Sr Examen

Gráfico de la función y = x(lnx-1)^2

v

Gráfico:

interior superior

Puntos de intersección:

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Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                     2
f(x) = x*(log(x) - 1) 
f(x)=x(log(x)1)2f{\left(x \right)} = x \left(\log{\left(x \right)} - 1\right)^{2}
f = x*(log(x) - 1)^2
Gráfico de la función
02468-8-6-4-2-1010020
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:
x(log(x)1)2=0x \left(\log{\left(x \right)} - 1\right)^{2} = 0
Resolvermos esta ecuación
Puntos de cruce con el eje X:

Solución analítica
x1=ex_{1} = e
Solución numérica
x1=2.71828247135288x_{1} = 2.71828247135288
x2=2.71828158203866x_{2} = 2.71828158203866
x3=2.71828330921235x_{3} = 2.71828330921235
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 x*(log(x) - 1)^2.
0(log(0)1)20 \left(\log{\left(0 \right)} - 1\right)^{2}
Resultado:
f(0)=NaNf{\left(0 \right)} = \text{NaN}
- no hay soluciones de la ecuación
Extremos de la función
Para hallar los extremos hay que resolver la ecuación
ddxf(x)=0\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:
ddxf(x)=\frac{d}{d x} f{\left(x \right)} =
primera derivada
(log(x)1)2+2log(x)2=0\left(\log{\left(x \right)} - 1\right)^{2} + 2 \log{\left(x \right)} - 2 = 0
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
x1=ex_{1} = e
x2=e1x_{2} = e^{-1}
Signos de extremos en los puntos:
(E, 0)

  -1     -1 
(e , 4*e  )


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:
x1=ex_{1} = e
Puntos máximos de la función:
x1=e1x_{1} = e^{-1}
Decrece en los intervalos
(,e1][e,)\left(-\infty, e^{-1}\right] \cup \left[e, \infty\right)
Crece en los intervalos
[e1,e]\left[e^{-1}, e\right]
Puntos de flexiones
Hallemos los puntos de flexiones, para eso hay que resolver la ecuación
d2dx2f(x)=0\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:
d2dx2f(x)=\frac{d^{2}}{d x^{2}} f{\left(x \right)} =
segunda derivada
2log(x)x=0\frac{2 \log{\left(x \right)}}{x} = 0
Resolvermos esta ecuación
Raíces de esta ecuación
x1=1x_{1} = 1

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
[1,)\left[1, \infty\right)
Convexa en los intervalos
(,1]\left(-\infty, 1\right]
Asíntotas horizontales
Hallemos las asíntotas horizontales mediante los límites de esta función con x->+oo y x->-oo
limx(x(log(x)1)2)=\lim_{x \to -\infty}\left(x \left(\log{\left(x \right)} - 1\right)^{2}\right) = -\infty
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota horizontal a la izquierda
limx(x(log(x)1)2)=\lim_{x \to \infty}\left(x \left(\log{\left(x \right)} - 1\right)^{2}\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 x*(log(x) - 1)^2, dividida por x con x->+oo y x ->-oo
limx(log(x)1)2=\lim_{x \to -\infty} \left(\log{\left(x \right)} - 1\right)^{2} = \infty
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la izquierda
limx(log(x)1)2=\lim_{x \to \infty} \left(\log{\left(x \right)} - 1\right)^{2} = \infty
Tomamos como el límite
es decir,
no hay asíntota inclinada a la derecha
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:
x(log(x)1)2=x(log(x)1)2x \left(\log{\left(x \right)} - 1\right)^{2} = - x \left(\log{\left(- x \right)} - 1\right)^{2}
- No
x(log(x)1)2=x(log(x)1)2x \left(\log{\left(x \right)} - 1\right)^{2} = x \left(\log{\left(- x \right)} - 1\right)^{2}
- No
es decir, función
no es
par ni impar