Sr Examen

Gráfico de la función y = 2*sin(x+pi/6)+2

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
            /    pi\    
f(x) = 2*sin|x + --| + 2
            \    6 /    
$$f{\left(x \right)} = 2 \sin{\left(x + \frac{\pi}{6} \right)} + 2$$
f = 2*sin(x + pi/6) + 2
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:
$$2 \sin{\left(x + \frac{\pi}{6} \right)} + 2 = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = - \frac{2 \pi}{3}$$
$$x_{2} = \frac{4 \pi}{3}$$
Solución numérica
$$x_{1} = -108.908544294949$$
$$x_{2} = -8.37758018623408$$
$$x_{3} = 79.5870129226152$$
$$x_{4} = -64.9262477469699$$
$$x_{5} = -2537730.37448219$$
$$x_{6} = -14.6607653512222$$
$$x_{7} = -83.7758040750887$$
$$x_{8} = 79.5870141299736$$
$$x_{9} = 98.4365697036444$$
$$x_{10} = -39.7935064774491$$
$$x_{11} = 73.3038281387027$$
$$x_{12} = 92.1533840908503$$
$$x_{13} = -2.09439560156919$$
$$x_{14} = -71.2094337514317$$
$$x_{15} = -33.5103215424455$$
$$x_{16} = -33.5103217734977$$
$$x_{17} = 92.1533849512619$$
$$x_{18} = -71.2094329890238$$
$$x_{19} = -96.342175215893$$
$$x_{20} = 85.870198694467$$
$$x_{21} = -8.37758114523565$$
$$x_{22} = 4.18879026163738$$
$$x_{23} = 35.6047158906949$$
$$x_{24} = -52.3598780642478$$
$$x_{25} = 54.4542725444797$$
$$x_{26} = 67.0206429182693$$
$$x_{27} = 67.0206437185101$$
$$x_{28} = 16.75516131708$$
$$x_{29} = -39.793507323436$$
$$x_{30} = 92.1533846224853$$
$$x_{31} = -77.4926186337816$$
$$x_{32} = 60.7374577215862$$
$$x_{33} = 10.4719753854359$$
$$x_{34} = 98.4365703264027$$
$$x_{35} = 54.4542731772212$$
$$x_{36} = -20.9439513945345$$
$$x_{37} = -46.0766927490392$$
$$x_{38} = 35.6047162396481$$
$$x_{39} = 16.7551615795837$$
$$x_{40} = 29.3215315503859$$
$$x_{41} = -46.0766933186229$$
$$x_{42} = -46.0766920003146$$
$$x_{43} = 48.1710869517551$$
$$x_{44} = -64.9262485507945$$
$$x_{45} = -20.9439505916939$$
$$x_{46} = -52.359877344473$$
$$x_{47} = -83.775803621544$$
$$x_{48} = 48.1710878089946$$
$$x_{49} = -77.492618271937$$
$$x_{50} = 23.0383465634668$$
$$x_{51} = 4.18878981363265$$
$$x_{52} = -90.0589898961183$$
$$x_{53} = -27.2271365938325$$
$$x_{54} = -58.6430625342279$$
$$x_{55} = -90.058989127203$$
$$x_{56} = 85.8701992979325$$
$$x_{57} = 35.604716971914$$
$$x_{58} = -14.6607661705898$$
$$x_{59} = 41.8879021371507$$
$$x_{60} = 4.18879066607671$$
$$x_{61} = 54.4542726557069$$
$$x_{62} = 60.7374584698885$$
$$x_{63} = 98.4365697615429$$
$$x_{64} = -2.09439502413559$$
$$x_{65} = 41.8879015462722$$
$$x_{66} = 85.8701993668955$$
$$x_{67} = 16.7551602282542$$
$$x_{68} = -2.09439487552071$$
$$x_{69} = -33.510321121959$$
$$x_{70} = 23.0383457618207$$
$$x_{71} = -39.7935069083105$$
$$x_{72} = 16.7551605638403$$
$$x_{73} = -96.3421752381095$$
$$x_{74} = 48.1710874369572$$
$$x_{75} = -83.7758044593608$$
$$x_{76} = 73.3038289361328$$
$$x_{77} = -90.0589893488743$$
$$x_{78} = 10.4719755542211$$
$$x_{79} = 79.5870133918867$$
$$x_{80} = -52.3598781878037$$
$$x_{81} = -58.6430633250402$$
$$x_{82} = -27.227135835892$$
$$x_{83} = -46.0766921860726$$
$$x_{84} = -14.6607653773517$$
$$x_{85} = 29.3215309839921$$
$$x_{86} = -96.3421745028061$$
$$x_{87} = -77.4926189323297$$
$$x_{88} = 10.4719760277638$$
$$x_{89} = 41.8879022469632$$
$$x_{90} = -8.37758091239869$$
$$x_{91} = 29.3215317794356$$
$$x_{92} = -83.7758044339049$$
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 2*sin(x + pi/6) + 2.
$$2 \sin{\left(\frac{\pi}{6} \right)} + 2$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 3$$
Punto:
(0, 3)
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
$$2 \cos{\left(x + \frac{\pi}{6} \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = \frac{\pi}{3}$$
$$x_{2} = \frac{4 \pi}{3}$$
Signos de extremos en los puntos:
 pi           /pi   pi\ 
(--, 2 + 2*sin|-- + --|)
 3            \3    6 / 

 4*pi           /pi   pi\ 
(----, 2 - 2*sin|-- + --|)
  3             \3    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:
$$x_{1} = \frac{4 \pi}{3}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = \frac{\pi}{3}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, \frac{\pi}{3}\right] \cup \left[\frac{4 \pi}{3}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left[\frac{\pi}{3}, \frac{4 \pi}{3}\right]$$
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
$$- 2 \sin{\left(x + \frac{\pi}{6} \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\pi}{6}$$
$$x_{2} = \frac{5 \pi}{6}$$

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
$$\left(-\infty, - \frac{\pi}{6}\right] \cup \left[\frac{5 \pi}{6}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left[- \frac{\pi}{6}, \frac{5 \pi}{6}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(2 \sin{\left(x + \frac{\pi}{6} \right)} + 2\right) = \left\langle 0, 4\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle 0, 4\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(2 \sin{\left(x + \frac{\pi}{6} \right)} + 2\right) = \left\langle 0, 4\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle 0, 4\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función 2*sin(x + pi/6) + 2, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{2 \sin{\left(x + \frac{\pi}{6} \right)} + 2}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{2 \sin{\left(x + \frac{\pi}{6} \right)} + 2}{x}\right) = 0$$
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:
$$2 \sin{\left(x + \frac{\pi}{6} \right)} + 2 = 2 - 2 \sin{\left(x - \frac{\pi}{6} \right)}$$
- No
$$2 \sin{\left(x + \frac{\pi}{6} \right)} + 2 = 2 \sin{\left(x - \frac{\pi}{6} \right)} - 2$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar