Sr Examen

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Gráfico de la función y = 3*sin(x)*2*cos(x)-2*sin(x)*3*cos(x)/3*cos(x)*2*cos(x)+3*sin(x)*2*sin(x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                           2*sin(x)*3*cos(x)                                    
f(x) = 3*sin(x)*2*cos(x) - -----------------*cos(x)*2*cos(x) + 3*sin(x)*2*sin(x)
                                   3                                            
$$f{\left(x \right)} = \left(- 2 \frac{3 \cdot 2 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}}{3} \cos{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}\right) + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \sin{\left(x \right)}$$
f = -2*((((3*(2*sin(x)))*cos(x))/3)*cos(x))*cos(x) + (2*(3*sin(x)))*cos(x) + (2*(3*sin(x)))*sin(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:
$$\left(- 2 \frac{3 \cdot 2 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}}{3} \cos{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}\right) + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \sin{\left(x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{6} - 6 x^{5} + 9 x^{4} - 12 x^{3} - 9 x^{2} - 6 x - 1, 0\right)} \right)}$$
$$x_{3} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{6} - 6 x^{5} + 9 x^{4} - 12 x^{3} - 9 x^{2} - 6 x - 1, 1\right)} \right)}$$
Solución numérica
$$x_{1} = -97.805966133881$$
$$x_{2} = -418.24841680004$$
$$x_{3} = -41.2572983692647$$
$$x_{4} = 30.9993326633005$$
$$x_{5} = -904.77868423386$$
$$x_{6} = -56.9652616372137$$
$$x_{7} = 9.00818408817194$$
$$x_{8} = -72.6732249051627$$
$$x_{9} = -69.5316322515729$$
$$x_{10} = -34.5575191894877$$
$$x_{11} = 81.2648151207372$$
$$x_{12} = -43.9822971502571$$
$$x_{13} = 21.5745547025311$$
$$x_{14} = 28.2743338823081$$
$$x_{15} = -91.5227808267014$$
$$x_{16} = -12.5663706143592$$
$$x_{17} = 59.6902604182061$$
$$x_{18} = -40.8407044966673$$
$$x_{19} = -84.8230016469244$$
$$x_{20} = 15.707963267949$$
$$x_{21} = 100.114371042276$$
$$x_{22} = -15.707963267949$$
$$x_{23} = -37.6991118430775$$
$$x_{24} = 59.2736665456086$$
$$x_{25} = -47.5404836764443$$
$$x_{26} = -72.2566310325652$$
$$x_{27} = -19.2661497941362$$
$$x_{28} = 90.6895930815066$$
$$x_{29} = -63.2484469443933$$
$$x_{30} = -18.8495559215388$$
$$x_{31} = 53.4070751110265$$
$$x_{32} = -28.6909277549056$$
$$x_{33} = -12.9829644869566$$
$$x_{34} = 65.9734457253857$$
$$x_{35} = 21.9911485751286$$
$$x_{36} = 93.8311857350964$$
$$x_{37} = -6.28318530717959$$
$$x_{38} = 74.9816298135576$$
$$x_{39} = -65.9734457253857$$
$$x_{40} = 81.6814089933346$$
$$x_{41} = 52.990481238429$$
$$x_{42} = 37.2825179704801$$
$$x_{43} = -56.5486677646163$$
$$x_{44} = 97.3893722612836$$
$$x_{45} = 37.6991118430775$$
$$x_{46} = 62.4152591991984$$
$$x_{47} = 96.9727783886862$$
$$x_{48} = -21.9911485751286$$
$$x_{49} = 3.14159265358979$$
$$x_{50} = 24.7161473561209$$
$$x_{51} = -50.2654824574367$$
$$x_{52} = -94.2477796076938$$
$$x_{53} = -85.2395955195219$$
$$x_{54} = -53.8236689836239$$
$$x_{55} = -9.84137183336681$$
$$x_{56} = 12.1497767417617$$
$$x_{57} = -62.8318530717959$$
$$x_{58} = 84.406407774327$$
$$x_{59} = -59.6902604182061$$
$$x_{60} = -25.5493351013158$$
$$x_{61} = 2.72499878099236$$
$$x_{62} = 78.1232224671474$$
$$x_{63} = -31.8325204084954$$
$$x_{64} = 46.7072959312495$$
$$x_{65} = -87.9645943005142$$
$$x_{66} = 34.1409253168903$$
$$x_{67} = -50.6820763300341$$
$$x_{68} = -28.2743338823081$$
$$x_{69} = -34.9741130620852$$
$$x_{70} = 6.28318530717959$$
$$x_{71} = 15.2913693953515$$
$$x_{72} = -94.6643734802912$$
$$x_{73} = 0$$
$$x_{74} = 87.9645943005142$$
$$x_{75} = -153.9380400259$$
$$x_{76} = 43.9822971502571$$
$$x_{77} = 68.698444506378$$
$$x_{78} = -3.55818652618723$$
$$x_{79} = 49.8488885848393$$
$$x_{80} = -75.8148175587525$$
$$x_{81} = 31.4159265358979$$
$$x_{82} = 72.2566310325652$$
$$x_{83} = 94.2477796076938$$
$$x_{84} = -100.530964914873$$
$$x_{85} = 18.4329620489413$$
$$x_{86} = 9.42477796076938$$
$$x_{87} = -78.5398163397448$$
$$x_{88} = -81.6814089933346$$
$$x_{89} = 40.4241106240699$$
$$x_{90} = -78.9564102123423$$
$$x_{91} = 56.1320738920188$$
$$x_{92} = 50.2654824574367$$
$$x_{93} = 75.398223686155$$
$$x_{94} = -6.69977917977702$$
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 ((3*sin(x))*2)*cos(x) - (((((2*sin(x))*3)*cos(x))/3)*cos(x))*2*cos(x) + ((3*sin(x))*2)*sin(x).
$$\left(2 \cdot 3 \sin{\left(0 \right)} \cos{\left(0 \right)} - 2 \frac{3 \cdot 2 \sin{\left(0 \right)} \cos{\left(0 \right)}}{3} \cos{\left(0 \right)} \cos{\left(0 \right)}\right) + 2 \cdot 3 \sin{\left(0 \right)} \sin{\left(0 \right)}$$
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
$$\left(- 2 \left(- 2 \sin^{2}{\left(x \right)} + 2 \cos^{2}{\left(x \right)}\right) \cos{\left(x \right)} + 4 \sin^{2}{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}\right) \cos{\left(x \right)} + 4 \sin^{2}{\left(x \right)} \cos^{2}{\left(x \right)} - 6 \sin^{2}{\left(x \right)} + 12 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} + 6 \cos^{2}{\left(x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{8} - 12 x^{7} + 20 x^{6} - 12 x^{5} - 90 x^{4} + 12 x^{3} + 20 x^{2} + 12 x + 1, 0\right)} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{8} - 12 x^{7} + 20 x^{6} - 12 x^{5} - 90 x^{4} + 12 x^{3} + 20 x^{2} + 12 x + 1, 1\right)} \right)}$$
$$x_{3} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{8} - 12 x^{7} + 20 x^{6} - 12 x^{5} - 90 x^{4} + 12 x^{3} + 20 x^{2} + 12 x + 1, 2\right)} \right)}$$
$$x_{4} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{8} - 12 x^{7} + 20 x^{6} - 12 x^{5} - 90 x^{4} + 12 x^{3} + 20 x^{2} + 12 x + 1, 3\right)} \right)}$$
Signos de extremos en los puntos:
       /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\       2/      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\        3/      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\    /      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\        /      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\    /      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\ 
(2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 0//, 6*sin \2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 0/// - 4*cos \2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 0///*sin\2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 0/// + 6*cos\2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 0///*sin\2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 0///)

