Sr Examen

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Gráfico de la función y = sin(3*x+pi/3)+1

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
          /      pi\    
f(x) = sin|3*x + --| + 1
          \      3 /    
$$f{\left(x \right)} = \sin{\left(3 x + \frac{\pi}{3} \right)} + 1$$
f = sin(3*x + pi/3) + 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:
$$\sin{\left(3 x + \frac{\pi}{3} \right)} + 1 = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = - \frac{5 \pi}{18}$$
$$x_{2} = \frac{7 \pi}{18}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 15.8824962813824$$
$$x_{2} = -69.9877030211599$$
$$x_{3} = -28.0998008785227$$
$$x_{4} = -86.7428642451346$$
$$x_{5} = 55.6760032987458$$
$$x_{6} = -19.7222205668814$$
$$x_{7} = 68.24237375876$$
$$x_{8} = -30.1941959366071$$
$$x_{9} = -34.3829860965224$$
$$x_{10} = 66.1479787777296$$
$$x_{11} = 49.3928179190077$$
$$x_{12} = 24.2600765954214$$
$$x_{13} = -59.5157276137974$$
$$x_{14} = -76.2708881640826$$
$$x_{15} = -38.5717762514735$$
$$x_{16} = 72.4311638578408$$
$$x_{17} = 22.1656815906139$$
$$x_{18} = 80.808744235512$$
$$x_{19} = -26.0054058484444$$
$$x_{20} = 59.8647934405955$$
$$x_{21} = -55.3269374502927$$
$$x_{22} = -72.0820980392391$$
$$x_{23} = -57.4213325394611$$
$$x_{24} = 93.3751150431847$$
$$x_{25} = 11.6937061449814$$
$$x_{26} = -51.138147164715$$
$$x_{27} = 20.0712861640354$$
$$x_{28} = -15.5334304569628$$
$$x_{29} = 3.31612547660458$$
$$x_{30} = 47.2984225390473$$
$$x_{31} = -84.6484687079856$$
$$x_{32} = 28.4488667002524$$
$$x_{33} = -95.120444287049$$
$$x_{34} = 17.9768913197771$$
$$x_{35} = -49.0437517633446$$
$$x_{36} = 5.41052078886955$$
$$x_{37} = -80.4596783505706$$
$$x_{38} = 97.5639053549045$$
$$x_{39} = -82.5540734837771$$
$$x_{40} = 64.0535834321834$$
$$x_{41} = 32.637656853052$$
$$x_{42} = -9.25024519131613$$
$$x_{43} = 61.9591884851797$$
$$x_{44} = 7.50491594339682$$
$$x_{45} = -74.1764930939651$$
$$x_{46} = 30.543261770101$$
$$x_{47} = 38.920842341877$$
$$x_{48} = -13.4390353849187$$
$$x_{49} = -5.06145470762809$$
$$x_{50} = 34.7320519555797$$
$$x_{51} = 3.31612609210568$$
$$x_{52} = -97.2148394803031$$
$$x_{53} = -46.9493571911488$$
$$x_{54} = 82.9031394677449$$
$$x_{55} = 76.6199540057474$$
$$x_{56} = -53.2325423367113$$
$$x_{57} = -11.3446402989838$$
$$x_{58} = 53.5816082051786$$
$$x_{59} = -65.7989127573927$$
$$x_{60} = 74.5255589255718$$
$$x_{61} = -61.6101226767856$$
$$x_{62} = 91.280719578531$$
$$x_{63} = -32.2885910093003$$
$$x_{64} = -7.15585003585318$$
$$x_{65} = 99.6583004519716$$
$$x_{66} = -78.3652832483785$$
$$x_{67} = -17.6278255179502$$
$$x_{68} = -63.7045177283788$$
$$x_{69} = 36.8264470979358$$
$$x_{70} = 51.4872130884499$$
$$x_{71} = 26.3544716412833$$
$$x_{72} = 78.7143491037453$$
$$x_{73} = -38.5717763457435$$
$$x_{74} = -111.875605149508$$
$$x_{75} = -40.6661716073838$$
$$x_{76} = 84.9975349569597$$
$$x_{77} = 70.3367688009418$$
$$x_{78} = 43.1096329349692$$
$$x_{79} = 57.7703983766449$$
$$x_{80} = 95.4695102318843$$
$$x_{81} = -99.3092346007921$$
$$x_{82} = -36.4773812030096$$
$$x_{83} = 13.7881012202592$$
$$x_{84} = 9.59931105468093$$
$$x_{85} = 38.9208423710609$$
$$x_{86} = -21.8166155863094$$
$$x_{87} = -93.0260487973651$$
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(3*x + pi/3) + 1.
$$\sin{\left(0 \cdot 3 + \frac{\pi}{3} \right)} + 1$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \frac{\sqrt{3}}{2} + 1$$
Punto:
(0, 1 + sqrt(3)/2)
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
$$3 \cos{\left(3 x + \frac{\pi}{3} \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{\pi}{18}$$
$$x_{2} = \frac{7 \pi}{18}$$
Signos de extremos en los puntos:
 pi         /pi   pi\ 
(--, 1 + sin|-- + --|)
 18         \6    3 / 

 7*pi         /pi   pi\ 
(----, 1 - sin|-- + --|)
  18          \6    3 / 


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:
$$x_{1} = \frac{7 \pi}{18}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = \frac{\pi}{18}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, \frac{\pi}{18}\right] \cup \left[\frac{7 \pi}{18}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left[\frac{\pi}{18}, \frac{7 \pi}{18}\right]$$
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
$$- 9 \sin{\left(3 x + \frac{\pi}{3} \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\pi}{9}$$
$$x_{2} = \frac{2 \pi}{9}$$

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
$$\left(-\infty, - \frac{\pi}{9}\right] \cup \left[\frac{2 \pi}{9}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left[- \frac{\pi}{9}, \frac{2 \pi}{9}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\sin{\left(3 x + \frac{\pi}{3} \right)} + 1\right) = \left\langle 0, 2\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle 0, 2\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\sin{\left(3 x + \frac{\pi}{3} \right)} + 1\right) = \left\langle 0, 2\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle 0, 2\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función sin(3*x + pi/3) + 1, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\sin{\left(3 x + \frac{\pi}{3} \right)} + 1}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\sin{\left(3 x + \frac{\pi}{3} \right)} + 1}{x}\right) = 0$$
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:
$$\sin{\left(3 x + \frac{\pi}{3} \right)} + 1 = 1 - \sin{\left(3 x - \frac{\pi}{3} \right)}$$
- No
$$\sin{\left(3 x + \frac{\pi}{3} \right)} + 1 = \sin{\left(3 x - \frac{\pi}{3} \right)} - 1$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar