Sr Examen

Gráfico de la función y = cos(|x|)/cos(x)

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

mostrar?

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
       cos(|x|)
f(x) = --------
        cos(x) 
$$f{\left(x \right)} = \frac{\cos{\left(\left|{x}\right| \right)}}{\cos{\left(x \right)}}$$
f = cos(|x|)/cos(x)
Gráfico de la función
Dominio de definición de la función
Puntos en los que la función no está definida exactamente:
$$x_{1} = 1.5707963267949$$
$$x_{2} = 4.71238898038469$$
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:
$$\frac{\cos{\left(\left|{x}\right| \right)}}{\cos{\left(x \right)}} = 0$$
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 cos(|x|)/cos(x).
$$\frac{\cos{\left(\left|{0}\right| \right)}}{\cos{\left(0 \right)}}$$
Resultado:
$$f{\left(0 \right)} = 1$$
Punto:
(0, 1)
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
$$\frac{\sin{\left(x \right)} \cos{\left(\left|{x}\right| \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} - \frac{\sin{\left(\left|{x}\right| \right)} \operatorname{sign}{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
$$x_{1} = -34$$
$$x_{2} = 8$$
$$x_{3} = -6$$
$$x_{4} = -41.75$$
$$x_{5} = -84$$
$$x_{6} = 85.4791666666667$$
$$x_{7} = -74$$
$$x_{8} = -10$$
$$x_{9} = 24$$
$$x_{10} = 72$$
$$x_{11} = -44$$
$$x_{12} = -94$$
$$x_{13} = -12.25$$
$$x_{14} = 62$$
$$x_{15} = -59.75$$
$$x_{16} = -26$$
$$x_{17} = 50$$
$$x_{18} = 14$$
$$x_{19} = 20$$
$$x_{20} = -52$$
$$x_{21} = -54$$
$$x_{22} = 18$$
$$x_{23} = 32$$
$$x_{24} = -80$$
$$x_{25} = 46.1666666666667$$
$$x_{26} = -20$$
$$x_{27} = -28$$
$$x_{28} = -64$$
$$x_{29} = 78$$
$$x_{30} = -4$$
$$x_{31} = 16$$
$$x_{32} = 34$$
$$x_{33} = 58$$
$$x_{34} = 42.25$$
$$x_{35} = -90$$
$$x_{36} = 76.25$$
$$x_{37} = 74$$
$$x_{38} = -100$$
$$x_{39} = -8$$
$$x_{40} = 68$$
$$x_{41} = 2$$
$$x_{42} = -56$$
$$x_{43} = 88$$
$$x_{44} = -22$$
$$x_{45} = 70$$
$$x_{46} = 28$$
$$x_{47} = -88$$
$$x_{48} = 12.25$$
$$x_{49} = 54$$
$$x_{50} = -78$$
$$x_{51} = 30.25$$
$$x_{52} = 38.125$$
$$x_{53} = 52$$
$$x_{54} = 84$$
$$x_{55} = 10$$
$$x_{56} = -98$$
$$x_{57} = 6$$
$$x_{58} = 80$$
$$x_{59} = 60.25$$
$$x_{60} = -62$$
$$x_{61} = 56$$
$$x_{62} = -32$$
$$x_{63} = 44$$
$$x_{64} = 96.7083333333333$$
$$x_{65} = 82$$
$$x_{66} = -68$$
$$x_{67} = -58$$
$$x_{68} = -24$$
$$x_{69} = -85.25$$
$$x_{70} = -37.7777777777778$$
$$x_{71} = -35.8333333333333$$
$$x_{72} = 64$$
$$x_{73} = 22$$
$$x_{74} = 92$$
$$x_{75} = 100$$
$$x_{76} = -70$$
$$x_{77} = -92$$
$$x_{78} = -72$$
$$x_{79} = -75.75$$
$$x_{80} = 0$$
$$x_{81} = 26$$
$$x_{82} = 36.25$$
$$x_{83} = -82$$
$$x_{84} = -50$$
$$x_{85} = -45.75$$
$$x_{86} = 40.25$$
$$x_{87} = 90$$
$$x_{88} = -47.75$$
$$x_{89} = -16$$
$$x_{90} = 4$$
$$x_{91} = -39.75$$
$$x_{92} = -14$$
$$x_{93} = 94$$
$$x_{94} = 98$$
$$x_{95} = -95.75$$
$$x_{96} = -29.75$$
$$x_{97} = -66$$
$$x_{98} = -18$$
$$x_{99} = 66$$
$$x_{100} = 48.25$$
$$x_{101} = -2$$
Signos de extremos en los puntos:
(-34, 1)

(8, 1)

(-6, 1)

(-41.75, 1)

(-84, 1)

(85.47916666666667, 1)

(-74, 1)

(-10, 1)

(24, 1)

(72, 1)

(-44, 1)

(-94, 1)

(-12.25, 1)

(62, 1)

(-59.75, 1)

(-26, 1)

(50, 1)

(14, 1)

(20, 1)

(-52, 1)

(-54, 1)

(18, 1)

(32, 1)

(-80, 1)

(46.166666666666664, 1)

(-20, 1)

(-28, 1)

(-64, 1)

(78, 1)

(-4, 1)

(16, 1)

(34, 1)

(58, 1)

(42.25, 1)

(-90, 1)

(76.25, 1)

(74, 1)

(-100, 1)

(-8, 1)

(68, 1)

(2, 1)

(-56, 1)

(88, 1)

(-22, 1)

(70, 1)

(28, 1)

(-88, 1)

(12.25, 1)

(54, 1)

(-78, 1)

(30.25, 1)

(38.125, 1)

(52, 1)

(84, 1)

(10, 1)

(-98, 1)

(6, 1)

(80, 1)

(60.25, 1)

(-62, 1)

(56, 1)

(-32, 1)

(44, 1)

(96.70833333333333, 1)

(82, 1)

(-68, 1)

(-58, 1)

(-24, 1)

(-85.25, 1)

(-37.77777777777778, 1)

(-35.833333333333336, 1)

(64, 1)

(22, 1)

(92, 1)

(100, 1)

(-70, 1)

(-92, 1)

(-72, 1)

(-75.75, 1)

(0, 1)

(26, 1)

(36.25, 1)

(-82, 1)

(-50, 1)

(-45.75, 1)

(40.25, 1)

(90, 1)

(-47.75, 1)

(-16, 1)

(4, 1)

(-39.75, 1)

(-14, 1)

(94, 1)

(98, 1)

(-95.75, 1)

(-29.75, 1)

(-66, 1)

(-18, 1)

(66, 1)

(48.25, 1)

(-2, 1)


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:
$$x_{1} = -10$$
$$x_{2} = 72$$
$$x_{3} = -94$$
$$x_{4} = 58$$
$$x_{5} = -90$$
$$x_{6} = 10$$
$$x_{7} = -58$$
$$x_{8} = -72$$
$$x_{9} = 90$$
$$x_{10} = 94$$
Puntos máximos de la función:
$$x_{10} = -28$$
$$x_{10} = 28$$
Decrece en los intervalos
$$\left[94, \infty\right)$$
Crece en los intervalos
$$\left(-\infty, -94\right]$$
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
$$\frac{\left(\frac{2 \sin^{2}{\left(x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}} + 1\right) \cos{\left(\left|{x}\right| \right)} - \frac{2 \sin{\left(x \right)} \sin{\left(\left|{x}\right| \right)} \operatorname{sign}{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)}} - 2 \sin{\left(\left|{x}\right| \right)} \delta\left(x\right) - \cos{\left(\left|{x}\right| \right)} \operatorname{sign}^{2}{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)}} = 0$$
Resolvermos esta ecuación
Soluciones no halladas,
tal vez la función no tenga flexiones
Asíntotas verticales
Hay:
$$x_{1} = 1.5707963267949$$
$$x_{2} = 4.71238898038469$$
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\cos{\left(\left|{x}\right| \right)}}{\cos{\left(x \right)}}\right) = 1$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la izquierda:
$$y = 1$$
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\cos{\left(\left|{x}\right| \right)}}{\cos{\left(x \right)}}\right) = 1$$
Tomamos como el límite
es decir,
ecuación de la asíntota horizontal a la derecha:
$$y = 1$$
Asíntotas inclinadas
Se puede hallar la asíntota inclinada calculando el límite de la función cos(|x|)/cos(x), dividida por x con x->+oo y x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\cos{\left(\left|{x}\right| \right)}}{x \cos{\left(x \right)}}\right) = 0$$
Tomamos como el límite
es decir,
la inclinada coincide con la asíntota horizontal a la derecha
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\cos{\left(\left|{x}\right| \right)}}{x \cos{\left(x \right)}}\right) = 0$$
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:
$$\frac{\cos{\left(\left|{x}\right| \right)}}{\cos{\left(x \right)}} = \frac{\cos{\left(\left|{x}\right| \right)}}{\cos{\left(x \right)}}$$
- Sí
$$\frac{\cos{\left(\left|{x}\right| \right)}}{\cos{\left(x \right)}} = - \frac{\cos{\left(\left|{x}\right| \right)}}{\cos{\left(x \right)}}$$
- No
es decir, función
es
par