Sr Examen

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Gráfico de la función y = tan(3*x/10+2/5)-x^2

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
          /3*x   2\    2
f(x) = tan|--- + -| - x 
          \ 10   5/     
$$f{\left(x \right)} = - x^{2} + \tan{\left(\frac{3 x}{10} + \frac{2}{5} \right)}$$
f = -x^2 + tan((3*x)/10 + 2/5)
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:
$$- x^{2} + \tan{\left(\frac{3 x}{10} + \frac{2}{5} \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = 0.886345397683132$$
$$x_{2} = -0.504036215730861$$
$$x_{3} = 3.65337954205774$$
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 tan((3*x)/10 + 2/5) - x^2.
$$- 0^{2} + \tan{\left(\frac{0 \cdot 3}{10} + \frac{2}{5} \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \tan{\left(\frac{2}{5} \right)}$$
Punto:
(0, tan(2/5))
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
$$- 2 x + \frac{3 \tan^{2}{\left(\frac{3 x}{10} + \frac{2}{5} \right)}}{10} + \frac{3}{10} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 98.2806909516393$$
$$x_{2} = 56.0900772503136$$
$$x_{3} = 0.186051430890218$$
$$x_{4} = 4.51372595226034$$
$$x_{5} = 14.0293409724958$$
$$x_{6} = 3.17194361492978$$
$$x_{7} = 45.9810461104254$$
Signos de extremos en los puntos:
(98.28069095163934, -9684.67163769449)

(56.09007725031356, -3126.78527070793)

(0.1860514308902185, 0.45563263160778)

(4.5137259522603355, -25.7673762387817)

(14.02934097249578, -187.203211699945)

(3.1719436149297793, -5.57276433631257)

(45.981046110425375, -2131.73631271683)


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:
$$x_{1} = 56.0900772503136$$
$$x_{2} = 14.0293409724958$$
$$x_{3} = 3.17194361492978$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{3} = 98.2806909516393$$
$$x_{3} = 0.186051430890218$$
$$x_{3} = 4.51372595226034$$
$$x_{3} = 45.9810461104254$$
Decrece en los intervalos
$$\left[56.0900772503136, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, 3.17194361492978\right]$$
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
$$\frac{9 \left(\tan^{2}{\left(\frac{3 x + 4}{10} \right)} + 1\right) \tan{\left(\frac{3 x + 4}{10} \right)}}{50} - 2 = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{4}{3} - \frac{10 \operatorname{atan}{\left(- \sqrt[3]{\frac{50}{9} + \frac{\sqrt{2503}}{9}} + \frac{1}{3 \sqrt[3]{\frac{50}{9} + \frac{\sqrt{2503}}{9}}} \right)}}{3}$$

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
$$\left[- \frac{4}{3} - \frac{10 \operatorname{atan}{\left(- \sqrt[3]{\frac{50}{9} + \frac{\sqrt{2503}}{9}} + \frac{1}{3 \sqrt[3]{\frac{50}{9} + \frac{\sqrt{2503}}{9}}} \right)}}{3}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{4}{3} - \frac{10 \operatorname{atan}{\left(- \sqrt[3]{\frac{50}{9} + \frac{\sqrt{2503}}{9}} + \frac{1}{3 \sqrt[3]{\frac{50}{9} + \frac{\sqrt{2503}}{9}}} \right)}}{3}\right]$$
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:
$$y = \lim_{x \to -\infty}\left(- x^{2} + \tan{\left(\frac{3 x}{10} + \frac{2}{5} \right)}\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \lim_{x \to \infty}\left(- x^{2} + \tan{\left(\frac{3 x}{10} + \frac{2}{5} \right)}\right)$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función tan((3*x)/10 + 2/5) - x^2, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = x \lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- x^{2} + \tan{\left(\frac{3 x}{10} + \frac{2}{5} \right)}}{x}\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = x \lim_{x \to \infty}\left(\frac{- x^{2} + \tan{\left(\frac{3 x}{10} + \frac{2}{5} \right)}}{x}\right)$$
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:
$$- x^{2} + \tan{\left(\frac{3 x}{10} + \frac{2}{5} \right)} = - x^{2} - \tan{\left(\frac{3 x}{10} - \frac{2}{5} \right)}$$
- No
$$- x^{2} + \tan{\left(\frac{3 x}{10} + \frac{2}{5} \right)} = x^{2} + \tan{\left(\frac{3 x}{10} - \frac{2}{5} \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar