Sr Examen

Gráfico de la función y = cos(2x)-x

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
f(x) = cos(2*x) - x
f(x)=x+cos(2x)f{\left(x \right)} = - x + \cos{\left(2 x \right)}
f = -x + cos(2*x)
Gráfico de la función
02468-8-6-4-2-1010-2020
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:
x+cos(2x)=0- x + \cos{\left(2 x \right)} = 0
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
x1=0.514933264661129x_{1} = 0.514933264661129
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(2*x) - x.
0+cos(02)- 0 + \cos{\left(0 \cdot 2 \right)}
Resultado:
f(0)=1f{\left(0 \right)} = 1
Punto:
(0, 1)
Extremos de la función
Para hallar los extremos hay que resolver la ecuación
ddxf(x)=0\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:
ddxf(x)=\frac{d}{d x} f{\left(x \right)} =
primera derivada
2sin(2x)1=0- 2 \sin{\left(2 x \right)} - 1 = 0
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
x1=π12x_{1} = - \frac{\pi}{12}
x2=7π12x_{2} = \frac{7 \pi}{12}
Signos de extremos en los puntos:
         ___      
 -pi   \/ 3    pi 
(----, ----- + --)
  12     2     12 

                  ___ 
 7*pi    7*pi   \/ 3  
(----, - ---- - -----)
  12      12      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:
x1=7π12x_{1} = \frac{7 \pi}{12}
Puntos máximos de la función:
x1=π12x_{1} = - \frac{\pi}{12}
Decrece en los intervalos
(,π12][7π12,)\left(-\infty, - \frac{\pi}{12}\right] \cup \left[\frac{7 \pi}{12}, \infty\right)
Crece en los intervalos
[π12,7π12]\left[- \frac{\pi}{12}, \frac{7 \pi}{12}\right]
Puntos de flexiones
Hallemos los puntos de flexiones, para eso hay que resolver la ecuación
d2dx2f(x)=0\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:
d2dx2f(x)=\frac{d^{2}}{d x^{2}} f{\left(x \right)} =
segunda derivada
4cos(2x)=0- 4 \cos{\left(2 x \right)} = 0
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
x1=π4x_{1} = \frac{\pi}{4}
x2=3π4x_{2} = \frac{3 \pi}{4}

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
[π4,3π4]\left[\frac{\pi}{4}, \frac{3 \pi}{4}\right]
Convexa en los intervalos
(,π4][3π4,)\left(-\infty, \frac{\pi}{4}\right] \cup \left[\frac{3 \pi}{4}, \infty\right)
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
limx(x+cos(2x))=\lim_{x \to -\infty}\left(- x + \cos{\left(2 x \right)}\right) = \infty
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
limx(x+cos(2x))=\lim_{x \to \infty}\left(- x + \cos{\left(2 x \right)}\right) = -\infty
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la derecha
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función cos(2*x) - x, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
limx(x+cos(2x)x)=1\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- x + \cos{\left(2 x \right)}}{x}\right) = -1
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
y=xy = - x
limx(x+cos(2x)x)=1\lim_{x \to \infty}\left(\frac{- x + \cos{\left(2 x \right)}}{x}\right) = -1
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
y=xy = - x
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:
x+cos(2x)=x+cos(2x)- x + \cos{\left(2 x \right)} = x + \cos{\left(2 x \right)}
- No
x+cos(2x)=xcos(2x)- x + \cos{\left(2 x \right)} = - x - \cos{\left(2 x \right)}
- No
es decir, función
no es
par ni impar