Sr Examen

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

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
f(x) = sin(x) - 1 + cos(x)
$$f{\left(x \right)} = \left(\sin{\left(x \right)} - 1\right) + \cos{\left(x \right)}$$
f = sin(x) - 1 + cos(x)
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:
$$\left(\sin{\left(x \right)} - 1\right) + \cos{\left(x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = \frac{\pi}{2}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 14.1371669411541$$
$$x_{2} = -18.8495559215388$$
$$x_{3} = 119.380520836412$$
$$x_{4} = -92.6769832808989$$
$$x_{5} = -37.6991118430775$$
$$x_{6} = -48.6946861306418$$
$$x_{7} = 89.5353906273091$$
$$x_{8} = -23.5619449019235$$
$$x_{9} = -1217.36715326604$$
$$x_{10} = -86.3937979737193$$
$$x_{11} = 39.2699081698724$$
$$x_{12} = -56.5486677646163$$
$$x_{13} = 12.5663706143592$$
$$x_{14} = -17.2787595947439$$
$$x_{15} = 20.4203522483337$$
$$x_{16} = -31.4159265358979$$
$$x_{17} = -81.6814089933346$$
$$x_{18} = -4.71238898038469$$
$$x_{19} = 94.2477796076938$$
$$x_{20} = 0$$
$$x_{21} = -42.4115008234622$$
$$x_{22} = -87.9645943005142$$
$$x_{23} = -29.845130209103$$
$$x_{24} = 81.6814089933346$$
$$x_{25} = -75.398223686155$$
$$x_{26} = 62.8318530717959$$
$$x_{27} = 100.530964914873$$
$$x_{28} = 150.79644737231$$
$$x_{29} = 51.8362787842316$$
$$x_{30} = 1.5707963267949$$
$$x_{31} = -67.5442420521806$$
$$x_{32} = -36.1283155162826$$
$$x_{33} = 75.398223686155$$
$$x_{34} = 45.553093477052$$
$$x_{35} = -80.1106126665397$$
$$x_{36} = 64.4026493985908$$
$$x_{37} = -73.8274273593601$$
$$x_{38} = 32.9867228626928$$
$$x_{39} = -6.28318530717959$$
$$x_{40} = -98.9601685880785$$
$$x_{41} = 6.28318530717959$$
$$x_{42} = 95.8185759344887$$
$$x_{43} = 31.4159265358979$$
$$x_{44} = -10.9955742875643$$
$$x_{45} = 25.1327412287183$$
$$x_{46} = 18.8495559215388$$
$$x_{47} = -94.2477796076938$$
$$x_{48} = -61.261056745001$$
$$x_{49} = 56.5486677646163$$
$$x_{50} = -25.1327412287183$$
$$x_{51} = 87.9645943005142$$
$$x_{52} = -50.2654824574367$$
$$x_{53} = -100.530964914873$$
$$x_{54} = -43.9822971502571$$
$$x_{55} = 50.2654824574367$$
$$x_{56} = 69.1150383789755$$
$$x_{57} = 76.9690200129499$$
$$x_{58} = -62.8318530717959$$
$$x_{59} = 7.85398163397448$$
$$x_{60} = -12.5663706143592$$
$$x_{61} = -69.1150383789755$$
$$x_{62} = 37.6991118430775$$
$$x_{63} = 58.1194640914112$$
$$x_{64} = 83.2522053201295$$
$$x_{65} = 70.6858347057703$$
$$x_{66} = 26.7035375555132$$
$$x_{67} = -54.9778714378214$$
$$x_{68} = 43.9822971502571$$
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 sin(x) - 1 + cos(x).
$$\left(-1 + \sin{\left(0 \right)}\right) + \cos{\left(0 \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 0$$
Punto:
(0, 0)
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
$$- \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{\pi}{4}$$
Signos de extremos en los puntos:
 pi         ___ 
(--, -1 + \/ 2 )
 4              


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:
La función no tiene puntos mínimos
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = \frac{\pi}{4}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, \frac{\pi}{4}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left[\frac{\pi}{4}, \infty\right)$$
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
$$- (\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\pi}{4}$$

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
$$\left(-\infty, - \frac{\pi}{4}\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[- \frac{\pi}{4}, \infty\right)$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(\sin{\left(x \right)} - 1\right) + \cos{\left(x \right)}\right) = \left\langle -3, 1\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle -3, 1\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(\sin{\left(x \right)} - 1\right) + \cos{\left(x \right)}\right) = \left\langle -3, 1\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle -3, 1\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función sin(x) - 1 + cos(x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\sin{\left(x \right)} - 1\right) + \cos{\left(x \right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\sin{\left(x \right)} - 1\right) + \cos{\left(x \right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la izquierda
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:
$$\left(\sin{\left(x \right)} - 1\right) + \cos{\left(x \right)} = - \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} - 1$$
- No
$$\left(\sin{\left(x \right)} - 1\right) + \cos{\left(x \right)} = \sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)} + 1$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar