Sr Examen

Gráfico de la función y = sin^3(4x+3)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
          3         
f(x) = sin (4*x + 3)
$$f{\left(x \right)} = \sin^{3}{\left(4 x + 3 \right)}$$
f = sin(4*x + 3)^3
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:
$$\sin^{3}{\left(4 x + 3 \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
$$x_{1} = - \frac{3}{4}$$
$$x_{2} = - \frac{3}{4} + \frac{\pi}{4}$$
Solución numérica
$$x_{1} = 76.2190279247374$$
$$x_{2} = -58.0840424468971$$
$$x_{3} = -67.508854592357$$
$$x_{4} = 99.7809475203298$$
$$x_{5} = 58.1548758494114$$
$$x_{6} = -94.21238670707$$
$$x_{7} = -37.6637337801163$$
$$x_{8} = 14.1725804026658$$
$$x_{9} = 7.88940691032$$
$$x_{10} = 33.8075365119495$$
$$x_{11} = -72.221253871419$$
$$x_{12} = 20.4557455680616$$
$$x_{13} = 87.9999924665276$$
$$x_{14} = 50.3008678649908$$
$$x_{15} = -21.9557638955819$$
$$x_{16} = 63.6526398257348$$
$$x_{17} = 47.9447033964163$$
$$x_{18} = -15.6725835370726$$
$$x_{19} = -99.7101787359177$$
$$x_{20} = -65.938063679599$$
$$x_{21} = 44.0176892756688$$
$$x_{22} = -85.5730255339659$$
$$x_{23} = 18.0995434000502$$
$$x_{24} = -91.8561768669609$$
$$x_{25} = -55.7278771824191$$
$$x_{26} = 24.3827149732742$$
$$x_{27} = -73.7920187456755$$
$$x_{28} = -47.8738891313938$$
$$x_{29} = -33.7367263295841$$
$$x_{30} = 46.3738643012585$$
$$x_{31} = 66.0088408311863$$
$$x_{32} = -45.5176826092925$$
$$x_{33} = -3.89160179257024$$
$$x_{34} = -69.8650325548717$$
$$x_{35} = 86.4291728646281$$
$$x_{36} = 2.39156592061114$$
$$x_{37} = 11.8163924665633$$
$$x_{38} = 69.9358541241281$$
$$x_{39} = 54.2278771659844$$
$$x_{40} = -41.5907310564626$$
$$x_{41} = 22.0265378954726$$
$$x_{42} = -23.5265228475495$$
$$x_{43} = -62.0110529279166$$
$$x_{44} = 84.0729851642149$$
$$x_{45} = -77.7190279891606$$
$$x_{46} = 32.2367263274825$$
$$x_{47} = 40.0906897578138$$
$$x_{48} = -10.1747532625848$$
$$x_{49} = 98.2101785550281$$
$$x_{50} = -63.5818787226961$$
$$x_{51} = 42.4468848797515$$
$$x_{52} = -19.5995827895957$$
$$x_{53} = -29.8097182948175$$
$$x_{54} = -81.6460338534685$$
$$x_{55} = 80.1460217820672$$
$$x_{56} = -59.6548838905598$$
$$x_{57} = 62.0818370719107$$
$$x_{58} = -43.9469140835972$$
$$x_{59} = 77.7898147413543$$
$$x_{60} = 72.2920185196695$$
$$x_{61} = 10.2455754467537$$
$$x_{62} = -11.7455754467795$$
$$x_{63} = -1.53538893521464$$
$$x_{64} = 36.1637286503834$$
$$x_{65} = 3.96240135140705$$
$$x_{66} = -14.1017426378424$$
$$x_{67} = -40.0199013741902$$
$$x_{68} = 90.3561636108762$$
$$x_{69} = -95.7831693348331$$
$$x_{70} = -25.8827458187235$$
$$x_{71} = 55.7986777762896$$
$$x_{72} = -18.0287499370875$$
$$x_{73} = 91.9270046421333$$
$$x_{74} = 28.3097172967359$$
$$x_{75} = 25.9535524681334$$
$$x_{76} = -50.2300984235033$$
$$x_{77} = 94.2831692495724$$
$$x_{78} = -32.1659000350332$$
$$x_{79} = 68.3650138582054$$
$$x_{80} = -87.9292126305278$$
$$x_{81} = -7.81856864948254$$
$$x_{82} = -51.8008683682377$$
$$x_{83} = -80.0751926928768$$
$$x_{84} = 6.3185668257351$$
$$x_{85} = -36.092892426259$$
$$x_{86} = -84.002204554792$$
$$x_{87} = 64.4380277478405$$
$$x_{88} = 0.0353867999856455$$
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 sin(4*x + 3)^3.
$$\sin^{3}{\left(0 \cdot 4 + 3 \right)}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \sin^{3}{\left(3 \right)}$$
Punto:
(0, sin(3)^3)
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
$$12 \sin^{2}{\left(4 x + 3 \right)} \cos{\left(4 x + 3 \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{3}{4}$$
$$x_{2} = - \frac{3}{4} - \frac{\pi}{8}$$
$$x_{3} = - \frac{3}{4} + \frac{\pi}{8}$$
Signos de extremos en los puntos:
(-3/4, 0)

   3   pi     
(- - - --, -1)
   4   8      

   3   pi    
(- - + --, 1)
   4   8     


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:
$$x_{1} = - \frac{3}{4} - \frac{\pi}{8}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = - \frac{3}{4} + \frac{\pi}{8}$$
Decrece en los intervalos
$$\left[- \frac{3}{4} - \frac{\pi}{8}, - \frac{3}{4} + \frac{\pi}{8}\right]$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{3}{4} - \frac{\pi}{8}\right] \cup \left[- \frac{3}{4} + \frac{\pi}{8}, \infty\right)$$
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
$$48 \left(- \sin^{2}{\left(4 x + 3 \right)} + 2 \cos^{2}{\left(4 x + 3 \right)}\right) \sin{\left(4 x + 3 \right)} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{3}{4}$$
$$x_{2} = - \frac{3}{4} - \frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{2 - \sqrt{3}} \right)}}{2}$$
$$x_{3} = - \frac{3}{4} + \frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{2 - \sqrt{3}} \right)}}{2}$$
$$x_{4} = - \frac{3}{4} - \frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{\sqrt{3} + 2} \right)}}{2}$$
$$x_{5} = - \frac{3}{4} + \frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{\sqrt{3} + 2} \right)}}{2}$$

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
$$\left[- \frac{3}{4} + \frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{\sqrt{3} + 2} \right)}}{2}, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{3}{4} - \frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{\sqrt{3} + 2} \right)}}{2}\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty} \sin^{3}{\left(4 x + 3 \right)} = \left\langle -1, 1\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = \left\langle -1, 1\right\rangle$$
$$\lim_{x \to \infty} \sin^{3}{\left(4 x + 3 \right)} = \left\langle -1, 1\right\rangle$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = \left\langle -1, 1\right\rangle$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función sin(4*x + 3)^3, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\sin^{3}{\left(4 x + 3 \right)}}{x}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\sin^{3}{\left(4 x + 3 \right)}}{x}\right) = 0$$
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:
$$\sin^{3}{\left(4 x + 3 \right)} = - \sin^{3}{\left(4 x - 3 \right)}$$
- No
$$\sin^{3}{\left(4 x + 3 \right)} = \sin^{3}{\left(4 x - 3 \right)}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar