Sr Examen

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Gráfico de la función y = x^3-8x+1+5sinx-12cosx

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
        3                                 
f(x) = x  - 8*x + 1 + 5*sin(x) - 12*cos(x)
$$f{\left(x \right)} = \left(\left(\left(x^{3} - 8 x\right) + 1\right) + 5 \sin{\left(x \right)}\right) - 12 \cos{\left(x \right)}$$
f = x^3 - 8*x + 1 + 5*sin(x) - 12*cos(x)
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:
$$\left(\left(\left(x^{3} - 8 x\right) + 1\right) + 5 \sin{\left(x \right)}\right) - 12 \cos{\left(x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución numérica
$$x_{1} = -1.21044939998633$$
$$x_{2} = -3.46814327525232$$
$$x_{3} = 1.79774481788973$$
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 x^3 - 8*x + 1 + 5*sin(x) - 12*cos(x).
$$- 12 \cos{\left(0 \right)} + \left(5 \sin{\left(0 \right)} + \left(\left(0^{3} - 0\right) + 1\right)\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = -11$$
Punto:
(0, -11)
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
$$3 x^{2} + 12 \sin{\left(x \right)} + 5 \cos{\left(x \right)} - 8 = 0$$
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
$$6 x - 5 \sin{\left(x \right)} + 12 \cos{\left(x \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -1.31399032723698$$
$$x_{2} = -1.31399032723698$$

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
$$\left[-1.31399032723698, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, -1.31399032723698\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(\left(\left(x^{3} - 8 x\right) + 1\right) + 5 \sin{\left(x \right)}\right) - 12 \cos{\left(x \right)}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(\left(\left(x^{3} - 8 x\right) + 1\right) + 5 \sin{\left(x \right)}\right) - 12 \cos{\left(x \right)}\right) = \infty$$
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 x^3 - 8*x + 1 + 5*sin(x) - 12*cos(x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(\left(\left(x^{3} - 8 x\right) + 1\right) + 5 \sin{\left(x \right)}\right) - 12 \cos{\left(x \right)}}{x}\right) = \infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(\left(\left(x^{3} - 8 x\right) + 1\right) + 5 \sin{\left(x \right)}\right) - 12 \cos{\left(x \right)}}{x}\right) = \infty$$
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:
$$\left(\left(\left(x^{3} - 8 x\right) + 1\right) + 5 \sin{\left(x \right)}\right) - 12 \cos{\left(x \right)} = - x^{3} + 8 x - 5 \sin{\left(x \right)} - 12 \cos{\left(x \right)} + 1$$
- No
$$\left(\left(\left(x^{3} - 8 x\right) + 1\right) + 5 \sin{\left(x \right)}\right) - 12 \cos{\left(x \right)} = x^{3} - 8 x + 5 \sin{\left(x \right)} + 12 \cos{\left(x \right)} - 1$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar