Sr Examen

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Gráfico de la función y = sin(5*x)^2/sin(x)^2-cos(5*x)^2/cos(x)^2

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
          2           2     
       sin (5*x)   cos (5*x)
f(x) = --------- - ---------
           2           2    
        sin (x)     cos (x) 
$$f{\left(x \right)} = - \frac{\cos^{2}{\left(5 x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} + \frac{\sin^{2}{\left(5 x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}}$$
f = -cos(5*x)^2/cos(x)^2 + sin(5*x)^2/sin(x)^2
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 1.5707963267949$$
$$x_{3} = 3.14159265358979$$
$$x_{4} = 4.71238898038469$$
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:
$$- \frac{\cos^{2}{\left(5 x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} + \frac{\sin^{2}{\left(5 x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = - \frac{5 \pi}{6}$$
$$x_{2} = - \frac{3 \pi}{4}$$
$$x_{3} = - \frac{2 \pi}{3}$$
$$x_{4} = - \frac{\pi}{3}$$
$$x_{5} = - \frac{\pi}{4}$$
$$x_{6} = - \frac{\pi}{6}$$
$$x_{7} = \frac{\pi}{6}$$
$$x_{8} = \frac{\pi}{4}$$
$$x_{9} = \frac{\pi}{3}$$
$$x_{10} = \frac{2 \pi}{3}$$
$$x_{11} = \frac{3 \pi}{4}$$
$$x_{12} = \frac{5 \pi}{6}$$
Solución numérica
$$x_{1} = -55.7632696012188$$
$$x_{2} = -53.9306738866248$$
$$x_{3} = 96.342174710087$$
$$x_{4} = -49.7418836818384$$
$$x_{5} = -57.5958653158129$$
$$x_{6} = -25.6563400043166$$
$$x_{7} = -2.0943951023932$$
$$x_{8} = 41.8879020478639$$
$$x_{9} = -31.9395253114962$$
$$x_{10} = -13.6135681655558$$
$$x_{11} = 70.162235930172$$
$$x_{12} = -39.7935069454707$$
$$x_{13} = 48.1710873550435$$
$$x_{14} = -32.2013246992954$$
$$x_{15} = -41.8879020478639$$
$$x_{16} = 63.8790506229925$$
$$x_{17} = 8.37758040957278$$
$$x_{18} = 34.0339204138894$$
$$x_{19} = 46.6002910282486$$
$$x_{20} = 62.0464549083984$$
$$x_{21} = -93.7241808320955$$
$$x_{22} = -9.94837673636768$$
$$x_{23} = 76.1836218495525$$
$$x_{24} = 1.0471975511966$$
$$x_{25} = 82.2050077689329$$
$$x_{26} = 60.2138591938044$$
$$x_{27} = 82.4668071567321$$
$$x_{28} = 78.0162175641465$$
$$x_{29} = -99.7455667514759$$
$$x_{30} = 30.3687289847013$$
$$x_{31} = -90.0589894029074$$
$$x_{32} = 19.8967534727354$$
$$x_{33} = 85.870199198121$$
$$x_{34} = 16.2315620435473$$
$$x_{35} = 26.1799387799149$$
$$x_{36} = 16.4933614313464$$
$$x_{37} = -11.7809724509617$$
$$x_{38} = 24.0855436775217$$
$$x_{39} = -3.92699081698724$$
$$x_{40} = -82.2050077689329$$
$$x_{41} = -63.8790506229925$$
$$x_{42} = 92.1533845053006$$
$$x_{43} = -17.8023583703422$$
$$x_{44} = 22.5147473507269$$
$$x_{45} = 66.497044500984$$
$$x_{46} = -85.870199198121$$
$$x_{47} = -43.1968989868597$$
$$x_{48} = -97.9129710368819$$
$$x_{49} = -68.0678408277789$$
$$x_{50} = 88.4881930761125$$
$$x_{51} = 18.0641577581413$$
$$x_{52} = -74.6128255227576$$
$$x_{53} = -46.0766922526503$$
$$x_{54} = 54.1924732744239$$
$$x_{55} = -47.9092879672443$$
$$x_{56} = -65.1880475619882$$
$$x_{57} = -21.4675497995303$$
$$x_{58} = -79.5870138909414$$
$$x_{59} = 74.3510261349584$$
$$x_{60} = -75.9218224617533$$
$$x_{61} = -24.0855436775217$$
$$x_{62} = 44.5058959258554$$
$$x_{63} = -61.7846555205993$$
$$x_{64} = 4.18879020478639$$
$$x_{65} = 40.0553063332699$$
$$x_{66} = -27.7507351067098$$
$$x_{67} = -25.9181393921158$$
$$x_{68} = -38.2227106186758$$
$$x_{69} = -91.8915851175014$$
$$x_{70} = 100.007366139275$$
$$x_{71} = -103.148958792865$$
$$x_{72} = -69.9004365423729$$
$$x_{73} = 90.3207887907066$$
$$x_{74} = -5.75958653158129$$
$$x_{75} = 12.0427718387609$$
$$x_{76} = 32.2013246992954$$
$$x_{77} = -87.1791961371168$$
$$x_{78} = 14.9225651045515$$
$$x_{79} = 5.75958653158129$$
$$x_{80} = -77.7544181763474$$
$$x_{81} = 84.2994028713261$$
$$x_{82} = -71.733032256967$$
$$x_{83} = 27.7507351067098$$
$$x_{84} = -16.2315620435473$$
$$x_{85} = 71.733032256967$$
$$x_{86} = 93.7241808320955$$
$$x_{87} = -83.7758040957278$$
$$x_{88} = 98.174770424681$$
$$x_{89} = -35.6047167406843$$
$$x_{90} = 38.2227106186758$$
$$x_{91} = -60.2138591938044$$
$$x_{92} = 49.7418836818384$$
$$x_{93} = 68.329640215578$$
$$x_{94} = 56.025068989018$$
$$x_{95} = -33.7721210260903$$
$$x_{96} = 10.2101761241668$$
$$x_{97} = 52.3598775598299$$
$$x_{98} = -51.3126800086333$$
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 sin(5*x)^2/sin(x)^2 - cos(5*x)^2/cos(x)^2.
$$- \frac{\cos^{2}{\left(0 \cdot 5 \right)}}{\cos^{2}{\left(0 \right)}} + \frac{\sin^{2}{\left(0 \cdot 5 \right)}}{\sin^{2}{\left(0 \right)}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \text{NaN}$$
- no hay soluciones de la ecuación
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 1.5707963267949$$
$$x_{3} = 3.14159265358979$$
$$x_{4} = 4.71238898038469$$
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:
$$y = \lim_{x \to -\infty}\left(- \frac{\cos^{2}{\left(5 x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} + \frac{\sin^{2}{\left(5 x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}}\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \lim_{x \to \infty}\left(- \frac{\cos^{2}{\left(5 x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} + \frac{\sin^{2}{\left(5 x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}}\right)$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función sin(5*x)^2/sin(x)^2 - cos(5*x)^2/cos(x)^2, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = x \lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- \frac{\cos^{2}{\left(5 x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} + \frac{\sin^{2}{\left(5 x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}}}{x}\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = x \lim_{x \to \infty}\left(\frac{- \frac{\cos^{2}{\left(5 x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} + \frac{\sin^{2}{\left(5 x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}}}{x}\right)$$
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:
$$- \frac{\cos^{2}{\left(5 x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} + \frac{\sin^{2}{\left(5 x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}} = - \frac{\cos^{2}{\left(5 x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} + \frac{\sin^{2}{\left(5 x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}}$$
- Sí
$$- \frac{\cos^{2}{\left(5 x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} + \frac{\sin^{2}{\left(5 x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}} = \frac{\cos^{2}{\left(5 x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} - \frac{\sin^{2}{\left(5 x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}}$$
- No
es decir, función
es
par