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Aufgabe:

Betrachten Sie die Funktion f:]0;∞[↦ℝ, x ↦f(x) mit f'(x)=x*ln(x)
In welchen Bereichen ist f monoton fallend, in welchen Bereichen ist f konkav? Geben Sie als Bereiche möglichst große offene Intervalle an:


Problem/Ansatz:

f (x) ist auf (0;1) monoton fallend

aber wann ist diese Funktion denn konkav?

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2 Antworten

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Beste Antwort

Aloha :)

Die Funktion ist genau dann monoton fallend, wenn die erste Ableitung nicht-positiv ist:$$f'(x)\stackrel{!}{\le}0\implies x\ln(x)\le0\stackrel{(x>0)}{\implies}\ln(x)\le0\stackrel{(e^{\cdots})}{\implies} x\le<e^0\implies x\le1$$Für \(x\in(0;1]\) ist die Funktion monoton fallend.

Über das Krümmungsverhalten der Funktion gibt das Vorzeichen der 2-ten Ableitung Auskunft. Die Funktion ist konkav, also rechtsgektrümmt, wenn die 2-te Ableitung nicht-positiv ist.$$f''(x)\le0\implies1\cdot\ln(x)+x\cdot\frac1x\le0\implies\ln(x)+1\le0\implies\ln(x)\le-1$$$$\stackrel{(e^{\cdots})}{\implies} x\le e^{-1}=\frac1e$$Für \(x\in(0;\frac1e]\) ist die Funktion konkav.

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Für konkav gilt \( f'' \le 0 \). Ansonsten heisst es streng konkav für \( f'' < 0 \). Zumindest nach Wikipedia.

Danke dir, habe es korrigiert ;)

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Eine Funktion ist konkav, wenn die zweite Ableitung \( \le 0 \) ist. Hier also $$ \ln(x) +1  \le 0 $$

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