Sr Examen

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Gráfico de la función y = -4/((1-4*x)*(x-sin(x)+1))+(-1+cos(x))*log(1-4*x)/(x-sin(x)+1)^2

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                     4                (-1 + cos(x))*log(1 - 4*x)
f(x) = - -------------------------- + --------------------------
         (1 - 4*x)*(x - sin(x) + 1)                       2     
                                          (x - sin(x) + 1)      
$$f{\left(x \right)} = \frac{\left(\cos{\left(x \right)} - 1\right) \log{\left(1 - 4 x \right)}}{\left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)^{2}} - \frac{4}{\left(1 - 4 x\right) \left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)}$$
f = ((cos(x) - 1)*log(1 - 4*x))/(x - sin(x) + 1)^2 - 4*1/((1 - 4*x)*(x - sin(x) + 1))
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:
$$\frac{\left(\cos{\left(x \right)} - 1\right) \log{\left(1 - 4 x \right)}}{\left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)^{2}} - \frac{4}{\left(1 - 4 x\right) \left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = -57.1547496952088$$
$$x_{2} = -82.2706909256186$$
$$x_{3} = -101.111032253835$$
$$x_{4} = -18.1658294578678$$
$$x_{5} = -244.49941184885$$
$$x_{6} = -94.830686480541$$
$$x_{7} = -19.5051366591165$$
$$x_{8} = -49.6452041364403$$
$$x_{9} = -30.767254147557$$
$$x_{10} = -11.8510706336009$$
$$x_{11} = -99.9470562479228$$
$$x_{12} = -37.0618551414417$$
$$x_{13} = -93.6607280640045$$
$$x_{14} = -24.4693426487098$$
$$x_{15} = -5.50397568680359$$
$$x_{16} = -68.5122109353518$$
$$x_{17} = -62.2239420759581$$
$$x_{18} = -81.087220162315$$
$$x_{19} = -13.2360378411046$$
$$x_{20} = -50.8770356071023$$
$$x_{21} = -126.234140076815$$
$$x_{22} = -43.3542891493565$$
$$x_{23} = -88.5505615828931$$
$$x_{24} = -38.3240759729153$$
$$x_{25} = -6.95942670373164$$
$$x_{26} = -63.4330703793637$$
$$x_{27} = -44.6000765807981$$
$$x_{28} = -55.9350005534674$$
$$x_{29} = -75.991115626651$$
$$x_{30} = -69.7118870555891$$
$$x_{31} = -32.0493163178226$$
$$x_{32} = -87.3741311192192$$
$$x_{33} = -817.315943617635$$
$$x_{34} = -74.7999379884745$$
$$x_{35} = -25.7761849327039$$
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 -4*1/((1 - 4*x)*(x - sin(x) + 1)) + ((-1 + cos(x))*log(1 - 4*x))/(x - sin(x) + 1)^2.
$$- \frac{4}{\left(1 - 0\right) \left(1 - \sin{\left(0 \right)}\right)} + \frac{\left(-1 + \cos{\left(0 \right)}\right) \log{\left(1 - 0 \right)}}{\left(1 - \sin{\left(0 \right)}\right)^{2}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = -4$$
Punto:
(0, -4)
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\cos{\left(x \right)} - 1\right) \log{\left(1 - 4 x \right)}}{\left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)^{2}} - \frac{4}{\left(1 - 4 x\right) \left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)}\right) = \left\langle -2, 0\right\rangle \lim_{x \to 0^-}\left(\frac{x^{2} \log{\left(1 - \frac{4}{x} \right)}}{x^{2} \sin^{2}{\left(\frac{1}{x} \right)} - 2 x^{2} \sin{\left(\frac{1}{x} \right)} + x^{2} - 2 x \sin{\left(\frac{1}{x} \right)} + 2 x + 1}\right)$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle -2, 0\right\rangle \lim_{x \to 0^-}\left(\frac{x^{2} \log{\left(1 - \frac{4}{x} \right)}}{x^{2} \sin^{2}{\left(\frac{1}{x} \right)} - 2 x^{2} \sin{\left(\frac{1}{x} \right)} + x^{2} - 2 x \sin{\left(\frac{1}{x} \right)} + 2 x + 1}\right)$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\cos{\left(x \right)} - 1\right) \log{\left(1 - 4 x \right)}}{\left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)^{2}} - \frac{4}{\left(1 - 4 x\right) \left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)}\right) = \left\langle -2, 0\right\rangle \lim_{x \to 0^+}\left(\frac{x^{2} \log{\left(1 - \frac{4}{x} \right)}}{x^{2} \sin^{2}{\left(\frac{1}{x} \right)} - 2 x^{2} \sin{\left(\frac{1}{x} \right)} + x^{2} - 2 x \sin{\left(\frac{1}{x} \right)} + 2 x + 1}\right)$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle -2, 0\right\rangle \lim_{x \to 0^+}\left(\frac{x^{2} \log{\left(1 - \frac{4}{x} \right)}}{x^{2} \sin^{2}{\left(\frac{1}{x} \right)} - 2 x^{2} \sin{\left(\frac{1}{x} \right)} + x^{2} - 2 x \sin{\left(\frac{1}{x} \right)} + 2 x + 1}\right)$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función -4*1/((1 - 4*x)*(x - sin(x) + 1)) + ((-1 + cos(x))*log(1 - 4*x))/(x - sin(x) + 1)^2, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\frac{\left(\cos{\left(x \right)} - 1\right) \log{\left(1 - 4 x \right)}}{\left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)^{2}} - \frac{4}{\left(1 - 4 x\right) \left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\frac{\left(\cos{\left(x \right)} - 1\right) \log{\left(1 - 4 x \right)}}{\left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)^{2}} - \frac{4}{\left(1 - 4 x\right) \left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\frac{\left(\cos{\left(x \right)} - 1\right) \log{\left(1 - 4 x \right)}}{\left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)^{2}} - \frac{4}{\left(1 - 4 x\right) \left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)} = \frac{\left(\cos{\left(x \right)} - 1\right) \log{\left(4 x + 1 \right)}}{\left(- x + \sin{\left(x \right)} + 1\right)^{2}} - \frac{4}{\left(4 x + 1\right) \left(- x + \sin{\left(x \right)} + 1\right)}$$
- No
$$\frac{\left(\cos{\left(x \right)} - 1\right) \log{\left(1 - 4 x \right)}}{\left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)^{2}} - \frac{4}{\left(1 - 4 x\right) \left(\left(x - \sin{\left(x \right)}\right) + 1\right)} = - \frac{\left(\cos{\left(x \right)} - 1\right) \log{\left(4 x + 1 \right)}}{\left(- x + \sin{\left(x \right)} + 1\right)^{2}} + \frac{4}{\left(4 x + 1\right) \left(- x + \sin{\left(x \right)} + 1\right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar