Sr Examen

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Gráfico de la función y = 7-1/(2*cos(x)^2)-x^2

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
               1        2
f(x) = 7 - --------- - x 
                2        
           2*cos (x)     
$$f{\left(x \right)} = - x^{2} + \left(7 - \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(x \right)}}\right)$$
f = -x^2 + 7 - 1/(2*cos(x)^2)
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = 1.5707963267949$$
$$x_{2} = 4.71238898038469$$
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:
$$- x^{2} + \left(7 - \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(x \right)}}\right) = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = -1.98773081568116$$
$$x_{2} = -2.49238783529554$$
$$x_{3} = 1.26183280322566$$
$$x_{4} = 1.98773081568116$$
$$x_{5} = 2.49238783529554$$
$$x_{6} = -1.26183280322566$$
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 7 - 1/(2*cos(x)^2) - x^2.
$$- 0^{2} + \left(7 - \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(0 \right)}}\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \frac{13}{2}$$
Punto:
(0, 13/2)
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
$$- 2 x - \frac{\sin{\left(x \right)}}{\cos^{3}{\left(x \right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -5.17089434984428$$
$$x_{2} = -8.24661772107759$$
$$x_{3} = 95.9919176066399$$
$$x_{4} = 14.4628483956909$$
$$x_{5} = 8.24661772107759$$
$$x_{6} = -67.7389408023607$$
$$x_{7} = -45.7749592232607$$
$$x_{8} = -74.0164591154428$$
$$x_{9} = -95.9919176066399$$
$$x_{10} = 30.1002582394346$$
$$x_{11} = 58.3241196032556$$
$$x_{12} = 2.18072020680069$$
$$x_{13} = 11.3486376223018$$
$$x_{14} = -23.8376922982738$$
$$x_{15} = 74.0164591154428$$
$$x_{16} = -30.1002582394346$$
$$x_{17} = 52.0488476411208$$
$$x_{18} = 5.17089434984428$$
$$x_{19} = 80.2945839657239$$
$$x_{20} = -89.7126853263608$$
$$x_{21} = 36.3678593827828$$
$$x_{22} = -52.0488476411208$$
$$x_{23} = 0$$
$$x_{24} = -2.18072020680069$$
Signos de extremos en los puntos:
(-5.170894349844283, -22.2904430273354)

(-8.246617721077586, -64.4219561341027)

(95.99191760663987, -9224.25632954483)

(14.462848395690934, -207.058185290097)

(8.246617721077586, -64.4219561341027)

(-67.73894080236066, -4594.92200495039)

(-45.77495922326072, -2098.67277448812)

(-74.0164591154428, -5485.59675050401)

(-95.99191760663987, -9224.25632954483)

(30.10025823943459, -906.876039774336)

(58.32411960325559, -3406.80876703496)

(2.1807202068006877, 0.72055996421785)

(11.348637622301826, -125.97359314158)

(-23.837692298273836, -567.980584558283)

(74.0164591154428, -5485.59675050401)

(-30.10025823943459, -906.876039774336)

(52.04884764112083, -2713.31621653248)

(5.170894349844283, -22.2904430273354)

(80.29458396572386, -6455.16105448583)

(-89.71268532636081, -8057.44027001602)

(36.36785938278282, -1324.50343865172)

(-52.04884764112083, -2713.31621653248)

(0, 13/2)

(-2.1807202068006877, 0.72055996421785)


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:
La función no tiene puntos mínimos
Puntos máximos de la función:
$$x_{24} = -5.17089434984428$$
$$x_{24} = -8.24661772107759$$
$$x_{24} = 95.9919176066399$$
$$x_{24} = 14.4628483956909$$
$$x_{24} = 8.24661772107759$$
$$x_{24} = -67.7389408023607$$
$$x_{24} = -45.7749592232607$$
$$x_{24} = -74.0164591154428$$
$$x_{24} = -95.9919176066399$$
$$x_{24} = 30.1002582394346$$
$$x_{24} = 58.3241196032556$$
$$x_{24} = 2.18072020680069$$
$$x_{24} = 11.3486376223018$$
$$x_{24} = -23.8376922982738$$
$$x_{24} = 74.0164591154428$$
$$x_{24} = -30.1002582394346$$
$$x_{24} = 52.0488476411208$$
$$x_{24} = 5.17089434984428$$
$$x_{24} = 80.2945839657239$$
$$x_{24} = -89.7126853263608$$
$$x_{24} = 36.3678593827828$$
$$x_{24} = -52.0488476411208$$
$$x_{24} = 0$$
$$x_{24} = -2.18072020680069$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, -95.9919176066399\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left[95.9919176066399, \infty\right)$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 1.5707963267949$$
$$x_{2} = 4.71238898038469$$
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:
$$y = \lim_{x \to -\infty}\left(- x^{2} + \left(7 - \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(x \right)}}\right)\right)$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \lim_{x \to \infty}\left(- x^{2} + \left(7 - \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(x \right)}}\right)\right)$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función 7 - 1/(2*cos(x)^2) - x^2, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{- x^{2} + \left(7 - \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(x \right)}}\right)}{x}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{- x^{2} + \left(7 - \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(x \right)}}\right)}{x}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la derecha
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:
$$- x^{2} + \left(7 - \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(x \right)}}\right) = - x^{2} + \left(7 - \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(x \right)}}\right)$$
- Sí
$$- x^{2} + \left(7 - \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(x \right)}}\right) = x^{2} + \left(-7 + \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(x \right)}}\right)$$
- No
es decir, función
es
par