Enunciado

Fazer o gráfico da função

f x = l n x x

Depois, estimar os valores extremos, identificar as coordenadas dos pontos de inflexão eos intervalos nos quais os gráficos são côncavos para cima ou para baixo.

Passo 1

É preciso saber o domínio da função. Como o logaritmando deve ser positivo e x deve ser diferente de zero pois está no denominador:

D f = 0   ,   + ∞

Passo 2

Encontrar a primeira derivada da função:

f ' x = 1 x ⋅ x - l n x ⋅ 1 2 ⋅ x - 1 2 x 2 = 1 - x x x

Passo 3

Encontrar a segunda derivada da função:

f ' ' x = x x - 3 x 2 x 3

Passo 4

Encontrar as raízes da função e de suas duas primeiras derivadas:

f x = 0 ⇒ l n x = 0 ⇒ x = 1

f ' x = 0 ⇒ 1 - x = 0 ⇒ x = 1

f ' ' x = 0 ⇒   x x - 3 x = 0   ⇒ x = 3

Passo 5

Fazer o estudo de sinais da função e de suas duas primeiras derivadas:

0 < x < 1 ⇒ f x < 0   ; x > 1 ⇒ f x > 0

0 < x < 1 ⇒ f ' x > 0   ; x > 1 ⇒ f ' x < 0

0 < x < 3 ⇒ f ' ' x < 0   ; x > 3 ⇒ f ' x > 0

Passo 6

É preciso analisar se existem assíntotas verticais. Para isso, fazemos:

lim x → 0 ⁡ f x = lim x → 0 ⁡ l n x x = - ∞

Logo, x = 0 é assíntota vertical.

Passo 7

É preciso analisar se existem assíntotas horizontais ou inclinadas. Para isso, fazemos:

lim x → + ∞ ⁡ f x x = lim x → + ∞ ⁡ l n x x x = lim x → + ∞ ⁡ 1 x 3 2 ⋅ x - 1 / 2 = lim x → + ∞ ⁡ 2 3 x x = 0

lim x → + ∞ ⁡ f x = lim x → + ∞ ⁡ l n x x = lim x → + ∞ ⁡ 1 x 1 2 x - 1 2 = 0

Portanto, a assíntota horizontal é y = 0 .

Passo 8

Para facilitar o esboço, encontramos pontos notáveis na função:

f 1 = 0

f ( 3 ) = l n 3 3

Passo 9

Substituímos a raiz da primeira derivada na segunda derivada pra saber se é um ponto de máximo, de mínimo ou de inflexão:

f ' ' 1 = - 1

Portanto, x = 1 é um ponto de máximo local.

Resposta

A função não possui mínimo absoluto.

Esboço:

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