Sr Examen

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Gráfico de la función y = 3*cos(x-pi/6)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
            /    pi\
f(x) = 3*cos|x - --|
            \    6 /
$$f{\left(x \right)} = 3 \cos{\left(x - \frac{\pi}{6} \right)}$$
f = 3*cos(x - pi/6)
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:
$$3 \cos{\left(x - \frac{\pi}{6} \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = - \frac{\pi}{3}$$
$$x_{2} = \frac{2 \pi}{3}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 90.0589894029074$$
$$x_{2} = 52.3598775598299$$
$$x_{3} = 11.5191730631626$$
$$x_{4} = 99.4837673636768$$
$$x_{5} = 39.7935069454707$$
$$x_{6} = -1.0471975511966$$
$$x_{7} = 33.5103216382911$$
$$x_{8} = -48.1710873550435$$
$$x_{9} = -89.0117918517108$$
$$x_{10} = -38.7463093942741$$
$$x_{11} = 30.3687289847013$$
$$x_{12} = -32.4631240870945$$
$$x_{13} = 36.6519142918809$$
$$x_{14} = -35.6047167406843$$
$$x_{15} = 8.37758040957278$$
$$x_{16} = -16.7551608191456$$
$$x_{17} = 93.2005820564972$$
$$x_{18} = -73.3038285837618$$
$$x_{19} = 55.5014702134197$$
$$x_{20} = -92.1533845053006$$
$$x_{21} = 74.3510261349584$$
$$x_{22} = 17.8023583703422$$
$$x_{23} = -67.0206432765823$$
$$x_{24} = 4579.39489138272$$
$$x_{25} = -51.3126800086333$$
$$x_{26} = 27.2271363311115$$
$$x_{27} = -57.5958653158129$$
$$x_{28} = 102.625360017267$$
$$x_{29} = -29.3215314335047$$
$$x_{30} = -85.870199198121$$
$$x_{31} = -82.7286065445312$$
$$x_{32} = -54.4542726622231$$
$$x_{33} = 58.6430628670095$$
$$x_{34} = 77.4926187885482$$
$$x_{35} = 64.9262481741891$$
$$x_{36} = 86.9173967493176$$
$$x_{37} = 24.0855436775217$$
$$x_{38} = 83.7758040957278$$
$$x_{39} = -154.985237577096$$
$$x_{40} = -26.1799387799149$$
$$x_{41} = -98.4365698124802$$
$$x_{42} = -60.7374579694027$$
$$x_{43} = 5.23598775598299$$
$$x_{44} = 49.2182849062401$$
$$x_{45} = 71.2094334813686$$
$$x_{46} = -70.162235930172$$
$$x_{47} = 20.943951023932$$
$$x_{48} = 80.634211442138$$
$$x_{49} = -95.2949771588904$$
$$x_{50} = -79.5870138909414$$
$$x_{51} = -13.6135681655558$$
$$x_{52} = 61.7846555205993$$
$$x_{53} = -23.0383461263252$$
$$x_{54} = -41.8879020478639$$
$$x_{55} = -76.4454212373516$$
$$x_{56} = -4.18879020478639$$
$$x_{57} = -63.8790506229925$$
$$x_{58} = 2.0943951023932$$
$$x_{59} = 68.0678408277789$$
$$x_{60} = 42.9350995990605$$
$$x_{61} = -7.33038285837618$$
$$x_{62} = -19.8967534727354$$
$$x_{63} = -45.0294947014537$$
$$x_{64} = -10.471975511966$$
$$x_{65} = 46.0766922526503$$
$$x_{66} = 14.6607657167524$$
$$x_{67} = 96.342174710087$$
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*cos(x - pi/6).
$$3 \cos{\left(- \frac{\pi}{6} \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \frac{3 \sqrt{3}}{2}$$
Punto:
(0, 3*sqrt(3)/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
$$- 3 \sin{\left(x - \frac{\pi}{6} \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{\pi}{6}$$
$$x_{2} = \frac{7 \pi}{6}$$
Signos de extremos en los puntos:
 pi       /pi   pi\ 
(--, 3*cos|-- - --|)
 6        \6    6 / 

 7*pi        /pi   pi\ 
(----, -3*cos|-- - --|)
  6          \6    6 / 


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:
$$x_{1} = \frac{7 \pi}{6}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = \frac{\pi}{6}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, \frac{\pi}{6}\right] \cup \left[\frac{7 \pi}{6}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left[\frac{\pi}{6}, \frac{7 \pi}{6}\right]$$
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
$$- 3 \sin{\left(x + \frac{\pi}{3} \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\pi}{3}$$
$$x_{2} = \frac{2 \pi}{3}$$

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
$$\left(-\infty, - \frac{\pi}{3}\right] \cup \left[\frac{2 \pi}{3}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left[- \frac{\pi}{3}, \frac{2 \pi}{3}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(3 \cos{\left(x - \frac{\pi}{6} \right)}\right) = \left\langle -3, 3\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle -3, 3\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(3 \cos{\left(x - \frac{\pi}{6} \right)}\right) = \left\langle -3, 3\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle -3, 3\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función 3*cos(x - pi/6), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{3 \cos{\left(x - \frac{\pi}{6} \right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{3 \cos{\left(x - \frac{\pi}{6} \right)}}{x}\right) = 0$$
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:
$$3 \cos{\left(x - \frac{\pi}{6} \right)} = 3 \cos{\left(x + \frac{\pi}{6} \right)}$$
- No
$$3 \cos{\left(x - \frac{\pi}{6} \right)} = - 3 \cos{\left(x + \frac{\pi}{6} \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar