Sr Examen

Gráfico de la función y = cos(x)+2/x

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                2
f(x) = cos(x) + -
                x
$$f{\left(x \right)} = \cos{\left(x \right)} + \frac{2}{x}$$
f = cos(x) + 2/x
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = 0$$
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:
$$\cos{\left(x \right)} + \frac{2}{x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = 70.7141213718269$$
$$x_{2} = -70.6575253763153$$
$$x_{3} = 98.9399529302827$$
$$x_{4} = 42.3642736792801$$
$$x_{5} = -20.3217760828207$$
$$x_{6} = -98.9803759887831$$
$$x_{7} = 45.5969701175144$$
$$x_{8} = -55.0142336784954$$
$$x_{9} = -36.1836173335591$$
$$x_{10} = -92.6985602632325$$
$$x_{11} = -7.58722843081144$$
$$x_{12} = 73.8003238890552$$
$$x_{13} = -61.2936923229094$$
$$x_{14} = -29.9120428310273$$
$$x_{15} = -86.4169436497962$$
$$x_{16} = 80.0856368028738$$
$$x_{17} = 83.2762240882143$$
$$x_{18} = -64.3715747834329$$
$$x_{19} = 29.7779157425301$$
$$x_{20} = 95.8394456836327$$
$$x_{21} = -80.1355729633626$$
$$x_{22} = 67.5146145020277$$
$$x_{23} = 92.6553962452499$$
$$x_{24} = 36.0728437022986$$
$$x_{25} = 58.1538623993902$$
$$x_{26} = -23.6466247345966$$
$$x_{27} = -11.1755064251901$$
$$x_{28} = 89.557724449305$$
$$x_{29} = 86.3706398869034$$
$$x_{30} = 8.10336960127607$$
$$x_{31} = -51.7976573988099$$
$$x_{32} = -76.9430238253091$$
$$x_{33} = 48.6535675901441$$
$$x_{34} = 54.941461012291$$
$$x_{35} = -32.9259430720926$$
$$x_{36} = 26.7782945226407$$
$$x_{37} = -146.070365932931$$
$$x_{38} = 51.8748426758486$$
$$x_{39} = -83.2281726822489$$
$$x_{40} = 4.21843689145377$$
$$x_{41} = 39.3207938001771$$
$$x_{42} = -89.5130456559407$$
$$x_{43} = -17.3939966752856$$
$$x_{44} = 20.5179827415316$$
$$x_{45} = -13.9937549579171$$
$$x_{46} = -45.5091320949245$$
$$x_{47} = 2.49875576265241$$
$$x_{48} = 61.228386345719$$
$$x_{49} = -67.5738436259097$$
$$x_{50} = -48.7357353069009$$
$$x_{51} = -95.7976970889955$$
$$x_{52} = 17.1619573680309$$
$$x_{53} = 76.994998648134$$
$$x_{54} = -39.218890207258$$
$$x_{55} = 7227.23417631436$$
$$x_{56} = 23.4766504896585$$
$$x_{57} = 14.2777076462635$$
$$x_{58} = -58.085025001388$$
$$x_{59} = 33.0472792209723$$
$$x_{60} = 10.8094792355052$$
$$x_{61} = -73.8545109389852$$
$$x_{62} = -5.11418218785582$$
$$x_{63} = 64.4336940456882$$
$$x_{64} = -26.6283588635602$$
$$x_{65} = -42.4586229441955$$
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(x) + 2/x.
$$\frac{2}{0} + \cos{\left(0 \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \tilde{\infty}$$
signof no cruza Y
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
$$- \sin{\left(x \right)} - \frac{2}{x^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 3.32364732189927$$
$$x_{2} = -116.238780160263$$
$$x_{3} = -31.4179526995949$$
$$x_{4} = -84.82272367203$$
$$x_{5} = -15.6998491035096$$
$$x_{6} = -50.2662740043369$$
$$x_{7} = 18.8439235716796$$
$$x_{8} = -6.33307161321987$$
$$x_{9} = -72.2562479616373$$
$$x_{10} = -18.8551815474534$$
$$x_{11} = -9.40215171277304$$
$$x_{12} = 31.4138998493574$$
$$x_{13} = -25.1359067235501$$
$$x_{14} = -69.1154570564923$$
$$x_{15} = 78.5401405648612$$
$$x_{16} = -40.8395053587023$$
$$x_{17} = 97.389583126519$$
$$x_{18} = 62.8313464576863$$
$$x_{19} = 53.4077762773349$$
$$x_{20} = 47.1247904022886$$
$$x_{21} = -56.5492931902278$$
$$x_{22} = 84.8232796181751$$
$$x_{23} = -97.3891613942219$$
$$x_{24} = 100.530767021156$$
$$x_{25} = -94.2480047648058$$
$$x_{26} = 75.3978718731992$$
$$x_{27} = -2.90178022717344$$
$$x_{28} = -100.531162807032$$
$$x_{29} = 12.5536795051862$$
$$x_{30} = -21.987011448352$$
$$x_{31} = 138.229972087148$$
$$x_{32} = -59.689699071421$$
$$x_{33} = -87.9648527714054$$
$$x_{34} = 94.2475544484302$$
$$x_{35} = 40.8419034938155$$
$$x_{36} = -157.079713736353$$
$$x_{37} = -91.1059459987638$$
$$x_{38} = 69.1146196913135$$
$$x_{39} = 951.902576244924$$
$$x_{40} = 56.5480423113348$$
$$x_{41} = 59.6908217438756$$
$$x_{42} = 9.44718895618355$$
$$x_{43} = 65.9739052255028$$
$$x_{44} = -81.6817087579544$$
$$x_{45} = -65.9729862124666$$
$$x_{46} = -75.3985754925447$$
$$x_{47} = -78.5394921092745$$
$$x_{48} = -47.1229891365535$$
$$x_{49} = -62.8323596695666$$
$$x_{50} = 72.2570140953699$$
$$x_{51} = 21.9952825910084$$
$$x_{52} = 91.1064279068952$$
$$x_{53} = 87.9643358265851$$
$$x_{54} = 81.6811092243143$$
$$x_{55} = 50.2646908606744$$
$$x_{56} = 37.6977044988782$$
$$x_{57} = 28.2768351999549$$
$$x_{58} = 6.23166071387218$$
$$x_{59} = -53.4063739078945$$
$$x_{60} = 43.9812632118327$$
$$x_{61} = -34.555844296047$$
$$x_{62} = -12.5790106584862$$
$$x_{63} = -28.2718316792198$$
$$x_{64} = -37.700518977158$$
$$x_{65} = -43.9833309914671$$
$$x_{66} = 15.7160607006388$$
$$x_{67} = -1.42208339294766$$
$$x_{68} = 34.559193758284$$
$$x_{69} = 25.1295741382878$$
Signos de extremos en los puntos:
(3.3236473218992666, -0.38172520689039)

(-116.23878016026272, -1.01720595074903)

(-31.41795269959486, 0.936340075695571)

(-84.82272367202995, -1.02357854872246)

(-15.699849103509576, -1.12735683975392)

(-50.266274004336864, 0.960211577510091)

(18.84392357167961, 1.1061191474722)

(-6.3330716132198654, 0.682953412289677)

(-72.25624796163729, -1.02767919390861)

(-18.855181547453377, 0.893912537758828)

(-9.402151712773035, -1.21246130264159)

(31.41389984935736, 1.06366403069884)

(-25.135906723550132, 0.920427539882339)

(-69.11545705649226, 0.971062825266145)

(78.54014056486125, -0.974535261666692)

(-40.83950535870234, -1.04897147064403)

(97.38958312651904, -0.979463900542893)

(62.831346457686344, 1.03183111694523)

(53.407776277334875, -0.962552023919545)

(47.1247904022886, -0.957559087396356)

(-56.54929319022782, 0.964632430451372)

(84.8232796181751, -0.976421528546572)

(-97.38916139422187, -1.02053614392164)

(100.5307670211562, 1.01989438746737)

(-94.24800476480577, 0.978779366269064)

(75.3978718731992, 1.02652588573425)

(-2.901780227173435, -1.66061461702709)

(-100.53116280703239, 0.980105651694243)

(12.553679505186174, 1.15923530931656)

(-21.987011448351957, -1.09095423641922)

(138.22997208714793, 1.01446863666815)

(-59.689699071420996, -1.03350646136095)

(-87.96485277140538, 0.977263612962097)

(94.24755444843021, 1.02122068442714)

(40.84190349381554, -0.951029967118444)

(-157.079713736353, 0.987267607837759)

(-91.10594599876377, -1.02195243497329)

(69.11461969131352, 1.02893735002896)

(951.9025762449241, -0.997898944648087)

(56.5480423113348, 1.03536796072309)

(59.69082174387558, -0.966493853737384)

(9.447188956183549, -0.78804569823414)

