Sr Examen

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Gráfico de la función y = pi/4+2arcsin(1-(x/4))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

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

Solución analítica
$$x_{1} = 2 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 4$$
Solución numérica
$$x_{1} = 5.53073372946036$$
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 pi/4 + 2*asin(1 - x/4).
$$\frac{\pi}{4} + 2 \operatorname{asin}{\left(- \frac{0}{4} + 1 \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \frac{5 \pi}{4}$$
Punto:
(0, 5*pi/4)
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
$$- \frac{1}{2 \sqrt{1 - \left(- \frac{x}{4} + 1\right)^{2}}} = 0$$
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
$$- \frac{x - 4}{32 \left(1 - \frac{\left(4 - x\right)^{2}}{16}\right)^{\frac{3}{2}}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 4$$

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
$$\left(-\infty, 4\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[4, \infty\right)$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función pi/4 + 2*asin(1 - x/4), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = x \lim_{x \to -\infty}\left(\frac{2 \operatorname{asin}{\left(- \frac{x}{4} + 1 \right)} + \frac{\pi}{4}}{x}\right)$$
True

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