Sr Examen

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Gráfico de la función y = asin(2*sqrt(x*(1-x)))/4-(1/2-x)*sqrt(x*(1-x))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
           /    ___________\                          
       asin\2*\/ x*(1 - x) /               ___________
f(x) = --------------------- - (1/2 - x)*\/ x*(1 - x) 
                 4                                    
$$f{\left(x \right)} = - \sqrt{x \left(1 - x\right)} \left(\frac{1}{2} - x\right) + \frac{\operatorname{asin}{\left(2 \sqrt{x \left(1 - x\right)} \right)}}{4}$$
f = -sqrt(x*(1 - x))*(1/2 - x) + asin(2*sqrt(x*(1 - x)))/4
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:
$$- \sqrt{x \left(1 - x\right)} \left(\frac{1}{2} - x\right) + \frac{\operatorname{asin}{\left(2 \sqrt{x \left(1 - x\right)} \right)}}{4} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = 0$$
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 asin(2*sqrt(x*(1 - x)))/4 - (1/2 - x)*sqrt(x*(1 - x)).
$$\frac{\operatorname{asin}{\left(2 \sqrt{0 \left(1 - 0\right)} \right)}}{4} - \sqrt{0 \left(1 - 0\right)} \left(\frac{1}{2} - 0\right)$$
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
$$\sqrt{x \left(1 - x\right)} + \frac{\sqrt{x \left(1 - x\right)} \left(\frac{1}{2} - x\right) \left(x - \frac{1}{2}\right)}{x \left(1 - x\right)} + \frac{\sqrt{x \left(1 - x\right)} \left(\frac{1}{2} - x\right)}{2 x \left(1 - x\right) \sqrt{- 4 x \left(1 - x\right) + 1}} = 0$$
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
$$\frac{\sqrt{- x \left(x - 1\right)} \left(3 x - \frac{\left(2 x - 1\right)^{2}}{2 \left(- 4 x \left(1 - x\right) + 1\right)^{\frac{3}{2}}} - \frac{3}{2} + \frac{1}{2 \sqrt{- 4 x \left(1 - x\right) + 1}} - \frac{\left(2 x - 1\right)^{2}}{4 \left(x - 1\right)} - \frac{2 x - 1}{4 \left(x - 1\right) \sqrt{- 4 x \left(1 - x\right) + 1}} - \frac{\left(2 x - 1\right)^{2}}{4 x} - \frac{2 x - 1}{4 x \sqrt{- 4 x \left(1 - x\right) + 1}} + \frac{\left(2 x - 1\right)^{3}}{8 x \left(x - 1\right)} + \frac{\left(2 x - 1\right)^{2}}{8 x \left(x - 1\right) \sqrt{- 4 x \left(1 - x\right) + 1}}\right)}{x \left(x - 1\right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{2}}{2}$$

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:
No tiene corvaduras en todo el eje numérico
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:
$$y = \lim_{x \to -\infty}\left(- \sqrt{x \left(1 - x\right)} \left(\frac{1}{2} - x\right) + \frac{\operatorname{asin}{\left(2 \sqrt{x \left(1 - x\right)} \right)}}{4}\right)$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(- \sqrt{x \left(1 - x\right)} \left(\frac{1}{2} - x\right) + \frac{\operatorname{asin}{\left(2 \sqrt{x \left(1 - x\right)} \right)}}{4}\right) = \infty i$$
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 asin(2*sqrt(x*(1 - x)))/4 - (1/2 - x)*sqrt(x*(1 - 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:
$$y = x \lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- \sqrt{x \left(1 - x\right)} \left(\frac{1}{2} - x\right) + \frac{\operatorname{asin}{\left(2 \sqrt{x \left(1 - x\right)} \right)}}{4}}{x}\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = x \lim_{x \to \infty}\left(\frac{- \sqrt{x \left(1 - x\right)} \left(\frac{1}{2} - x\right) + \frac{\operatorname{asin}{\left(2 \sqrt{x \left(1 - x\right)} \right)}}{4}}{x}\right)$$
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:
$$- \sqrt{x \left(1 - x\right)} \left(\frac{1}{2} - x\right) + \frac{\operatorname{asin}{\left(2 \sqrt{x \left(1 - x\right)} \right)}}{4} = - \sqrt{- x \left(x + 1\right)} \left(x + \frac{1}{2}\right) + \frac{\operatorname{asin}{\left(2 \sqrt{- x \left(x + 1\right)} \right)}}{4}$$
- No
$$- \sqrt{x \left(1 - x\right)} \left(\frac{1}{2} - x\right) + \frac{\operatorname{asin}{\left(2 \sqrt{x \left(1 - x\right)} \right)}}{4} = \sqrt{- x \left(x + 1\right)} \left(x + \frac{1}{2}\right) - \frac{\operatorname{asin}{\left(2 \sqrt{- x \left(x + 1\right)} \right)}}{4}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar