График функции y = 1/(atan(x))

Учитель очень удивится увидев твоё верное решение 😼

v

График:

от до

Точки пересечения:

Кусочно-заданная:

{ кусочно-заданную функцию ввести здесь.

Решение

Вы ввели [src]
            1   
f(x) = 1*-------
         atan(x)
f(x)=11atan(x)f{\left(x \right)} = 1 \cdot \frac{1}{\operatorname{atan}{\left(x \right)}}
График функции
02468-8-6-4-2-1010-5050
Область определения функции
Точки, в которых функция точно неопределена:
x1=0x_{1} = 0
Точки пересечения с осью координат X
График функции пересекает ось X при f = 0
значит надо решить уравнение:
11atan(x)=01 \cdot \frac{1}{\operatorname{atan}{\left(x \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 1/atan(x).
11atan(0)1 \cdot \frac{1}{\operatorname{atan}{\left(0 \right)}}
Результат:
f(0)=~f{\left(0 \right)} = \tilde{\infty}
зн.f не пересекает Y
Экстремумы функции
Для того, чтобы найти экстремумы, нужно решить уравнение
ddxf(x)=0\frac{d}{d x} f{\left(x \right)} = 0
(производная равна нулю),
и корни этого уравнения будут экстремумами данной функции:
ddxf(x)=\frac{d}{d x} f{\left(x \right)} =
первая производная
1(x2+1)atan2(x)=0- \frac{1}{\left(x^{2} + 1\right) \operatorname{atan}^{2}{\left(x \right)}} = 0
Решаем это уравнение
Решения не найдены,
возможно экстремумов у функции нет
Точки перегибов
Найдем точки перегибов, для этого надо решить уравнение
d2dx2f(x)=0\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:
d2dx2f(x)=\frac{d^{2}}{d x^{2}} f{\left(x \right)} =
вторая производная
2(x+1atan(x))(x2+1)2atan2(x)=0\frac{2 \left(x + \frac{1}{\operatorname{atan}{\left(x \right)}}\right)}{\left(x^{2} + 1\right)^{2} \operatorname{atan}^{2}{\left(x \right)}} = 0
Решаем это уравнение
Корни этого ур-ния
x1=36963.4983804708x_{1} = -36963.4983804708
x2=20014.4654249028x_{2} = -20014.4654249028
x3=34552.1728446784x_{3} = 34552.1728446784
x4=11543.1715980259x_{4} = -11543.1715980259
x5=20992.9957012548x_{5} = 20992.9957012548
x6=11674.2812023086x_{6} = 11674.2812023086
x7=39506.0763790627x_{7} = -39506.0763790627
x8=33573.4488743823x_{8} = -33573.4488743823
x9=26077.3892697666x_{9} = 26077.3892697666
x10=35268.464920553x_{10} = -35268.464920553
x11=13368.0996429442x_{11} = 13368.0996429442
x12=28619.7473992733x_{12} = 28619.7473992733
x13=14931.0631736726x_{13} = -14931.0631736726
x14=15909.3657459457x_{14} = 15909.3657459457
x15=12390.0199509551x_{15} = -12390.0199509551
x16=18451.0468537562x_{16} = 18451.0468537562
x17=27772.2856041243x_{17} = 27772.2856041243
x18=9849.84634056459x_{18} = -9849.84634056459
x19=39637.2981730849x_{19} = 39637.2981730849
x20=25098.7509275295x_{20} = -25098.7509275295
x21=23403.9257474756x_{21} = -23403.9257474756
x22=10696.4376916029x_{22} = -10696.4376916029
x23=21840.3556823708x_{23} = 21840.3556823708
x24=27641.0752781853x_{24} = -27641.0752781853
x25=35399.6838935398x_{25} = 35399.6838935398
x26=23535.1273249627x_{26} = 23535.1273249627
x27=10827.5280095206x_{27} = 10827.5280095206
x28=16625.3838854398x_{28} = -16625.3838854398
x29=26924.8326135147x_{29} = 26924.8326135147
x30=24382.5354659295x_{30} = 24382.5354659295
x31=29336.0044218641x_{31} = -29336.0044218641
x32=37094.7185968698x_{32} = 37094.7185968698
x33=31162.1785415128x_{33} = 31162.1785415128
x34=19298.3384810428x_{34} = 19298.3384810428
x35=37942.2416954908x_{35} = 37942.2416954908
x36=15062.2208891964x_{36} = 15062.2208891964
x37=13236.9615739558x_{37} = -13236.9615739558
x38=31878.4529769315x_{38} = -31878.4529769315
x39=17472.6070379068x_{39} = -17472.6070379068
x40=9134.4709178039x_{40} = 9134.4709178039
x41=42179.905528052x_{41} = 42179.905528052
x42=31030.9635994648x_{42} = -31030.9635994648
x43=29467.2172519256x_{43} = 29467.2172519256
x44=25946.1819435246x_{44} = -25946.1819435246
x45=36115.9796249468x_{45} = -36115.9796249468
x46=37811.020918257x_{46} = -37811.020918257
x47=32009.668853018x_{47} = 32009.668853018
x48=32857.1649540246x_{48} = 32857.1649540246
x49=15778.2004179215x_{49} = -15778.2004179215
x50=16756.5557280193x_{50} = 16756.5557280193
x51=12521.1451821705x_{51} = 12521.1451821705
x52=38789.7682948189x_{52} = 38789.7682948189
x53=22687.7335199133x_{53} = 22687.7335199133
x54=34420.9545622591x_{54} = -34420.9545622591
x55=28488.5357664978x_{55} = -28488.5357664978
x56=9003.43567417919x_{56} = -9003.43567417919
x57=18319.8645144627x_{57} = -18319.8645144627
x58=42048.6824303037x_{58} = -42048.6824303037
x59=9980.912474663x_{59} = 9980.912474663
x60=30314.6944972281x_{60} = 30314.6944972281
x61=26793.6237177463x_{61} = -26793.6237177463
x62=38658.5469927142x_{62} = -38658.5469927142
x63=24251.331774895x_{63} = -24251.331774895
x64=20861.8020386426x_{64} = -20861.8020386426
x65=32725.9482143302x_{65} = -32725.9482143302
x66=21709.1590786967x_{66} = -21709.1590786967
x67=22556.5342926467x_{67} = -22556.5342926467
x68=40484.8311268636x_{68} = 40484.8311268636
x69=14215.1289542549x_{69} = 14215.1289542549
x70=41201.1442796829x_{70} = -41201.1442796829
x71=30183.4805675208x_{71} = -30183.4805675208
x72=33704.6664141607x_{72} = 33704.6664141607
x73=17603.7844984911x_{73} = 17603.7844984911
x74=25229.9565261797x_{74} = 25229.9565261797
x75=20145.6557756236x_{75} = 20145.6557756236
x76=41332.366969216x_{76} = 41332.366969216
x77=14083.9802104543x_{77} = -14083.9802104543
x78=19167.1518781024x_{78} = -19167.1518781024
x79=36247.1992411849x_{79} = 36247.1992411849
x80=40353.6088711755x_{80} = -40353.6088711755
Также нужно подсчитать пределы y'' для аргументов, стремящихся к точкам неопределённости функции:
Точки, где есть неопределённость:
x1=0x_{1} = 0

limx0(2(x+1atan(x))(x2+1)2atan2(x))=\lim_{x \to 0^-}\left(\frac{2 \left(x + \frac{1}{\operatorname{atan}{\left(x \right)}}\right)}{\left(x^{2} + 1\right)^{2} \operatorname{atan}^{2}{\left(x \right)}}\right) = -\infty
Возьмём предел
limx0+(2(x+1atan(x))(x2+1)2atan2(x))=\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{2 \left(x + \frac{1}{\operatorname{atan}{\left(x \right)}}\right)}{\left(x^{2} + 1\right)^{2} \operatorname{atan}^{2}{\left(x \right)}}\right) = \infty
Возьмём предел
- пределы не равны, зн.
x1=0x_{1} = 0
- является точкой перегиба

Интервалы выпуклости и вогнутости:
Найдём интервалы, где функция выпуклая или вогнутая, для этого посмотрим, как ведет себя функция в точках перегибов:
Не имеет изгибов на всей числовой оси
Вертикальные асимптоты
Есть:
x1=0x_{1} = 0
Горизонтальные асимптоты
Горизонтальные асимптоты найдём с помощью пределов данной функции при x->+oo и x->-oo
limx(11atan(x))=2π\lim_{x \to -\infty}\left(1 \cdot \frac{1}{\operatorname{atan}{\left(x \right)}}\right) = - \frac{2}{\pi}
Возьмём предел
значит,
уравнение горизонтальной асимптоты слева:
y=2πy = - \frac{2}{\pi}
limx(11atan(x))=2π\lim_{x \to \infty}\left(1 \cdot \frac{1}{\operatorname{atan}{\left(x \right)}}\right) = \frac{2}{\pi}
Возьмём предел
значит,
уравнение горизонтальной асимптоты справа:
y=2πy = \frac{2}{\pi}
Наклонные асимптоты
Наклонную асимптоту можно найти, подсчитав предел функции 1/atan(x), делённой на x при x->+oo и x ->-oo
limx(1xatan(x))=0\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{1}{x \operatorname{atan}{\left(x \right)}}\right) = 0
Возьмём предел
значит,
наклонная совпадает с горизонтальной асимптотой справа
limx(1xatan(x))=0\lim_{x \to \infty}\left(\frac{1}{x \operatorname{atan}{\left(x \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:
11atan(x)=1atan(x)1 \cdot \frac{1}{\operatorname{atan}{\left(x \right)}} = - \frac{1}{\operatorname{atan}{\left(x \right)}}
- Нет
11atan(x)=1atan(x)1 \cdot \frac{1}{\operatorname{atan}{\left(x \right)}} = \frac{1}{\operatorname{atan}{\left(x \right)}}
- Нет
значит, функция
не является
ни чётной ни нечётной
График
График функции y = 1/(atan(x)) /media/krcore-image-pods/hash/xy/a/a7/40cebde1c111da0adee9217813476.png