Sr Examen

Gráfico de la función y = sh(x)cos(x)+ch(x)sin(x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

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

Solución numérica
$$x_{1} = 5.49780391900084$$
$$x_{2} = 21.2057504117311$$
$$x_{3} = -14.9225651045516$$
$$x_{4} = 8.63937982869974$$
$$x_{5} = 11.7809724510202$$
$$x_{6} = 27.4889357189107$$
$$x_{7} = -8.63937982869974$$
$$x_{8} = -2.36502037243135$$
$$x_{9} = -18.0641577581413$$
$$x_{10} = 30.6305283725005$$
$$x_{11} = 2.36502037243135$$
$$x_{12} = -5.49780391900084$$
$$x_{13} = 14.9225651045516$$
$$x_{14} = -21.2057504117311$$
$$x_{15} = 0$$
$$x_{16} = -24.3473430653209$$
$$x_{17} = -27.4889357189107$$
$$x_{18} = -30.6305283725005$$
$$x_{19} = 24.3473430653209$$
$$x_{20} = -11.7809724510202$$
$$x_{21} = 18.0641577581413$$
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 sinh(x)*cos(x) + cosh(x)*sin(x).
$$\cos{\left(0 \right)} \sinh{\left(0 \right)} + \sin{\left(0 \right)} \cosh{\left(0 \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 0$$
Punto:
(0, 0)
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
$$2 \cos{\left(x \right)} \cosh{\left(x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{\pi}{2}$$
$$x_{2} = \frac{3 \pi}{2}$$
Signos de extremos en los puntos:
 pi      /pi\ 
(--, cosh|--|)
 2       \2 / 

 3*pi       /3*pi\ 
(----, -cosh|----|)
  2         \ 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:
$$x_{1} = \frac{3 \pi}{2}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = \frac{\pi}{2}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, \frac{\pi}{2}\right] \cup \left[\frac{3 \pi}{2}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left[\frac{\pi}{2}, \frac{3 \pi}{2}\right]$$
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
$$2 \left(- \sin{\left(x \right)} \cosh{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} \sinh{\left(x \right)}\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 16.4933614313464$$
$$x_{2} = -25.9181393921158$$
$$x_{3} = -3.92660231204792$$
$$x_{4} = 29.0597320457056$$
$$x_{5} = 22.776546738526$$
$$x_{6} = 10.210176122813$$
$$x_{7} = -10.210176122813$$
$$x_{8} = -22.776546738526$$
$$x_{9} = 19.6349540849362$$
$$x_{10} = 25.9181393921158$$
$$x_{11} = 3.92660231204792$$
$$x_{12} = -16.4933614313464$$
$$x_{13} = -13.3517687777541$$
$$x_{14} = 7.06858274562873$$
$$x_{15} = -7.06858274562873$$
$$x_{16} = -19.6349540849362$$
$$x_{17} = 0$$
$$x_{18} = 13.3517687777541$$
$$x_{19} = -29.0597320457056$$

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
$$\left[29.0597320457056, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -29.0597320457056\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \lim_{x \to -\infty}\left(\sin{\left(x \right)} \cosh{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} \sinh{\left(x \right)}\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \lim_{x \to \infty}\left(\sin{\left(x \right)} \cosh{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} \sinh{\left(x \right)}\right)$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función sinh(x)*cos(x) + cosh(x)*sin(x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = x \lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\sin{\left(x \right)} \cosh{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} \sinh{\left(x \right)}}{x}\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = x \lim_{x \to \infty}\left(\frac{\sin{\left(x \right)} \cosh{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} \sinh{\left(x \right)}}{x}\right)$$
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:
$$\sin{\left(x \right)} \cosh{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} \sinh{\left(x \right)} = - \sin{\left(x \right)} \cosh{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)} \sinh{\left(x \right)}$$
- No
$$\sin{\left(x \right)} \cosh{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} \sinh{\left(x \right)} = \sin{\left(x \right)} \cosh{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} \sinh{\left(x \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar