Sr Examen

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-exp(x)+(-cos(2*x)-sin(2*x))*exp(-x)

Gráfico de la función y = -exp(x)+(-cos(2*x)-sin(2*x))*exp(-x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

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

Solución numérica
$$x_{1} = -17.6714586764426$$
$$x_{2} = -9.8174770435179$$
$$x_{3} = -11.3882733692176$$
$$x_{4} = -0.519207818633278$$
$$x_{5} = -5.10507505310611$$
$$x_{6} = -27.096236637212$$
$$x_{7} = -16.1006623496477$$
$$x_{8} = -19.2422550032375$$
$$x_{9} = -31.8086256175967$$
$$x_{10} = -23.9546439836222$$
$$x_{11} = -1.95643002182714$$
$$x_{12} = -8.24668069138032$$
$$x_{13} = -25.5254403104171$$
$$x_{14} = -30.2378292908018$$
$$x_{15} = -3.53459258314632$$
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 -exp(x) + (-cos(2*x) - sin(2*x))*exp(-x).
$$- e^{0} + \left(- \cos{\left(0 \cdot 2 \right)} - \sin{\left(0 \cdot 2 \right)}\right) e^{- 0}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = -2$$
Punto:
(0, -2)
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
$$- \left(- \sin{\left(2 x \right)} - \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{- x} + \left(2 \sin{\left(2 x \right)} - 2 \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{- x} - e^{x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -13.9762916639559$$
$$x_{2} = -28.1134586051098$$
$$x_{3} = -6.12230926930522$$
$$x_{4} = -29.6842549319047$$
$$x_{5} = -20.2594769711353$$
$$x_{6} = -1.41917474659026$$
$$x_{7} = -15.5470879907506$$
$$x_{8} = -9.26390268215054$$
$$x_{9} = -17.1178843175455$$
$$x_{10} = -7.6931063896479$$
$$x_{11} = -21.8302732979302$$
$$x_{12} = -23.4010696247251$$
Signos de extremos en los puntos:
(-13.976291663955863, 1485546.80095903)

(-28.11345860510982, -2049179161219.9)

(-6.12230926930522, -576.696221099945)

(-29.684254931904714, 9857530004593.87)

(-20.259476971135335, 795497915.805527)

(-1.4191747465902602, 4.93758082187604)

(-15.54708799075064, -7146189.28438315)

(-9.263902682150542, -13345.0993333152)

(-17.117884317545542, 34376581.9126212)

(-7.693106389647903, 2774.173120105)

(-21.83027329793023, -3826724730.58757)

(-23.401069624725128, 18408372759.6722)


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:
$$x_{1} = -28.1134586051098$$
$$x_{2} = -6.12230926930522$$
$$x_{3} = -15.5470879907506$$
$$x_{4} = -9.26390268215054$$
$$x_{5} = -21.8302732979302$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{5} = -13.9762916639559$$
$$x_{5} = -29.6842549319047$$
$$x_{5} = -20.2594769711353$$
$$x_{5} = -1.41917474659026$$
$$x_{5} = -17.1178843175455$$
$$x_{5} = -7.6931063896479$$
$$x_{5} = -23.4010696247251$$
Decrece en los intervalos
$$\left[-6.12230926930522, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, -28.1134586051098\right]$$
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
$$- 4 \left(\sin{\left(2 x \right)} - \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{- x} + 3 \left(\sin{\left(2 x \right)} + \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{- x} - e^{x} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -27.5598842462128$$
$$x_{2} = -7.13953195339896$$
$$x_{3} = -18.1351062854434$$
$$x_{4} = -21.2766989390332$$
$$x_{5} = -3.99791552440217$$
$$x_{6} = -11.8519209782674$$
$$x_{7} = -5.56873670038372$$
$$x_{8} = -10.2811246513858$$
$$x_{9} = -25.9890879194179$$
$$x_{10} = 0.512062956203403$$
$$x_{11} = -13.4227173050585$$
$$x_{12} = -19.7059026122383$$
$$x_{13} = -29.1306805730077$$

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
$$\left[-3.99791552440217, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -29.1306805730077\right]$$
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:
$$y = \lim_{x \to -\infty}\left(\left(- \sin{\left(2 x \right)} - \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{- x} - e^{x}\right)$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(- \sin{\left(2 x \right)} - \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{- x} - e^{x}\right) = -\infty$$
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 -exp(x) + (-cos(2*x) - sin(2*x))*exp(-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:
$$y = x \lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(- \sin{\left(2 x \right)} - \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{- x} - e^{x}}{x}\right)$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(- \sin{\left(2 x \right)} - \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{- x} - e^{x}}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la derecha
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:
$$\left(- \sin{\left(2 x \right)} - \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{- x} - e^{x} = \left(\sin{\left(2 x \right)} - \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{x} - e^{- x}$$
- No
$$\left(- \sin{\left(2 x \right)} - \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{- x} - e^{x} = - \left(\sin{\left(2 x \right)} - \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{x} + e^{- x}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar
Gráfico
Gráfico de la función y = -exp(x)+(-cos(2*x)-sin(2*x))*exp(-x)