Sr Examen

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(-cos(x*sqrt(31)/2)-sin(x*sqrt(31)/2))*exp(3*x/2)

Gráfico de la función y = (-cos(x*sqrt(31)/2)-sin(x*sqrt(31)/2))*exp(3*x/2)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                                          3*x
       /     /    ____\      /    ____\\  ---
       |     |x*\/ 31 |      |x*\/ 31 ||   2 
f(x) = |- cos|--------| - sin|--------||*e   
       \     \   2    /      \   2    //     
$$f{\left(x \right)} = \left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}}$$
f = (-sin((sqrt(31)*x)/2) - cos((sqrt(31)*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:
$$\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = - \frac{\sqrt{31} \pi}{62}$$
Solución numérica
$$x_{1} = -3.6676035330551$$
$$x_{2} = -60.0922732723643$$
$$x_{3} = -99.5895420898807$$
$$x_{4} = -57.8352864827919$$
$$x_{5} = 14.3882907835238$$
$$x_{6} = -47.6788459297163$$
$$x_{7} = 6.48883702002056$$
$$x_{8} = 9.87431720437911$$
$$x_{9} = -99.5853382794356$$
$$x_{10} = -54.4498062984334$$
$$x_{11} = -40.9078855609992$$
$$x_{12} = -13.8240440861308$$
$$x_{13} = -80.4051543785156$$
$$x_{14} = -93.9470751159498$$
$$x_{15} = -86.0476213524465$$
$$x_{16} = -44.2933657453577$$
$$x_{17} = 15.51678417831$$
$$x_{18} = -16.0810308757031$$
$$x_{19} = -98.4610486950946$$
$$x_{20} = -82.662141168088$$
$$x_{21} = -0.282123348696546$$
$$x_{22} = -5.92459032262747$$
$$x_{23} = 7.61733041480674$$
$$x_{24} = -36.3939119818544$$
$$x_{25} = -34.1369251922821$$
$$x_{26} = -8.18157711219983$$
$$x_{27} = 12.1313039939515$$
$$x_{28} = -52.192819508861$$
$$x_{29} = -91.6900883263774$$
$$x_{30} = -26.7369873976769$$
$$x_{31} = -23.9804846392064$$
$$x_{32} = -67.9917270358676$$
$$x_{33} = -65.7347402462952$$
$$x_{34} = -29.6229516131373$$
$$x_{35} = -31.8799384027097$$
$$x_{36} = -96.2040619055222$$
$$x_{37} = 4.23185023044819$$
$$x_{38} = -88.3046081420189$$
$$x_{39} = 20.0307577574548$$
$$x_{40} = -78.1481675889433$$
$$x_{41} = -62.3492600619367$$
$$x_{42} = -10.4385639017722$$
$$x_{43} = -11.5670572965584$$
$$x_{44} = -39.779392166213$$
$$x_{45} = -55.5782996932196$$
$$x_{46} = -21.723497849634$$
$$x_{47} = -75.8911807993709$$
$$x_{48} = 1.97486344087582$$
$$x_{49} = -72.5057006150123$$
$$x_{50} = -18.3380176652755$$
$$x_{51} = -28.4944582183511$$
$$x_{52} = -73.6341940097985$$
$$x_{53} = -83.7906345628742$$
$$x_{54} = -42.0363789557854$$
$$x_{55} = -27.365964823565$$
$$x_{56} = -70.24871382544$$
$$x_{57} = -49.9358327192886$$
$$x_{58} = 17.7737709678824$$
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(31))/2) - sin((x*sqrt(31))/2))*exp((3*x)/2).
$$\left(- \cos{\left(\frac{0 \sqrt{31}}{2} \right)} - \sin{\left(\frac{0 \sqrt{31}}{2} \right)}\right) e^{\frac{0 \cdot 3}{2}}$$
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
$$\left(\frac{\sqrt{31} \sin{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)}}{2} - \frac{\sqrt{31} \cos{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)}}{2}\right) e^{\frac{3 x}{2}} + \frac{3 \left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}}}{2} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{4 \sqrt{31} \operatorname{atan}{\left(- \frac{2 \sqrt{155}}{11} - \frac{3 \sqrt{31}}{11} + \frac{6 \sqrt{5}}{11} + \frac{20}{11} \right)}}{31}$$
$$x_{2} = - \frac{4 \sqrt{31} \operatorname{atan}{\left(- \frac{3 \sqrt{31}}{11} - \frac{6 \sqrt{5}}{11} + \frac{20}{11} + \frac{2 \sqrt{155}}{11} \right)}}{31}$$
Signos de extremos en los puntos:
                                                                                                                                                                             /         ____       _____       ___\ 
                                                                                                                                                                    ____     |20   3*\/ 31    2*\/ 155    6*\/ 5 | 
               /         ____       _____       ___\                                                                                                           -6*\/ 31 *atan|-- - -------- - --------- + -------| 
      ____     |20   3*\/ 31    2*\/ 155    6*\/ 5 |                                                                                                                         \11      11          11         11  / 
 -4*\/ 31 *atan|-- - -------- - --------- + -------|  /     /      /         ____       _____       ___\\      /      /         ____       _____       ___\\\  --------------------------------------------------- 
               \11      11          11         11  /  |     |      |20   3*\/ 31    2*\/ 155    6*\/ 5 ||      |      |20   3*\/ 31    2*\/ 155    6*\/ 5 |||                           31                         
(---------------------------------------------------, |- cos|2*atan|-- - -------- - --------- + -------|| + sin|2*atan|-- - -------- - --------- + -------|||*e                                                   )
                          31                          \     \      \11      11          11         11  //      \      \11      11          11         11  ///                                                      

                                                                                                                                                                             /         ___       ____       _____\ 
                                                                                                                                                                    ____     |20   6*\/ 5    3*\/ 31    2*\/ 155 | 
               /         ___       ____       _____\                                                                                                           -6*\/ 31 *atan|-- - ------- - -------- + ---------| 
      ____     |20   6*\/ 5    3*\/ 31    2*\/ 155 |                                                                                                                         \11      11        11          11   / 
 -4*\/ 31 *atan|-- - ------- - -------- + ---------|  /     /      /         ___       ____       _____\\      /      /         ___       ____       _____\\\  --------------------------------------------------- 
               \11      11        11          11   /  |     |      |20   6*\/ 5    3*\/ 31    2*\/ 155 ||      |      |20   6*\/ 5    3*\/ 31    2*\/ 155 |||                           31                         
(---------------------------------------------------, |- cos|2*atan|-- - ------- - -------- + ---------|| + sin|2*atan|-- - ------- - -------- + ---------|||*e                                                   )
                          31                          \     \      \11      11        11          11   //      \      \11      11        11          11   ///                                                      


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:
$$x_{1} = - \frac{4 \sqrt{31} \operatorname{atan}{\left(- \frac{2 \sqrt{155}}{11} - \frac{3 \sqrt{31}}{11} + \frac{6 \sqrt{5}}{11} + \frac{20}{11} \right)}}{31}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = - \frac{4 \sqrt{31} \operatorname{atan}{\left(- \frac{3 \sqrt{31}}{11} - \frac{6 \sqrt{5}}{11} + \frac{20}{11} + \frac{2 \sqrt{155}}{11} \right)}}{31}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{4 \sqrt{31} \operatorname{atan}{\left(- \frac{3 \sqrt{31}}{11} - \frac{6 \sqrt{5}}{11} + \frac{20}{11} + \frac{2 \sqrt{155}}{11} \right)}}{31}\right] \cup \left[- \frac{4 \sqrt{31} \operatorname{atan}{\left(- \frac{2 \sqrt{155}}{11} - \frac{3 \sqrt{31}}{11} + \frac{6 \sqrt{5}}{11} + \frac{20}{11} \right)}}{31}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left[- \frac{4 \sqrt{31} \operatorname{atan}{\left(- \frac{3 \sqrt{31}}{11} - \frac{6 \sqrt{5}}{11} + \frac{20}{11} + \frac{2 \sqrt{155}}{11} \right)}}{31}, - \frac{4 \sqrt{31} \operatorname{atan}{\left(- \frac{2 \sqrt{155}}{11} - \frac{3 \sqrt{31}}{11} + \frac{6 \sqrt{5}}{11} + \frac{20}{11} \right)}}{31}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = 0$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}}\right) = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
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(31))/2) - sin((x*sqrt(31))/2))*exp((3*x)/2), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}}}{x}\right) = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
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:
$$\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}} = \left(\sin{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)}\right) e^{- \frac{3 x}{2}}$$
- No
$$\left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{3 x}{2}} = - \left(\sin{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{31} x}{2} \right)}\right) e^{- \frac{3 x}{2}}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = (-cos(x*sqrt(31)/2)-sin(x*sqrt(31)/2))*exp(3*x/2)