Sr Examen

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(cos(x*sqrt(7)/2)+sin(x*sqrt(7)/2))*exp(3*x/2)

Gráfico de la función y = (cos(x*sqrt(7)/2)+sin(x*sqrt(7)/2))*exp(3*x/2)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                                      3*x
       /   /    ___\      /    ___\\  ---
       |   |x*\/ 7 |      |x*\/ 7 ||   2 
f(x) = |cos|-------| + sin|-------||*e   
       \   \   2   /      \   2   //     
$$f{\left(x \right)} = \left(\sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}}$$
f = (sin((sqrt(7)*x)/2) + cos((sqrt(7)*x)/2))*exp((3*x)/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:
$$\left(\sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = - \frac{\sqrt{7} \pi}{14}$$
Solución numérica
$$x_{1} = -24.3419134403364$$
$$x_{2} = -17.217450969994$$
$$x_{3} = -0.593705205861863$$
$$x_{4} = -31.4663759106787$$
$$x_{5} = -95.5865381437599$$
$$x_{6} = -90.836896496865$$
$$x_{7} = -57.5894049686007$$
$$x_{8} = -78.9627923796278$$
$$x_{9} = -74.2131507327329$$
$$x_{10} = -48.0901216748109$$
$$x_{11} = 1.78111561758559$$
$$x_{12} = 16.0300405582703$$
$$x_{13} = -5.34334685275677$$
$$x_{14} = -59.9642257920482$$
$$x_{15} = -7.71816767620422$$
$$x_{16} = -36.2160175575736$$
$$x_{17} = -14.8426301465466$$
$$x_{18} = -33.8411967341262$$
$$x_{19} = -71.8383299092854$$
$$x_{20} = -83.7124340265227$$
$$x_{21} = -45.7153008513635$$
$$x_{22} = -50.4649424982584$$
$$x_{23} = -29.0915550872313$$
$$x_{24} = -10.0929884996517$$
$$x_{25} = -67.0886882623905$$
$$x_{26} = -2.96852602930931$$
$$x_{27} = -52.8397633217058$$
$$x_{28} = -76.5879715561803$$
$$x_{29} = 4.15593644103304$$
$$x_{30} = 8.90557808792794$$
$$x_{31} = -100.336179790655$$
$$x_{32} = -69.463509085838$$
$$x_{33} = 13.6552197348228$$
$$x_{34} = -62.3390466154956$$
$$x_{35} = -38.5908383810211$$
$$x_{36} = -26.7167342637838$$
$$x_{37} = -12.4678093230991$$
$$x_{38} = -64.7138674389431$$
$$x_{39} = -40.9656592044685$$
$$x_{40} = -55.2145841451533$$
$$x_{41} = -88.4620756734176$$
$$x_{42} = -81.3376132030752$$
$$x_{43} = -21.9670926168889$$
$$x_{44} = -43.340480027916$$
$$x_{45} = -97.9613589672074$$
$$x_{46} = 6.53075726448049$$
$$x_{47} = -19.5922717934415$$
$$x_{48} = -86.0872548499701$$
$$x_{49} = 18.4048613817178$$
$$x_{50} = 20.7796822051652$$
$$x_{51} = 11.2803989113754$$
$$x_{52} = -93.2117173203125$$
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*sqrt(7))/2) + sin((x*sqrt(7))/2))*exp((3*x)/2).
$$\left(\sin{\left(\frac{0 \sqrt{7}}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{0 \sqrt{7}}{2} \right)}\right) e^{\frac{0 \cdot 3}{2}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 1$$
Punto:
(0, 1)
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
$$\left(- \frac{\sqrt{7} \sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}}{2} + \frac{\sqrt{7} \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}}{2}\right) e^{\frac{3 x}{2}} + \frac{3 \left(\sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}}}{2} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{4 \sqrt{7} \operatorname{atan}{\left(- 6 \sqrt{2} - 3 \sqrt{7} + 2 \sqrt{14} + 8 \right)}}{7}$$
$$x_{2} = \frac{4 \sqrt{7} \operatorname{atan}{\left(- 3 \sqrt{7} - 2 \sqrt{14} + 8 + 6 \sqrt{2} \right)}}{7}$$
Signos de extremos en los puntos:
                                                                                                                                                      ___     /        ___       ___       ____\ 
                                                                                                                                                  6*\/ 7 *atan\8 - 6*\/ 2  - 3*\/ 7  + 2*\/ 14 / 
     ___     /        ___       ___       ____\                                                                                                   ---------------------------------------------- 
 4*\/ 7 *atan\8 - 6*\/ 2  - 3*\/ 7  + 2*\/ 14 /  /   /      /        ___       ___       ____\\      /      /        ___       ___       ____\\\                        7                        
(----------------------------------------------, \cos\2*atan\8 - 6*\/ 2  - 3*\/ 7  + 2*\/ 14 // + sin\2*atan\8 - 6*\/ 2  - 3*\/ 7  + 2*\/ 14 ///*e                                              )
                       7                                                                                                                                                                         

