$
- No
$$3 \sin{\left(2 x + 4 \right)} = 3 \sin{\left(2 x - 4 \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar