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Preliminares La Derivada La Derivada Docente: Rafael Asmat Uceda Departamento de Matemáticas Universidad Nacional de Trujillo 29 de mayo de 2023 Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Resultados de Aprendizaje Al término de la sesión de aprendizaje, el estudiante: Determina la derivada de una función real de variable real Reconoce si una función es derivable en un punto o un intervalo. Interpreta geométrica y f́ısicamente la derivada de un función en un punto.. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Resultados de Aprendizaje Al término de la sesión de aprendizaje, el estudiante: Determina la derivada de una función real de variable real Reconoce si una función es derivable en un punto o un intervalo. Interpreta geométrica y f́ısicamente la derivada de un función en un punto.. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Resultados de Aprendizaje Al término de la sesión de aprendizaje, el estudiante: Determina la derivada de una función real de variable real Reconoce si una función es derivable en un punto o un intervalo. Interpreta geométrica y f́ısicamente la derivada de un función en un punto.. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Resultados de Aprendizaje Al término de la sesión de aprendizaje, el estudiante: Determina la derivada de una función real de variable real Reconoce si una función es derivable en un punto o un intervalo. Interpreta geométrica y f́ısicamente la derivada de un función en un punto.. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Preliminares Desde la antigüedad (300 A.C.) exist́ıa el problema de la determinación de la ecuación de la recta tangente en un punto de una curva; recién en el siglo XVII fue resuelto este problema. Tratando de dar solución a lo planteado es como se da inicio al Cálculo Diferencial. Este inicio se le atribuye a GOTTFRIED WILHELM LEIBNIZ (1646-1716), quien, junto con ISAAC NEWTON (1642-1727), se preocuparon por describir la velocidad instantánea que lleva un móvil cuando se desplaza siguiendo una trayectoria. El cálculo diferencial es el estudio del cambio que ocurre en una cantidad, cuando ocurren variaciones en otras cantidades de las cuales depende la cantidad original. Los siguientes ejemplos ilustran tales situaciones Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Preliminares Desde la antigüedad (300 A.C.) exist́ıa el problema de la determinación de la ecuación de la recta tangente en un punto de una curva; recién en el siglo XVII fue resuelto este problema. Tratando de dar solución a lo planteado es como se da inicio al Cálculo Diferencial. Este inicio se le atribuye a GOTTFRIED WILHELM LEIBNIZ (1646-1716), quien, junto con ISAAC NEWTON (1642-1727), se preocuparon por describir la velocidad instantánea que lleva un móvil cuando se desplaza siguiendo una trayectoria. El cálculo diferencial es el estudio del cambio que ocurre en una cantidad, cuando ocurren variaciones en otras cantidades de las cuales depende la cantidad original. Los siguientes ejemplos ilustran tales situaciones Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Preliminares Desde la antigüedad (300 A.C.) exist́ıa el problema de la determinación de la ecuación de la recta tangente en un punto de una curva; recién en el siglo XVII fue resuelto este problema. Tratando de dar solución a lo planteado es como se da inicio al Cálculo Diferencial. Este inicio se le atribuye a GOTTFRIED WILHELM LEIBNIZ (1646-1716), quien, junto con ISAAC NEWTON (1642-1727), se preocuparon por describir la velocidad instantánea que lleva un móvil cuando se desplaza siguiendo una trayectoria. El cálculo diferencial es el estudio del cambio que ocurre en una cantidad, cuando ocurren variaciones en otras cantidades de las cuales depende la cantidad original. Los siguientes ejemplos ilustran tales situaciones Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Incrementos y Tasas El cambio en el costo total de operación de una planta que resultan de cada unidad adicional producida. El cambio en la demanda de cierto producto que resulta de un incremento de una unidad (por ejemplo, $1) en el precio. El cambio en el producto nacional bruto de un páıs con cada año que pasa Definición Sea x una variable con un primer valor x1 y un segundo valor x2. Entonces, el cambio en el valor de x , que es x2 − x1, se denomina el incremento de x y se denota por ∆x . Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Incrementos y Tasas El cambio en el costo total de operación de una planta que resultan de cada unidad adicional producida. El cambio en la demanda de cierto producto que resulta de un incremento de una unidad (por ejemplo, $1) en el precio. El cambio en el producto nacional bruto de un páıs con cada año que pasa Definición Sea x una variable con un primer valor x1 y un segundo valor x2. Entonces, el cambio en el valor de x , que es x2 − x1, se denomina el incremento de x y se denota por ∆x . Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Incrementos y Tasas El cambio en el costo total de operación de una planta que resultan de cada unidad adicional producida. El cambio en la demanda de cierto producto que resulta de un incremento de una unidad (por ejemplo, $1) en el precio. El cambio en el producto nacional bruto de un páıs con cada año que pasa Definición Sea x una variable con un primer valor x1 y un segundo valor x2. Entonces, el cambio en el valor de x , que es x2 − x1, se denomina el incremento de x y se denota por ∆x . Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Incrementos y Tasas El cambio en el costo total de operación de una planta que resultan de cada unidad adicional producida. El cambio en la demanda de cierto producto que resulta de un incremento de una unidad (por ejemplo, $1) en el precio. El cambio en el producto nacional bruto de un páıs con cada año que pasa Definición Sea x una variable con un primer valor x1 y un segundo valor x2. Entonces, el cambio en el valor de x , que es x2 − x1, se denomina el incremento de x y se denota por ∆x . Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Usamos la letra griega ∆ (delta) para denotar un cambio o incremento de cualquier variable. ∆x denota el cambio de la variable x ∆p indica el cambio de la variable p ∆q denota el cambio de la variable q Sea y una variable que depende de x tal que y = f (x) está definida para todo valor de x entre x1 y x2. Cuando x = x1, y tiene el valor y1 = f (x1). De manera similar, cuando x = x2, y tiene el valor y2 = f (x2). Aśı, el incremento de y es ∆y = y2 − y1 = f (x2)− f (x1) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Usamos la letra griega ∆ (delta) para denotar un cambio o incremento de cualquier variable. ∆x denota el cambio de la variable x ∆p indica el cambio de la variable p ∆q denota el cambio de la variable q Sea y una variable que depende de x tal que y = f (x) está definida para todo valor de x entre x1 y x2. Cuando x = x1, y tiene el valor y1 = f (x1). De manera similar, cuando x = x2, y tiene el valor y2 = f (x2). Aśı, el incremento de y es ∆y = y2 − y1 = f (x2)− f (x1) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Usamos la letra griega ∆ (delta) para denotar un cambio o incremento de cualquier variable. ∆x denota el cambiode la variable x ∆p indica el cambio de la variable p ∆q denota el cambio de la variable q Sea y una variable que depende de x tal que y = f (x) está definida para todo valor de x entre x1 y x2. Cuando x = x1, y tiene el valor y1 = f (x1). De manera similar, cuando x = x2, y tiene el valor y2 = f (x2). Aśı, el incremento de y es ∆y = y2 − y1 = f (x2)− f (x1) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Usamos la letra griega ∆ (delta) para denotar un cambio o incremento de cualquier variable. ∆x denota el cambio de la variable x ∆p indica el cambio de la variable p ∆q denota el cambio de la variable q Sea y una variable que depende de x tal que y = f (x) está definida para todo valor de x entre x1 y x2. Cuando x = x1, y tiene el valor y1 = f (x1). De manera similar, cuando x = x2, y tiene el valor y2 = f (x2). Aśı, el incremento de y es ∆y = y2 − y1 = f (x2)− f (x1) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Usamos la letra griega ∆ (delta) para denotar un cambio o incremento de cualquier variable. ∆x denota el cambio de la variable x ∆p indica el cambio de la variable p ∆q denota el cambio de la variable q Sea y una variable que depende de x tal que y = f (x) está definida para todo valor de x entre x1 y x2. Cuando x = x1, y tiene el valor y1 = f (x1). De manera similar, cuando x = x2, y tiene el valor y2 = f (x2). Aśı, el incremento de y es ∆y = y2 − y1 = f (x2)− f (x1) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Usamos la letra griega ∆ (delta) para denotar un cambio o incremento de cualquier variable. ∆x denota el cambio de la variable x ∆p indica el cambio de la variable p ∆q denota el cambio de la variable q Sea y una variable que depende de x tal que y = f (x) está definida para todo valor de x entre x1 y x2. Cuando x = x1, y tiene el valor y1 = f (x1). De manera similar, cuando x = x2, y tiene el valor y2 = f (x2). Aśı, el incremento de y es ∆y = y2 − y1 = f (x2)− f (x1) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplo. El volumen de ventas de gasolina de cierta estación de servicio depende del precio por litro. Si p es el precio por litro en centavos, se encuentra que el volumen de venta q (en litros por d́ıa) está dado por q = 500(150− p) Calcule el precio en el volumen de ventas que corresponde a un incremento en el precio de 120c. a 130c. por litro. Solución. En este caso, p es la variable independiente y q la función de p. El primer valor de p es p1 = 120 y el segundo valor es p2 = 130. El incremento de p es ∆p = p2 − p1 = 130− 120 = 10 Los valores correspondientes de q son: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplo. El volumen de ventas de gasolina de cierta estación de servicio depende del precio por litro. Si p es el precio por litro en centavos, se encuentra que el volumen de venta q (en litros por d́ıa) está dado por q = 500(150− p) Calcule el precio en el volumen de ventas que corresponde a un incremento en el precio de 120c. a 130c. por litro. Solución. En este caso, p es la variable independiente y q la función de p. El primer valor de p es p1 = 120 y el segundo valor es p2 = 130. El incremento de p es ∆p = p2 − p1 = 130− 120 = 10 Los valores correspondientes de q son: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplo. El volumen de ventas de gasolina de cierta estación de servicio depende del precio por litro. Si p es el precio por litro en centavos, se encuentra que el volumen de venta q (en litros por d́ıa) está dado por q = 500(150− p) Calcule el precio en el volumen de ventas que corresponde a un incremento en el precio de 120c. a 130c. por litro. Solución. En este caso, p es la variable independiente y q la función de p. El primer valor de p es p1 = 120 y el segundo valor es p2 = 130. El incremento de p es ∆p = p2 − p1 = 130− 120 = 10 Los valores correspondientes de q son: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplo. El volumen de ventas de gasolina de cierta estación de servicio depende del precio por litro. Si p es el precio por litro en centavos, se encuentra que el volumen de venta q (en litros por d́ıa) está dado por q = 500(150− p) Calcule el precio en el volumen de ventas que corresponde a un incremento en el precio de 120c. a 130c. por litro. Solución. En este caso, p es la variable independiente y q la función de p. El primer valor de p es p1 = 120 y el segundo valor es p2 = 130. El incremento de p es ∆p = p2 − p1 = 130− 120 = 10 Los valores correspondientes de q son: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada q1 = 500(150− p1) = 500(150− 120) = 15, 000 q2 = 500(150− p2) = 500(150− 130) = 10, 000 En consecuencia, el incremento de q estará dado por ∆q = q2 − q1 = 10, 000− 15, 000 = −5, 000 El incremento de q mide el crecimiento en q y el hecho de que sea negativo significa que q en realidad decrece. El volumen de ventas decrece en 5,000 litros por d́ıa si el precio se incrementa de 120 a 130 centavos. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada q1 = 500(150− p1) = 500(150− 120) = 15, 000 q2 = 500(150− p2) = 500(150− 130) = 10, 000 En consecuencia, el incremento de q estará dado por ∆q = q2 − q1 = 10, 000− 15, 000 = −5, 000 El incremento de q mide el crecimiento en q y el hecho de que sea negativo significa que q en realidad decrece. El volumen de ventas decrece en 5,000 litros por d́ıa si el precio se incrementa de 120 a 130 centavos. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada q1 = 500(150− p1) = 500(150− 120) = 15, 000 q2 = 500(150− p2) = 500(150− 130) = 10, 000 En consecuencia, el incremento de q estará dado por ∆q = q2 − q1 = 10, 000− 15, 000 = −5, 000 El incremento de q mide el crecimiento en q y el hecho de que sea negativo significa que q en realidad decrece. El volumen de ventas decrece en 5,000 litros por d́ıa si el precio se incrementa de 120 a 130 centavos. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Sea P el punto (x1, y1) y Q el punto (x2, y2), ambos situados en la gráfica de la función y = f (x). Entonces, el incremento ∆x es igual a la distancia horizontal de P a Q, mientras que ∆y es igual a la distancia vertical de P a Q. En otras palabras, ∆x es el recorrido y ∆y es la elevación de P a Q. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Observación En algunas de las aplicaciones que veremos más adelante, será conveniente considera el incremento ∆x como muy pequeño (esto es, sólo desearemos considerar pequeños cambios en la variable independiente). Resolviendo la ecuación ∆x = x2 − x1 para x2, tenemos x2 = x1 + ∆x . Usando este valor de x2 en la definición de ∆y , obtenemos, ∆y = f (x1 + ∆x)− f (x1) Dado que x1 puede ser cualquier valor de x , suprimimos el sub́ındice y escribimos: ∆y = f (x + ∆x)− f (x) En forma alternativa, dado que f (x) = y , podemos escribir: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasade Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Observación En algunas de las aplicaciones que veremos más adelante, será conveniente considera el incremento ∆x como muy pequeño (esto es, sólo desearemos considerar pequeños cambios en la variable independiente). Resolviendo la ecuación ∆x = x2 − x1 para x2, tenemos x2 = x1 + ∆x . Usando este valor de x2 en la definición de ∆y , obtenemos, ∆y = f (x1 + ∆x)− f (x1) Dado que x1 puede ser cualquier valor de x , suprimimos el sub́ındice y escribimos: ∆y = f (x + ∆x)− f (x) En forma alternativa, dado que f (x) = y , podemos escribir: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Observación En algunas de las aplicaciones que veremos más adelante, será conveniente considera el incremento ∆x como muy pequeño (esto es, sólo desearemos considerar pequeños cambios en la variable independiente). Resolviendo la ecuación ∆x = x2 − x1 para x2, tenemos x2 = x1 + ∆x . Usando este valor de x2 en la definición de ∆y , obtenemos, ∆y = f (x1 + ∆x)− f (x1) Dado que x1 puede ser cualquier valor de x , suprimimos el sub́ındice y escribimos: ∆y = f (x + ∆x)− f (x) En forma alternativa, dado que f (x) = y , podemos escribir: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada y + ∆y = f (x + ∆x) Ejemplo Dada f (x) = x2, calcule ∆y si x = 1 y ∆x = 0,2. Solución. Sustituyendo los valores de x y ∆x en la fórmula de ∆y : ∆y = f (x + ∆x)− f (x) = f (1 + 0,2)− f (1) = f (1,2)− f (1) = (1,2)2 − (1)2 = 1,44− 1 = 0,44 Esto quiere decir que un cambio de 0.2 en el valor de x da como resultado un cambio en y de 0.44. Esto se ilustra de manera gráfica en la figura siguiente: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada y + ∆y = f (x + ∆x) Ejemplo Dada f (x) = x2, calcule ∆y si x = 1 y ∆x = 0,2. Solución. Sustituyendo los valores de x y ∆x en la fórmula de ∆y : ∆y = f (x + ∆x)− f (x) = f (1 + 0,2)− f (1) = f (1,2)− f (1) = (1,2)2 − (1)2 = 1,44− 1 = 0,44 Esto quiere decir que un cambio de 0.2 en el valor de x da como resultado un cambio en y de 0.44. Esto se ilustra de manera gráfica en la figura siguiente: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada y + ∆y = f (x + ∆x) Ejemplo Dada f (x) = x2, calcule ∆y si x = 1 y ∆x = 0,2. Solución. Sustituyendo los valores de x y ∆x en la fórmula de ∆y : ∆y = f (x + ∆x)− f (x) = f (1 + 0,2)− f (1) = f (1,2)− f (1) = (1,2)2 − (1)2 = 1,44− 1 = 0,44 Esto quiere decir que un cambio de 0.2 en el valor de x da como resultado un cambio en y de 0.44. Esto se ilustra de manera gráfica en la figura siguiente: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada y + ∆y = f (x + ∆x) Ejemplo Dada f (x) = x2, calcule ∆y si x = 1 y ∆x = 0,2. Solución. Sustituyendo los valores de x y ∆x en la fórmula de ∆y : ∆y = f (x + ∆x)− f (x) = f (1 + 0,2)− f (1) = f (1,2)− f (1) = (1,2)2 − (1)2 = 1,44− 1 = 0,44 Esto quiere decir que un cambio de 0.2 en el valor de x da como resultado un cambio en y de 0.44. Esto se ilustra de manera gráfica en la figura siguiente: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejercicio Para la función y = x3, determine ∆y cuando x = 1 para cualquier incremento ∆x . Interprete los resultados. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Tasa de Cambio Promedio Definición La tasa de cambio promedio de una función f sobre un intervalo de x a x + ∆x se define por la razón ∆y/∆x . Por tanto, la tasa de cambio promedio de y con respecto a x es: ∆y ∆x = f (x + ∆x)− f (x) ∆x Observación Es necesario que el intervalo completo de x a x + ∆x pertenezca al dominio de f . Gráficamente, si P es el punto (x , f (x)) y Q es el punto (x + ∆x , f (x + ∆x)) sobre la gráfica de y = f (x), entonces ∆y = f (x + ∆x)− f (x) es la elevación y ∆x es el recorrido de P a Q. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Tasa de Cambio Promedio Definición La tasa de cambio promedio de una función f sobre un intervalo de x a x + ∆x se define por la razón ∆y/∆x . Por tanto, la tasa de cambio promedio de y con respecto a x es: ∆y ∆x = f (x + ∆x)− f (x) ∆x Observación Es necesario que el intervalo completo de x a x + ∆x pertenezca al dominio de f . Gráficamente, si P es el punto (x , f (x)) y Q es el punto (x + ∆x , f (x + ∆x)) sobre la gráfica de y = f (x), entonces ∆y = f (x + ∆x)− f (x) es la elevación y ∆x es el recorrido de P a Q. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Tasa de Cambio Promedio Definición La tasa de cambio promedio de una función f sobre un intervalo de x a x + ∆x se define por la razón ∆y/∆x . Por tanto, la tasa de cambio promedio de y con respecto a x es: ∆y ∆x = f (x + ∆x)− f (x) ∆x Observación Es necesario que el intervalo completo de x a x + ∆x pertenezca al dominio de f . Gráficamente, si P es el punto (x , f (x)) y Q es el punto (x + ∆x , f (x + ∆x)) sobre la gráfica de y = f (x), entonces ∆y = f (x + ∆x)− f (x) es la elevación y ∆x es el recorrido de P a Q. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Por la definición de pendiente, podemos decir que ∆y/∆x es la pendiente del segmento rectiĺıneo PQ. Aśı que la tasa de cambio promedio de y con respecto a x es igual a la pendiente de la secante PQ que une los puntos P y Q sobre la gráfica de y = f (x). Estos puntos corresponden a los valores x y x + ∆x de la variable independiente. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Por la definición de pendiente, podemos decir que ∆y/∆x es la pendiente del segmento rectiĺıneo PQ. Aśı que la tasa de cambio promedio de y con respecto a x es igual a la pendiente de la secante PQ que une los puntos P y Q sobre la gráfica de y = f (x). Estos puntos corresponden a los valores x y x + ∆x de la variable independiente. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Por la definición de pendiente, podemos decir que ∆y/∆x es la pendiente del segmento rectiĺıneo PQ. Aśı que la tasa de cambio promedio de y con respecto a x es igual a la pendiente de la secante PQ que une los puntos P y Q sobre la gráfica de y = f (x). Estos puntos corresponden a los valores x y x + ∆x de la variable independiente. Uceda, R.A. La Derivada Ejemplo Cuando cualquier objeto se suelta a partir del reposo y se le permite caer libremente bajo la fuerza de gravedad, la distancia s (en pies) recorrida en el tiempo t (en segundos) está dada por s(t) = 16t2 Determine la velocidad promedio del objeto durante los siguientes intervalos de tiempo: a) El intervalo de tiempo de 3 a 5 segundos. b) El cuarto segundo (de t = 3 a t = 4 segundos). c) El intervalo de tiempo entre los instantes 3 y 3 12 segundos. d) El lapso de t a t + ∆t. Solución. La velocidad promedio de cualquier móvil es igual a la distancia recorrida dividida entre el intervalo de tiempo empleado. Durante el lapso de t a t + ∆t, la distancia recorrida es el incremento ∆s, y aśı la velocidadpromedio es la razón ∆s/∆t. Ejemplo Cuando cualquier objeto se suelta a partir del reposo y se le permite caer libremente bajo la fuerza de gravedad, la distancia s (en pies) recorrida en el tiempo t (en segundos) está dada por s(t) = 16t2 Determine la velocidad promedio del objeto durante los siguientes intervalos de tiempo: a) El intervalo de tiempo de 3 a 5 segundos. b) El cuarto segundo (de t = 3 a t = 4 segundos). c) El intervalo de tiempo entre los instantes 3 y 3 12 segundos. d) El lapso de t a t + ∆t. Solución. La velocidad promedio de cualquier móvil es igual a la distancia recorrida dividida entre el intervalo de tiempo empleado. Durante el lapso de t a t + ∆t, la distancia recorrida es el incremento ∆s, y aśı la velocidad promedio es la razón ∆s/∆t. Ejemplo Cuando cualquier objeto se suelta a partir del reposo y se le permite caer libremente bajo la fuerza de gravedad, la distancia s (en pies) recorrida en el tiempo t (en segundos) está dada por s(t) = 16t2 Determine la velocidad promedio del objeto durante los siguientes intervalos de tiempo: a) El intervalo de tiempo de 3 a 5 segundos. b) El cuarto segundo (de t = 3 a t = 4 segundos). c) El intervalo de tiempo entre los instantes 3 y 3 12 segundos. d) El lapso de t a t + ∆t. Solución. La velocidad promedio de cualquier móvil es igual a la distancia recorrida dividida entre el intervalo de tiempo empleado. Durante el lapso de t a t + ∆t, la distancia recorrida es el incremento ∆s, y aśı la velocidad promedio es la razón ∆s/∆t. Ejemplo Cuando cualquier objeto se suelta a partir del reposo y se le permite caer libremente bajo la fuerza de gravedad, la distancia s (en pies) recorrida en el tiempo t (en segundos) está dada por s(t) = 16t2 Determine la velocidad promedio del objeto durante los siguientes intervalos de tiempo: a) El intervalo de tiempo de 3 a 5 segundos. b) El cuarto segundo (de t = 3 a t = 4 segundos). c) El intervalo de tiempo entre los instantes 3 y 3 12 segundos. d) El lapso de t a t + ∆t. Solución. La velocidad promedio de cualquier móvil es igual a la distancia recorrida dividida entre el intervalo de tiempo empleado. Durante el lapso de t a t + ∆t, la distancia recorrida es el incremento ∆s, y aśı la velocidad promedio es la razón ∆s/∆t. Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada a) Aqúı t = 3 y t + ∆t = 5. Luego, ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(5)− s(3) 5− 3 = 16(5 2)− 16(32) 2 = 400− 144 2 = 256 2 = 128 Por consiguiente, durante el lapso de t = 3 a t = 5, el móvil cae una distancia de 256 pies con una velocidad promedio de 128 pies/ segundo. b) Ahora, t = 3 y t + ∆t = 4. ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(4)− s(3) 4− 3 = 16(4 2)− 16(32) 1 = 256− 144 = 112 Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada a) Aqúı t = 3 y t + ∆t = 5. Luego, ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(5)− s(3) 5− 3 = 16(5 2)− 16(32) 2 = 400− 144 2 = 256 2 = 128 Por consiguiente, durante el lapso de t = 3 a t = 5, el móvil cae una distancia de 256 pies con una velocidad promedio de 128 pies/ segundo. b) Ahora, t = 3 y t + ∆t = 4. ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(4)− s(3) 4− 3 = 16(4 2)− 16(32) 1 = 256− 144 = 112 Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada a) Aqúı t = 3 y t + ∆t = 5. Luego, ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(5)− s(3) 5− 3 = 16(5 2)− 16(32) 2 = 400− 144 2 = 256 2 = 128 Por consiguiente, durante el lapso de t = 3 a t = 5, el móvil cae una distancia de 256 pies con una velocidad promedio de 128 pies/ segundo. b) Ahora, t = 3 y t + ∆t = 4. ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(4)− s(3) 4− 3 = 16(4 2)− 16(32) 1 = 256− 144 = 112 Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada a) Aqúı t = 3 y t + ∆t = 5. Luego, ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(5)− s(3) 5− 3 = 16(5 2)− 16(32) 2 = 400− 144 2 = 256 2 = 128 Por consiguiente, durante el lapso de t = 3 a t = 5, el móvil cae una distancia de 256 pies con una velocidad promedio de 128 pies/ segundo. b) Ahora, t = 3 y t + ∆t = 4. ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(4)− s(3) 4− 3 = 16(4 2)− 16(32) 1 = 256− 144 = 112 Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada a) Aqúı t = 3 y t + ∆t = 5. Luego, ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(5)− s(3) 5− 3 = 16(5 2)− 16(32) 2 = 400− 144 2 = 256 2 = 128 Por consiguiente, durante el lapso de t = 3 a t = 5, el móvil cae una distancia de 256 pies con una velocidad promedio de 128 pies/ segundo. b) Ahora, t = 3 y t + ∆t = 4. ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(4)− s(3) 4− 3 = 16(4 2)− 16(32) 1 = 256− 144 = 112 Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada a) Aqúı t = 3 y t + ∆t = 5. Luego, ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(5)− s(3) 5− 3 = 16(5 2)− 16(32) 2 = 400− 144 2 = 256 2 = 128 Por consiguiente, durante el lapso de t = 3 a t = 5, el móvil cae una distancia de 256 pies con una velocidad promedio de 128 pies/ segundo. b) Ahora, t = 3 y t + ∆t = 4. ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(4)− s(3) 4− 3 = 16(4 2)− 16(32) 1 = 256− 144 = 112 Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada a) Aqúı t = 3 y t + ∆t = 5. Luego, ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(5)− s(3) 5− 3 = 16(5 2)− 16(32) 2 = 400− 144 2 = 256 2 = 128 Por consiguiente, durante el lapso de t = 3 a t = 5, el móvil cae una distancia de 256 pies con una velocidad promedio de 128 pies/ segundo. b) Ahora, t = 3 y t + ∆t = 4. ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = s(4)− s(3) 4− 3 = 16(4 2)− 16(32) 1 = 256− 144 = 112 Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Por tanto, el móvil tiene una velocidad promedio de 112 pies/ segundo durante el cuarto segundo de cáıda. c) En este caso, t = 3 y ∆t = 3 12 − 3 = 1 2 . ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = 16 ( 3 12 )2 − 16(3)2 1 2 = 196− 1441 2 = 521 2 = 104. Aśı pues, el móvil tiene una velocidad promedio de 104 pies/ segundo durante el lapso de 3 a 3 12 segundos. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Por tanto, el móvil tiene una velocidad promedio de 112 pies/ segundo durante el cuarto segundo de cáıda. c) En este caso, t = 3 y ∆t = 3 12 − 3 = 1 2 . ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = 16 ( 3 12 )2 − 16(3)2 1 2 = 196− 1441 2 = 521 2 = 104. Aśı pues, el móvil tiene una velocidad promedio de 104 pies/ segundo durante el lapso de 3 a 3 12 segundos. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Por tanto, el móvil tiene una velocidad promedio de 112 pies/ segundo durante el cuarto segundo de cáıda. c) En este caso, t = 3 y ∆t = 3 12 − 3 = 1 2 . ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = 16 ( 3 12 )2 − 16(3)2 1 2 = 196− 1441 2 = 521 2 = 104. Aśı pues, el móvil tiene una velocidad promedio de 104 pies/ segundo durante el lapso de 3 a 3 12 segundos. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Por tanto, el móvil tiene una velocidad promedio de 112 pies/ segundo durante el cuarto segundo de cáıda. c) En este caso, t = 3 y ∆t = 3 12 − 3 = 1 2 . ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = 16 ( 3 12 )2 − 16(3)2 1 2 = 196− 1441 2 = 521 2 = 104. Aśı pues, el móvil tiene una velocidad promedio de 104 pies/ segundo durante el lapso de 3a 3 12 segundos. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Por tanto, el móvil tiene una velocidad promedio de 112 pies/ segundo durante el cuarto segundo de cáıda. c) En este caso, t = 3 y ∆t = 3 12 − 3 = 1 2 . ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = 16 ( 3 12 )2 − 16(3)2 1 2 = 196− 1441 2 = 521 2 = 104. Aśı pues, el móvil tiene una velocidad promedio de 104 pies/ segundo durante el lapso de 3 a 3 12 segundos. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada d) En el caso general: ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = 16(t + ∆t)2 − 16t2 ∆t = 16[t 2 + 2t ·∆t + (∆t)2]− 16t2 ∆t = 32t ·∆t + 16(∆t) 2 ∆t = 32t + 16∆t. La cual es la velocidad promedio durante el lapso de t a t + ∆t. Observación Todos los resultados particulares del ejemplo anterior pueden obtenerse como casos especiales de la parte d) poniendo los valores apropiados de t y ∆t. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada d) En el caso general: ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = 16(t + ∆t)2 − 16t2 ∆t = 16[t 2 + 2t ·∆t + (∆t)2]− 16t2 ∆t = 32t ·∆t + 16(∆t) 2 ∆t = 32t + 16∆t. La cual es la velocidad promedio durante el lapso de t a t + ∆t. Observación Todos los resultados particulares del ejemplo anterior pueden obtenerse como casos especiales de la parte d) poniendo los valores apropiados de t y ∆t. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada d) En el caso general: ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = 16(t + ∆t)2 − 16t2 ∆t = 16[t 2 + 2t ·∆t + (∆t)2]− 16t2 ∆t = 32t ·∆t + 16(∆t) 2 ∆t = 32t + 16∆t. La cual es la velocidad promedio durante el lapso de t a t + ∆t. Observación Todos los resultados particulares del ejemplo anterior pueden obtenerse como casos especiales de la parte d) poniendo los valores apropiados de t y ∆t. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada d) En el caso general: ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = 16(t + ∆t)2 − 16t2 ∆t = 16[t 2 + 2t ·∆t + (∆t)2]− 16t2 ∆t = 32t ·∆t + 16(∆t) 2 ∆t = 32t + 16∆t. La cual es la velocidad promedio durante el lapso de t a t + ∆t. Observación Todos los resultados particulares del ejemplo anterior pueden obtenerse como casos especiales de la parte d) poniendo los valores apropiados de t y ∆t. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada d) En el caso general: ∆s/∆t = s(t + ∆t)− s(t)∆t = 16(t + ∆t)2 − 16t2 ∆t = 16[t 2 + 2t ·∆t + (∆t)2]− 16t2 ∆t = 32t ·∆t + 16(∆t) 2 ∆t = 32t + 16∆t. La cual es la velocidad promedio durante el lapso de t a t + ∆t. Observación Todos los resultados particulares del ejemplo anterior pueden obtenerse como casos especiales de la parte d) poniendo los valores apropiados de t y ∆t. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Definición Sea y = f (x) una función dada. La derivada de y con respecto a x denotada por dy/dx se define por dy dx = ĺım∆→0 ∆y ∆x o bien dy dx = ĺım∆→0 f (x + ∆x)− f (x) ∆x siempre que el ĺımite exista. Si la derivada de una función existe en un punto particular, decimos que f es diferenciable en tal punto. La derivada de y = f (x) con respecto a x también se denota por uno de los siguientes śımbolos: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Definición Sea y = f (x) una función dada. La derivada de y con respecto a x denotada por dy/dx se define por dy dx = ĺım∆→0 ∆y ∆x o bien dy dx = ĺım∆→0 f (x + ∆x)− f (x) ∆x siempre que el ĺımite exista. Si la derivada de una función existe en un punto particular, decimos que f es diferenciable en tal punto. La derivada de y = f (x) con respecto a x también se denota por uno de los siguientes śımbolos: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Definición Sea y = f (x) una función dada. La derivada de y con respecto a x denotada por dy/dx se define por dy dx = ĺım∆→0 ∆y ∆x o bien dy dx = ĺım∆→0 f (x + ∆x)− f (x) ∆x siempre que el ĺımite exista. Si la derivada de una función existe en un punto particular, decimos que f es diferenciable en tal punto. La derivada de y = f (x) con respecto a x también se denota por uno de los siguientes śımbolos: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Definición Sea y = f (x) una función dada. La derivada de y con respecto a x denotada por dy/dx se define por dy dx = ĺım∆→0 ∆y ∆x o bien dy dx = ĺım∆→0 f (x + ∆x)− f (x) ∆x siempre que el ĺımite exista. Si la derivada de una función existe en un punto particular, decimos que f es diferenciable en tal punto. La derivada de y = f (x) con respecto a x también se denota por uno de los siguientes śımbolos: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada d dx (y), df dx , d dx (f ), y ′, f ′(x), Dxy , Dx f . Observación dy/dx representa un solo śımbolo y no deberá interpretarse como el cociente de las cantidades dy y dx . Con la finalidad de ampliar la notación, note que dy/dx indica la derivada de y con respecto a x si y es una función de la variable independiente x ; dC/dq denota la derivada de Ccon respecto a q si C es una función de la variable independiente q; dx/du indica la derivada de x con respecto a u si x es una función de la variable independiente u. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada d dx (y), df dx , d dx (f ), y ′, f ′(x), Dxy , Dx f . Observación dy/dx representa un solo śımbolo y no deberá interpretarse como el cociente de las cantidades dy y dx . Con la finalidad de ampliar la notación, note que dy/dx indica la derivada de y con respecto a x si y es una función de la variable independiente x ; dC/dq denota la derivada de Ccon respecto a q si C es una función de la variable independiente q; dx/du indica la derivada de x con respecto a u si x es una función de la variable independiente u. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Interpretación Geométrica de la Derivada Supongamos que se quiere encontrar la ecuación de la recta tangente a la gráfica de una función f , en un punto x0, como se muestra en la figura a continuación: La ecuación de la recta tangente estaŕıa dada por: y − f (x0) = mtg (x − x0) Ahora vamos a calcular la pendiente de la recta tangente. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La pendiente de la recta secante entre los puntos P(x , f (x)) y Q(x + ∆x , f (x + ∆x)) seŕıa: msec = f (x + ∆x)− f (x) ∆x . Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La pendiente de la recta tangente se obtendŕıa haciendo que ∆x se haga cada vez más pequeña, porque en este caso la recta secante toma la posiciónde la recta tangente, y resolveŕıamos nuestro problema; es decir: mtg = ĺım∆x→0 f (x+∆x)−f (x)∆x Velocidad Instantánea Supongamos que tenemos la ecuación del espacio e recorrido por un móvil, y que sea función del tiempo, es decir e = f (t). Suponga ahora que se quiere determinar la velocidad media mv en un intervalo de tiempo [t, t + ∆t] , esta estaŕıa dada por: vm = ∆e∆t = f (t+∆t)−f (t) t+∆t−t La velocidad instantánea v seŕıa la velocidad media calculada en intervalos de tiempo ∆t cada vez más pequeños, es decir: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La pendiente de la recta tangente se obtendŕıa haciendo que ∆x se haga cada vez más pequeña, porque en este caso la recta secante toma la posición de la recta tangente, y resolveŕıamos nuestro problema; es decir: mtg = ĺım∆x→0 f (x+∆x)−f (x)∆x Velocidad Instantánea Supongamos que tenemos la ecuación del espacio e recorrido por un móvil, y que sea función del tiempo, es decir e = f (t). Suponga ahora que se quiere determinar la velocidad media mv en un intervalo de tiempo [t, t + ∆t] , esta estaŕıa dada por: vm = ∆e∆t = f (t+∆t)−f (t) t+∆t−t La velocidad instantánea v seŕıa la velocidad media calculada en intervalos de tiempo ∆t cada vez más pequeños, es decir: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La pendiente de la recta tangente se obtendŕıa haciendo que ∆x se haga cada vez más pequeña, porque en este caso la recta secante toma la posición de la recta tangente, y resolveŕıamos nuestro problema; es decir: mtg = ĺım∆x→0 f (x+∆x)−f (x)∆x Velocidad Instantánea Supongamos que tenemos la ecuación del espacio e recorrido por un móvil, y que sea función del tiempo, es decir e = f (t). Suponga ahora que se quiere determinar la velocidad media mv en un intervalo de tiempo [t, t + ∆t] , esta estaŕıa dada por: vm = ∆e∆t = f (t+∆t)−f (t) t+∆t−t La velocidad instantánea v seŕıa la velocidad media calculada en intervalos de tiempo ∆t cada vez más pequeños, es decir: Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada v = ĺım ∆t→0 vm = ĺım ∆t→0 ∆e ∆t = ĺım∆t→0 f (t + ∆t)− f (t) ∆t En ambas situaciones podemos concluir lo siguiente: 1 La derivada dydx representa la pendiente de la recta tangente a la gráfica de la función en un punto dado x . 2 La derivada dedt representa la velocidad instantánea, v , de un móvil cuyo recorrido se mide por la función e = f (t). Ejercicio Hallar la ecuación de la recta tangente a la curva y = f (x) = √x en el punto (4, 2). Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada v = ĺım ∆t→0 vm = ĺım ∆t→0 ∆e ∆t = ĺım∆t→0 f (t + ∆t)− f (t) ∆t En ambas situaciones podemos concluir lo siguiente: 1 La derivada dydx representa la pendiente de la recta tangente a la gráfica de la función en un punto dado x . 2 La derivada dedt representa la velocidad instantánea, v , de un móvil cuyo recorrido se mide por la función e = f (t). Ejercicio Hallar la ecuación de la recta tangente a la curva y = f (x) = √x en el punto (4, 2). Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada v = ĺım ∆t→0 vm = ĺım ∆t→0 ∆e ∆t = ĺım∆t→0 f (t + ∆t)− f (t) ∆t En ambas situaciones podemos concluir lo siguiente: 1 La derivada dydx representa la pendiente de la recta tangente a la gráfica de la función en un punto dado x . 2 La derivada dedt representa la velocidad instantánea, v , de un móvil cuyo recorrido se mide por la función e = f (t). Ejercicio Hallar la ecuación de la recta tangente a la curva y = f (x) = √x en el punto (4, 2). Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada v = ĺım ∆t→0 vm = ĺım ∆t→0 ∆e ∆t = ĺım∆t→0 f (t + ∆t)− f (t) ∆t En ambas situaciones podemos concluir lo siguiente: 1 La derivada dydx representa la pendiente de la recta tangente a la gráfica de la función en un punto dado x . 2 La derivada dedt representa la velocidad instantánea, v , de un móvil cuyo recorrido se mide por la función e = f (t). Ejercicio Hallar la ecuación de la recta tangente a la curva y = f (x) = √x en el punto (4, 2). Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Definición Sea f : R→ R una función de variable real y sea x0 un punto de su dominio. La derivada de f en “x0”, denotada por f ′(x0), se define como: f ′(x0) = ĺım h→0 f (x0 + h)− f (x0) h siempre que este ĺımite exista. Nota Cuando la derivada en “x0” existe, se dice que es f es diferenciable en x0. Notaciones Las notaciones más usuales para la derivada son: y ′ Dxy , dy dx Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Definición Sea f : R→ R una función de variable real y sea x0 un punto de su dominio. La derivada de f en “x0”, denotada por f ′(x0), se define como: f ′(x0) = ĺım h→0 f (x0 + h)− f (x0) h siempre que este ĺımite exista. Nota Cuando la derivada en “x0” existe, se dice que es f es diferenciable en x0. Notaciones Las notaciones más usuales para la derivada son: y ′ Dxy , dy dx Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La derivada en cualquier punto “x” es: f ′(x) = ĺım h→0 f (x + h)− f (x) h Forma Alternativa Una forma un tanto diferente para la derivada, que para algunos casos resulta muy útil es la siguiente: en la expresión para la derivada, hacemos el cambio de variable: h = x − x0 f ′(x0) = ĺım h→0 f (x0 + h)− f (x0) h = ĺımx→x0 f (x0 + x − x0)− f (x0) x − x0 = ĺım x→x0 f (x)− f (x0) x − x0 Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La derivada en cualquier punto “x” es: f ′(x) = ĺım h→0 f (x + h)− f (x) h Forma Alternativa Una forma un tanto diferente para la derivada, que para algunos casos resulta muy útil es la siguiente: en la expresión para la derivada, hacemos el cambio de variable: h = x − x0 f ′(x0) = ĺım h→0 f (x0 + h)− f (x0) h = ĺımx→x0 f (x0 + x − x0)− f (x0) x − x0 = ĺım x→x0 f (x)− f (x0) x − x0 Uceda, R.A. La Derivada Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x DerivaciónEl proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Derivación El proceso de encontrar la derivada de una función puede complicarse al utilizar la definición. Sin embargo, para facilitar este trabajo se disponen de técnicas y reglas. Fórmulas de Derivación Para ciertas funciones definidas de manera simple se pueden emplear las fórmulas siguientes: 1 Dx (k) = 0, ∀ k ∈ R 2 Dx (x) = 1 3 Dx (xn) = n(xn−1) 4 Dx (ex ) = ex 5 Dx (ax ) = ax ln a 6 Dx (ln x) = 1 x 7 Dx (loga x) = 1 x ln a 8 Dx (sin x) = cos x 9 Dx (cos x) = − sin x 10 Dx (tan x) = sec2 x 11 Dx (cot x) = − csc2 x 12 Dx (sec x) = sec x tan x 13 Dx (csc x) = − csc x cot x Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplos 1) Si f (x) = 4, entonces f ′(x) = 0. 2) Si f (x) = x3, entonces, f ′(x) = 3x3−1 = 3x2. 3) f (x) = √x = x1/2, entonces,f ′(x) = 12(x) 1 2−1 = 12√x . 4) Hallar la ecuación de la recta tangente a f (x) = x3 en x = 1. Solución. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplos 1) Si f (x) = 4, entonces f ′(x) = 0. 2) Si f (x) = x3, entonces, f ′(x) = 3x3−1 = 3x2. 3) f (x) = √x = x1/2, entonces, f ′(x) = 12(x) 1 2−1 = 12√x . 4) Hallar la ecuación de la recta tangente a f (x) = x3 en x = 1. Solución. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplos 1) Si f (x) = 4, entonces f ′(x) = 0. 2) Si f (x) = x3, entonces, f ′(x) = 3x3−1 = 3x2. 3) f (x) = √x = x1/2, entonces, f ′(x) = 12(x) 1 2−1 = 12√x . 4) Hallar la ecuación de la recta tangente a f (x) = x3 en x = 1. Solución. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplos 1) Si f (x) = 4, entonces f ′(x) = 0. 2) Si f (x) = x3, entonces, f ′(x) = 3x3−1 = 3x2. 3) f (x) = √x = x1/2, entonces, f ′(x) = 12(x) 1 2−1 = 12√x . 4) Hallar la ecuación de la recta tangente a f (x) = x3 en x = 1. Solución. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplos 1) Si f (x) = 4, entonces f ′(x) = 0. 2) Si f (x) = x3, entonces, f ′(x) = 3x3−1 = 3x2. 3) f (x) = √x = x1/2, entonces, f ′(x) = 12(x) 1 2−1 = 12√x . 4) Hallar la ecuación de la recta tangente a f (x) = x3 en x = 1. Solución. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La ecuación de una recta definida por un punto y su pendiente está dada por: y − y0 = m(x − x0). El punto seŕıa: x0 = 1 y y0 = f (x0) = (1)3 = 1 La pendiente seŕıa: mtg = f ′(x0) = f ′(1) = 3(1)2 = 3 Por tanto, la ecuación de la recta tangente es: y − 1 = 3(x − 1). Reglas de Derivación para las Operaciones Entre Funciones Sean f y g funciones diferenciables y k una constante, entonces: 1 Dx (kf (x)) = kf ′(x) (Multiplicación por una constante) 2 Dx (f (x)± g(x)) = f ′(x)± g ′(x) (suma y resta de funciones) 3 Dx (f (x)g(x)) = f ′(x)g(x) + f (x)g ′(x) (producto de funciones) 4 Dx ( f (x) g(x) ) = f ′(x)g(x)− f (x)g ′(x) [g(x)]2 (cociente de funciones) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La ecuación de una recta definida por un punto y su pendiente está dada por: y − y0 = m(x − x0). El punto seŕıa: x0 = 1 y y0 = f (x0) = (1)3 = 1 La pendiente seŕıa: mtg = f ′(x0) = f ′(1) = 3(1)2 = 3 Por tanto, la ecuación de la recta tangente es: y − 1 = 3(x − 1). Reglas de Derivación para las Operaciones Entre Funciones Sean f y g funciones diferenciables y k una constante, entonces: 1 Dx (kf (x)) = kf ′(x) (Multiplicación por una constante) 2 Dx (f (x)± g(x)) = f ′(x)± g ′(x) (suma y resta de funciones) 3 Dx (f (x)g(x)) = f ′(x)g(x) + f (x)g ′(x) (producto de funciones) 4 Dx ( f (x) g(x) ) = f ′(x)g(x)− f (x)g ′(x) [g(x)]2 (cociente de funciones) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La ecuación de una recta definida por un punto y su pendiente está dada por: y − y0 = m(x − x0). El punto seŕıa: x0 = 1 y y0 = f (x0) = (1)3 = 1 La pendiente seŕıa: mtg = f ′(x0) = f ′(1) = 3(1)2 = 3 Por tanto, la ecuación de la recta tangente es: y − 1 = 3(x − 1). Reglas de Derivación para las Operaciones Entre Funciones Sean f y g funciones diferenciables y k una constante, entonces: 1 Dx (kf (x)) = kf ′(x) (Multiplicación por una constante) 2 Dx (f (x)± g(x)) = f ′(x)± g ′(x) (suma y resta de funciones) 3 Dx (f (x)g(x)) = f ′(x)g(x) + f (x)g ′(x) (producto de funciones) 4 Dx ( f (x) g(x) ) = f ′(x)g(x)− f (x)g ′(x) [g(x)]2 (cociente de funciones) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La ecuación de una recta definida por un punto y su pendiente está dada por: y − y0 = m(x − x0). El punto seŕıa: x0 = 1 y y0 = f (x0) = (1)3 = 1 La pendiente seŕıa: mtg = f ′(x0) = f ′(1) = 3(1)2 = 3 Por tanto, la ecuación de la recta tangente es: y − 1 = 3(x − 1). Reglas de Derivación para las Operaciones Entre Funciones Sean f y g funciones diferenciables y k una constante, entonces: 1 Dx (kf (x)) = kf ′(x) (Multiplicación por una constante) 2 Dx (f (x)± g(x)) = f ′(x)± g ′(x) (suma y resta de funciones) 3 Dx (f (x)g(x)) = f ′(x)g(x) + f (x)g ′(x) (producto de funciones) 4 Dx ( f (x) g(x) ) = f ′(x)g(x)− f (x)g ′(x) [g(x)]2 (cociente de funciones) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La ecuación de una recta definida por un punto y su pendiente está dada por: y − y0 = m(x − x0). El punto seŕıa: x0 = 1 y y0 = f (x0) = (1)3 = 1 La pendiente seŕıa: mtg = f ′(x0) = f ′(1) = 3(1)2 = 3 Por tanto, la ecuación de la recta tangente es: y − 1 = 3(x − 1). Reglas de Derivación para las Operaciones Entre Funciones Sean f y g funciones diferenciables y k una constante, entonces: 1 Dx (kf (x)) = kf ′(x) (Multiplicación por una constante) 2 Dx (f (x)± g(x)) = f ′(x)± g ′(x) (suma y resta de funciones) 3 Dx (f (x)g(x)) = f ′(x)g(x) + f (x)g ′(x) (producto de funciones) 4 Dx ( f (x) g(x) ) = f ′(x)g(x)− f (x)g ′(x) [g(x)]2 (cociente de funciones) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La ecuación de una recta definida por un punto y su pendiente está dada por: y − y0 = m(x − x0). El punto seŕıa: x0 = 1 y y0 = f (x0) = (1)3 = 1 La pendiente seŕıa: mtg = f ′(x0) = f ′(1) = 3(1)2 = 3 Por tanto, la ecuación de la recta tangente es: y − 1 = 3(x − 1). Reglas de Derivación para las Operaciones Entre Funciones Sean f y g funciones diferenciables y k una constante, entonces: 1 Dx (kf (x)) = kf ′(x) (Multiplicación por una constante) 2 Dx (f (x)± g(x)) = f ′(x)± g ′(x) (suma y resta de funciones) 3 Dx (f (x)g(x)) = f ′(x)g(x) + f (x)g ′(x) (producto de funciones) 4 Dx ( f (x) g(x) ) = f ′(x)g(x)− f (x)g ′(x) [g(x)]2 (cociente de funciones) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La ecuación de una recta definida por un punto y su pendiente está dada por: y − y0 = m(x − x0). El punto seŕıa: x0 = 1 y y0 = f (x0) = (1)3 = 1 La pendiente seŕıa: mtg = f ′(x0) = f ′(1) = 3(1)2 = 3 Por tanto, la ecuación de la recta tangente es: y − 1 = 3(x − 1). Reglas de Derivación para las Operaciones Entre Funciones Sean f y g funciones diferenciables y k una constante, entonces: 1 Dx (kf (x)) = kf ′(x) (Multiplicación por una constante) 2 Dx (f (x)± g(x)) = f ′(x)± g ′(x) (suma y resta de funciones) 3 Dx (f (x)g(x)) = f ′(x)g(x) + f (x)g ′(x) (producto de funciones) 4 Dx ( f (x) g(x) ) = f ′(x)g(x)− f (x)g ′(x) [g(x)]2 (cociente de funciones) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La ecuación de una recta definida por un punto y su pendiente está dada por: y − y0 = m(x − x0). El punto seŕıa: x0 = 1 y y0 = f (x0) = (1)3 = 1 La pendiente seŕıa: mtg = f ′(x0) = f ′(1) = 3(1)2 = 3 Por tanto, la ecuación de la recta tangente es: y − 1 = 3(x − 1). Reglas de Derivación para las Operaciones Entre Funciones Sean f y g funciones diferenciables y k una constante, entonces: 1 Dx (kf (x)) = kf ′(x) (Multiplicación por una constante) 2 Dx (f (x)± g(x)) = f ′(x)± g ′(x)(suma y resta de funciones) 3 Dx (f (x)g(x)) = f ′(x)g(x) + f (x)g ′(x) (producto de funciones) 4 Dx ( f (x) g(x) ) = f ′(x)g(x)− f (x)g ′(x) [g(x)]2 (cociente de funciones) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La ecuación de una recta definida por un punto y su pendiente está dada por: y − y0 = m(x − x0). El punto seŕıa: x0 = 1 y y0 = f (x0) = (1)3 = 1 La pendiente seŕıa: mtg = f ′(x0) = f ′(1) = 3(1)2 = 3 Por tanto, la ecuación de la recta tangente es: y − 1 = 3(x − 1). Reglas de Derivación para las Operaciones Entre Funciones Sean f y g funciones diferenciables y k una constante, entonces: 1 Dx (kf (x)) = kf ′(x) (Multiplicación por una constante) 2 Dx (f (x)± g(x)) = f ′(x)± g ′(x) (suma y resta de funciones) 3 Dx (f (x)g(x)) = f ′(x)g(x) + f (x)g ′(x) (producto de funciones) 4 Dx ( f (x) g(x) ) = f ′(x)g(x)− f (x)g ′(x) [g(x)]2 (cociente de funciones) Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplos 1. Si f (x) = 43√x = 4x −1/3, entonces f ′(x) = 4Dx (x−1/3) = 4 ( −13x −1/3−1 ) = −43x −4/3. 2. Si Si f (x) = 4 √ x − 2x + 3, entonces: f ′(x) = ddx (4 √ x)− ddx (2x −1)+ ddx (3) = 4 ( 1 2√x ) +2x−2 +0 3. Si f (x) = (x2 + 2)(x3 + 1), entonces: f ′(x) = ddx (x2 + 2)(x3 + 1) + (x2 + 2) d dx (x3 + 1) = = (2x + 0)(x3 + 1) + (x2 + 2)(3x2 + 0) = 2x4 + 2x + +3x4 + 6x2 = 5x4 + 6x2 + 2x Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplos 1. Si f (x) = 43√x = 4x −1/3, entonces f ′(x) = 4Dx (x−1/3) = 4 ( −13x −1/3−1 ) = −43x −4/3. 2. Si Si f (x) = 4 √ x − 2x + 3, entonces: f ′(x) = ddx (4 √ x)− ddx (2x −1)+ ddx (3) = 4 ( 1 2√x ) +2x−2 +0 3. Si f (x) = (x2 + 2)(x3 + 1), entonces: f ′(x) = ddx (x2 + 2)(x3 + 1) + (x2 + 2) d dx (x3 + 1) = = (2x + 0)(x3 + 1) + (x2 + 2)(3x2 + 0) = 2x4 + 2x + +3x4 + 6x2 = 5x4 + 6x2 + 2x Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplos 1. Si f (x) = 43√x = 4x −1/3, entonces f ′(x) = 4Dx (x−1/3) = 4 ( −13x −1/3−1 ) = −43x −4/3. 2. Si Si f (x) = 4 √ x − 2x + 3, entonces: f ′(x) = ddx (4 √ x)− ddx (2x −1)+ ddx (3) = 4 ( 1 2√x ) +2x−2 +0 3. Si f (x) = (x2 + 2)(x3 + 1), entonces: f ′(x) = ddx (x2 + 2)(x3 + 1) + (x2 + 2) d dx (x3 + 1) = = (2x + 0)(x3 + 1) + (x2 + 2)(3x2 + 0) = 2x4 + 2x + +3x4 + 6x2 = 5x4 + 6x2 + 2x Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplos 1. Si f (x) = 43√x = 4x −1/3, entonces f ′(x) = 4Dx (x−1/3) = 4 ( −13x −1/3−1 ) = −43x −4/3. 2. Si Si f (x) = 4 √ x − 2x + 3, entonces: f ′(x) = ddx (4 √ x)− ddx (2x −1)+ ddx (3) = 4 ( 1 2√x ) +2x−2 +0 3. Si f (x) = (x2 + 2)(x3 + 1), entonces: f ′(x) = ddx (x2 + 2)(x3 + 1) + (x2 + 2) d dx (x3 + 1) = = (2x + 0)(x3 + 1) + (x2 + 2)(3x2 + 0) = 2x4 + 2x + +3x4 + 6x2 = 5x4 + 6x2 + 2x Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplos 1. Si f (x) = 43√x = 4x −1/3, entonces f ′(x) = 4Dx (x−1/3) = 4 ( −13x −1/3−1 ) = −43x −4/3. 2. Si Si f (x) = 4 √ x − 2x + 3, entonces: f ′(x) = ddx (4 √ x)− ddx (2x −1)+ ddx (3) = 4 ( 1 2√x ) +2x−2 +0 3. Si f (x) = (x2 + 2)(x3 + 1), entonces: f ′(x) = ddx (x2 + 2)(x3 + 1) + (x2 + 2) d dx (x3 + 1) = = (2x + 0)(x3 + 1) + (x2 + 2)(3x2 + 0) = 2x4 + 2x + +3x4 + 6x2 = 5x4 + 6x2 + 2x Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplos 1. Si f (x) = 43√x = 4x −1/3, entonces f ′(x) = 4Dx (x−1/3) = 4 ( −13x −1/3−1 ) = −43x −4/3. 2. Si Si f (x) = 4 √ x − 2x + 3, entonces: f ′(x) = ddx (4 √ x)− ddx (2x −1)+ ddx (3) = 4 ( 1 2√x ) +2x−2 +0 3. Si f (x) = (x2 + 2)(x3 + 1), entonces: f ′(x) = ddx (x2 + 2)(x3 + 1) + (x2 + 2) d dx (x3 + 1) = = (2x + 0)(x3 + 1) + (x2 + 2)(3x2 + 0) = 2x4 + 2x + +3x4 + 6x2 = 5x4 + 6x2 + 2x Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Nota Para el caso del producto de tres funciones, la regla es: d dx [f (x)g(x)h(x)] = f ′(x)g(x)h(x)+f (x)g ′(x)h(x)+f (x)g(x)h′(x) Ejemplos 1) Si f (x) = ex sin x ln x , entonces: f ′(x) = [ d dx e x ] sin x ln x + ex [ d dx sin x ] ln x + ex sin x [ d dx ln x ] = ex sin x ln x + ex cos x ln x + ex sin x (1 x ) 2) Si f (x) = x 2 + 2 x3 + 1, entonces: f ′(x) = [ d dx (x 2 + 2) ] (x3+1)−(x2+2) [ d dx (x 3 + 1) ] (x3+1)2 = Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Nota Para el caso del producto de tres funciones, la regla es: d dx [f (x)g(x)h(x)] = f ′(x)g(x)h(x)+f (x)g ′(x)h(x)+f (x)g(x)h′(x) Ejemplos 1) Si f (x) = ex sin x ln x , entonces: f ′(x) = [ d dx e x ] sin x ln x + ex [ d dx sin x ] ln x + ex sin x [ d dx ln x ] = ex sin x ln x + ex cos x ln x + ex sin x (1 x ) 2) Si f (x) = x 2 + 2 x3 + 1, entonces: f ′(x) = [ d dx (x 2 + 2) ] (x3+1)−(x2+2) [ d dx (x 3 + 1) ] (x3+1)2 = Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Nota Para el caso del producto de tres funciones, la regla es: d dx [f (x)g(x)h(x)] = f ′(x)g(x)h(x)+f (x)g ′(x)h(x)+f (x)g(x)h′(x) Ejemplos 1) Si f (x) = ex sin x ln x , entonces: f ′(x) = [ d dx e x ] sin x ln x + ex [ d dx sin x ] ln x + ex sin x [ d dx ln x ] = ex sin x ln x + ex cos x ln x + ex sin x (1 x ) 2) Si f (x) = x 2 + 2 x3 + 1, entonces: f ′(x) = [ d dx (x 2 + 2) ] (x3+1)−(x2+2) [ d dx (x 3 + 1) ] (x3+1)2 = Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada = (2x)(x 3 + 1)− (x2 + 2)(3x2) (x3 + 1)2 = 2x 4 + 2x − 3x4 − 6x2 (x3 + 1)2 = −x4 − 6x2 + 2x (x3 + 1)2 . Teorema Si f es diferenciable en x0, es decir, existe f ′(x0), entonces f es continua en x0. Observación El teorema anterior nos pemite concluir que, si una función es discontinua en “x0” entonces no es diferenciable en “x0”. Además, se debe tener en cuenta que no toda función continua es diferenciable. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada = (2x)(x 3 + 1)− (x2 + 2)(3x2) (x3 + 1)2 = 2x 4 + 2x − 3x4 − 6x2 (x3 + 1)2 = −x4 − 6x2 + 2x (x3 + 1)2 . Teorema Si f es diferenciable en x0, es decir, existe f ′(x0), entonces f es continua en x0. Observación El teorema anterior nos pemite concluir que, si una función es discontinua en “x0” entonces no es diferenciable en “x0”. Además, se debe tener en cuenta que no toda función continua es diferenciable. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada = (2x)(x 3 + 1)− (x2 + 2)(3x2) (x3 + 1)2 = 2x 4 + 2x − 3x4 − 6x2 (x3 + 1)2 = −x4 − 6x2 + 2x (x3 + 1)2 . Teorema Si f es diferenciable en x0, es decir, existe f ′(x0), entonces f es continua en x0. Observación El teorema anterior nos pemite concluir que, si una función es discontinua en “x0” entonces no es diferenciable en “x0”. Además, se debe tener en cuenta que no toda función continua es diferenciable. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplo Si f (x) = |x − 1|, hallar f ′(1). Solución. Empleando la forma alternativa de la derivada: f ′(1) = ĺımx→1 f (x)− f (1) x − 1 = ĺımx→1 |x − 1| − 0 x − 1 = ĺımx→1 |x − 1| x − 1 El último ĺımite se obtiene aplicando ĺımites laterales, es decir: 1 ĺım x→1+ |x − 1| x − 1 = ĺımx→1 x − 1 x − 1 = 1 2 ĺım x→1− |x − 1| x − 1 = ĺımx→1 −(x − 1) x − 1 = −1 Como los ĺımites laterales son diferentes, entonces ĺım x→1 |x − 1| x − 1 no existe. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplo Si f (x) = |x − 1|, hallar f ′(1). Solución. Empleando la forma alternativa de la derivada: f ′(1) = ĺım x→1 f (x)− f (1) x − 1 = ĺımx→1 |x − 1| − 0 x − 1 = ĺımx→1 |x − 1| x − 1 El último ĺımite se obtiene aplicando ĺımites laterales, es decir: 1 ĺım x→1+ |x − 1| x − 1 = ĺımx→1 x − 1 x − 1 = 1 2 ĺım x→1− |x − 1| x − 1 = ĺımx→1 −(x − 1) x − 1 = −1 Como los ĺımites laterales son diferentes, entonces ĺım x→1 |x − 1| x − 1 no existe. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplo Si f (x) = |x − 1|, hallar f ′(1). Solución. Empleando la forma alternativa de la derivada: f ′(1) = ĺım x→1 f (x)− f (1) x − 1 = ĺımx→1 |x − 1| − 0 x − 1 = ĺımx→1 |x − 1| x − 1 El último ĺımite se obtiene aplicando ĺımites laterales, es decir: 1 ĺım x→1+ |x − 1| x − 1 = ĺımx→1 x − 1 x − 1 = 1 2 ĺım x→1− |x − 1| x − 1 = ĺımx→1 −(x − 1) x − 1 = −1 Como los ĺımites laterales son diferentes, entonces ĺım x→1 |x − 1| x − 1 no existe. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplo Si f (x) = |x − 1|, hallar f ′(1). Solución. Empleando la forma alternativa de la derivada: f ′(1) = ĺım x→1 f (x)− f (1) x − 1 = ĺımx→1 |x − 1| − 0 x − 1 = ĺımx→1 |x − 1| x − 1 El último ĺımite se obtiene aplicando ĺımites laterales, es decir: 1 ĺım x→1+ |x − 1| x − 1 = ĺımx→1 x − 1 x − 1 = 1 2 ĺım x→1− |x − 1| x − 1 = ĺımx→1 −(x − 1) x − 1 = −1 Como los ĺımites laterales son diferentes, entonces ĺım x→1 |x − 1| x − 1 no existe. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplo Si f (x) = |x − 1|, hallar f ′(1). Solución. Empleando la forma alternativa de la derivada: f ′(1) = ĺım x→1 f (x)− f (1) x − 1 = ĺımx→1 |x − 1| − 0 x − 1 = ĺımx→1 |x − 1| x − 1 El último ĺımite se obtiene aplicando ĺımites laterales, es decir: 1 ĺım x→1+ |x − 1| x − 1 = ĺımx→1 x − 1 x − 1 = 1 2 ĺım x→1− |x − 1| x − 1 = ĺımx→1 −(x − 1) x − 1 = −1 Como los ĺımites laterales son diferentes, entonces ĺım x→1 |x − 1| x − 1 no existe. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La gráfica de y = |x − 1| se muestra a continuación: Notamos que se puedan trazar rectas tangentes de diferentes pendientes a la derecha y a la izquierda de x = 1. En este caso se dice que la gráfica de la función no es suave en x = 1. Esta función aunque es continua en x = 1, no es diferenciable en ese punto; por tanto la continuidad no implica diferenciabilidad. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada La gráfica de y = |x − 1| se muestra a continuación: Notamos que se puedan trazar rectas tangentes de diferentes pendientes a la derecha y a la izquierda de x = 1. En este caso se dice que la gráfica de la función no es suave en x = 1. Esta función aunque es continua en x = 1, no es diferenciable en ese punto; por tanto la continuidad no implica diferenciabilidad. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplo Dada f (x) = 3√x , hallar f ′(0). Solución: Empleando la forma alternativa: f ′(0) = ĺım x→0 f (x)− f (0) x − 0 = ĺımx→0 3 √ x − 0 x = ĺımx→0 1 x2/3 =∞ Este es un ejemplo de una función que, a pesar de ser continua y suave en un punto, no es diferenciable en ese punto. Lo que ocurre es que la recta tangente en x = 0 es vertical (pendiente infinita) como muestra su gráfica a continuación. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplo Dada f (x) = 3√x , hallar f ′(0). Solución: Empleando la forma alternativa: f ′(0) = ĺım x→0 f (x)− f (0) x − 0 = ĺımx→0 3 √ x − 0 x = ĺımx→0 1 x2/3 =∞ Este es un ejemplo de una función que, a pesar de ser continua y suave en un punto, no es diferenciable en ese punto. Lo que ocurre es que la recta tangente en x = 0 es vertical (pendiente infinita) como muestra su gráfica a continuación. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Ejemplo Dada f (x) = 3√x , hallar f ′(0). Solución: Empleando la forma alternativa: f ′(0) = ĺım x→0 f (x)− f (0) x − 0 = ĺımx→0 3 √ x − 0 x = ĺımx→0 1 x2/3 =∞ Este es un ejemplo de una función que, a pesar de ser continua y suave en un punto, no es diferenciable en ese punto. Lo que ocurre es que la recta tangente en x = 0 es vertical (pendiente infinita) como muestra su gráfica a continuación. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Gráfica de la función 3 √ x Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Por tanto, si una función es diferenciable en un punto x0, ocurren tres cosas: 1 Es continua en ese punto 2 Es suave en ese punto 3 La recta tangente no es vertical en ese punto. Ejemplo Cierto art́ıculo puede fabricarse y venderse con una utilidad de $10 cada uno. Si el fabricante gasta x dólares en la publicidad del art́ıculo, el número de art́ıculos que pueden venderse será igual a 1000(1− e−0,001x ). Si P denota la utilidad neta por las ventas, calcule dP/dx e interprete esta derivada. Evalúe dP/dx si x = 1000 y cuando x = 3000. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Por tanto, si una función es diferenciable en un punto x0, ocurren tres cosas: 1 Es continua en ese punto 2 Es suave en ese punto 3 La recta tangente no es vertical en ese punto. Ejemplo Cierto art́ıculo puede fabricarse y venderse con una utilidad de $10 cada uno. Si el fabricante gasta x dólares en la publicidad del art́ıculo, el número de art́ıculos que pueden venderse será igual a 1000(1− e−0,001x ). Si P denota la utilidad neta por las ventas, calcule dP/dx e interprete esta derivada. Evalúe dP/dx si x = 1000 y cuando x = 3000. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Por tanto, si una función es diferenciable en un punto x0, ocurren tres cosas: 1 Es continua en ese punto 2 Es suave en ese punto 3 La recta tangente no es vertical en ese punto. Ejemplo Cierto art́ıculo puede fabricarse y venderse con una utilidad de $10 cada uno. Si el fabricante gasta x dólares en la publicidad del art́ıculo, el número de art́ıculos que pueden venderse será igual a 1000(1− e−0,001x ). Si P denota la utilidad neta por las ventas, calcule dP/dx e interprete esta derivada. Evalúe dP/dx si x = 1000 y cuando x = 3000. Uceda, R.A. La Derivada Preliminares La Derivada Tasa de Cambio Promedio La Derivada o Tasa de Cambio Instantánea Propiedades de la Derivada Por tanto, si una función es diferenciable en un punto x0, ocurren tres cosas: 1 Es continua
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