Sr Examen

Gráfico de la función y = -cos(x)+(-1+x)*sin(x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

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

Solución numérica
$$x_{1} = -97.399534561137$$
$$x_{2} = 44.0055457757373$$
$$x_{3} = -50.2849788736454$$
$$x_{4} = 59.7072924300783$$
$$x_{5} = 100.541010687502$$
$$x_{6} = -78.5523860109268$$
$$x_{7} = -75.411310006954$$
$$x_{8} = -62.8475141081981$$
$$x_{9} = -47.1446575542095$$
$$x_{10} = -91.1170422822337$$
$$x_{11} = -25.1709329794757$$
$$x_{12} = 40.8657834053267$$
$$x_{13} = 15.7755396389074$$
$$x_{14} = 50.2857695061759$$
$$x_{15} = 3.51943605007227$$
$$x_{16} = 72.2706611309075$$
$$x_{17} = 37.7263335361973$$
$$x_{18} = -84.8346514263999$$
$$x_{19} = 53.4261472496575$$
$$x_{20} = -53.4254468020254$$
$$x_{21} = -6.41719900457425$$
$$x_{22} = -100.540812853297$$
$$x_{23} = -94.2582769975219$$
$$x_{24} = 97.3997453605998$$
$$x_{25} = 84.834929283594$$
$$x_{26} = -56.5660373713478$$
$$x_{27} = 65.9888317703628$$
$$x_{28} = 6.46419193189059$$
$$x_{29} = -40.8645864924056$$
$$x_{30} = 75.4116616310224$$
$$x_{31} = -12.6395558422743$$
$$x_{32} = -65.9883725804509$$
$$x_{33} = -31.4467365238542$$
$$x_{34} = -69.129296788477$$
$$x_{35} = -109.964754502213$$
$$x_{36} = 56.5666622243178$$
$$x_{37} = -22.034534408764$$
$$x_{38} = 69.1297152082093$$
$$x_{39} = 78.5527100810745$$
$$x_{40} = 47.1455569712193$$
$$x_{41} = 87.9760912064584$$
$$x_{42} = 62.8480203293155$$
$$x_{43} = 81.6938008846843$$
$$x_{44} = -556.063694810323$$
$$x_{45} = -28.3084405150129$$
$$x_{46} = -15.7675317799203$$
$$x_{47} = -37.7249292642936$$
$$x_{48} = -81.693501252623$$
$$x_{49} = 28.3109329053961$$
$$x_{50} = 94.2585020796787$$
$$x_{51} = -9.51955422261535$$
$$x_{52} = 22.0386444078516$$
$$x_{53} = -34.5856130401369$$
$$x_{54} = 91.1172831492274$$
$$x_{55} = -113.106099078316$$
$$x_{56} = 34.58728356964$$
$$x_{57} = 9.54132523092565$$
$$x_{58} = -72.270278284086$$
$$x_{59} = -18.8997655344074$$
$$x_{60} = -3.36671587754539$$
$$x_{61} = -44.0045134880243$$
$$x_{62} = 31.4487567990639$$
$$x_{63} = 25.1740842709126$$
$$x_{64} = 12.6519831342203$$
$$x_{65} = -59.7067315662923$$
$$x_{66} = -87.9758328342401$$
$$x_{67} = -0.567782020656099$$
$$x_{68} = 18.9053472009705$$
$$x_{69} = 1.28924004659366$$
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)*sin(x).
$$- \cos{\left(0 \right)} - \sin{\left(0 \right)}$$
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
$$\left(x - 1\right) \cos{\left(x \right)} + 2 \sin{\left(x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 67.5742746536542$$
$$x_{2} = 36.185096663082$$
$$x_{3} = 11.1893928335334$$
$$x_{4} = -95.83922578684$$
$$x_{5} = 42.4597030690427$$
$$x_{6} = -26.7754196064401$$
$$x_{7} = -17.3871055208222$$
$$x_{8} = 98.9805779624548$$
$$x_{9} = 89.5579708655131$$
$$x_{10} = -48.7348777037979$$
$$x_{11} = -70.7137161464592$$
$$x_{12} = -92.6983251388017$$
$$x_{13} = -64.4332054060865$$
$$x_{14} = -76.9946571767899$$
$$x_{15} = -20.5130526124428$$
$$x_{16} = -58.1532616938786$$
$$x_{17} = -8.07099262916911$$
$$x_{18} = -33.0454005126875$$
$$x_{19} = -80.1352578714972$$
$$x_{20} = 73.8548723024594$$
$$x_{21} = -42.4574903585174$$
$$x_{22} = 83.276508808943$$
$$x_{23} = -51.8740864721756$$
$$x_{24} = 20.5224422884564$$
$$x_{25} = 92.6987903619905$$
$$x_{26} = -89.5574724595818$$
$$x_{27} = 80.135880273854$$
$$x_{28} = 51.8755701510007$$
$$x_{29} = -5.03252136188435$$
$$x_{30} = 8.12754793711753$$
$$x_{31} = -55.0135619144274$$
$$x_{32} = 70.7145152693381$$
$$x_{33} = -14.2674231119067$$
$$x_{34} = 33.0490463971436$$
$$x_{35} = 29.914190397935$$
$$x_{36} = -29.9097446501775$$
$$x_{37} = -23.6429266008895$$
$$x_{38} = 26.7809591256787$$
$$x_{39} = 17.4001107835996$$
$$x_{40} = 23.6500166357864$$
$$x_{41} = 64.4341677074013$$
$$x_{42} = -11.1586068457488$$
$$x_{43} = 76.9953313457533$$
$$x_{44} = -73.8541396332586$$
$$x_{45} = -98.9801698872744$$
$$x_{46} = -2.1381977537389$$
$$x_{47} = 61.2942152651978$$
$$x_{48} = 45.5979086029841$$
$$x_{49} = 0.325342230148932$$
$$x_{50} = -86.4166729136966$$
$$x_{51} = 14.2865731358648$$
$$x_{52} = 2.49855432221968$$
$$x_{53} = 39.3220501388138$$
$$x_{54} = 95.839661033084$$
$$x_{55} = -61.2931519778376$$
$$x_{56} = 55.0148813637847$$
$$x_{57} = 5.160488137379$$
$$x_{58} = -45.5959892966016$$
$$x_{59} = -67.5733996147845$$
$$x_{60} = -36.1820531210707$$
$$x_{61} = 58.1544427241882$$
$$x_{62} = -83.2759324342754$$
$$x_{63} = 86.4172081819273$$
$$x_{64} = -39.3194713707251$$
$$x_{65} = 48.7365582531144$$
Signos de extremos en los puntos:
(67.57427465365424, -66.5742814256842)

(36.18509666308205, -35.1851424300885)

(11.189392833533422, -10.1912130731545)

(-95.83922578684005, 96.839227988199)

(42.45970306904274, -41.4597310679983)

(-26.77541960644013, 27.7755124606153)

(-17.387105520822153, -18.3874234848694)

(98.98057796245483, -97.9805800877981)

(89.55797086551311, 88.5579737437436)

(-48.73487770379787, -49.7348939347886)

(-70.71371614645922, 71.7137215650411)

(-92.69832513880175, -93.6983275689719)

(-64.43320540608647, 65.4332125383903)

(-76.99465717678993, 77.9946613893872)

(-20.513052612442788, 21.5132517643465)

(-58.1532616938786, 59.1532713454425)

(-8.070992629169108, 9.07354761945228)

(-33.04540051268751, 34.0454510204543)

(-80.13525787149717, -81.1352616137861)

(73.85487230245944, -72.8548774705131)

(-42.45749035851739, -43.4575146759137)

(83.27650880894296, 82.276512397715)

(-51.874086472175605, 52.874099982954)

(20.522442288456393, 19.5227082937804)

(92.69879036199049, -91.6987929545732)

(-89.55747245958176, 90.5574751513975)

(80.135880273854, -79.1358843068925)

(51.87557015100067, 50.8755853156168)

(-5.032521361884348, -6.04072389489312)

(8.127547937117532, 7.13266638174111)

(-55.01356191442744, -56.0135732801501)

(70.71451526933805, 69.7145211673148)

(-14.26742311190666, 15.267975615937)

(33.04904639714357, 32.049106916773)

(29.91419039793503, -28.9142727402996)

(-29.90974465017745, -30.9098120919251)

(-23.642926600889457, -24.6430593711288)

(26.780959125678717, 25.7810751438454)

(17.400110783599633, -16.4005575417742)

(23.650016635786415, -22.6501874207992)

(64.43416770740131, 63.4341755350032)

(-11.158606845748825, -12.1596901846029)

(76.99533134575333, 75.9953358994967)

(-73.85413963325861, -74.8541443983649)

(-98.9801698872744, -99.9801718876642)

(-2.1381977537389036, 3.18388592282072)

(61.29421526519784, -60.2942243795422)

(45.5979086029841, 44.5979311046089)

(0.3253422301489321, -1.16318433596694)

(-86.41667291369656, -87.4166759060983)

(14.286573135864806, 13.2874069067504)

(2.498554322219676, 1.69885528016381)

(39.32205013881378, 38.3220855795146)

(95.83966103308398, 94.8396633765946)

(-61.29315197783757, -62.2931602431943)

(55.01488136378469, -54.014894037229)

(5.160488137379001, -4.18298575484622)

(-45.595989296601644, 46.5960090292294)

(-67.57339961478453, -68.5734058119581)

(-36.18205312107074, -37.1820919159977)

(58.15444272418823, 57.1544534233191)

(-83.27593243427538, 84.275935773724)

(86.41720818192732, -85.4172113893473)

(-39.31947137072508, 40.3195018088614)

(48.73655825311442, -47.7365766064473)


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:
$$x_{1} = 67.5742746536542$$
$$x_{2} = 36.185096663082$$
$$x_{3} = 11.1893928335334$$
$$x_{4} = 42.4597030690427$$
$$x_{5} = -17.3871055208222$$
$$x_{6} = 98.9805779624548$$
$$x_{7} = -48.7348777037979$$
$$x_{8} = -92.6983251388017$$
$$x_{9} = -80.1352578714972$$
$$x_{10} = 73.8548723024594$$
$$x_{11} = -42.4574903585174$$
$$x_{12} = 92.6987903619905$$
$$x_{13} = 80.135880273854$$
$$x_{14} = -5.03252136188435$$
$$x_{15} = -55.0135619144274$$
$$x_{16} = 29.914190397935$$
$$x_{17} = -29.9097446501775$$
$$x_{18} = -23.6429266008895$$
$$x_{19} = 17.4001107835996$$
$$x_{20} = 23.6500166357864$$
$$x_{21} = -11.1586068457488$$
$$x_{22} = -73.8541396332586$$
$$x_{23} = -98.9801698872744$$
$$x_{24} = 61.2942152651978$$
$$x_{25} = 0.325342230148932$$
$$x_{26} = -86.4166729136966$$
$$x_{27} = -61.2931519778376$$
$$x_{28} = 55.0148813637847$$
$$x_{29} = 5.160488137379$$
$$x_{30} = -67.5733996147845$$
$$x_{31} = -36.1820531210707$$
$$x_{32} = 86.4172081819273$$
$$x_{33} = 48.7365582531144$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{33} = -95.83922578684$$
$$x_{33} = -26.7754196064401$$
$$x_{33} = 89.5579708655131$$
$$x_{33} = -70.7137161464592$$
$$x_{33} = -64.4332054060865$$
$$x_{33} = -76.9946571767899$$
$$x_{33} = -20.5130526124428$$
$$x_{33} = -58.1532616938786$$
$$x_{33} = -8.07099262916911$$
$$x_{33} = -33.0454005126875$$
$$x_{33} = 83.276508808943$$
$$x_{33} = -51.8740864721756$$
$$x_{33} = 20.5224422884564$$
$$x_{33} = -89.5574724595818$$
$$x_{33} = 51.8755701510007$$
$$x_{33} = 8.12754793711753$$
$$x_{33} = 70.7145152693381$$
$$x_{33} = -14.2674231119067$$
$$x_{33} = 33.0490463971436$$
$$x_{33} = 26.7809591256787$$
$$x_{33} = 64.4341677074013$$
$$x_{33} = 76.9953313457533$$
$$x_{33} = -2.1381977537389$$
$$x_{33} = 45.5979086029841$$
$$x_{33} = 14.2865731358648$$
$$x_{33} = 2.49855432221968$$
$$x_{33} = 39.3220501388138$$
$$x_{33} = 95.839661033084$$
$$x_{33} = -45.5959892966016$$
$$x_{33} = 58.1544427241882$$
$$x_{33} = -83.2759324342754$$
$$x_{33} = -39.3194713707251$$
Decrece en los intervalos
$$\left[98.9805779624548, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, -98.9801698872744\right]$$
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
$$- \left(x - 1\right) \sin{\left(x \right)} + 3 \cos{\left(x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 75.4385036112831$$
$$x_{2} = 28.3834539138903$$
$$x_{3} = -15.8838129392422$$
$$x_{4} = -81.7176610540762$$
$$x_{5} = 47.1887495815223$$
$$x_{6} = 72.2986827413767$$
$$x_{7} = 1.42881854757928$$
$$x_{8} = 6.76313728422024$$
$$x_{9} = 3.93751430899144$$
$$x_{10} = -62.8787825401164$$
$$x_{11} = -9.69817756455675$$
$$x_{12} = 66.0195529912889$$
$$x_{13} = -0.986025536372951$$
$$x_{14} = 40.915721812001$$
$$x_{15} = 15.9065639434092$$
$$x_{16} = 56.6025698416552$$
$$x_{17} = 31.5139273488227$$
$$x_{18} = -69.1577731093916$$
$$x_{19} = 69.1590247031158$$
$$x_{20} = -160.239829011299$$
$$x_{21} = 44.0518680761568$$
$$x_{22} = -40.91216089928$$
$$x_{23} = -75.4374513289143$$
$$x_{24} = 62.880295841664$$
$$x_{25} = -66.018179834844$$
$$x_{26} = -6.65661829887271$$
$$x_{27} = 87.9990637721542$$
$$x_{28} = 59.7412874881635$$
$$x_{29} = -91.1387350517616$$
$$x_{30} = 53.4641947647012$$
$$x_{31} = -34.6414928078307$$
$$x_{32} = -25.2465480728229$$
$$x_{33} = -53.4621036729763$$
$$x_{34} = 84.8587608346542$$
$$x_{35} = -87.9982900547624$$
$$x_{36} = -94.2792556008415$$
$$x_{37} = 22.1321698987459$$
$$x_{38} = -31.5079509982699$$
$$x_{39} = -18.9984571864826$$
$$x_{40} = 12.8150295243216$$
$$x_{41} = 81.7185580689738$$
$$x_{42} = -3.70884503293906$$
$$x_{43} = 9.75490347566877$$
$$x_{44} = 37.7804966491432$$
$$x_{45} = 128.828763386163$$
$$x_{46} = -56.6007034450817$$
$$x_{47} = 34.6464464930881$$
$$x_{48} = 78.578467605018$$
$$x_{49} = -44.0487934249339$$
$$x_{50} = -100.560495372463$$
$$x_{51} = -47.1860682085298$$
$$x_{52} = -50.3238683587219$$
$$x_{53} = -22.1201843650869$$
$$x_{54} = 91.1394564365084$$
$$x_{55} = 19.0145734103134$$
$$x_{56} = 25.2557980623306$$
$$x_{57} = -84.8579288811143$$
$$x_{58} = 97.4204759502933$$
$$x_{59} = -78.5774975948637$$
$$x_{60} = -28.3761048801146$$
$$x_{61} = 94.279929785141$$
$$x_{62} = -97.419844483648$$
$$x_{63} = -59.73961147602$$
$$x_{64} = -12.7807216721377$$
$$x_{65} = 100.561088054347$$
$$x_{66} = 50.3262272039457$$
$$x_{67} = -72.2975372704099$$
$$x_{68} = -37.7763248279935$$

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
$$\left[128.828763386163, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -100.560495372463\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(x - 1\right) \sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right) = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(x - 1\right) \sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right) = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
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) + (-1 + x)*sin(x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = x \lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(x - 1\right) \sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}}{x}\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = x \lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(x - 1\right) \sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}}{x}\right)$$
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:
$$\left(x - 1\right) \sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)} = - \left(- x - 1\right) \sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}$$
- No
$$\left(x - 1\right) \sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)} = \left(- x - 1\right) \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = -cos(x)+(-1+x)*sin(x)