studio di funzioni logaritmiche. studiare le seguenti funzioni fino alla derivata seconda, tracciarne il…

studio di funzioni logaritmiche. studiare le seguenti funzioni fino alla derivata seconda, tracciarne il grafico ed indicare gli eventuali punti di minimo, massimo (sono locali o assoluti?) e punti di flesso. esercizio 9. f(x)=x^3·(ln x - 1)

studio di funzioni logaritmiche. studiare le seguenti funzioni fino alla derivata seconda, tracciarne il grafico ed indicare gli eventuali punti di minimo, massimo (sono locali o assoluti?) e punti di flesso. esercizio 9. f(x)=x^3·(ln x - 1)

Answer

Explanation:

Step1: Find the first - derivative

Use the product rule ((uv)^\prime = u^\prime v+uv^\prime), where (u = x^{3}) and (v=\ln x - 1). (u^\prime=3x^{2}), (v^\prime=\frac{1}{x}). (f^\prime(x)=3x^{2}(\ln x - 1)+x^{3}\cdot\frac{1}{x}=3x^{2}\ln x-3x^{2}+x^{2}=3x^{2}\ln x - 2x^{2}=x^{2}(3\ln x - 2))

Step2: Find the critical points

Set (f^\prime(x) = 0). Since (x^{2}\gt0) for (x\gt0) (the domain of (y = \ln x) is (x\gt0)), we solve (3\ln x - 2 = 0). (3\ln x=2), (\ln x=\frac{2}{3}), (x = e^{\frac{2}{3}})

Step3: Find the second - derivative

Use the product rule again on (f^\prime(x)=x^{2}(3\ln x - 2)). Let (u = x^{2}), (u^\prime = 2x), (v = 3\ln x - 2), (v^\prime=\frac{3}{x}). (f^{\prime\prime}(x)=2x(3\ln x - 2)+x^{2}\cdot\frac{3}{x}=6x\ln x-4x + 3x=6x\ln x - x=x(6\ln x - 1))

Step4: Classify the critical point

Evaluate (f^{\prime\prime}(e^{\frac{2}{3}})): (f^{\prime\prime}(e^{\frac{2}{3}})=e^{\frac{2}{3}}(6\cdot\frac{2}{3}-1)=e^{\frac{2}{3}}(4 - 1)=3e^{\frac{2}{3}}\gt0) So (x = e^{\frac{2}{3}}) is a local minimum.

Step5: Find inflection points

Set (f^{\prime\prime}(x)=0). Since (x\gt0), we solve (6\ln x - 1 = 0). (6\ln x=1), (\ln x=\frac{1}{6}), (x = e^{\frac{1}{6}})

To draw the graph:

  • As (x\to0^{+}), (f(x)\to+\infty) (because (x^{3}\to0^{+}) and (\ln x - 1\to-\infty) but the power - law function (x^{3}) dominates the growth of (\ln x - 1) near (x = 0)).
  • The function has a local minimum at (x = e^{\frac{2}{3}}) and an inflection point at (x = e^{\frac{1}{6}}).

Answer:

Local minimum at (x = e^{\frac{2}{3}}), inflection point at (x = e^{\frac{1}{6}})