(65.97390522550282, -0.969684878316045)

(-81.6817087579544, 0.975514669069451)

(-65.97298621246661, -1.03031533283018)

(-75.39857549254467, 0.973474238035794)

(-78.5394921092745, -1.02546484345697)

(-47.12298913655351, -1.04244172374304)

(-62.832359669566564, 0.968169139704333)

(72.25701409536993, -0.97232095283161)

(21.99528259100837, -0.90906286645302)

(91.10642790689518, -0.978047623085567)

(87.96433582658508, 1.02273645384589)

(81.68110922431434, 1.02448542079069)

(50.26469086067438, 1.03978904907577)

(37.69770449887822, 1.05305263793172)

(28.2768351999549, -0.929267598580522)

(6.231660713872177, 1.31961463654648)

(-53.4063739078945, -1.03744846774041)

(43.98126321183269, 1.04547337537246)

(-34.555844296046956, -1.05787592725776)

(-12.579010658486215, 0.840925099778197)

(-28.27183167921975, -1.07073866021423)

(-37.70051897715799, 0.946949342389277)

(-43.983330991467085, 0.954527693555406)

(15.716060700638788, -0.872708862997222)

(-1.4220833929476613, -1.25822188829491)

(34.55919375828402, -0.942126877464538)

(25.1295741382878, 1.07958248550029)


