Sr Examen

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1+1/sin(x)-x/tan(x)

Gráfico de la función y = 1+1/sin(x)-x/tan(x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
             1        x   
f(x) = 1 + ------ - ------
           sin(x)   tan(x)
$$f{\left(x \right)} = - \frac{x}{\tan{\left(x \right)}} + \left(1 + \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}\right)$$
f = -x/tan(x) + 1 + 1/sin(x)
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 3.14159265358979$$
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:
$$- \frac{x}{\tan{\left(x \right)}} + \left(1 + \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = -1.5707963267949$$
$$x_{2} = -64.4026493985908$$
$$x_{3} = 80.1106126665397$$
$$x_{4} = -61.2283950657729$$
$$x_{5} = -58.1194640914112$$
$$x_{6} = 61.261056745001$$
$$x_{7} = -42.3643000278463$$
$$x_{8} = -36.0728864084812$$
$$x_{9} = 32.9259992567895$$
$$x_{10} = -4.2502319840436$$
$$x_{11} = 26.6284652377851$$
$$x_{12} = -73.8003288675086$$
$$x_{13} = -39.2699081698724$$
$$x_{14} = 73.8274273593601$$
$$x_{15} = 42.4115008234622$$
$$x_{16} = 67.5442420521806$$
$$x_{17} = -98.9399549958912$$
$$x_{18} = -32.9867228626928$$
$$x_{19} = 20.3220161353369$$
$$x_{20} = -67.5146210051587$$
$$x_{21} = 4.71238898038469$$
$$x_{22} = 64.3715822869017$$
$$x_{23} = -86.3706429922226$$
$$x_{24} = 36.1283155162826$$
$$x_{25} = -70.6858347057703$$
$$x_{26} = -26.7035375555132$$
$$x_{27} = 10.9955742875643$$
$$x_{28} = 39.2189234266452$$
$$x_{29} = 89.5130484454873$$
$$x_{30} = -17.1623570970183$$
$$x_{31} = 76.9430282181184$$
$$x_{32} = 23.5619449019235$$
$$x_{33} = -92.6553987604331$$
$$x_{34} = -89.5353906273091$$
$$x_{35} = 83.2281761528687$$
$$x_{36} = 17.2787595947439$$
$$x_{37} = 13.9944961126907$$
$$x_{38} = -54.9414730837878$$
$$x_{39} = -48.6535849776189$$
$$x_{40} = 45.5091533451563$$
$$x_{41} = 70.6575310493539$$
$$x_{42} = 54.9778714378214$$
$$x_{43} = -7.85398163397448$$
$$x_{44} = -10.8111042087213$$
$$x_{45} = 48.6946861306418$$
$$x_{46} = -14.1371669411541$$
$$x_{47} = -51.8362787842316$$
$$x_{48} = 92.6769832808989$$
$$x_{49} = 58.0850352160434$$
$$x_{50} = 86.3937979737193$$
$$x_{51} = 51.7976718062027$$
$$x_{52} = -76.9690200129499$$
$$x_{53} = 95.7976993646524$$
$$x_{54} = -80.0856406984281$$
$$x_{55} = -20.4203522483337$$
$$x_{56} = -29.7779917432681$$
$$x_{57} = -83.2522053201295$$
$$x_{58} = 98.9601685880785$$
$$x_{59} = -95.8185759344887$$
$$x_{60} = 7.59205618191083$$
$$x_{61} = 29.845130209103$$
$$x_{62} = -45.553093477052$$
$$x_{63} = -23.4768059032848$$
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 1 + 1/sin(x) - x/tan(x).
$$- \frac{0}{\tan{\left(0 \right)}} + \left(\frac{1}{\sin{\left(0 \right)}} + 1\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \text{NaN}$$
- no hay soluciones de la ecuación
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
$$- \frac{x \left(- \tan^{2}{\left(x \right)} - 1\right)}{\tan^{2}{\left(x \right)}} - \frac{1}{\tan{\left(x \right)}} - \frac{\cos{\left(x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 0.997760959235371$$
$$x_{2} = 0.997760959235359$$
$$x_{3} = 0.997760959235359$$
$$x_{4} = 0.997760959235358$$
Signos de extremos en los puntos:
(0.9977609592353708, 1.54629450246215)

(0.9977609592353586, 1.54629450246215)

(0.9977609592353595, 1.54629450246215)

(0.9977609592353577, 1.54629450246215)


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:
$$x_{1} = 0.997760959235371$$
$$x_{2} = 0.997760959235359$$
$$x_{3} = 0.997760959235359$$
$$x_{4} = 0.997760959235358$$
La función no tiene puntos máximos
Decrece en los intervalos
$$\left[0.997760959235371, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, 0.997760959235358\right]$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 3.14159265358979$$
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:
$$y = \lim_{x \to -\infty}\left(- \frac{x}{\tan{\left(x \right)}} + \left(1 + \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}\right)\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \lim_{x \to \infty}\left(- \frac{x}{\tan{\left(x \right)}} + \left(1 + \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}\right)\right)$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función 1 + 1/sin(x) - x/tan(x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = x \lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- \frac{x}{\tan{\left(x \right)}} + \left(1 + \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}\right)}{x}\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = x \lim_{x \to \infty}\left(\frac{- \frac{x}{\tan{\left(x \right)}} + \left(1 + \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}\right)}{x}\right)$$
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:
$$- \frac{x}{\tan{\left(x \right)}} + \left(1 + \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}\right) = - \frac{x}{\tan{\left(x \right)}} + 1 - \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}$$
- No
$$- \frac{x}{\tan{\left(x \right)}} + \left(1 + \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}\right) = \frac{x}{\tan{\left(x \right)}} - 1 + \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = 1+1/sin(x)-x/tan(x)