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Una funzione

Ferdinando propone il seguente quesito: Senza fare uso della derivata seconda, studiare il grafico della funzione: \[f\left( x \right)=\frac{1}{\left( x+5 \right)\ln \left( x+5 \right)}\quad .\] Dire se \(f\) è iniettiva, dire in quanti punti assume il valore \(756\), dire se assume il valore \(-10\), dire se esistono due punti \(x_1\) e \(x_2\) per i quali risulti \(f(x_1)+f(x_2)=0\).
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Ricevo da Ferdinando la seguente domanda:   Gentile professore, mi aiuta a studiare questa funzione? Senza fare uso della derivata seconda, studiare il grafico della funzione:                                      \[f\left( x \right)=\frac{1}{\left( x+5 \right)\ln \left( x+5 \right)}\quad .\] Dire se \(f\) è iniettiva, dire in quanti punti assume il valore \(756\), dire se assume il valore \(-10\), dire se esistono due punti \(x_1\) e \(x_2\) per i quali risulti \(f(x_1)+f(x_2)=0\). La ringrazio di cuore.   Gli rispondo così:   Caro Ferdinando, la funzione, definita, continua e derivabile nell’insieme \({{D}_{f}}=\left] -5-4 \right[\cup \left] -4,+\infty  \right[\), positiva per \(x>-4\) e mai nulla, presenta i seguenti limiti, tenendo presente che in generale \(1/t\) è infinito di ordine superiore rispetto a \(\ln(t)\) nel limite per \(t\) che tende a \(0^+\): \[\underset{x\to -{{5}^{+}}}{\mathop{\lim }}\,f\left( x \right)=-\infty \quad \underset{x\to -{{4}^{-}}}{\mathop{\lim }}\,f\left( x \right)=\frac{1}{{{0}^{-}}}=-\infty \quad \underset{x\to -{{4}^{-}}}{\mathop{\lim }}\,f\left( x \right)=\frac{1}{{{0}^{+}}}=+\infty \quad \underset{x\to +\infty }{\mathop{\lim }}\,f\left( x \right)=\frac{1}{+\infty }=0\quad .\] Pertanto il grafico di \(f(x)\) presenta due asintoti verticali, \(x=-5\) e \(x=-4\), e un asintoto orizzontale, \(y=0\). La derivata prima \[f'\left( x \right)=-\frac{\ln \left( x+5 \right)+1}{{{\left( x+5 \right)}^{2}}{{\ln }^{2}}\left( x+5 \right)}\] si annulla solo per \(x={{e}^{-1}}-5\), e poiché \(f'>0\) per \(-5<x<{{e}^{-1}}-5\), \(f'<0\) per \(x>{{e}^{-1}}-5,x\ne -4\), si ha che il punto di ascissa \(x={{e}^{-1}}-5\) rappresenta un massimo relativo per il grafico di \(f(x)\), di valore \(y=-e\). Il grafico che ne consegue, permette di rispondere agevolmente alle varie questioni poste: la funzione, di codominio \({{C}_{f}}=\left] -\infty ,-e \right]\cup \left] 0,+\infty  \right[\), non è iniettiva, assume una sola volta il valore \(756\), due volte il valore \(-10\), e vi sono infinite coppie di valori \(x_1\) e \(x_2\) per i quali risulta \(f(x_1)+f(x_2)=0\), cioè tali che \(f(x_1)=-f(x_2)\), purchè un ascissa sia compresa tra \(-5\) e \(-4\) e l’altra sia maggiore di \(-4\) (e inferiore a \({{f}^{-1}}\left( e \right)\)). Massimo Bergamini  
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