Enunciado

Use o roteiro desta seção para esboçar a curva

y = x ln ⁡ x 2

Passo 1

Oiee, vamos começar resolvendo essa questãozinha?

Primeiro, determinamos o domínio da função

y = x ln ⁡ x 2

- O logaritmo natural, ln ⁡ x , está definido apenas para x > 0 .

- Portanto, o domínio da função é 0 ,   ∞ .

Vamos verificar a simetria da função para poder simplificar o esboço da curva.

- A função não é definida para x ≤ 0 , então não faz sentido verificar simetria par ou ímpar.

Passo 2

Analisamos o comportamento da função para valores extremos de x   (quando   x →   ∞ e   x →   0 + .

- Para   x →   ∞ :

  y   =   x ln ⁡ x 2

À medida que

x → ∞ ,   l n x → ∞ e n t ã o   (   y → ∞ ) .

- Para   x →   0 + :

  y   =   x ln ⁡ x 2

Quando

  (   x   → 0 + )  

( l n x → - ∞ )  

l n x 2 → ∞

No entanto, como x está se aproximando de 0 , o produto também tende a 0, pois   x   l n x 2 se aproxima mais rapidamente de 0 .

Passo 3

Calculamos a derivada para entender o comportamento monótono da função.

  y   =   x   l n x 2

Usamos a regra do produto e a regra da cadeia para derivar:

d y d x =   l n x 2 +   x   ⋅ 2   l n x ⋅ 1 x

d y d x =   l n x 2 +   2   l n x

Analisamos os pontos críticos onde d y d x = 0 :

l n x 2 +   2   l n x = 0

l n ( x )   ( ( l n ( x ) )   +   2 )   =   0

Portanto,   ( l n ( x )   =   0 ) ou ( l n ( x )   =   - 2 ) .

- ( l n ( x )   =   0 ) implica x = 1 .

- ( l n ( x )   =   - 2 ) implica x = e - 2

Passo 4

Analisamos o sinal da derivada em torno desses pontos críticos:

- Para (   0   <   x   <   e - 2 ) :

l n x <   - 2   ⇒ l n x 2 >   4

l n x 2 +   2   l n x >   0

A função é crescente.

- Para (   e - 2 <   x   <   1   ) :

  - 2   <   l n x <   0   ⇒ 0   <   l n x 2 <   4  

  l n x 2 +   2   l n x <   0  

A função é decrescente.

- Para (   x   >   1 ) :

l n x >   0   ⇒ l n x 2 >   0  

l n x 2 +   2   l n x >   0  

A função é crescente.

Portanto:

- (   x   =   e - 2 )   é um ponto de máximo local.

- (   x   =   1   ) é um ponto de mínimo local.

A função não cruza o eixo y porque não está definida para (   x ≤ 0   ) .

Passo 5

Para o gráfico

- A função tem um domínio em ( 0 ,   ∞ )

- A função é crescente para (   0   <   x   <   e - 2 ) , decrescente para (   e - 2 <   x   <   1   ) , e crescente para (   x   >   1   ) .

- Máximo local em (   x   =   e - 2 ) .

- Mínimo local em (   x   =   1   ) .

Calculamos o valor da função nos pontos críticos:

- Para (   x   =   e - 2 ) :

y   =   e - 2 ln ⁡ e - 2 2

=   e - 2 - 2 2

=   4   e - 2

= 4 e 2 ≈ 0.5413

- Para (   x   =   1   ) :

  y   =   1   l n 1 2

=   1   ⋅ 0  

=   0  

Passo 6

Pontos para Esboço

-   e - 2 , 4 e 2 ≈   0.1353 ,   0.5413

- ( 1,0 )

Com base nas análises acima, podemos esboçar a curva da função

  y   =   x ln ⁡ x 2

  1. A função começa em valores muito pequenos quando x   próximo de 0 e cresce até
  2. e - 2 , 4 e 2

  3. Decresce para x   entre e - 2 e 1 , atingindo o mínimo local em ( 1,0 ) .
  4. Cresce novamente para (   x > 1 ) , tendendo a infinito à medida que (   x →   ∞ ) .

O gráfico da função será assim:

Resposta

Vide o passo a passo.

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