Sr Examen

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

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
         1            
f(x) = ------ + cos(x)
       sin(x)         
$$f{\left(x \right)} = \cos{\left(x \right)} + \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}$$
f = cos(x) + 1/sin(x)
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 3.14159265358979$$
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:
$$\cos{\left(x \right)} + \frac{1}{\sin{\left(x \right)}} = 0$$
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 1/sin(x) + cos(x).
$$\frac{1}{\sin{\left(0 \right)}} + \cos{\left(0 \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \tilde{\infty}$$
signof no cruza Y
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
$$- \sin{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{6} + x^{4} - 8 x^{3} - x^{2} - 1, 0\right)} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{6} + x^{4} - 8 x^{3} - x^{2} - 1, 1\right)} \right)}$$
Signos de extremos en los puntos:
       /       / 6    4      3    2       \\                         1                              /      /       / 6    4      3    2       \\\ 
(2*atan\CRootOf\x  + x  - 8*x  - x  - 1, 0//, ------------------------------------------------ + cos\2*atan\CRootOf\x  + x  - 8*x  - x  - 1, 0///)
                                                 /      /       / 6    4      3    2       \\\                                                    
                                              sin\2*atan\CRootOf\x  + x  - 8*x  - x  - 1, 0///                                                    

       /       / 6    4      3    2       \\                         1                              /      /       / 6    4      3    2       \\\ 
(2*atan\CRootOf\x  + x  - 8*x  - x  - 1, 1//, ------------------------------------------------ + cos\2*atan\CRootOf\x  + x  - 8*x  - x  - 1, 1///)
                                                 /      /       / 6    4      3    2       \\\                                                    
                                              sin\2*atan\CRootOf\x  + x  - 8*x  - x  - 1, 1///                                                    


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:
$$x_{1} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{6} + x^{4} - 8 x^{3} - x^{2} - 1, 1\right)} \right)}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{6} + x^{4} - 8 x^{3} - x^{2} - 1, 0\right)} \right)}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{6} + x^{4} - 8 x^{3} - x^{2} - 1, 0\right)} \right)}\right] \cup \left[2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{6} + x^{4} - 8 x^{3} - x^{2} - 1, 1\right)} \right)}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left[2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{6} + x^{4} - 8 x^{3} - x^{2} - 1, 0\right)} \right)}, 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{6} + x^{4} - 8 x^{3} - x^{2} - 1, 1\right)} \right)}\right]$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 3.14159265358979$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
True

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

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \lim_{x \to \infty}\left(\cos{\left(x \right)} + \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}\right)$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función 1/sin(x) + cos(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:
$$y = x \lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\cos{\left(x \right)} + \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}}{x}\right)$$
True

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