Undersök funktionen $f(x)=x^2\ln x$ med avseende på lokala maximi- och minimipunkter, konvexitet och asymptoter. Bestäm också gränsvärdet av $f(x)$ och $f'(x)$ då $x\to0^+$. Rita grafen för $f$.
Hela analys · 2016-06-10
Uppgift 1
Uppgift 1
Visa lösningDölj lösning
Funktionen är definierad för $x>0$. Vi har
$$f'(x)=x(2\ln x+1),$$
vilket är noll då $x=e^{-1/2}$. Derivatan är negativ för $0<x<e^{-1/2}$ och positiv för $x>e^{-1/2}$, så $f$ har ett lokalt minimum i $x=e^{-1/2}$ men inget lokalt maximum. Vidare är
$$f''(x)=2\ln x+3,$$
vilket är noll då $x=e^{-3/2}$. Funktionen är konkav för $0<x<e^{-3/2}$ och konvex för $x>e^{-3/2}$.
Dessutom gäller
$$\lim_{x\to0^+}f(x)=\lim_{x\to0^+}x^2\ln x=0$$
och
$$\lim_{x\to0^+}f'(x)=\lim_{x\to0^+}x(2\ln x+1)=0.$$
Grafen närmar sig därför origo och planar ut då $x\to0^+$. Det finns ingen lodrät asymptot. Slutligen är
$$\lim_{x\to\infty}\frac{f(x)}x=\lim_{x\to\infty}x\ln x=\infty,$$
så det finns ingen sned asymptot.