График функции y = atan(1/x^2)

Вы ввели

           /1 \
f(x) = atan|--|
           | 2|
           \x /

$$f{\left (x \right )} = \operatorname{atan}{\left (\frac{1}{x^{2}} \right )}$$

Область определения функции

Точки, в которых функция точно неопределена:
$$x_{1} = 0$$

Точки пересечения с осью координат X

График функции пересекает ось X при f = 0
значит надо решить уравнение:
$$\operatorname{atan}{\left (\frac{1}{x^{2}} \right )} = 0$$
Решаем это уравнение
Решения не найдено,
может быть, что график не пересекает ось X

Точки пересечения с осью координат Y

График пересекает ось Y, когда x равняется 0:
подставляем x = 0 в atan(1/(x^2)).
$$\operatorname{atan}{\left (\frac{1}{0^{2}} \right )}$$
Результат:
$$f{\left (0 \right )} = \operatorname{atan}{\left (\tilde{\infty} \right )}$$
Точка:

(0, atan(±oo))

Экстремумы функции

Для того, чтобы найти экстремумы, нужно решить уравнение
$$\frac{d}{d x} f{\left (x \right )} = 0$$
(производная равна нулю),
и корни этого уравнения будут экстремумами данной функции:
$$\frac{d}{d x} f{\left (x \right )} = $$
Первая производная
$$- \frac{2}{x^{3} \left(1 + \frac{1}{x^{4}}\right)} = 0$$
Решаем это уравнение
Решения не найдены,
возможно экстремумов у функции нет

Точки перегибов

Найдем точки перегибов, для этого надо решить уравнение
$$\frac{d^{2}}{d x^{2}} f{\left (x \right )} = 0$$
(вторая производная равняется нулю),
корни полученного уравнения будут точками перегибов для указанного графика функции:
$$\frac{d^{2}}{d x^{2}} f{\left (x \right )} = $$
Вторая производная
$$\frac{6 - \frac{8}{x^{4} \left(1 + \frac{1}{x^{4}}\right)}}{x^{4} \left(1 + \frac{1}{x^{4}}\right)} = 0$$
Решаем это уравнение
Корни этого ур-ния
$$x_{1} = - \frac{3^{\frac{3}{4}}}{3}$$
$$x_{2} = \frac{3^{\frac{3}{4}}}{3}$$
Также нужно подсчитать пределы y'' для аргументов, стремящихся к точкам неопределённости функции:
Точки, где есть неопределённость:
$$x_{1} = 0$$

$$\lim_{x \to 0^-}\left(\frac{6 - \frac{8}{x^{4} \left(1 + \frac{1}{x^{4}}\right)}}{x^{4} \left(1 + \frac{1}{x^{4}}\right)}\right) = -2$$
$$\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{6 - \frac{8}{x^{4} \left(1 + \frac{1}{x^{4}}\right)}}{x^{4} \left(1 + \frac{1}{x^{4}}\right)}\right) = -2$$
- пределы равны, зн. пропускаем соотв. точку

Интервалы выпуклости и вогнутости:
Найдём интервалы, где функция выпуклая или вогнутая, для этого посмотрим, как ведет себя функция в точках перегибов:
Вогнутая на промежутках

(-oo, -3**(3/4)/3] U [3**(3/4)/3, oo)

Выпуклая на промежутках

[-3**(3/4)/3, 3**(3/4)/3]

Вертикальные асимптоты

Есть:
$$x_{1} = 0$$

Горизонтальные асимптоты

Горизонтальные асимптоты найдём с помощью пределов данной функции при x->+oo и x->-oo
$$\lim_{x \to -\infty} \operatorname{atan}{\left (\frac{1}{x^{2}} \right )} = 0$$
Возьмём предел
значит,
уравнение горизонтальной асимптоты слева:
$$y = 0$$
$$\lim_{x \to \infty} \operatorname{atan}{\left (\frac{1}{x^{2}} \right )} = 0$$
Возьмём предел
значит,
уравнение горизонтальной асимптоты справа:
$$y = 0$$

Наклонные асимптоты

Наклонную асимптоту можно найти, подсчитав предел функции atan(1/(x^2)), делённой на x при x->+oo и x ->-oo
$$\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{1}{x} \operatorname{atan}{\left (\frac{1}{x^{2}} \right )}\right) = 0$$
Возьмём предел
значит,
наклонная совпадает с горизонтальной асимптотой справа
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{1}{x} \operatorname{atan}{\left (\frac{1}{x^{2}} \right )}\right) = 0$$
Возьмём предел
значит,
наклонная совпадает с горизонтальной асимптотой слева

Чётность и нечётность функции

Проверим функци чётна или нечётна с помощью соотношений f = f(-x) и f = -f(-x).
Итак, проверяем:
$$\operatorname{atan}{\left (\frac{1}{x^{2}} \right )} = \operatorname{atan}{\left (\frac{1}{x^{2}} \right )}$$
- Да
$$\operatorname{atan}{\left (\frac{1}{x^{2}} \right )} = - \operatorname{atan}{\left (\frac{1}{x^{2}} \right )}$$
- Нет
значит, функция
является
чётной