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:
$$x_{1} = 3.32364732189927$$
$$x_{2} = -116.238780160263$$
$$x_{3} = -84.82272367203$$
$$x_{4} = -15.6998491035096$$
$$x_{5} = -72.2562479616373$$
$$x_{6} = -9.40215171277304$$
$$x_{7} = 78.5401405648612$$
$$x_{8} = -40.8395053587023$$
$$x_{9} = 97.389583126519$$
$$x_{10} = 53.4077762773349$$
$$x_{11} = 47.1247904022886$$
$$x_{12} = 84.8232796181751$$
$$x_{13} = -97.3891613942219$$
$$x_{14} = -2.90178022717344$$
$$x_{15} = -21.987011448352$$
$$x_{16} = -59.689699071421$$
$$x_{17} = 40.8419034938155$$
$$x_{18} = -91.1059459987638$$
$$x_{19} = 951.902576244924$$
$$x_{20} = 59.6908217438756$$
$$x_{21} = 9.44718895618355$$
$$x_{22} = 65.9739052255028$$
$$x_{23} = -65.9729862124666$$
$$x_{24} = -78.5394921092745$$
$$x_{25} = -47.1229891365535$$
$$x_{26} = 72.2570140953699$$
$$x_{27} = 21.9952825910084$$
$$x_{28} = 91.1064279068952$$
$$x_{29} = 28.2768351999549$$
$$x_{30} = -53.4063739078945$$
$$x_{31} = -34.555844296047$$
$$x_{32} = -28.2718316792198$$
$$x_{33} = 15.7160607006388$$
$$x_{34} = 34.559193758284$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{34} = -31.4179526995949$$
$$x_{34} = -50.2662740043369$$
$$x_{34} = 18.8439235716796$$
$$x_{34} = -6.33307161321987$$
$$x_{34} = -18.8551815474534$$
$$x_{34} = 31.4138998493574$$
$$x_{34} = -25.1359067235501$$
$$x_{34} = -69.1154570564923$$
$$x_{34} = 62.8313464576863$$
$$x_{34} = -56.5492931902278$$
$$x_{34} = 100.530767021156$$
$$x_{34} = -94.2480047648058$$
$$x_{34} = 75.3978718731992$$
$$x_{34} = -100.531162807032$$
$$x_{34} = 12.5536795051862$$
$$x_{34} = 138.229972087148$$
$$x_{34} = -87.9648527714054$$
$$x_{34} = 94.2475544484302$$
$$x_{34} = -157.079713736353$$
$$x_{34} = 69.1146196913135$$
$$x_{34} = 56.5480423113348$$
$$x_{34} = -81.6817087579544$$
$$x_{34} = -75.3985754925447$$
$$x_{34} = -62.8323596695666$$
$$x_{34} = 87.9643358265851$$
$$x_{34} = 81.6811092243143$$
$$x_{34} = 50.2646908606744$$
$$x_{34} = 37.6977044988782$$
$$x_{34} = 6.23166071387218$$
$$x_{34} = 43.9812632118327$$
$$x_{34} = -12.5790106584862$$
$$x_{34} = -37.700518977158$$
$$x_{34} = -43.9833309914671$$
$$x_{34} = -1.42208339294766$$
$$x_{34} = 25.1295741382878$$
Decrece en los intervalos
$$\left[951.902576244924, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, -116.238780160263\right]$$
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
$$- \cos{\left(x \right)} + \frac{4}{x^{3}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -92.6769782558025$$
$$x_{2} = 86.3938041768681$$
$$x_{3} = 14.1357508099434$$
$$x_{4} = 51.8362500658962$$
$$x_{5} = -58.1194844662758$$
$$x_{6} = 98.9601727154984$$
$$x_{7} = 4.74972730937195$$
$$x_{8} = -29.8449797404173$$
$$x_{9} = 45.5530511607628$$
$$x_{10} = 95.8185713876357$$
$$x_{11} = 70.6858233801232$$
$$x_{12} = -64.4026643729583$$
$$x_{13} = 36.1284003393149$$
$$x_{14} = 92.6769883059936$$
$$x_{15} = 26.7033274856035$$
$$x_{16} = 20.4198824620922$$
$$x_{17} = -80.1106048863541$$
$$x_{18} = -98.9601644606575$$
$$x_{19} = 42.4115532567942$$
$$x_{20} = -83.2522122523544$$
$$x_{21} = -14.1385822217454$$
$$x_{22} = -26.703747615508$$
$$x_{23} = -20.4208219697372$$
$$x_{24} = -17.2779840964886$$
$$x_{25} = -212.057503697843$$
$$x_{26} = -36.1282306920554$$
$$x_{27} = -67.5442290715663$$
$$x_{28} = -32.9868343019158$$
$$x_{29} = -51.8363075024715$$
$$x_{30} = -95.8185804813404$$
$$x_{31} = 67.5442550327798$$
$$x_{32} = 221.482281709915$$
$$x_{33} = 76.9690112406743$$
$$x_{34} = -89.535396200138$$
$$x_{35} = -61.2610393466972$$
$$x_{36} = -4.67318479987348$$
$$x_{37} = 17.2795348842218$$
$$x_{38} = -70.6858460314066$$
$$x_{39} = 32.9866114212109$$
$$x_{40} = -39.2699742206817$$
$$x_{41} = -48.694651487585$$
$$x_{42} = 39.2698421183966$$
$$x_{43} = -42.4114483897412$$
$$x_{44} = 246.615023040112$$
$$x_{45} = -23.5616390976855$$
$$x_{46} = 89.5353850544781$$
$$x_{47} = 64.4026344242024$$
$$x_{48} = 10.9985807148661$$
$$x_{49} = -10.9925629200068$$
$$x_{50} = 23.5622506823495$$
$$x_{51} = -2.05206200991445$$
$$x_{52} = -7.86221221715353$$
$$x_{53} = -86.3937917705679$$
$$x_{54} = -76.9690287852196$$
$$x_{55} = 7.84569897014964$$
$$x_{56} = 54.9778955089058$$
$$x_{57} = -45.5531357931054$$
$$x_{58} = 58.1194437165037$$
$$x_{59} = 48.6947207735507$$
$$x_{60} = -73.8274174188892$$
$$x_{61} = 61.2610741432751$$
$$x_{62} = 80.1106204467208$$
$$x_{63} = 73.8274372998231$$
$$x_{64} = 83.2521983879012$$
$$x_{65} = 29.8452806732373$$
$$x_{66} = -54.9778473666737$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = 0$$

$$\lim_{x \to 0^-}\left(- \cos{\left(x \right)} + \frac{4}{x^{3}}\right) = -\infty$$
$$\lim_{x \to 0^+}\left(- \cos{\left(x \right)} + \frac{4}{x^{3}}\right) = \infty$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{1} = 0$$
- es el punto de flexión

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
$$\left[246.615023040112, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -212.057503697843\right]$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 0$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\cos{\left(x \right)} + \frac{2}{x}\right) = \left\langle -1, 1\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle -1, 1\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\cos{\left(x \right)} + \frac{2}{x}\right) = \left\langle -1, 1\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle -1, 1\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función cos(x) + 2/x, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\cos{\left(x \right)} + \frac{2}{x}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\cos{\left(x \right)} + \frac{2}{x}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\cos{\left(x \right)} + \frac{2}{x} = \cos{\left(x \right)} - \frac{2}{x}$$
- No
$$\cos{\left(x \right)} + \frac{2}{x} = - \cos{\left(x \right)} + \frac{2}{x}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar