Sr Examen

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

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                     2
         cos(2*x)   x 
f(x) = - -------- - --
            4       4 
$$f{\left(x \right)} = - \frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{4}$$
f = -x^2/4 - cos(2*x)/4
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:
$$- \frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{4} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Solución no hallada,
puede ser que el gráfico no cruce el eje X
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(2*x)/4 - x^2/4.
$$- \frac{\cos{\left(0 \cdot 2 \right)}}{4} - \frac{0^{2}}{4}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - \frac{1}{4}$$
Punto:
(0, -1/4)
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
$$- \frac{x}{2} + \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{2} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -0.94774713351699$$
$$x_{2} = 0$$
$$x_{3} = 0.94774713351699$$
Signos de extremos en los puntos:
(-0.9477471335169905, -0.144800526236763)

(0, -1/4)

(0.9477471335169905, -0.144800526236763)


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:
$$x_{1} = 0$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = -0.94774713351699$$
$$x_{1} = 0.94774713351699$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, -0.94774713351699\right] \cup \left[0, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, 0\right] \cup \left[0.94774713351699, \infty\right)$$
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
$$\cos{\left(2 x \right)} - \frac{1}{2} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{\pi}{6}$$
$$x_{2} = \frac{5 \pi}{6}$$

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
$$\left(-\infty, \frac{\pi}{6}\right] \cup \left[\frac{5 \pi}{6}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left[\frac{\pi}{6}, \frac{5 \pi}{6}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(- \frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{4}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(- \frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{4}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la derecha
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función -cos(2*x)/4 - x^2/4, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{4}}{x}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{4}}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la derecha
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:
$$- \frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{4} = - \frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{4}$$
- Sí
$$- \frac{x^{2}}{4} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{4} = \frac{x^{2}}{4} + \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{4}$$
- No
es decir, función
es
par