Sr Examen

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Gráfico de la función y = cos(x)/2-exp(x)-sin(x)/2+(-cos(x*sqrt(3)/2)-sin(x*sqrt(3)/2))*exp(-x/2)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                                                               -x 
                              /     /    ___\      /    ___\\  ---
       cos(x)    x   sin(x)   |     |x*\/ 3 |      |x*\/ 3 ||   2 
f(x) = ------ - e  - ------ + |- cos|-------| - sin|-------||*e   
         2             2      \     \   2   /      \   2   //     
$$f{\left(x \right)} = \left(\left(- e^{x} + \frac{\cos{\left(x \right)}}{2}\right) - \frac{\sin{\left(x \right)}}{2}\right) + \left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}$$
f = -exp(x) + cos(x)/2 - sin(x)/2 + (-sin((sqrt(3)*x)/2) - cos((sqrt(3)*x)/2))*exp((-x)/2)
Gráfico de la función
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 cos(x)/2 - exp(x) - sin(x)/2 + (-cos((x*sqrt(3))/2) - sin((x*sqrt(3))/2))*exp((-x)/2).
$$\left(- \cos{\left(\frac{0 \sqrt{3}}{2} \right)} - \sin{\left(\frac{0 \sqrt{3}}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) 0}{2}} + \left(\left(- e^{0} + \frac{\cos{\left(0 \right)}}{2}\right) - \frac{\sin{\left(0 \right)}}{2}\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - \frac{3}{2}$$
Punto:
(0, -3/2)
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
$$- \frac{\sqrt{3} \left(\sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{- \frac{x}{2}}}{2} + \frac{\left(\sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} + \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{- \frac{x}{2}}}{2} - e^{x} + \frac{\sin{\left(x \right)}}{2} - \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -34.7644878008333$$
$$x_{2} = -42.0196852710257$$
$$x_{3} = -31.1368890375042$$
$$x_{4} = -45.6472839998494$$
$$x_{5} = -5.75202810001975$$
$$x_{6} = -27.5092903450639$$
$$x_{7} = -56.5300801853$$
$$x_{8} = -52.9024814568319$$
$$x_{9} = -23.8816933189226$$
$$x_{10} = -20.2541116996436$$
$$x_{11} = -16.626634499764$$
$$x_{12} = -60.1576789137683$$
$$x_{13} = -9.3748638889904$$
$$x_{14} = -38.39208654031$$
$$x_{15} = -0.0917393102811549$$
$$x_{16} = -12.9997103360051$$
$$x_{17} = -49.2748827283606$$
$$x_{18} = -2.00170218534646$$
$$x_{19} = -63.7852776422367$$

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
$$\left[-2.00170218534646, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -60.1576789137683\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(\left(- e^{x} + \frac{\cos{\left(x \right)}}{2}\right) - \frac{\sin{\left(x \right)}}{2}\right) + \left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}\right) = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle -\infty, \infty\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(\left(- e^{x} + \frac{\cos{\left(x \right)}}{2}\right) - \frac{\sin{\left(x \right)}}{2}\right) + \left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la derecha
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función cos(x)/2 - exp(x) - sin(x)/2 + (-cos((x*sqrt(3))/2) - sin((x*sqrt(3))/2))*exp((-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:
$$y = x \lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\left(- e^{x} + \frac{\cos{\left(x \right)}}{2}\right) - \frac{\sin{\left(x \right)}}{2}\right) + \left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}}{x}\right)$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\left(- e^{x} + \frac{\cos{\left(x \right)}}{2}\right) - \frac{\sin{\left(x \right)}}{2}\right) + \left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}}}{x}\right) = -\infty$$
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:
$$\left(\left(- e^{x} + \frac{\cos{\left(x \right)}}{2}\right) - \frac{\sin{\left(x \right)}}{2}\right) + \left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} = \left(\sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{x}{2}} + \frac{\sin{\left(x \right)}}{2} + \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} - e^{- x}$$
- No
$$\left(\left(- e^{x} + \frac{\cos{\left(x \right)}}{2}\right) - \frac{\sin{\left(x \right)}}{2}\right) + \left(- \sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{\left(-1\right) x}{2}} = - \left(\sin{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)} - \cos{\left(\frac{\sqrt{3} x}{2} \right)}\right) e^{\frac{x}{2}} - \frac{\sin{\left(x \right)}}{2} - \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} + e^{- x}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar