Ableitung von x ln x: Formel, Schritte und Beispiele
Die Ableitung von x ln x ist ln x + 1. Mit der Produktregel Schritt für Schritt, dem Minimum bei x = 1/e, der zweiten Ableitung, Graph und Beispielen.
Ableitungen von Exponential- und Logarithmusfunktionen Aktualisiert 2 Min. Lesezeit
Auf einen Blick
- Ableitung
- \ln x + 1 für x > 0
- Zweite Ableitung
- \dfrac{1}{x}
- Minimum
- x = \frac{1}{e}, Wert -\frac{1}{e} \approx -0.368
- Grenzwert bei 0
- \lim_{x \to 0^+} x\ln x = 0
- Integral
- \int x\ln x\,dx = \frac{x^2}{2}\ln x - \frac{x^2}{4} + C
Auf dieser Seite
Die Ableitung von x\ln x ist \ln x + 1. Es ist ein Produkt, also erledigt die Produktregel die ganze Arbeit.
Schritt für Schritt mit der Produktregel
Die Produktregel besagt (fg)' = f'g + fg'. Nimm f = x und g = \ln x:
- f' = 1.
- g' = \frac{1}{x}, aus der Ableitung von ln x.
- Zusammensetzen: 1\cdot\ln x + x\cdot\frac{1}{x} = \ln x + 1.
Das x vorne kürzt sich mit dem \frac{1}{x} aus dem Logarithmus, übrig bleibt ein sauberes Ergebnis.
Graph von x ln x und seiner Ableitung
Das Minimum bestimmen
Setze die Ableitung gleich null:
Für x < \frac{1}{e} ist die Ableitung negativ, für x > \frac{1}{e} positiv, also liegt hier ein Minimum. Sein Wert ist
Die zweite Ableitung bestätigt das: \frac{d^2}{dx^2}x\ln x = \frac{1}{x} ist für jedes x > 0 positiv, die Kurve ist also überall linksgekrümmt.
Was in der Nähe von x = 0 passiert
Der Graph scheint im Ursprung zu beginnen, obwohl x\ln x bei 0 nicht definiert ist. Das liegt an \lim_{x \to 0^+} x\ln x = 0. Schreibe den Ausdruck als \frac{\ln x}{1/x} und wende die Regel von L'Hospital an:
Die Steigung \ln x + 1 geht dagegen gegen -\infty, die Kurve verlässt den Ursprung also fast senkrecht.
Verwandte Beispiele
Beispiel 1. \frac{d}{dx}(x\ln x - x) = \ln x + 1 - 1 = \ln x. Das zeigt, dass x\ln x - x eine Stammfunktion von \ln x ist, siehe das Integral von ln x.
Beispiel 2. \frac{d}{dx}x^2\ln x = 2x\ln x + x^2\cdot\frac{1}{x} = 2x\ln x + x = x(2\ln x + 1).
Beispiel 3. \frac{d}{dx}\frac{\ln x}{x} = \frac{\frac{1}{x}\cdot x - \ln x}{x^2} = \frac{1 - \ln x}{x^2}, nach der Quotientenregel. Das Maximum liegt bei x = e.
Beispiel 4. \frac{d}{dx}x\ln(3x) = \ln(3x) + 1, denn auch \frac{d}{dx}\ln(3x) = \frac{1}{x}.
Typische Fehler
- Die Ableitungen multiplizieren. 1\cdot\frac{1}{x} = \frac{1}{x} ist nicht die Produktregel. Du brauchst beide Summanden.
- Den Definitionsbereich vergessen. x\ln x existiert nur für x > 0, also suchst du das Minimum nur dort.
- Mit x^x verwechseln. \frac{d}{dx}x^x = x^x(\ln x + 1). Der Faktor \ln x + 1 taucht auf, weil x^x = e^{x\ln x} ist, siehe die Ableitung von xˣ.
Für die Gegenrichtung nutzt das Integral von x ln x die partielle Integration. Weitere Übungen zur Produktregel findest du bei den Aufgaben zur Produkt- und Quotientenregel.
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