Sr Examen

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-2*atan((-sqrt(-x^4)+2*x)/(4+x^2))

Gráfico de la función y = -2*atan((-sqrt(-x^4)+2*x)/(4+x^2))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

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

Solución analítica
$$x_{1} = 0$$
Solución numérica
$$x_{1} = 0$$
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 -2*atan((-sqrt(-x^4) + 2*x)/(4 + x^2)).
$$- 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{- \sqrt{- 0^{4}} + 0 \cdot 2}{0^{2} + 4} \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 0$$
Punto:
(0, 0)
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
$$- \frac{2 \left(- \frac{2 x \left(2 x - \sqrt{- x^{4}}\right)}{\left(x^{2} + 4\right)^{2}} + \frac{- 2 i x + 2}{x^{2} + 4}\right)}{\frac{\left(2 x - \sqrt{- x^{4}}\right)^{2}}{\left(x^{2} + 4\right)^{2}} + 1} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Soluciones no halladas,
tal vez la función no tenga extremos
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
$$\frac{4 \left(\frac{4 x^{3} \left(i x - 2\right)}{\left(x^{2} + 4\right)^{2}} - \frac{x \left(i x - 2\right)}{x^{2} + 4} - \frac{4 x \left(i x - 1\right)}{x^{2} + 4} - \frac{4 x \left(i x - 2\right) \left(- \frac{x^{2} \left(i x - 2\right)}{x^{2} + 4} + i x - 1\right)^{2}}{\left(x^{2} + 4\right)^{2} \left(\frac{x^{2} \left(i x - 2\right)^{2}}{\left(x^{2} + 4\right)^{2}} + 1\right)} + i\right)}{\left(x^{2} + 4\right) \left(\frac{x^{2} \left(i x - 2\right)^{2}}{\left(x^{2} + 4\right)^{2}} + 1\right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Soluciones no halladas,
tal vez la función no tenga flexiones
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(- 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{2 x - \sqrt{- x^{4}}}{x^{2} + 4} \right)}\right) = \infty i$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(- 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{2 x - \sqrt{- x^{4}}}{x^{2} + 4} \right)}\right) = \infty i$$
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 -2*atan((-sqrt(-x^4) + 2*x)/(4 + x^2)), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = x \lim_{x \to -\infty}\left(- \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\frac{2 x - \sqrt{- x^{4}}}{x^{2} + 4} \right)}}{x}\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = x \lim_{x \to \infty}\left(- \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\frac{2 x - \sqrt{- x^{4}}}{x^{2} + 4} \right)}}{x}\right)$$
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:
$$- 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{2 x - \sqrt{- x^{4}}}{x^{2} + 4} \right)} = 2 \operatorname{atan}{\left(- \frac{- i x^{2} - 2 x}{x^{2} + 4} \right)}$$
- No
$$- 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{2 x - \sqrt{- x^{4}}}{x^{2} + 4} \right)} = - 2 \operatorname{atan}{\left(- \frac{- i x^{2} - 2 x}{x^{2} + 4} \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = -2*atan((-sqrt(-x^4)+2*x)/(4+x^2))