Cómo encontrar el máximo y el mínimo de una expresión cuadrática que tiene una función trigonométrica como variable

¿Cómo encuentras el máximo y el mínimo de un polinomio?

Iguala la primera derivada a cero y obtiene los puntos críticos.

Luego descubres el valor de la segunda derivada en los puntos críticos. Si la segunda derivada es positiva, tiene un mínimo en este punto y si la segunda derivada es negativa, tiene un máximo en este punto.

El método es el mismo cuando la variable es una función trigonométrica.

Como ejemplo, considere la función [matemáticas] y = \ sin ^ 2x + \ sin x + 3. [/ Matemáticas]

La primera derivada es [matemática] \ frac {dy} {dx} = 2 \ sin x \ cos x + \ cos x. [/ Matemática]

En los puntos críticos, [matemáticas] \ frac {dy} {dx} = 2 \ sen x \ cos x + \ cos x = 0. [/ Matemáticas]

[math] \ Rightarrow \ qquad \ cos x (2 \ sin x + 1) = 0. [/ math]

[math] \ Rightarrow \ qquad \ cos x = 0 \ qquad [/ math] o [math] \ qquad [/ math] [math] 2 \ sin x + 1 = 0. [/ math]

[math] \ Rightarrow \ qquad \ cos x = 0 \ qquad [/ math] o [math] \ qquad \ sin x = – \ frac {1} {2}. [/ math]

[matemática] \ Rightarrow \ qquad x = \ left (\ frac {2m + 1} {2} \ right) \ pi \ qquad m \ en Z [/ math]

[matemáticas] \ qquad [/ matemáticas] o [matemáticas] \ qquad x = n \ pi + (-1) ^ n \ frac {7 \ pi} {6} \ qquad n \ en Z. [/ matemáticas]

[matemáticas] \ frac {dy} {dx} = 2 \ sin x \ cos x + \ cos x = \ sin 2x + \ cos x. [/ matemáticas]

[math] \ Rightarrow \ qquad \ frac {d ^ 2y} {dx ^ 2} = 2 \ cos 2x – \ sen x. [/ math]

Para [matemáticas] x = \ left (\ frac {2m + 1} {2} \ right) \ pi, \ frac {d ^ 2y} {dx ^ 2} = 2 \ cos (2m + 1) \ pi – \ sin \ left (\ frac {2m + 1} {2} \ right) \ pi <0 \, \, \ forall \, \, m \ en Z. [/ math]

[math] \ Rightarrow \ qquad x = \ left (\ frac {2m + 1} {2} \ right) \ pi, \, \, m \ en Z, [/ math] representan los máximos de la función.

Para [matemáticas] x = n \ pi + (-1) ^ n \ frac {7 \ pi} {6}, \ frac {d ^ 2y} {dx ^ 2} = 2 \ cos (2n \ pi + (- 1) ^ n \ frac {7 \ pi} {3}) – \ sin \ left (n \ pi + (-1) ^ n \ frac {7 \ pi} {6} \ right)> 0 \, \, \ forall \, \, n \ en Z. [/ math]

[math] \ Rightarrow \ qquad x = n \ pi + (-1) ^ n \ frac {7 \ pi} {6}, \, \, n \ in Z, [/ math] representan mínimos de la función.

Todas las funciones trigonométricas son periódicas. Por lo tanto, solo necesita trazar la función para ángulos entre 0 y 2 pi radianes para comprender su comportamiento. Eso le dará una visión cualitativa de las ubicaciones de mínimos y máximos.

Luego puede establecer la derivada en cero y encontrar mínimos y máximos como lo sugiere su gráfica.

[Nota: si la función trigonométrica contiene argumentos en los que el ángulo se multiplica por un escalar, es posible que deba extender el dominio de la gráfica en consecuencia para capturar un ciclo completo.]

Digamos y = s²-2s-3 = (s-1) ²-4 …… s = sinx

miny = -4

PERO si y = s²-6s + 17 = (s-3) ² + 8

Aquí 8 no es el mínimo. desde | s | ≤1