Sr Examen

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

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

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

Solución numérica
$$x_{1} = 69.1150383789755$$
$$x_{2} = -62.8318530717959$$
$$x_{3} = -75.398223686155$$
$$x_{4} = -43.9822971502571$$
$$x_{5} = 31.4159265358979$$
$$x_{6} = 43.9822971502571$$
$$x_{7} = 62.8318530717959$$
$$x_{8} = 25.1327412287183$$
$$x_{9} = -12.5663706143592$$
$$x_{10} = 50.2654824574367$$
$$x_{11} = 37.6991118430775$$
$$x_{12} = -81.6814089933346$$
$$x_{13} = 18.8495559215388$$
$$x_{14} = 6.28318530717959$$
$$x_{15} = 75.398223686155$$
$$x_{16} = -56.5486677646163$$
$$x_{17} = -50.2654824574367$$
$$x_{18} = -94.2477796076938$$
$$x_{19} = -25.1327412287183$$
$$x_{20} = -37.6991118430775$$
$$x_{21} = -31.4159265358979$$
$$x_{22} = 94.2477796076938$$
$$x_{23} = 87.9645943005142$$
$$x_{24} = -69.1150383789755$$
$$x_{25} = -6.28318530717959$$
$$x_{26} = -18.8495559215388$$
$$x_{27} = 81.6814089933346$$
$$x_{28} = -100.530964914873$$
$$x_{29} = 12.5663706143592$$
$$x_{30} = -87.9645943005142$$
$$x_{31} = 56.5486677646163$$
$$x_{32} = 100.530964914873$$
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 (log(-1 + cos(x/2))/2 - log(1 + cos(x/2))/2)*sin(x/2).
$$\left(\frac{\log{\left(-1 + \cos{\left(\frac{0}{2} \right)} \right)}}{2} - \frac{\log{\left(1 + \cos{\left(\frac{0}{2} \right)} \right)}}{2}\right) \sin{\left(\frac{0}{2} \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \text{NaN}$$
- no hay soluciones de la ecuación
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
$$\frac{\left(\frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1 \right)}}{2} - \frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1 \right)}}{2}\right) \cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2} + \left(\frac{\sin{\left(\frac{x}{2} \right)}}{4 \left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1\right)} - \frac{\sin{\left(\frac{x}{2} \right)}}{4 \left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1\right)}\right) \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} = 0$$
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
$$\frac{\left(2 \left(\frac{1}{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1} - \frac{1}{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1}\right) \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - \log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1 \right)} + \log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1 \right)} + \frac{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1} + \frac{\sin^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}}{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1\right)^{2}} - \frac{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1} - \frac{\sin^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}}{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1\right)^{2}}\right) \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}}{8} = 0$$
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
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(\frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1 \right)}}{2} - \frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1 \right)}}{2}\right) \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}\right) = \left\langle - \frac{1}{2}, \frac{1}{2}\right\rangle \left(\log{\left(\left\langle -2, 0\right\rangle \right)} - \log{\left(\left\langle 0, 2\right\rangle \right)}\right)$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle - \frac{1}{2}, \frac{1}{2}\right\rangle \left(\log{\left(\left\langle -2, 0\right\rangle \right)} - \log{\left(\left\langle 0, 2\right\rangle \right)}\right)$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(\frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1 \right)}}{2} - \frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1 \right)}}{2}\right) \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}\right) = \left\langle - \frac{1}{2}, \frac{1}{2}\right\rangle \left(\log{\left(\left\langle -2, 0\right\rangle \right)} - \log{\left(\left\langle 0, 2\right\rangle \right)}\right)$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle - \frac{1}{2}, \frac{1}{2}\right\rangle \left(\log{\left(\left\langle -2, 0\right\rangle \right)} - \log{\left(\left\langle 0, 2\right\rangle \right)}\right)$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función (log(-1 + cos(x/2))/2 - log(1 + cos(x/2))/2)*sin(x/2), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1 \right)}}{2} - \frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1 \right)}}{2}\right) \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1 \right)}}{2} - \frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1 \right)}}{2}\right) \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\left(\frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1 \right)}}{2} - \frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1 \right)}}{2}\right) \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} = - \left(\frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1 \right)}}{2} - \frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1 \right)}}{2}\right) \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}$$
- No
$$\left(\frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1 \right)}}{2} - \frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1 \right)}}{2}\right) \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} = \left(\frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - 1 \right)}}{2} - \frac{\log{\left(\cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1 \right)}}{2}\right) \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar