Sr Examen

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Gráfico de la función y = -sqrt(-1-8*cos(x/4))

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
            _______________
           /           /x\ 
f(x) = -  /  -1 - 8*cos|-| 
        \/             \4/ 
$$f{\left(x \right)} = - \sqrt{- 8 \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} - 1}$$
f = -sqrt(-8*cos(x/4) - 1)
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:
$$- \sqrt{- 8 \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} - 1} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = - 4 \operatorname{acos}{\left(- \frac{1}{8} \right)} + 8 \pi$$
$$x_{2} = 4 \operatorname{acos}{\left(- \frac{1}{8} \right)}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 18.3482445968665$$
$$x_{2} = 6.78449663185185$$
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 -sqrt(-1 - 8*cos(x/4)).
$$- \sqrt{- 8 \cos{\left(\frac{0}{4} \right)} - 1}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = - 3 i$$
Punto:
(0, -3*i)
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
$$- \frac{\sin{\left(\frac{x}{4} \right)}}{\sqrt{- 8 \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} - 1}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = 4 \pi$$
Signos de extremos en los puntos:
(0, -3*I)

          ___ 
(4*pi, -\/ 7 )


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:
$$x_{1} = 4 \pi$$
La función no tiene puntos máximos
Decrece en los intervalos
$$\left[4 \pi, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, 4 \pi\right]$$
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
$$- \frac{\frac{\cos{\left(\frac{x}{4} \right)}}{4} + \frac{\sin^{2}{\left(\frac{x}{4} \right)}}{8 \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} + 1}}{\sqrt{- 8 \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} - 1}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Soluciones no halladas,
tal vez la función no tenga flexiones
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(- \sqrt{- 8 \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} - 1}\right) = \left\langle - \sqrt{7}, 0\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle - \sqrt{7}, 0\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(- \sqrt{- 8 \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} - 1}\right) = \left\langle - \sqrt{7}, 0\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle - \sqrt{7}, 0\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función -sqrt(-1 - 8*cos(x/4)), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(- \frac{\sqrt{- 8 \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} - 1}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(- \frac{\sqrt{- 8 \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} - 1}}{x}\right) = 0$$
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:
$$- \sqrt{- 8 \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} - 1} = - \sqrt{- 8 \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} - 1}$$
- No
$$- \sqrt{- 8 \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} - 1} = \sqrt{- 8 \cos{\left(\frac{x}{4} \right)} - 1}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar