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$$\frac{- \frac{x \sin{\left(x \right)}}{2} + \frac{x \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1} + \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} + \frac{\left(\cos{\left(x \right)} + \frac{2 \sin^{2}{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1}\right) \left(x \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} - 1\right)}{2 \left(\cos{\left(x \right)} - 1\right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1} = 0$$
Resolvermos esta ecuaciónRaíces de esta ecuación
$$x_{1} = -21.8082433188578$$
$$x_{2} = 15.4505036738754$$
$$x_{3} = -72.2012444887512$$
$$x_{4} = 84.7758271362638$$
$$x_{5} = -28.1323878256629$$
$$x_{6} = 53.3321085176254$$
$$x_{7} = -40.7426059185751$$
$$x_{8} = -34.4415105438615$$
$$x_{9} = 8.98681891581813$$
$$x_{10} = -53.3321085176254$$
$$x_{11} = -91.0622680279826$$
$$x_{12} = 47.038904997378$$
$$x_{13} = -15.4505036738754$$
$$x_{14} = 21.8082433188578$$
$$x_{15} = 78.4888647223284$$
$$x_{16} = 59.6231975817859$$
$$x_{17} = -47.038904997378$$
$$x_{18} = 40.7426059185751$$
$$x_{19} = 34.4415105438615$$
$$x_{20} = 28.1323878256629$$
$$x_{21} = -65.912778079645$$
$$x_{22} = 72.2012444887512$$
$$x_{23} = 97.3482884639088$$
$$x_{24} = -78.4888647223284$$
$$x_{25} = -97.3482884639088$$
$$x_{26} = -84.7758271362638$$
$$x_{27} = -8.98681891581813$$
$$x_{28} = -59.6231975817859$$
$$x_{29} = 91.0622680279826$$
$$x_{30} = 65.912778079645$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 6.28318530717959$$
$$\lim_{x \to 0^-}\left(\frac{- \frac{x \sin{\left(x \right)}}{2} + \frac{x \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1} + \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} + \frac{\left(\cos{\left(x \right)} + \frac{2 \sin^{2}{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1}\right) \left(x \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} - 1\right)}{2 \left(\cos{\left(x \right)} - 1\right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1}\right) = \frac{1}{6}$$
$$\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{- \frac{x \sin{\left(x \right)}}{2} + \frac{x \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1} + \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} + \frac{\left(\cos{\left(x \right)} + \frac{2 \sin^{2}{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1}\right) \left(x \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} - 1\right)}{2 \left(\cos{\left(x \right)} - 1\right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1}\right) = \frac{1}{6}$$
- los límites son iguales, es decir omitimos el punto correspondiente
$$\lim_{x \to 6.28318530717959^-}\left(\frac{- \frac{x \sin{\left(x \right)}}{2} + \frac{x \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1} + \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} + \frac{\left(\cos{\left(x \right)} + \frac{2 \sin^{2}{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1}\right) \left(x \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} - 1\right)}{2 \left(\cos{\left(x \right)} - 1\right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1}\right) = \infty$$
$$\lim_{x \to 6.28318530717959^+}\left(\frac{- \frac{x \sin{\left(x \right)}}{2} + \frac{x \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1} + \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} + \frac{\left(\cos{\left(x \right)} + \frac{2 \sin^{2}{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1}\right) \left(x \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} - 1\right)}{2 \left(\cos{\left(x \right)} - 1\right)}}{\cos{\left(x \right)} - 1}\right) = -\infty$$
- los límites no son iguales, signo
$$x_{2} = 6.28318530717959$$
- 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
$$\left[97.3482884639088, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left[-8.98681891581813, 8.98681891581813\right]$$