                                                                                                                                                      ___     /        ___       ____       ___\ 
                                                                                                                                                  6*\/ 7 *atan\8 - 3*\/ 7  - 2*\/ 14  + 6*\/ 2 / 
     ___     /        ___       ____       ___\                                                                                                   ---------------------------------------------- 
 4*\/ 7 *atan\8 - 3*\/ 7  - 2*\/ 14  + 6*\/ 2 /  /   /      /        ___       ____       ___\\      /      /        ___       ____       ___\\\                        7                        
(----------------------------------------------, \cos\2*atan\8 - 3*\/ 7  - 2*\/ 14  + 6*\/ 2 // + sin\2*atan\8 - 3*\/ 7  - 2*\/ 14  + 6*\/ 2 ///*e                                              )
                       7                                                                                                                                                                         


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:
$$x_{1} = \frac{4 \sqrt{7} \operatorname{atan}{\left(- 6 \sqrt{2} - 3 \sqrt{7} + 2 \sqrt{14} + 8 \right)}}{7}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = \frac{4 \sqrt{7} \operatorname{atan}{\left(- 3 \sqrt{7} - 2 \sqrt{14} + 8 + 6 \sqrt{2} \right)}}{7}$$
Decrece en los intervalos
$$\left[\frac{4 \sqrt{7} \operatorname{atan}{\left(- 6 \sqrt{2} - 3 \sqrt{7} + 2 \sqrt{14} + 8 \right)}}{7}, \frac{4 \sqrt{7} \operatorname{atan}{\left(- 3 \sqrt{7} - 2 \sqrt{14} + 8 + 6 \sqrt{2} \right)}}{7}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, \frac{4 \sqrt{7} \operatorname{atan}{\left(- 6 \sqrt{2} - 3 \sqrt{7} + 2 \sqrt{14} + 8 \right)}}{7}\right] \cup \left[\frac{4 \sqrt{7} \operatorname{atan}{\left(- 3 \sqrt{7} - 2 \sqrt{14} + 8 + 6 \sqrt{2} \right)}}{7}, \infty\right)$$
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
$$\frac{\left(- 6 \sqrt{7} \left(\sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}\right) + 2 \sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)} + 2 \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}}}{4} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\sqrt{7} i \log{\left(- \frac{1 + 3 \sqrt{7} - 3 \sqrt{7} i + i}{1 + 3 \sqrt{7} - i + 3 \sqrt{7} i} \right)}}{7}$$

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
$$\left(-\infty, \frac{\sqrt{7} \left(\operatorname{atan}{\left(\frac{\frac{\left(1 - 3 \sqrt{7}\right) \left(- 3 \sqrt{7} - 1\right)}{\left(-1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2} + \left(1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2}} + \frac{\left(-1 + 3 \sqrt{7}\right) \left(1 + 3 \sqrt{7}\right)}{\left(-1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2} + \left(1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2}}}{\frac{\left(1 + 3 \sqrt{7}\right) \left(- 3 \sqrt{7} - 1\right)}{\left(-1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2} + \left(1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2}} - \frac{\left(-1 + 3 \sqrt{7}\right) \left(1 - 3 \sqrt{7}\right)}{\left(-1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2} + \left(1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2}}} \right)} + \pi\right)}{7}\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[\frac{\sqrt{7} \left(\operatorname{atan}{\left(\frac{\frac{\left(1 - 3 \sqrt{7}\right) \left(- 3 \sqrt{7} - 1\right)}{\left(-1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2} + \left(1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2}} + \frac{\left(-1 + 3 \sqrt{7}\right) \left(1 + 3 \sqrt{7}\right)}{\left(-1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2} + \left(1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2}}}{\frac{\left(1 + 3 \sqrt{7}\right) \left(- 3 \sqrt{7} - 1\right)}{\left(-1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2} + \left(1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2}} - \frac{\left(-1 + 3 \sqrt{7}\right) \left(1 - 3 \sqrt{7}\right)}{\left(-1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2} + \left(1 + 3 \sqrt{7}\right)^{2}}} \right)} + \pi\right)}{7}, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(\sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = 0$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(\sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}}\right) = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función (cos((x*sqrt(7))/2) + sin((x*sqrt(7))/2))*exp((3*x)/2), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}}}{x}\right) = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle x$$
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:
$$\left(\sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}} = \left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}\right) e^{- \frac{3 x}{2}}$$
- No
$$\left(\sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}} = - \left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{\sqrt{7} x}{2} \right)}\right) e^{- \frac{3 x}{2}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = (cos(x*sqrt(7)/2)+sin(x*sqrt(7)/2))*exp(3*x/2)