       /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\       2/      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\        3/      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\    /      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\        /      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\    /      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\ 
(2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 1//, 6*sin \2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 1/// - 4*cos \2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 1///*sin\2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 1/// + 6*cos\2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 1///*sin\2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 1///)

       /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\       2/      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\        3/      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\    /      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\        /      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\    /      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\ 
(2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 2//, 6*sin \2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 2/// - 4*cos \2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 2///*sin\2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 2/// + 6*cos\2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 2///*sin\2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 2///)

       /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\       2/      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\        3/      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\    /      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\        /      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\    /      /       / 8       7       6       5       4       3       2              \\\ 
(2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 3//, 6*sin \2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 3/// - 4*cos \2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 3///*sin\2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 3/// + 6*cos\2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 3///*sin\2*atan\CRootOf\x  - 12*x  + 20*x  - 12*x  - 90*x  + 12*x  + 20*x  + 12*x + 1, 3///)


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:
$$x_{1} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{8} - 12 x^{7} + 20 x^{6} - 12 x^{5} - 90 x^{4} + 12 x^{3} + 20 x^{2} + 12 x + 1, 1\right)} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{8} - 12 x^{7} + 20 x^{6} - 12 x^{5} - 90 x^{4} + 12 x^{3} + 20 x^{2} + 12 x + 1, 3\right)} \right)}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{2} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{8} - 12 x^{7} + 20 x^{6} - 12 x^{5} - 90 x^{4} + 12 x^{3} + 20 x^{2} + 12 x + 1, 0\right)} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{8} - 12 x^{7} + 20 x^{6} - 12 x^{5} - 90 x^{4} + 12 x^{3} + 20 x^{2} + 12 x + 1, 2\right)} \right)}$$
Decrece en los intervalos
$$\left[2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{8} - 12 x^{7} + 20 x^{6} - 12 x^{5} - 90 x^{4} + 12 x^{3} + 20 x^{2} + 12 x + 1, 3\right)} \right)}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{8} - 12 x^{7} + 20 x^{6} - 12 x^{5} - 90 x^{4} + 12 x^{3} + 20 x^{2} + 12 x + 1, 1\right)} \right)}\right] \cup \left[2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{8} - 12 x^{7} + 20 x^{6} - 12 x^{5} - 90 x^{4} + 12 x^{3} + 20 x^{2} + 12 x + 1, 2\right)} \right)}, 2 \operatorname{atan}{\left(\operatorname{CRootOf} {\left(x^{8} - 12 x^{7} + 20 x^{6} - 12 x^{5} - 90 x^{4} + 12 x^{3} + 20 x^{2} + 12 x + 1, 3\right)} \right)}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(- 2 \frac{3 \cdot 2 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}}{3} \cos{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}\right) + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \sin{\left(x \right)}\right) = \left\langle -10, 16\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle -10, 16\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(- 2 \frac{3 \cdot 2 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}}{3} \cos{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}\right) + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \sin{\left(x \right)}\right) = \left\langle -10, 16\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle -10, 16\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función ((3*sin(x))*2)*cos(x) - (((((2*sin(x))*3)*cos(x))/3)*cos(x))*2*cos(x) + ((3*sin(x))*2)*sin(x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(- 2 \frac{3 \cdot 2 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}}{3} \cos{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}\right) + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \sin{\left(x \right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(- 2 \frac{3 \cdot 2 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}}{3} \cos{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}\right) + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \sin{\left(x \right)}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\left(- 2 \frac{3 \cdot 2 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}}{3} \cos{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}\right) + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \sin{\left(x \right)} = 6 \sin^{2}{\left(x \right)} + 4 \sin{\left(x \right)} \cos^{3}{\left(x \right)} - 6 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}$$
- No
$$\left(- 2 \frac{3 \cdot 2 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}}{3} \cos{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}\right) + 2 \cdot 3 \sin{\left(x \right)} \sin{\left(x \right)} = - 6 \sin^{2}{\left(x \right)} - 4 \sin{\left(x \right)} \cos^{3}{\left(x \right)} + 6 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar