Sr Examen

Gráfico de la función y = cos(x^2)+2

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
          / 2\    
f(x) = cos\x / + 2
$$f{\left(x \right)} = \cos{\left(x^{2} \right)} + 2$$
f = cos(x^2) + 2
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:
$$\cos{\left(x^{2} \right)} + 2 = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Solución no hallada,
puede ser que el gráfico no cruce el eje X
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) + 2.
$$\cos{\left(0^{2} \right)} + 2$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 3$$
Punto:
(0, 3)
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
$$- 2 x \sin{\left(x^{2} \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = - \sqrt{\pi}$$
$$x_{3} = \sqrt{\pi}$$
Signos de extremos en los puntos:
(0, 3)

    ____    
(-\/ pi, 1)

   ____    
(\/ pi, 1)


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:
$$x_{1} = - \sqrt{\pi}$$
$$x_{2} = \sqrt{\pi}$$
La función no tiene puntos máximos
Decrece en los intervalos
$$\left[\sqrt{\pi}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \sqrt{\pi}\right]$$
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
$$- 2 \left(2 x^{2} \cos{\left(x^{2} \right)} + \sin{\left(x^{2} \right)}\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 26.6163455262094$$
$$x_{2} = -85.7673554818607$$
$$x_{3} = 8.40790743485922$$
$$x_{4} = 12.7198707532056$$
$$x_{5} = -83.5970868479093$$
$$x_{6} = 20.2479396696885$$
$$x_{7} = -68.7040251218618$$
$$x_{8} = 37.0735370544564$$
$$x_{9} = -11.1398805605465$$
$$x_{10} = 96.048356995137$$
$$x_{11} = 22.3146463051457$$
$$x_{12} = -18.0320929835385$$
$$x_{13} = 18.2915584905206$$
$$x_{14} = -13.3230177428884$$
$$x_{15} = -69.7703226268241$$
$$x_{16} = -97.7504685831282$$
$$x_{17} = 80.182725342438$$
$$x_{18} = 5.16935647582827$$
$$x_{19} = 4.16024524967154$$
$$x_{20} = 32.1249695905524$$
$$x_{21} = 33.0409428606701$$
$$x_{22} = -44.0803279657641$$
$$x_{23} = 84.2708150182891$$
$$x_{24} = 40.1647623864471$$
$$x_{25} = -42.3724023394102$$
$$x_{26} = -6.97889329812938$$
$$x_{27} = 35.4269200396297$$
$$x_{28} = -81.0594911844327$$
$$x_{29} = 6.26758611849278$$
$$x_{30} = -2.19450274956445$$
$$x_{31} = 2.19450274956445$$
$$x_{32} = -70.1072165206277$$
$$x_{33} = -42.0000542670678$$
$$x_{34} = 90.2299142368658$$
$$x_{35} = 58.5580782403786$$
$$x_{36} = -52.1143649402824$$
$$x_{37} = -53.6002486537402$$
$$x_{38} = 18.7997496853775$$
$$x_{39} = 34.2088247492311$$
$$x_{40} = 70.1520134668099$$
$$x_{41} = -23.4138597867238$$
$$x_{42} = 10.2590498848041$$
$$x_{43} = 82.5952088232899$$
$$x_{44} = -90.0556577728139$$
$$x_{45} = 94.2155512590465$$
$$x_{46} = -17.8570216542223$$
$$x_{47} = 58.2083140493455$$
$$x_{48} = 46.0326458158356$$
$$x_{49} = -91.8517671603543$$
$$x_{50} = 56.1199322342945$$
$$x_{51} = -47.8726650497299$$
$$x_{52} = -43.3979845304653$$
$$x_{53} = -5.74472561217197$$
$$x_{54} = 60.2503979153653$$
$$x_{55} = 55.698500038955$$
$$x_{56} = -29.8962149672115$$
$$x_{57} = -38.3235554977812$$
$$x_{58} = 62.2255018033701$$
$$x_{59} = -26.7928090700661$$
$$x_{60} = 26.438704217983$$
$$x_{61} = -75.8953899598703$$
$$x_{62} = 27.996928491633$$
$$x_{63} = 54.1251819410153$$
$$x_{64} = -14.3449206558669$$
$$x_{65} = -21.7442119165177$$
$$x_{66} = 0$$
$$x_{67} = -16.0013047615368$$
$$x_{68} = 14.1242217429234$$
$$x_{69} = -7.82746557122563$$
$$x_{70} = 77.3509100937384$$
$$x_{71} = -9.78896285608669$$
$$x_{72} = 41.2071732071487$$
$$x_{73} = 18.1189943237946$$
$$x_{74} = 91.8517671603543$$
$$x_{75} = -35.6038344867429$$
$$x_{76} = -33.7930372624299$$
$$x_{77} = -3.76462907532733$$
$$x_{78} = 1.35521112862614$$
$$x_{79} = -93.7978159831513$$
$$x_{80} = -4.16024524967154$$
$$x_{81} = -65.8556662221908$$
$$x_{82} = 36.0423216116322$$
$$x_{83} = -8.95080183389482$$
$$x_{84} = -1.35521112862614$$
$$x_{85} = 6.01183407098084$$

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
$$\left[96.048356995137, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -97.7504685831282\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\cos{\left(x^{2} \right)} + 2\right) = \left\langle 1, 3\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle 1, 3\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\cos{\left(x^{2} \right)} + 2\right) = \left\langle 1, 3\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle 1, 3\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función cos(x^2) + 2, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\cos{\left(x^{2} \right)} + 2}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\cos{\left(x^{2} \right)} + 2}{x}\right) = 0$$
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:
$$\cos{\left(x^{2} \right)} + 2 = \cos{\left(x^{2} \right)} + 2$$
- Sí
$$\cos{\left(x^{2} \right)} + 2 = - \cos{\left(x^{2} \right)} - 2$$
- No
es decir, función
es
par