Sr Examen

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Gráfico de la función y = sin(x/5)*exp(x/100)+5*exp(-x/2)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                x       -x 
               ---      ---
          /x\  100       2 
f(x) = sin|-|*e    + 5*e   
          \5/              
$$f{\left(x \right)} = e^{\frac{x}{100}} \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} + 5 e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}$$
f = exp(x/100)*sin(x/5) + 5*exp((-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:
$$e^{\frac{x}{100}} \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} + 5 e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = 15.7162227177279$$
$$x_{2} = 47.1238898047599$$
$$x_{3} = 78.5398163397448$$
$$x_{4} = 94.2477796076938$$
$$x_{5} = 62.8318530717956$$
$$x_{6} = 31.4159237840704$$
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/5)*exp(x/100) + 5*exp((-x)/2).
$$e^{\frac{0}{100}} \sin{\left(\frac{0}{5} \right)} + 5 e^{\frac{\left(-1\right) 0}{2}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 5$$
Punto:
(0, 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
$$\frac{e^{\frac{x}{100}} \sin{\left(\frac{x}{5} \right)}}{100} + \frac{e^{\frac{x}{100}} \cos{\left(\frac{x}{5} \right)}}{5} - \frac{5 e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}}{2} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 102.351553220278$$
$$x_{2} = 149.475443024125$$
$$x_{3} = 23.8120689265362$$
$$x_{4} = 39.5197000382998$$
$$x_{5} = 86.643589952329$$
$$x_{6} = 70.9356266843801$$
$$x_{7} = 55.2276634164676$$
Signos de extremos en los puntos:
(102.35155322027799, 2.77948898400752)

(149.4754430241249, -4.45267923436555)

(23.81206892653624, -1.26724125295442)

(39.51970003829975, 1.48282428539009)

(86.64358995232902, -2.37545134498267)

(70.93562668438005, 2.03014623365916)

(55.22766341646765, -1.73503605482538)


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:
$$x_{1} = 149.475443024125$$
$$x_{2} = 23.8120689265362$$
$$x_{3} = 86.643589952329$$
$$x_{4} = 55.2276634164676$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{4} = 102.351553220278$$
$$x_{4} = 39.5197000382998$$
$$x_{4} = 70.9356266843801$$
Decrece en los intervalos
$$\left[149.475443024125, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, 23.8120689265362\right]$$
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
$$\frac{- 399 e^{\frac{x}{100}} \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} + 40 e^{\frac{x}{100}} \cos{\left(\frac{x}{5} \right)} + 12500 e^{- \frac{x}{2}}}{10000} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 63.3314370290168$$
$$x_{2} = 6.83590858678914$$
$$x_{3} = 126.163290100811$$
$$x_{4} = 31.915523790322$$
$$x_{5} = 94.7473635649132$$
$$x_{6} = 79.0394002969643$$
$$x_{7} = 16.1666218742683$$
$$x_{8} = 47.6234737566546$$
$$x_{9} = 157.579216636709$$

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
$$\left[79.0394002969643, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, 16.1666218742683\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(e^{\frac{x}{100}} \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} + 5 e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \lim_{x \to \infty}\left(e^{\frac{x}{100}} \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} + 5 e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}\right)$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función sin(x/5)*exp(x/100) + 5*exp((-x)/2), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{e^{\frac{x}{100}} \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} + 5 e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{e^{\frac{x}{100}} \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} + 5 e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}}{x}\right) = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
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:
$$e^{\frac{x}{100}} \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} + 5 e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} = 5 e^{\frac{x}{2}} - e^{- \frac{x}{100}} \sin{\left(\frac{x}{5} \right)}$$
- No
$$e^{\frac{x}{100}} \sin{\left(\frac{x}{5} \right)} + 5 e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} = - 5 e^{\frac{x}{2}} + e^{- \frac{x}{100}} \sin{\left(\frac{x}{5} \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar