Sr Examen

Gráfico de la función y = 1/(tan(x)-1)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
           1     
f(x) = ----------
       tan(x) - 1
$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{\tan{\left(x \right)} - 1}$$
f = 1/(tan(x) - 1)
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = 0.785398163397448$$
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:
$$\frac{1}{\tan{\left(x \right)} - 1} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = 7.85398163397448$$
$$x_{2} = -86.3937979737193$$
$$x_{3} = 58.1194640914112$$
$$x_{4} = 23.5619449019235$$
$$x_{5} = -67.5442420521806$$
$$x_{6} = -4.71238898038469$$
$$x_{7} = -20.4203522483337$$
$$x_{8} = 83.2522053201295$$
$$x_{9} = -29.845130209103$$
$$x_{10} = -39.2699081698724$$
$$x_{11} = -98.9601685880785$$
$$x_{12} = 98.9601685880785$$
$$x_{13} = 86.3937979737193$$
$$x_{14} = 26.7035375555132$$
$$x_{15} = -48.6946861306418$$
$$x_{16} = -89.5353906273091$$
$$x_{17} = -17.2787595947439$$
$$x_{18} = 20.4203522483337$$
$$x_{19} = 48.6946861306418$$
$$x_{20} = -64.4026493985908$$
$$x_{21} = 67.5442420521806$$
$$x_{22} = 14.1371669411541$$
$$x_{23} = -26.7035375555132$$
$$x_{24} = 42.4115008234622$$
$$x_{25} = -70.6858347057703$$
$$x_{26} = -32.9867228626928$$
$$x_{27} = 39.2699081698724$$
$$x_{28} = 4.71238898038469$$
$$x_{29} = 73.8274273593601$$
$$x_{30} = 89.5353906273091$$
$$x_{31} = 45.553093477052$$
$$x_{32} = 70.6858347057703$$
$$x_{33} = -95.8185759344887$$
$$x_{34} = -7.85398163397448$$
$$x_{35} = 76.9690200129499$$
$$x_{36} = 32.9867228626928$$
$$x_{37} = -23.5619449019235$$
$$x_{38} = 64.4026493985908$$
$$x_{39} = -36.1283155162826$$
$$x_{40} = -83.2522053201295$$
$$x_{41} = -1.5707963267949$$
$$x_{42} = -58.1194640914112$$
$$x_{43} = -10.9955742875643$$
$$x_{44} = 1.5707963267949$$
$$x_{45} = 29.845130209103$$
$$x_{46} = -73.8274273593601$$
$$x_{47} = -92.6769832808989$$
$$x_{48} = -54.9778714378214$$
$$x_{49} = 80.1106126665397$$
$$x_{50} = 54.9778714378214$$
$$x_{51} = -76.9690200129499$$
$$x_{52} = 36.1283155162826$$
$$x_{53} = 61.261056745001$$
$$x_{54} = 92.6769832808989$$
$$x_{55} = -61.261056745001$$
$$x_{56} = -102.101761241668$$
$$x_{57} = 17.2787595947439$$
$$x_{58} = 10.9955742875643$$
$$x_{59} = -51.8362787842316$$
$$x_{60} = -45.553093477052$$
$$x_{61} = -42.4115008234622$$
$$x_{62} = -80.1106126665397$$
$$x_{63} = 51.8362787842316$$
$$x_{64} = 95.8185759344887$$
$$x_{65} = -14.1371669411541$$
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 1/(tan(x) - 1).
$$\frac{1}{-1 + \tan{\left(0 \right)}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = -1$$
Punto:
(0, -1)
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
$$\frac{- \tan^{2}{\left(x \right)} - 1}{\left(\tan{\left(x \right)} - 1\right)^{2}} = 0$$
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
$$\frac{2 \left(- \tan{\left(x \right)} + \frac{\tan^{2}{\left(x \right)} + 1}{\tan{\left(x \right)} - 1}\right) \left(\tan^{2}{\left(x \right)} + 1\right)}{\left(\tan{\left(x \right)} - 1\right)^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{\pi}{4}$$
Además hay que calcular los límites de y'' para los argumentos tendientes a los puntos de indeterminación de la función:
Puntos donde hay indeterminación:
$$x_{1} = 0.785398163397448$$

$$\lim_{x \to 0.785398163397448^-}\left(\frac{2 \left(- \tan{\left(x \right)} + \frac{\tan^{2}{\left(x \right)} + 1}{\tan{\left(x \right)} - 1}\right) \left(\tan^{2}{\left(x \right)} + 1\right)}{\left(\tan{\left(x \right)} - 1\right)^{2}}\right) = -5.84600654932361 \cdot 10^{48}$$
$$\lim_{x \to 0.785398163397448^+}\left(\frac{2 \left(- \tan{\left(x \right)} + \frac{\tan^{2}{\left(x \right)} + 1}{\tan{\left(x \right)} - 1}\right) \left(\tan^{2}{\left(x \right)} + 1\right)}{\left(\tan{\left(x \right)} - 1\right)^{2}}\right) = -5.84600654932361 \cdot 10^{48}$$
- los límites son iguales, es decir omitimos el punto correspondiente

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
$$\left(-\infty, - \frac{\pi}{4}\right]$$
Convexa en los intervalos
$$\left[- \frac{\pi}{4}, \infty\right)$$
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 0.785398163397448$$
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:
$$y = \lim_{x \to -\infty} \frac{1}{\tan{\left(x \right)} - 1}$$
True

Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \lim_{x \to \infty} \frac{1}{\tan{\left(x \right)} - 1}$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función 1/(tan(x) - 1), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
True

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

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