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Reglas de derivación Número de Páginas: 7 1 Reglas de Derivación La derivación es un concepto fundamental en el cálculo diferencial, que nos permite calcular la tasa de cambio instantánea de una función en un punto dado. Para ello, se utilizan una serie de reglas que nos permiten encontrar la derivada de diferentes tipos de funciones. A continuación, desarrollaremos la teoría de las reglas de derivación más comunes. Teorema I: Derivada de la función constante Si c es una constante y f una función definida por f(x) = c para todo x, entonces la derivada de f(x) es igual a 0, es decir, f'(x) = 0. Ejemplo: Si f(x) = 8, entonces f'(x) = 0. Teorema II: Derivada de la función identidad Si f(x) = x, entonces la derivada de f(x) es igual a 1, es decir, f'(x) = 1. Teorema III: Derivada de la suma de dos funciones Si f está definida por f(x) = u + v, donde u y v representan funciones derivables en x, entonces la derivada de f(x) es la suma de las derivadas de u y v, es decir, f'(x) = u'(x) + v'(x). Ejemplo: Calcular la derivada de la función f(x) = 3x^2 + 6x - 2x + 1. Teorema IV: Derivada de una constante por una función 2 Si c es una constante y v es una función derivable en x, y f es la función definida por f(x) = c.v, entonces la derivada de f(x) es igual a c por la derivada de v, es decir, f'(x) = c.v'(x). Ejemplo: Si f(x) = 3x, entonces f'(x) = 3. Teorema V: Derivada del producto de dos funciones Si u y v son dos funciones derivables en la variable x y la función f está definida por f(x) = u.v, entonces la derivada de f(x) es igual a u por la derivada de v más v por la derivada de u, es decir, f'(x) = u.v'(x) + v.u'(x). Ejemplo: Calcular la derivada de la función f(x) = (3x-1).(4x+3). Teorema VI: Derivada del cociente de dos funciones Si la función f se define como f(x) = u/v siendo v ≠ 0, entonces la derivada de f(x) se calcula mediante la regla del cociente, es decir, f'(x) = (u'.v - v'.u)/(v^2). Ejemplo: Hallar la derivada de f(x) = (2x+3)/(x-1). Teorema VII: Derivada de una función potencial Si n es un valor constante, v es una función derivable en x, y la función f se define como f(x) = v^n, entonces la derivada de f(x) es n.v^(n-1).v', es decir, f'(x) = n.v^(n-1).v'. Ejemplo: Si f(x) = (2x+1)^3, entonces f'(x) = 3(2x+1)^2. Derivada de una función compuesta - Regla de la cadena 3 La regla de la cadena nos permite calcular la derivada de una función compuesta. Si h(x) = f(g(x)), entonces h'(x) = f'(g(x)).g'(x). Ejemplo: Calcular la derivada de h(x) = ln(2x+1). Derivada de la función ln(u) Si f(x) = ln(u), donde u es una función de x, entonces la derivada de f(x) se calcula como f'(x) = u'/u. Ejemplo: Si f(x) = ln(cos x), entonces f'(x) = -sin x/cos x. Derivada de la raíz Si f(x) = √u, donde u es una función de x, entonces la derivada de f(x) se calcula como f'(x) = (u'/2√u). Ejemplo: Si f(x) = √(3x+1), entonces f'(x) = 3/(2√(3x+1)). Otras derivadas de funciones exponenciales Si f(x) = e^u, donde u es una función de x, entonces la derivada de f(x) se calcula como f'(x) = u'.e^u. Ejemplo: Si f(x) = e^(2x), entonces f'(x) = 2.e^(2x). Derivada de las principales funciones trigonométricas Las derivadas de las funciones trigonométricas son: - sen(x)' = cos(x) - cos(x)' = -sen(x) 4 - tan(x)' = sec^2(x) En conclusión. Las reglas de derivación nos permiten calcular la derivada de diferentes tipos de funciones, lo cual es fundamental en el estudio del cálculo diferencial. Estas reglas son herramientas poderosas que nos permiten comprender el comportamiento de las funciones y resolver problemas relacionados con tasas de cambio y pendientes. 5 Resumen: Teorema I Derivada de la función Constante Si c es una constante y f una función definida por f(x) = C para todo x , entonces : f ´ (x) = 0 es decir que la derivada de una constante es igual a cero Ejemplo: f(x) = 8 ; f ´(x) = 0 Teorema II Derivada de la función Identidad Si f(x) = x, entonces f ´(x) = 1 Teorema III Derivada de la suma de dos funciones Si f está definida por f(x) = u + v; donde u y v representan funciones derivables en x, entonces f ´ (x) = u´ + v´ Ejemplo: Calcular la derivada de la función f(x) = 3x3 + 6 x2 - 2x + 1 Teorema IV - Derivada de una constante por una función: es igual a la constante por la derivada de la función. Si c es una constante, v en una función derivable en x, y f es la función definida por f(x) = c.v , entonces f ´(x) = c. v´ Ejemplo: f(x) = 3 x5 ; f ´(x) = 3.5 x4 ; f ´(x) = 15x4 Teorema V - Derivada del Producto de dos funciones: Si u y v son dos funciones derivables en la variable x y si la función f está definida por f(x) = u.v, entonces f ´(x) = u´. v + u v´ 6 Ejemplo : calcular la derivada de la función f(x) = ( 3x-1) . (4x2 +3) Teorema VI Derivada del cociente de dos funciones: Si la función f se define como f(x) = u v siendo v ≠0 entonces f ´(x) = u´.v ´ −u.v´ v2 Ejemplo: Hallar la derivada de f(x) = 3 x2 ; f(x) = 2x 3x−1 ; Teorema VIII - Derivada de una función potencial ejemplo: Si n es un valor constante , v es una función derivable de x , y la función f se define como f(x) = vn , entonces: f ´(x) = n.vn−1 .v´ Ejemplo: f(x) = (2 x2 + 1)3 Derivada de una función compuesta- Regla de la cadena: Ejemplo: Derivada de la función ln(u) Si f(x) = ln u ; f’ (x) = u´ u Ejemplo: f(x) = ln cos x 7 Derivada de la Raíz Si f(x) = √u ; f´(x) = u´ 2√u Ejemplo: (f(x) = √6x Otras Derivada de Funciones Exponenciales ejemplos: Si f(x) = au; f´ (x) = u´au lna Ejemplo: f(x) = 53x+4 ; f´(x) = 3. 53x+4. ln5 Si f(x) = eu ; f´(x) = u´ eu Ejemplo: si f(x) = e3x 2+1 ; f´(x) = 6x.e3x 2+1 Derivada de las principales funciones trigonométricas 𝑦′ = - 6 x sen3𝑥2
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