Sr Examen

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Gráfico de la función y = acot(5*x)+4*x+pi/4

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                         pi
f(x) = acot(5*x) + 4*x + --
                         4 
$$f{\left(x \right)} = \left(4 x + \operatorname{acot}{\left(5 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4}$$
f = 4*x + acot(5*x) + pi/4
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:
$$\left(4 x + \operatorname{acot}{\left(5 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Solución no hallada,
puede ser que el gráfico no cruce el eje X
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 acot(5*x) + 4*x + pi/4.
$$\frac{\pi}{4} + \left(0 \cdot 4 + \operatorname{acot}{\left(0 \cdot 5 \right)}\right)$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = \frac{3 \pi}{4}$$
Punto:
(0, 3*pi/4)
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
$$4 - \frac{5}{25 x^{2} + 1} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = - \frac{1}{10}$$
$$x_{2} = \frac{1}{10}$$
Signos de extremos en los puntos:
          2               pi 
(-1/10, - - - acot(1/2) + --)
          5               4  

       2   pi             
(1/10, - + -- + acot(1/2))
       5   4              


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:
$$x_{1} = \frac{1}{10}$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{1} = - \frac{1}{10}$$
Decrece en los intervalos
$$\left(-\infty, - \frac{1}{10}\right] \cup \left[\frac{1}{10}, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left[- \frac{1}{10}, \frac{1}{10}\right]$$
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
$$\frac{250 x}{\left(25 x^{2} + 1\right)^{2}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = 0$$

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
$$\left[0, \infty\right)$$
Convexa en los intervalos
$$\left(-\infty, 0\right]$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\left(4 x + \operatorname{acot}{\left(5 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4}\right) = -\infty$$
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
$$\lim_{x \to \infty}\left(\left(4 x + \operatorname{acot}{\left(5 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4}\right) = \infty$$
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 acot(5*x) + 4*x + pi/4, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\left(4 x + \operatorname{acot}{\left(5 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4}}{x}\right) = 4$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la izquierda:
$$y = 4 x$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\left(4 x + \operatorname{acot}{\left(5 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4}}{x}\right) = 4$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota inclinada a la derecha:
$$y = 4 x$$
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:
$$\left(4 x + \operatorname{acot}{\left(5 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4} = - 4 x - \operatorname{acot}{\left(5 x \right)} + \frac{\pi}{4}$$
- No
$$\left(4 x + \operatorname{acot}{\left(5 x \right)}\right) + \frac{\pi}{4} = 4 x + \operatorname{acot}{\left(5 x \right)} - \frac{\pi}{4}$$
- No
es decir, función
no es
par ni impar