Sr Examen

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Gráfico de la función y = (-cos(x)+1-x/2+(sin(2x))/4)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                     x   sin(2*x)
f(x) = -cos(x) + 1 - - + --------
                     2      4    
$$f{\left(x \right)} = \left(- \frac{x}{2} + \left(1 - \cos{\left(x \right)}\right)\right) + \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{4}$$
f = -x/2 + 1 - cos(x) + sin(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:
$$\left(- \frac{x}{2} + \left(1 - \cos{\left(x \right)}\right)\right) + \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{4} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 3.92167833402402$$
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) + 1 - x/2 + sin(2*x)/4.
$$\frac{\sin{\left(0 \cdot 2 \right)}}{4} + \left(- \frac{0}{2} + \left(1 - \cos{\left(0 \right)}\right)\right)$$
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
$$\sin{\left(x \right)} + \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} - \frac{1}{2} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = \frac{\pi}{2}$$
$$x_{3} = \pi$$
Signos de extremos en los puntos:
(0, 0)

 pi      pi 
(--, 1 - --)
 2       4  

         pi 
(pi, 2 - --)
         2  


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:
$$x_{1} = \frac{\pi}{2}$$
$$x_{1} = \pi$$
Decrece en los intervalos
$$\left[0, \frac{\pi}{2}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, 0\right] \cup \left[\pi, \infty\right)$$
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
$$- \sin{\left(2 x \right)} + \cos{\left(x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\pi}{2}$$
$$x_{2} = \frac{\pi}{6}$$
$$x_{3} = \frac{\pi}{2}$$
$$x_{4} = \frac{5 \pi}{6}$$

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
$$\left[- \frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{6}\right] \cup \left[\frac{\pi}{2}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{\pi}{2}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(- \frac{x}{2} + \left(1 - \cos{\left(x \right)}\right)\right) + \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{4}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(- \frac{x}{2} + \left(1 - \cos{\left(x \right)}\right)\right) + \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{4}\right) = -\infty$$
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(x) + 1 - x/2 + sin(2*x)/4, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(- \frac{x}{2} + \left(1 - \cos{\left(x \right)}\right)\right) + \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{4}}{x}\right) = - \frac{1}{2}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = - \frac{x}{2}$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(- \frac{x}{2} + \left(1 - \cos{\left(x \right)}\right)\right) + \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{4}}{x}\right) = - \frac{1}{2}$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = - \frac{x}{2}$$
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:
$$\left(- \frac{x}{2} + \left(1 - \cos{\left(x \right)}\right)\right) + \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{4} = \frac{x}{2} - \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{4} - \cos{\left(x \right)} + 1$$
- No
$$\left(- \frac{x}{2} + \left(1 - \cos{\left(x \right)}\right)\right) + \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{4} = - \frac{x}{2} + \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{4} + \cos{\left(x \right)} - 1$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar