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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE
CIENCIAS EXACTAS
MATEMATICA SUPERIOR
DEFINICION E INTERPRETACION GEOMETRICA DE LA DERIVADA
Integrantes:
 CACHAGO ESTEBAN
 GRANJA JOSE
 GRIJALVA ALEXIS
NRC: 7532
FECHA DE ENTREGA: 12/12/2021
Derivada
Definición:
consideremos la función real de la variable y = f(x), si x ϵ Df, entonces la derivada de dicha
función con respecto a x se puede definir por la siguiente expresión:
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
Siempre que dicho limite exista, y este proceso es al que denominamos diferenciación.
Interpretación Geométrica de la Derivada
Al considerar una curva y = f(x) y un punto fijo P0(x0, y0) de dicha curva, sea Ls la recta secante
que pasa por P0(x0, y0) y el punto M(y) ϵ de f(x).
Si el punto M(y) se aproxima al punto P0(x0, y0) la recta secante Ls se ha transformado en la
recta tangente Ls, lo cual indica que el ángulo α tiende a coincidir con θ y se puede concluir
que:
𝑡𝑔(𝛼 ) =
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
Y esto a su vez tiende a convertirse en:
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
EJERCICIOS RESUELTOS
1. Si 𝑓(𝑥) =
1
√𝑥
encontrar la derivada f’(x)
Solución
Si x ϵ Df 𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥+∆𝑥)−𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥)− 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓(𝑥) = lim
∆𝑥→0
1
(𝑥 + ∆𝑥)
1
2
−
1
𝑥
1
2
∆𝑥
𝑓(𝑥) = lim
∆𝑥→0
√𝑥 − √𝑥 + ∆𝑥
√𝑥√𝑥 + ∆𝑥∆𝑥
𝑓(𝑥) = lim
∆𝑥→0
1
√𝑥√𝑥 + ∆𝑥(√𝑥 + √𝑥 + ∆𝑥)
𝑓(𝑥) =
−1
2𝑥√𝑥
2. Si 𝑓(𝑥) = 𝑥2
, calcular f’(x)
Solución
𝑓(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥)− 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓(𝑥) = lim
∆𝑥→0
(𝑥 + ∆𝑥)2
− 𝑥2
∆𝑥
𝑓(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑥2
+ 2𝑥∆𝑥 + ∆𝑥2
− 𝑥2
∆𝑥
𝑓(𝑥) = lim
∆𝑥→0
2𝑥 + ∆𝑥
𝑓(𝑥) = 2𝑥
3. Si 𝑓(𝑥) = cos(𝑥), calcular f’(x)
Solución
𝑓′(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓′(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑐𝑜𝑠(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑐𝑜𝑠(𝑥)
∆𝑥
𝑓′(𝑥) = lim
∆𝑥→0
cos(𝑥)cos(∆𝑥) − 𝑠𝑒𝑛(𝑥)𝑠𝑒𝑛(∆𝑥) − 𝑐𝑜𝑠(𝑥)
∆𝑥
𝑓′(𝑥) = lim
∆𝑥→0
cos(𝑥)(1 − cos(∆𝑥))− 𝑠𝑒𝑛(𝑥)𝑠𝑒𝑛(∆𝑥)
∆𝑥
𝑓′(𝑥) = lim
∆𝑥→0
cos(𝑥)(0) − 𝑠𝑒𝑛(𝑥)(1)
𝑓′(𝑥)
= −𝑠𝑒𝑛(𝑥)
4. Si 𝑓(𝑥) = 𝑒𝑥
, calcular f’(x)
Solución
𝑓′(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓′(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑒(𝑥+∆𝑥)
− 𝑒(𝑥)
∆𝑥
𝑓′(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑒(𝑥+∆𝑥)
− 𝑒(𝑥)
∆𝑥
𝑓′(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑒𝑥
𝑒(∆𝑥)
− 1
∆𝑥
𝑓′(𝑥) = 𝑒𝑥
lim
∆𝑥→0
𝑒(∆𝑥)
− 1
∆𝑥
𝑓′(𝑥)
= 𝑒𝑥
. ln(𝑒)
𝑓′(𝑥)
= 𝑒𝑥
5. Calcular f’ (-1) si 𝑓(𝑥) = 8 − 2𝑥3
Solución
𝑓′(−1) = lim
ℎ→0
𝑓(−1 + ℎ) − 𝑓(−1)
ℎ
𝑓′(−1) = lim
ℎ→0
(8 − 2(−1+ ℎ)3
) − (8 − 2(−1)3
)
ℎ
𝑓′(−1) = lim
ℎ→0
8 − 2ℎ3
+ 6ℎ + 2 − 8 − 2
ℎ
𝑓′(−1)
= lim
ℎ→0
−2ℎ2
+ 6ℎ − 6
𝑓′(−1)
= −6
6. Demostrar que la función f definida por: 𝑓(𝑥) = {
𝑥
3
2 cos(
1
𝑥
); 𝑥 > 0
0 ; 𝑥 = 0
es diferenciable en el
punto x = 0.
Solución
Para que f sea diferenciable en x = 0, debe existir f’(0), en efecto
𝑓′(0) = lim
ℎ→0
𝑓(0 + ℎ) − 𝑓(0)
ℎ
𝑓′(0) = lim
ℎ→0
𝑓(ℎ) − 𝑓(0)
ℎ
𝑓′(0) = lim
ℎ→0
ℎ
(
3
2
)cos
(
1
ℎ
)
ℎ
𝑓′(0) = lim
ℎ→0
√ℎcos(
1
ℎ
) = 0
Luego existe f’ (0) =0 donde f(x) es la diferenciable en x=0.
7. Demostrar que la función f definida por 𝑓(𝑥) = 𝑥
2
3, x € R, no es diferenciable en x=0.
Para que f no sea diferenciable en x=0, debemos probar que no existe f’ (0), es decir:
𝑓′(0) = lim
ℎ→0
𝑓(0 + ℎ) − 𝑓(0)
ℎ
𝑓′(0) = lim
ℎ→0
𝑓(ℎ) − 𝑓(0)
ℎ
𝑓′(0) = lim
ℎ→0
ℎ
2
3
ℎ
𝑓′(0) = lim
ℎ→0
1
ℎ
1
3
Por lo tanto, como f’ (0) no existe, donde f no es diferenciable en x = 0.
8. Hallar la función derivada de la siguiente función
f(x) = 7x + 3
Aplicamos la definición de derivada
f ’(x) = lim
∆x→0
f(x + ∆x) − f(x)
∆x
=
Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes
f ’(x) = lim
∆x→0
(7(x + ∆x) + 3) − (7x + 3)
∆x
=
Operamos y simplificamos términos
f ’(x) = lim
∆x→0
7x + 7h + 3 − 7x − 3
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
7∆x
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
7 = 7
𝐟 ’(𝐱) = 𝟕
9. Hallar la función derivada de la siguiente función:
f(x) = 5𝑥2 + 4
Aplicamos la definición de derivada
f ’(x) = lim
∆x→0
f(x + ∆x) − f(x)
∆x
=
Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes
f ’(x) = lim
∆x→0
(5(x + ∆x)2 + 4) − (5x + 4)
∆x
=
Operamos y simplificamos términos
f ’(x) = lim
∆x→0
(5(x2 + 2x ∗ ∆x + ∆x2) + 4) − (5𝑥2 + 4)
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
5x2 + 10x ∗ ∆x + 5∆x2 + 4 − 5x2 − 4
∆x
=
Simplificamos términos
f ’(x) = lim
∆x→0
10x ∗ ∆x + 5∆x2
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
∆x(10x + 5∆x)
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
10x + 5h = 10x
𝐟’(𝐱) = 𝟏𝟎𝐱
10. Hallar la función derivada de la siguiente función:
f(x) = 3𝑥2 − 4x + 1
Aplicamos la definición de derivada
f ’(x) = lim
∆x→0
f(x + ∆x) − f(x)
∆x
=
Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes
f ’(x) = lim
∆x→0
3(x + ∆x)2 − 4(x + ∆x) + 1 − (3𝑥2 − 4𝑥 + 1)
∆x
=
Operamos y simplificamos términos
f ’(x) = lim
∆x→0
3(𝑥2 + 2x ∗ ∆x + ∆x2)− 4(x + ∆x) + 1 − (3𝑥2 − 4𝑥 + 1)
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
3𝑥2 + 6x ∗ ∆x + 3∆x2 − 4x − 4∆x + 1 − 3𝑥2 + 4𝑥 − 1
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
6x ∗ ∆x + 3∆x2 − 4∆x
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
6𝑥 + 3∆x − 4
f ’(x) = 6x − 4
𝐟 ’(𝐱) = 𝟔𝒙 − 𝟒
11. Hallar la función derivada de la siguiente función:
f(x) = 𝑥4
Aplicamos la definición de derivada
f ’(x) = lim
∆x→0
f(x + ∆x) − f(x)
∆x
=
Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes
f ’(x) = lim
∆x→0
(x + ∆x)4 − 𝑥4
∆x
=
Operamos y simplificamos términos
f ’(x) = lim
∆x→0
𝑥4 + 4𝑥3∆x+ 6𝑥2∆x2 + 4𝑥∆x3 + ∆x4 − 𝑥4
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
𝑥4 + 4𝑥3∆x+ 6𝑥2∆x2 + 4𝑥∆x3 + ∆x4 − 𝑥4
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
4𝑥3 ∆x + 6𝑥2∆x2 + 4𝑥∆x2 + ∆x3
𝐟 ’(𝐱) = 𝟒𝒙𝟑
12. Hallar la función derivada de la siguiente función:
f(x) = 3𝑥2 + 5𝑥 + 4
Aplicamos la definición de derivada
f ’(x) = lim
∆x→0
f(x + ∆x) − f(x)
∆x
=
Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes
f ’(x) = lim
∆x→0
3(x + ∆x)2 + 5(𝑥 + ∆x) + 4 − (3𝑥2 + 5x + 4)
∆x
=
Operamos y simplificamos términos
f ’(x) = lim
∆x→0
3𝑥2 + 6𝑥∆x + 3∆x2 + 5𝑥 + 5∆x + 4 − 3𝑥2 − 5𝑥 − 4
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
3∆x2 + 6𝑥∆x + 5∆x
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
3∆x + 6x + 5
f ’(x) = 6x + 5
𝐟 ’ (𝐱) = 𝟔𝒙 + 𝟓
13. Hallar la función derivada de la siguiente función
f(x) = √𝑥 + 7
Aplicamos la definición de derivada
f ’(x) = lim
∆x→0
f(x + ∆x) − f(x)
∆x
=
Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes
f ’(x) = lim
∆x→0
√𝑥 + ∆x + 7 − √𝑥 + 7
∆x
=
Operamos y simplificamos términos
f ’(x) = lim
∆x→0
√𝑥 + ∆x + 7 − √𝑥 + 7
∆x
(
√𝑥 + ∆x + 7 + √𝑥 + 7
√𝑥 + ∆x + 7 + √𝑥 + 7
) =
f ’(x) = lim
∆x→0
(√𝑥 + ∆x + 7)2 − (√𝑥 + 7)2
∆x(√𝑥 + ∆x + 7 + √𝑥 + 7)
=
f ’ (x) = lim
∆x→0
x + ∆x + 7 − (x + 7)
∆x(√𝑥 + ∆x + 7 + √𝑥 + 7)
=
f ’(x) = lim
∆x→0
∆x
∆x(√𝑥 + ∆x + 7 + √𝑥 + 7)
=
f ’(x) = lim
∆x→0
1
(√𝑥 + ∆x + 7 + √𝑥 + 7)
=
f ’(x) =
1
(√𝑥 + 7 + √𝑥 + 7)
𝐟 ’ (𝐱) =
𝟏
(𝟐√𝒙 + 𝟕)
14. Hallar la función derivada de la siguiente función
f(x) =
𝑥 − 2
𝑥 + 3
Aplicamos la definición de derivada
f ’(x) = lim
∆x→0
f(x + ∆x) − f(x)
∆x
=
Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes
f ’(x) = lim
∆x→0
(𝑥 + ∆x) − 2
(𝑥 + ∆x) + 3
−
𝑥 − 2
𝑥 + 3
∆x
=
Operamos y simplificamos términos
f ’(x) = lim
∆x→0
((𝑥 + ∆x) − 2)(𝑥 + 3) − (((𝑥 + ∆x) + 3)(x − 2))
((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3)
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
(𝑥2 + 3𝑥 + 𝑥∆x + 3∆x − 2x − 6) − (𝑥2 − 2𝑥 + 𝑥∆x − 2∆x + 3x − 6)
((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3)
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
𝑥2 + 3𝑥 + 𝑥∆x + 3∆x − 2x − 6 − 𝑥2 + 2𝑥 − 𝑥∆x + 2∆x − 3x + 6
((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3)
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
3∆x + 2∆x
((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3)
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
5∆x
((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3)
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
5∆x
∆x((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3)
=
f ’(x) = lim
∆x→0
5
((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3)
=
𝐟 ’(𝐱) =
𝟓
(𝒙 + 𝟑)(𝒙 + 𝟑)
=
15. Hallar la función derivada de la siguiente función
f(x) =
𝑥2 − 1
2𝑥 − 3
Aplicamos la definición de derivada
f ’(x) = lim
∆x→0
f(x + ∆x) − f(x)
∆x
=
Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes
f ’(x) = lim
∆x→0
(𝑥 + ∆x)2 − 1
2(𝑥 + ∆x) − 3
−
𝑥2 − 1
2𝑥 − 3
∆x
=
f ’(x) = lim
∆x→0
(𝑥2 + 2x∆x + ∆x2 − 1)(2x − 3) − (𝑥2 − 1)(2x + 2∆x − 3)
∆x(2x + 2∆x − 3)(2x − 3)
=
= lim
∆x→0
𝑥2
+ 2x∆x + ∆x2
− 2x − 3𝑥2
− 6𝑥∆x − 3∆x2
+ 3 − 2𝑥3
− 2𝑥2
∆x + 3𝑥2
+ 2𝑥 + 2∆x − 3
∆x(2x + 2∆x − 3)(2x − 3)
f ’(x) = lim
∆x→0
2𝑥2∆x + 2x∆x2
− 6𝑥∆x − 3∆x2
+ 2∆x
∆x(2x + 2∆x − 3)(2x − 3)
f ’(x) = lim
∆x→0
2𝑥2 + 2x∆x − 6𝑥 − 3∆x + 2
(2x + 2∆x − 3)(2x − 3)
f ’(x) =
2𝑥2 − 6𝑥 + 2
(2𝑥 − 3)2
16. Halla la ecuación de la recta tangente a la curva f(x) = x2 + 2x − 1 en el punto 𝑥 = 2
SOLUCIÓN: la formula a utilizar es:y − f(2) = f(2) ∗ (x − 2)
Paso 1: debemos analizar la ecuación del problema la cual es 𝑓(𝑥) = 𝑥2 + 2𝑥 − 1 y después tener
presente que 𝑥 = 2, una vez hecho esto se debe sustituir el valor de x en la ecuación de modo que
nos deberá quedar de la siguiente manera:
𝑓(2) = 22 + 2(2) − 1 = 7
En la ecuación de arriba se muestra que se ha sustituido a x, el número 7 es el resultado obtenido
si se resolviera la ecuación, ya que 2 al cuadrado equivale a 4, 2(2) equivale a 4, estos 2 resultados
sumados equivalen a 8 y por ultimo si le restamos 1 sería igual a 7.
Paso 2: Ahora debemos enfocarnos en ƒ´ la cual se presenta como a continuación se muestra:
f ′(x) = 2x + 2
No haymucho pierde aquí,tal y como el primerpasose cambiax por si valor que es2 y se resuelve la
ecuación
f ′(2) = 2(2) + 2
Por tanto podemos decir que la ecuación es:
y − 7 = 6 ∗ (x − 2)
Los que han llegado a este punto y no entienden como se sabe que ese es el resultado estarán
pensando «pero que rayos paso, íbamos por pasos y luego salió de la manga». Pues no, recuerdan
la fórmula que debíamos utilizar para el resultado, o sea 𝑦 − 𝑓(2) = 𝑓(2) ∗ (𝑥 − 2), pues
simplemente se utilizó y se sustituyeron en ella ƒ (2) y 𝑓 ′(2)que son las que resolvimos en el paso
1 y 2.
De esta manera «y» queda tal cual está en la formula, el sigo negativo se mantiene, 𝑓 (2)es
sustituida por el resultado encontrado el cual es 7, pasamos al signo de =, después se sustituye
𝑓 ′(2)por el resultado obtenido y el resto de la formula queda tal cual.
17. Determine las pendientes de las tangentes de la parábola 𝑦 = 𝑥2 en el vértice y en el punto
de abscisa 𝑥 =
1
2
SOLUCIÓN:
f′(x) = mT = (x2)′ = 2x
Luego:
𝑓′(0) = 2(0) = 𝑚𝑇 = 0 (En el vértice)
𝑓′ (
1
2
) = 2(
1
2
) = 1
𝑚𝑇 = 1 (En 𝑥 =
1
2
)
18. Halla la ecuación de la recta tangente a la curva 𝑓(𝑥) = 𝑥2
+ 2𝑥 − 1 en el punto 𝑥 = 2
SOLUCIÓN: Tenemos como fórmula: 𝑦 − 𝑓(2) = 𝑓′(2) ∗ (𝑥 − 2)
𝑓(2) = 22 + 2 ∗ 2 − 1 = 7
𝑓′(𝑥) = 2𝑥 + 2
𝑓′(2) = 2(2) + 2
𝑓′(2) = 6
Por lo tanto la ecuación es: 𝒚 − 𝟕 = 𝟔(𝒙 − 𝟐)
19. Dada la función f(x)=8x-x2-10, calcular la ecuación de la recta tangente a su gráfica en el
punto de abscisa x=3.
SOLUCIÓN:
Tenemos la función f(x) = 8x − x2 − 10
Calculamos su derivada: f′(x) = 8 − 2x
Necesitamos:
Un punto x0 = 3y0 = f(x0) = 8(3) − 32 − 10 = 5
P(3,5)
Y la pendiente: m = f′(x0) = f′(3) = 8 − 2(3) = 2
La ecuación de la recta tangente será:
y − 5 = 2(x − 3).
Despejando 𝐲 = 𝟐𝐱− 𝟏
20. Hallar la ecuación de la recta tangente a la gráfica de la función f(x) = x⊃2 en el punto de
abscisa x = 1. Determinar también la ecuación de la recta normal a la gráfica de la función
en el mismo punto.
Solución: La ecuación de una recta de la que se conoce su pendiente m y uno de sus puntos
(y0, x0) es:
𝑦 − 𝑦0 = 𝑚(𝑥 − 𝑥0)
La pendiente de la recta tangente a la curva de una función en un punto es precisamente la
derivada en ese punto, m = f’(x0).
Hallamos la derivada de la función para x = 1 según la fórmula general de la derivada:
𝑓(1) = 12 = 1
𝑓′(1) = lim
∆x→0
(1 + ∆x)2 − 1
∆x
=
𝑓′(1) = lim
∆x→0
12 + 2∆x + ∆x 2 − 1
∆x
=
𝑓′(1) = lim
∆x→0
2∆x + ∆x 2
∆x
=
𝑓′(1) = lim
∆x→0
(∆x + 2) = 0 + 2 = 2
El valor de la derivada en ese punto es 2. Vamos a realizar el cálculo, derivando directamente
según la regla de la derivada de una potencia:
𝑓(𝑥) = 𝑥2
𝑓′(𝑥) = 2𝑥
𝑓′(1)
= 2(1) = 2
Llegando al mismo valor de la derivada en x = 1, o, lo que es lo mismo, al valor de la pendiente de
la recta tangente:
Con estos datos ya se puede escribir la ecuación de la recta tangente:
𝑦 − 1 = 2(𝑥 − 1)
𝑦 = 2𝑥 − 2 + 1 = 2𝑥 − 1
Para la recta normal a la función en ese punto, la pendiente es la inversa de la pendiente de la recta
tangente con signo contrario:
2𝑦 − 2 = −𝑥 + 1
𝑦 =
−𝑥 + 3
2
El resultado gráfico del ejercicio se ve en la imagen:
EJERCICIOS PROPUESTOS
Definición de la derivada
Calcular las siguientes derivadas, usando la definición
1. 𝑓(𝑥) =
2𝑥+3
3𝑥−2
Rpta. 𝑓’(𝑥) =
−13
(3𝑥−2)2
2. 𝑓(𝑥) =
1
√𝑥+2
Rpta. 𝑓’(𝑥) =
1
2(𝑥+2)
3
2
3. 𝑓(𝑥) = 𝑥√𝑥 + 1
Rpta. 𝑓’(𝑥) =
3𝑥+2
2√𝑥+1
4. 𝑓(𝑥) = √2𝑥 + 3
3
Rpta. 𝑓’(𝑥) =
2
3 √(2𝑥+3)2
3
5. 𝑓(𝑥) =
𝑥2
−1
𝑥2 +1
Rpta. 𝑓(𝑥) =
4𝑥
(𝑥2+1)2
6. 𝑓(𝑥) =
𝐴𝑥+𝐵
𝐶𝑥+𝐷
Rpta. 𝑓′(𝑥)
=
𝐷𝐴−𝐶𝐵
(𝐶𝑥+𝐷)2
7. 𝑓(𝑥) =
𝑥3
+1
𝑥
Rpta. 𝑓′(𝑥) =
2𝑥3
−1
𝑥2
8. 𝑓(𝑥) = √𝑎𝑥 +
𝑎
√𝑎𝑥
Rpta. 𝑓’(𝑥) =
√𝑎2
+𝑥2
𝑥
9. 𝑓(𝑥) =
𝑥
√𝑎2−𝑥2
Rpta. 𝑓′(𝑥) =
𝑎2
(𝑎2−𝑥2)
3
2
10. 𝑓(𝑥) = 3𝑥
Rpta. 𝑓’(𝑥) = 3𝑥
ln(3)
11. 𝑓(𝑥) = cos(𝑥)
Rpta. 𝑓′(𝑥) = −𝑠𝑒𝑛(𝑥)
12. 𝑓(𝑥) =
3+2𝑥
3−2𝑥
Rpta. 𝑓′(𝑥) =
−12
(2𝑥−3)2
Calcular la derivada en el punto indicado, usando la definición
13. 𝑓(𝑥) =
1
𝑥
+ 𝑥 + 𝑥2
,𝑎 = −3
Rpta. 𝑓’(−3) = −
46
9
14. 𝑓(𝑥) = |𝑥 − 1|3
,𝑎 = 1
Rpta. 𝑓’(−3) = 0
15. 𝑓(𝑥) = 3 − √5 + 𝑥 ,𝑎 = −4
Rpta. 𝑓′(𝑥) = −
1
2
Interpretación Geométrica de la Derivada
Determinar, cuales de las siguientes funciones son derivables en los números dados por x0.
16. 𝑓(𝑥) = { √𝑥 ,𝑥 ≤ 4
2(𝑥 − 8) , 𝑥 > 4
, 𝑥0 = 4
Rpta. no es derivable en x0=4
17. 𝑓(𝑥) = |𝑥2
− 4| , 𝑥0 = 2 ^ 𝑥0 = −2
Rpta. f(x) = |x2-4| no es derivable en x=2.
18. Determinar la ecuación de la recta normal y tangente a la gráfica f(x) = x3, para x = 2.
Rpta. Tangente 𝑦 = 12𝑥 − 16
Normal 𝑦 =
−1
12
𝑥 +
49
6
19. Calcular las ecuaciones de las rectas tangentes y normal a la curva 𝑓(𝑥) =
−6
𝑥
en el
punto (-2,3)
Rpta. Tangente 𝑦 =
3
2
𝑥 + 6
Normal 𝑦 − 3 =
−1
𝑚
(𝑥 + 2)
20. Calcule las ecuaciones de las rectas tangente y normal a la curva f(x)=x2-4 en el punto
(1,-3)
Rpta. Tangente 𝑦 = 2𝑥 − 5
Normal 𝑦 =
1−𝑥
2
− 3
Resolución
Calcular las siguientes derivadas, usando la definición
1. 𝒇(𝒙) =
𝟐𝒙+𝟑
𝟑𝒙−𝟐
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
2(𝑥 − ∆𝑥) + 3
3(𝑥 − ∆𝑥) − 3
∆𝑥
𝑓’(𝑥)
= lim
∆𝑥→0
6𝑥2
+ 6𝑥∆𝑥 + 9𝑥 − 4𝑥 − 4∆𝑥 − 6 − 6𝑥2
− 9𝑥 − 6𝑥∆𝑥 − 9∆𝑥 + 4𝑥 + 6
∆𝑥(3𝑥 + 3∆𝑥 − 2)(3𝑥 − 2)
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
−13
(3𝑥 + 3∆𝑥 − 2)(3𝑥 − 2)
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
−13
(3𝑥 + 3∆𝑥 − 2)(3𝑥 − 2)
𝒇’(𝒙) =
−𝟏𝟑
(𝟑𝒙 − 𝟐)𝟐
2. 𝒇(𝒙) =
𝟏
√𝒙+𝟐
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
1
√𝑥 + ∆𝑥 + 2
−
1
√𝑥 + 2
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
√𝑥 + 2 −
√𝑥 + ∆𝑥 + 2
√𝑥 + ∆𝑥 + 2
√𝑥 + 2
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑥 + 2 − 𝑥 − ∆𝑥 − 2
∆𝑥√𝑥 + 2√𝑥 + ∆𝑥 + 2(√𝑥 + 2 + √𝑥 + ∆𝑥 + 2)
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
1
√𝑥 + 2√𝑥 + ∆𝑥 + 2(√𝑥 + 2 + √𝑥 + ∆𝑥 + 2)
𝑓’(𝑥) =
1
√𝑥 + 2√𝑥 + 2(√𝑥 + 2 + √𝑥 + 2)
𝒇’(𝒙) =
𝟏
𝟐(𝒙 + 𝟐)
𝟑
𝟐
3. 𝒇(𝒙) = 𝒙√𝒙 + 𝟏
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
(𝑥 + ∆𝑥)√𝑥 + ∆𝑥 + 1 − 𝑥√𝑥 + 1
∆𝑥
Multiplicamos por su conjugada
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑥(𝑥 + 1 + ∆𝑥 − 𝑥 − 1)
∆𝑥(√𝑥 + ∆𝑥 + 1 + √𝑥 + 1)
− lim
∆𝑥→0
√𝑥 − ∆𝑥 + 1
𝑓’(𝑥) =
𝑥
(√𝑥 + 1 + √𝑥 + 1)
−√𝑥 + 1
𝒇’(𝒙) =
𝟑𝒙 + 𝟐
𝟐√𝒙 + 𝟏
4. 𝒇(𝒙) = √𝟐𝒙 + 𝟑
𝟑
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
√2𝑥 + 2∆𝑥 + 3
3
− √2𝑥 + 3
3
∆𝑥
por su conjugada
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
2∆𝑥
∆𝑥[ √(2𝑥 + 2∆𝑥 + 3)2
3
+ √2𝑥 + 2∆𝑥 + 3
3
√2𝑥 + 3
3
+ √(2𝑥 + 3)2
3
]
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
2
[√(2𝑥 + 2∆𝑥 + 3)2
3
+ √2𝑥 + 2∆𝑥 + 3
3
√2𝑥 + 3
3
+ √(2𝑥 + 3)2
3
]
𝑓’(𝑥) =
2
[ √(2𝑥 + 3)2
3
+ √2𝑥 + 3
3
√2𝑥 + 3
3
+ √(2𝑥 + 3)2
3
]
𝒇’(𝒙) =
𝟐
𝟑 √(𝟐𝒙+ 𝟑)𝟐
𝟑
5. 𝒇(𝒙) =
𝒙𝟐
−𝟏
𝒙𝟐 +𝟏
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
(𝑥 + ∆𝑥)2
− 1
(𝑥 + ∆𝑥)2 + 1
−
𝑥2
− 1
𝑥2 + 1
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑥2[(𝑥 + ∆𝑥)2
− 1 − (𝑥 + ∆𝑥)2
− 1] + [(𝑥 + ∆𝑥)2
− 1 + (𝑥 + ∆𝑥)2
+ 1]
∆𝑥[(𝑥 + ∆𝑥)2 + 1](𝑥2 + 1)
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
−2𝑥2
+ 2(𝑥 + ∆𝑥)2
∆𝑥[(𝑥 + ∆𝑥)2 + 1](𝑥2 + 1)
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
4𝑥 + 2∆𝑥
[(𝑥 + ∆𝑥)2 + 1](𝑥2 + 1)
𝑓(𝑥) =
4𝑥
[(𝑥)2 + 1](𝑥2 + 1)
𝒇(𝒙) =
𝟒𝒙
(𝒙𝟐 + 𝟏)𝟐
6. 𝒇(𝒙) =
𝑨𝒙+𝑩
𝑪𝒙+𝑫
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝐴(𝑥 + ∆𝑥) + 𝐵
𝐶(𝑥 + ∆𝑥)+ 𝐷
−
𝐴𝑥 + 𝐵
𝐶𝑥 + 𝐷
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
(𝐴𝑥 + 𝐴∆𝑥 + 𝐵)(𝐶𝑥 + 𝐷) − (𝐶𝑥 + 𝐶∆𝑥 + 𝐷)(𝐴𝑥 + 𝐵)
∆𝑥(𝐶𝑥 + 𝐶∆𝑥 + 𝐷)(𝐶𝑥 + 𝐷)
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝐶𝐴𝑥∆𝑥 + 𝐷𝐴∆𝑥 − 𝐶∆𝑥(𝐴𝑥 + 𝐵)
∆𝑥(𝐶𝑥 + 𝐶∆𝑥 + 𝐷)(𝐶𝑥 + 𝐷)
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝐷𝐴∆𝑥 − 𝐶𝐵∆𝑥
∆𝑥(𝐶𝑥 + 𝐶∆𝑥 + 𝐷)(𝐶𝑥 + 𝐷)
𝑓′(𝑥) =
𝐷𝐴 − 𝐶𝐵
(𝐶𝑥 + 𝐷)(𝐶𝑥 + 𝐷)
𝒇′(𝒙) =
𝑫𝑨 − 𝑪𝑩
(𝑪𝒙 + 𝑫)𝟐
7. 𝒇(𝒙) =
𝒙𝟑
+𝟏
𝒙
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
(𝑥 + ∆𝑥)2
+ 1
𝑥 + ∆𝑥
−
𝑥3
+ 1
𝑥
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑥(𝑥3
+ 3𝑥2
∆𝑥 + ∆𝑥3) + 𝑥 − (𝑥4
+ 𝑥3
∆𝑥 + 𝑥 + ∆𝑥)
𝑥∆𝑥(𝑥 + ∆𝑥)
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
2𝑥3
∆𝑥 + 3𝑥2
∆𝑥2
+ 𝑥∆𝑥3
− ∆𝑥
𝑥∆𝑥(𝑥 + ∆𝑥)
𝑓′(𝑥) = lim
∆𝑥→0
2𝑥3
+ 3𝑥2
∆𝑥 + 𝑥∆𝑥2
− 1
𝑥(𝑥 + ∆𝑥)
𝒇′(𝒙) =
𝟐𝒙𝟑
− 𝟏
𝒙𝟐
8. 𝒇(𝒙) = √𝒂𝒙 +
𝒂
√𝒂𝒙
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
√𝑎(𝑥 + ∆𝑥) − √𝑎𝑥 +
𝑎
√𝑎(𝑥 − ∆𝑥)
− √𝑎𝑥 −
𝑎
√𝑎𝑥
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
√𝑎(𝑥 + ∆𝑥)− √𝑎𝑥 +
𝑎(√𝑎𝑥 − √𝑎(𝑥 + ∆𝑥))
√𝑎(𝑥 − ∆𝑥)√𝑎𝑥
∆𝑥
Aplicamos la conjugada y resulta:
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑎𝑥 + 𝑎∆𝑥 − 𝑎𝑥
∆𝑥 (√𝑎(𝑥 + ∆𝑥)+ √𝑎𝑥)
+
(𝑎√𝑎(𝑥 − 𝑥 − ∆𝑥))
∆𝑥√𝑎𝑥(𝑥 + ∆𝑥)(√𝑥 + √𝑥 + ∆𝑥)
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑎
(√𝑎(𝑥 + ∆𝑥) + √𝑎𝑥)
+ lim
∆𝑥→0
−𝑎√𝑎
√𝑎𝑥(𝑥 + ∆𝑥)(√𝑥 + √𝑥 + ∆𝑥)
𝑓’(𝑥) =
𝑎
(√𝑎(𝑥) + √𝑎𝑥)
−
𝑎√𝑎
√𝑎𝑥(𝑥)(√𝑥 + √𝑥)
𝑓’(𝑥) =
𝑎
(2√𝑎𝑥)
−
𝑎
𝑥(2√𝑥)
𝒇’(𝒙) =
√𝒂𝟐 + 𝒙𝟐
𝒙
9. 𝒇(𝒙) =
𝒙
√𝒂𝟐−𝒙𝟐
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑥 + ∆𝑥
√𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2
−
𝑥
√𝑎2 − 𝑥2
∆𝑥
Aplicamos la conjugada
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑥[𝑎2
+ 𝑥2
− 𝑎2
− 𝑥2
− 2𝑥∆𝑥 − ∆𝑥2]
∆𝑥 (√𝑎2 − 𝑥2√𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2)[√𝑎2 − 𝑥2 + √𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2]
+ lim
∆𝑥→0
1
√𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑥[𝑎2
+ 𝑥2
− 𝑎2
− 𝑥2
− 2𝑥∆𝑥 − ∆𝑥2]
∆𝑥 (√𝑎2 − 𝑥2√𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2)[√𝑎2 − 𝑥2 + √𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2]
+
1
√𝑎2 − 𝑥2
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
−𝑥[2𝑥 + ∆𝑥]
(√𝑎2 − 𝑥2√𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2)[√𝑎2 − 𝑥2 + √𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2]
+
1
√𝑎2 − 𝑥2
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
−𝑥[2𝑥]
(√𝑎2 − 𝑥2√𝑎2 − (𝑥)2)[√𝑎2 − 𝑥2 + √𝑎2 − (𝑥)2]
+
1
√𝑎2 − 𝑥2
𝑓′(𝑥) =
−𝑥[2𝑥]
(√𝑎2 − 𝑥2√𝑎2 − (𝑥)2)[√𝑎2 − 𝑥2 + √𝑎2 − (𝑥)2]
+
1
√𝑎2 − 𝑥2
𝑓′(𝑥) =
−𝑥2
(𝑎2 − 𝑥2)
3
2
+
1
√𝑎2 − 𝑥2
𝑓′(𝑥) =
−𝑥2
+ 𝑎2
− 𝑥2
(𝑎2 − 𝑥2)
3
2
𝒇′(𝒙) =
𝒂𝟐
(𝒂𝟐 − 𝒙𝟐)
𝟑
𝟐
10. 𝒇(𝒙) = 𝟑𝒙
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
3𝑥+∆𝑥
− 3𝑥
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
3𝑥
(3∆𝑥
− 1)
∆𝑥
Aplicamos un remplazo
𝑧 = 3∆𝑥
− 1
𝑧 + 1 = 3∆𝑥
ln(𝑧 + 1) = ln(3)∆𝑥
ln(𝑧 + 1) = ∆𝑥𝑙𝑛(3)
𝑓’(𝑥) = lim
𝑧→0
3𝑥
𝑧
ln(𝑧 + 1)
ln(3)
𝑓’(𝑥) = lim
𝑧→0
3𝑥
ln(3)
ln(𝑧 + 1)
z
Aplicamos propiedades de limites
𝒇’(𝒙) = 𝟑𝒙
𝐥𝐧(𝟑)
11. 𝒇(𝒙) = 𝐜𝐨𝐬(𝒙)
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑐𝑜𝑠(𝑥 + ∆𝑥)− cos(𝑥)
∆𝑥
Propiedad de suma de cosenos
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
cos(𝑥)cos(∆𝑥) − 𝑠𝑒𝑛(𝑥)𝑠𝑒𝑛(∆𝑥) − cos(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
cos(𝑥)cos(∆𝑥) − 𝑠𝑒𝑛(𝑥)𝑠𝑒𝑛(∆𝑥) − cos(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
−cos(𝑥)[1 − cos(∆𝑥)] − 𝑠𝑒𝑛(𝑥)𝑠𝑒𝑛(∆𝑥)
∆𝑥
𝑓′(𝑥) = −cos(𝑥) lim
∆𝑥→0
1 − cos(∆𝑥)]
∆𝑥
− 𝑠𝑒𝑛(𝑥)
lim
∆𝑥→0
(𝑠𝑒𝑛(∆𝑥))
∆𝑥
Aplicamos propiedades de límites para funciones trigonométricas
𝑓′(𝑥) = −cos(𝑥)(0) − 𝑠𝑒𝑛(𝑥)(1)
𝒇′(𝒙) = −𝒔𝒆𝒏(𝒙)
12. 𝒇(𝒙) =
𝟑+𝟐𝒙
𝟑−𝟐𝒙
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
2(𝑥 + ∆𝑥) + 3
2(𝑥 + ∆𝑥) − 3
−
3 + 2𝑥
3 − 2𝑥
∆𝑥
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
4𝑥2
+ 4𝑥∆𝑥 + 6𝑥 − 6𝑥 − 6∆𝑥 − 9 − 4𝑥2
− 6𝑥 − 4𝑥∆𝑥 − 6∆𝑥 + 6𝑥 + 9
∆𝑥(2𝑥 + 2∆𝑥 − 3)(2𝑥 − 3)
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
−12∆𝑥
∆𝑥(2𝑥 + 2∆𝑥 − 3)(2𝑥 − 3)
𝑓’(𝑥) = lim
∆𝑥→0
−12
(2𝑥 + 2∆𝑥 − 3)(2𝑥 − 3)
𝑓′(𝑥) =
−12
(2𝑥 − 3)(2𝑥 − 3)
𝒇′(𝒙) =
−𝟏𝟐
(𝟐𝒙 − 𝟑)𝟐
Calcular la derivada en el punto indicado, usando la definición
13. 𝒇(𝒙) =
𝟏
𝒙
+ 𝒙 + 𝒙𝟐
,𝒂 = −𝟑
𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥)
ℎ
𝑓’(−3) = lim
ℎ→0
𝑓(−3 + ℎ) − 𝑓(−3)
ℎ
𝑓’(−3) = lim
ℎ→0
1
ℎ − 3
+ (ℎ − 3) + (ℎ − 3)2
+
1
3
+ 3 − 9
ℎ
𝑓’(−3) = lim
ℎ→0
1
ℎ − 3
+ ℎ + ℎ2
− 6ℎ + 9 +
1
3
− 9
ℎ
𝑓’(−3) = lim
ℎ→0
ℎ
3(ℎ − 3) + ℎ + ℎ2
− 6ℎ
ℎ
𝑓’(−3) = lim
ℎ→0
1
3(ℎ − 3)
+ 1 + ℎ − 6
𝑓’(−3) = −
1
9
− 5
𝒇’(−𝟑) = −
𝟒𝟔
𝟗
14. 𝒇(𝒙) = |𝒙 − 𝟏|𝟑
,𝒂 = 𝟏
𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥)
ℎ
𝑓’(−3) = lim
ℎ→0
𝑓(1 + ℎ) − 𝑓(1)
ℎ
𝑓’(−3) = lim
ℎ→0
|1 − ℎ − 1|3
− |1 − 1|3
ℎ
𝑓’(−3) = lim
ℎ→0
|ℎ|3
ℎ
𝑓’(−3) = lim
ℎ→0
|ℎ|ℎ2
ℎ
𝑓’(−3) = lim
ℎ→0
|ℎ|ℎ
𝑓’(−3) = lim
ℎ→0
|ℎ|ℎ
lim
ℎ→0
|ℎ| = {
−ℎ ,𝑥 < 0
ℎ ,𝑥 > 0
𝒇’(−𝟑) = 𝟎
15. 𝒇(𝒙) = 𝟑 − √𝟓 + 𝒙 ,𝒂 = −𝟒
𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥)
ℎ
𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
𝑓(−4 + ℎ) − 𝑓(−4)
ℎ
𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
3 − √5 + ℎ − 4 − 3 + √5 − 4
ℎ
𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
−√1 + ℎ + 1
ℎ
𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
(1 − √1 + ℎ)(1 + √1 + ℎ)
ℎ(1 + √1+ ℎ)
𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
−ℎ
ℎ(1 + √1+ ℎ)
𝑓′(𝑥) =
−1
(1 + √1)
𝒇′(𝒙) = −
𝟏
𝟐
Determinar, cuales de las siguientes funciones son derivables en los números dados
por x0.
16. 𝒇(𝒙) = { √𝒙 ,𝒙 ≤ 𝟒
𝟐(𝒙 − 𝟖) , 𝒙 > 𝟒
, 𝒙𝟎 = 𝟒
Probamos a la función en x=4
𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥)
ℎ
𝑓’(4) = lim
ℎ→0
𝑓(4 + ℎ) − 𝑓(4)
ℎ
𝑓’(4) = lim
ℎ→0
√4 + ℎ − √4
ℎ
Por conjugada
𝑓’(4) = lim
ℎ→0
4 + ℎ − 4
ℎ(√4+ ℎ + √4)
𝑓’(4) = lim
ℎ→0
1
(√4 + ℎ + √4)
𝑓′(𝑥) =
1
(4)
𝑎ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑎𝑛𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑠𝑖𝑔𝑢𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛
𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥)
ℎ
𝑓’(4) = lim
ℎ→0
𝑓(4 + ℎ) − 𝑓(4)
ℎ
𝑓’(4) = lim
ℎ→0
2(4 + ℎ − 8) − 2(4 − 8)
ℎ
𝑓’(4) = lim
ℎ→0
2ℎ
ℎ
𝑓’(4) = 2
lim
ℎ→0
2(4 + ℎ − 8) − 2(4 − 8)
ℎ
≠ lim
ℎ→0
√4 + ℎ − √4
ℎ
Por lo tanto, no es derivable en x0=4
17. 𝒇(𝒙) = |𝒙𝟐
− 𝟒| ,𝒙𝟎 = 𝟐 ^ 𝒙𝟎 = −𝟐
𝒇(𝒙) = {
𝒙𝟐
− 𝟒 ,−𝟐 > 𝒙 < 𝟐
𝟒 − 𝒙𝟐
, 𝒙 = 𝟐 ^ 𝒙 = −𝟐
𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥)
ℎ
𝑓’(2) = lim
ℎ→0
(2 + ℎ)2
− 4 − 22
+ 4
ℎ
𝑓’(2) = lim
ℎ→0
4ℎ + ℎ2
ℎ
𝑓’(2) = lim
ℎ→0
4 + ℎ
𝑓’(2) = 4
Para f(x) = 4-x2
𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥)
ℎ
𝑓’(2) = lim
ℎ→0
𝑓(2 + ℎ) − 𝑓(2)
ℎ
𝑓’(2) = lim
ℎ→0
4 − (2 + ℎ)2
− 4 + (2)2
ℎ
𝑓’(2) = lim
ℎ→0
−
−4ℎ + ℎ2
ℎ
𝑓’(2) = lim
ℎ→0
−4 + ℎ
𝑓’(2) = −4
𝑓’(2) = lim
ℎ→0
−4 + ℎ
lim
ℎ→0
4 − (2 + ℎ)2
− 4 + (2)2
ℎ
≠lim
ℎ→0
(2 + ℎ)2
− 4 − 22
+ 4
ℎ
Por lo tanto, f(x) = |x2-4| no es derivable en x=2.
18. Determinar la ecuación de la recta normal y tangente a la gráfica f(x) = x3, para x
= 2.
𝑚 = 𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥)
ℎ
𝑚 = 𝑓’(2) = lim
ℎ→0
𝑓(2 + ℎ) − 𝑓(2)
ℎ
𝑚 = 𝑓’(2) = lim
ℎ→0
(2 + ℎ)3
− (2)3
ℎ
𝑚 = 𝑓’(2) = lim
ℎ→0
12ℎ + 6ℎ2
+ ℎ3
ℎ
𝑚 = 𝑓’(2) = lim
ℎ→0
12 + 6ℎ + ℎ2
𝑚 = 𝑓’(2) = 12
La ecuación de la recta tangente es:
𝑦 − 𝑦1 = 𝑚(𝑥 − 𝑥1)
𝑦 − 𝑓(2) = 𝑚(𝑥 − 2)
𝑦 − 8 = 12(𝑥 − 2)
𝑦 = 12𝑥 − 16
La ecuación de la recta normal es:
𝑦 − 𝑦1 =
−1
𝑚
(𝑥 − 𝑥1)
𝑦 − 𝑓(2) =
−1
𝑚
(𝑥 − 2)
𝑦 − 8 =
−1
12
(𝑥 − 2)
𝑦 =
−1
12
𝑥 +
49
6
19. Calcular las ecuaciones de las rectas tangentes y normal a la curva 𝑓(𝑥) =
−6
𝑥
en el
punto (-2,3)
𝑚 = 𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥)
ℎ
𝑚 = 𝑓’(2) = lim
ℎ→0
𝑓(2 + ℎ) − 𝑓(2)
ℎ
𝑓′(𝑥) = lim
ℎ→0
−6
−2 + ℎ
−
−6
−2
ℎ
𝑓′(𝑥) = lim
ℎ→0
6ℎ
(−2 + ℎ)(−2)
ℎ
𝑓′(𝑥) = lim
ℎ→0
6
(−2 + ℎ)(−2)
𝑚 = 𝑓′(𝑥) =
3
2
La ecuación de la recta tangente es:
𝑦 − 𝑦1 = 𝑚(𝑥 − 𝑥1)
𝑦 − 𝑓(−2) = 𝑚(𝑥 − (−2))
𝑦 − 3 =
3
2
(𝑥 + 2)
𝑦 =
3
2
𝑥 + 6
La ecuación de la recta normal es:
𝑦 − 𝑦1 =
−1
𝑚
(𝑥 − 𝑥1)
𝑦 − 𝑓(−2) =
−1
𝑚
(𝑥 + 2)
𝑦 − 3 =
−1
𝑚
(𝑥 + 2)
20. Calcule las ecuaciones de las rectas tangente y normal a la curva f(x)=x2-4 en el
punto (1,-3)
𝑚 = 𝑓’(𝑥) = lim
ℎ→0
𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥)
ℎ
𝑚 = 𝑓’(1) = lim
ℎ→0
𝑓(1 + ℎ) − 𝑓(1)
ℎ
𝑚 = 𝑓’(1) = lim
ℎ→0
(1 + ℎ)2
− 4 − 12
+ 4
ℎ
𝑚 = 𝑓’(1) = lim
ℎ→0
2ℎ + ℎ2
ℎ
𝑚 = 𝑓’(1) = lim
ℎ→0
2 + ℎ
𝑚 = 𝑓’(1) = 2
Ecuación tangente a la recta
𝑦 − 𝑦1 = 𝑚(𝑥 − 𝑥1)
𝑦 − 𝑓(1) = 𝑓′(1)(𝑥 − 1)
𝑦 + 3 = 2(𝑥 − 1)
𝒚 = 𝟐𝒙 − 𝟓
Ecuación de la recta normal
𝑦 − 𝑦1 =
−1
𝑚
(𝑥 − 𝑥1)
𝑦 − 𝑓(1) =
−1
2
(𝑥 − 1)
𝑦 + 3 =
−1
2
(𝑥 − 1)
𝑦 =
1 − 𝑥
2
− 3

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  • 1. UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE CIENCIAS EXACTAS MATEMATICA SUPERIOR DEFINICION E INTERPRETACION GEOMETRICA DE LA DERIVADA Integrantes:  CACHAGO ESTEBAN  GRANJA JOSE  GRIJALVA ALEXIS NRC: 7532 FECHA DE ENTREGA: 12/12/2021
  • 2. Derivada Definición: consideremos la función real de la variable y = f(x), si x ϵ Df, entonces la derivada de dicha función con respecto a x se puede definir por la siguiente expresión: 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 Siempre que dicho limite exista, y este proceso es al que denominamos diferenciación. Interpretación Geométrica de la Derivada Al considerar una curva y = f(x) y un punto fijo P0(x0, y0) de dicha curva, sea Ls la recta secante que pasa por P0(x0, y0) y el punto M(y) ϵ de f(x). Si el punto M(y) se aproxima al punto P0(x0, y0) la recta secante Ls se ha transformado en la recta tangente Ls, lo cual indica que el ángulo α tiende a coincidir con θ y se puede concluir que: 𝑡𝑔(𝛼 ) = 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 Y esto a su vez tiende a convertirse en: 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥
  • 3. EJERCICIOS RESUELTOS 1. Si 𝑓(𝑥) = 1 √𝑥 encontrar la derivada f’(x) Solución Si x ϵ Df 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥+∆𝑥)−𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥)− 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓(𝑥) = lim ∆𝑥→0 1 (𝑥 + ∆𝑥) 1 2 − 1 𝑥 1 2 ∆𝑥 𝑓(𝑥) = lim ∆𝑥→0 √𝑥 − √𝑥 + ∆𝑥 √𝑥√𝑥 + ∆𝑥∆𝑥 𝑓(𝑥) = lim ∆𝑥→0 1 √𝑥√𝑥 + ∆𝑥(√𝑥 + √𝑥 + ∆𝑥) 𝑓(𝑥) = −1 2𝑥√𝑥 2. Si 𝑓(𝑥) = 𝑥2 , calcular f’(x) Solución 𝑓(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥)− 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓(𝑥) = lim ∆𝑥→0 (𝑥 + ∆𝑥)2 − 𝑥2 ∆𝑥 𝑓(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑥2 + 2𝑥∆𝑥 + ∆𝑥2 − 𝑥2 ∆𝑥 𝑓(𝑥) = lim ∆𝑥→0 2𝑥 + ∆𝑥 𝑓(𝑥) = 2𝑥 3. Si 𝑓(𝑥) = cos(𝑥), calcular f’(x) Solución 𝑓′(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓′(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑐𝑜𝑠(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑐𝑜𝑠(𝑥) ∆𝑥
  • 4. 𝑓′(𝑥) = lim ∆𝑥→0 cos(𝑥)cos(∆𝑥) − 𝑠𝑒𝑛(𝑥)𝑠𝑒𝑛(∆𝑥) − 𝑐𝑜𝑠(𝑥) ∆𝑥 𝑓′(𝑥) = lim ∆𝑥→0 cos(𝑥)(1 − cos(∆𝑥))− 𝑠𝑒𝑛(𝑥)𝑠𝑒𝑛(∆𝑥) ∆𝑥 𝑓′(𝑥) = lim ∆𝑥→0 cos(𝑥)(0) − 𝑠𝑒𝑛(𝑥)(1) 𝑓′(𝑥) = −𝑠𝑒𝑛(𝑥) 4. Si 𝑓(𝑥) = 𝑒𝑥 , calcular f’(x) Solución 𝑓′(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓′(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑒(𝑥+∆𝑥) − 𝑒(𝑥) ∆𝑥 𝑓′(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑒(𝑥+∆𝑥) − 𝑒(𝑥) ∆𝑥 𝑓′(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑒𝑥 𝑒(∆𝑥) − 1 ∆𝑥 𝑓′(𝑥) = 𝑒𝑥 lim ∆𝑥→0 𝑒(∆𝑥) − 1 ∆𝑥 𝑓′(𝑥) = 𝑒𝑥 . ln(𝑒) 𝑓′(𝑥) = 𝑒𝑥 5. Calcular f’ (-1) si 𝑓(𝑥) = 8 − 2𝑥3 Solución 𝑓′(−1) = lim ℎ→0 𝑓(−1 + ℎ) − 𝑓(−1) ℎ 𝑓′(−1) = lim ℎ→0 (8 − 2(−1+ ℎ)3 ) − (8 − 2(−1)3 ) ℎ 𝑓′(−1) = lim ℎ→0 8 − 2ℎ3 + 6ℎ + 2 − 8 − 2 ℎ 𝑓′(−1) = lim ℎ→0 −2ℎ2 + 6ℎ − 6 𝑓′(−1) = −6 6. Demostrar que la función f definida por: 𝑓(𝑥) = { 𝑥 3 2 cos( 1 𝑥 ); 𝑥 > 0 0 ; 𝑥 = 0 es diferenciable en el punto x = 0. Solución
  • 5. Para que f sea diferenciable en x = 0, debe existir f’(0), en efecto 𝑓′(0) = lim ℎ→0 𝑓(0 + ℎ) − 𝑓(0) ℎ 𝑓′(0) = lim ℎ→0 𝑓(ℎ) − 𝑓(0) ℎ 𝑓′(0) = lim ℎ→0 ℎ ( 3 2 )cos ( 1 ℎ ) ℎ 𝑓′(0) = lim ℎ→0 √ℎcos( 1 ℎ ) = 0 Luego existe f’ (0) =0 donde f(x) es la diferenciable en x=0. 7. Demostrar que la función f definida por 𝑓(𝑥) = 𝑥 2 3, x € R, no es diferenciable en x=0. Para que f no sea diferenciable en x=0, debemos probar que no existe f’ (0), es decir: 𝑓′(0) = lim ℎ→0 𝑓(0 + ℎ) − 𝑓(0) ℎ 𝑓′(0) = lim ℎ→0 𝑓(ℎ) − 𝑓(0) ℎ 𝑓′(0) = lim ℎ→0 ℎ 2 3 ℎ 𝑓′(0) = lim ℎ→0 1 ℎ 1 3 Por lo tanto, como f’ (0) no existe, donde f no es diferenciable en x = 0. 8. Hallar la función derivada de la siguiente función f(x) = 7x + 3 Aplicamos la definición de derivada f ’(x) = lim ∆x→0 f(x + ∆x) − f(x) ∆x = Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes f ’(x) = lim ∆x→0 (7(x + ∆x) + 3) − (7x + 3) ∆x = Operamos y simplificamos términos
  • 6. f ’(x) = lim ∆x→0 7x + 7h + 3 − 7x − 3 ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 7∆x ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 7 = 7 𝐟 ’(𝐱) = 𝟕 9. Hallar la función derivada de la siguiente función: f(x) = 5𝑥2 + 4 Aplicamos la definición de derivada f ’(x) = lim ∆x→0 f(x + ∆x) − f(x) ∆x = Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes f ’(x) = lim ∆x→0 (5(x + ∆x)2 + 4) − (5x + 4) ∆x = Operamos y simplificamos términos f ’(x) = lim ∆x→0 (5(x2 + 2x ∗ ∆x + ∆x2) + 4) − (5𝑥2 + 4) ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 5x2 + 10x ∗ ∆x + 5∆x2 + 4 − 5x2 − 4 ∆x = Simplificamos términos f ’(x) = lim ∆x→0 10x ∗ ∆x + 5∆x2 ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 ∆x(10x + 5∆x) ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 10x + 5h = 10x 𝐟’(𝐱) = 𝟏𝟎𝐱 10. Hallar la función derivada de la siguiente función: f(x) = 3𝑥2 − 4x + 1 Aplicamos la definición de derivada f ’(x) = lim ∆x→0 f(x + ∆x) − f(x) ∆x = Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes f ’(x) = lim ∆x→0 3(x + ∆x)2 − 4(x + ∆x) + 1 − (3𝑥2 − 4𝑥 + 1) ∆x = Operamos y simplificamos términos
  • 7. f ’(x) = lim ∆x→0 3(𝑥2 + 2x ∗ ∆x + ∆x2)− 4(x + ∆x) + 1 − (3𝑥2 − 4𝑥 + 1) ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 3𝑥2 + 6x ∗ ∆x + 3∆x2 − 4x − 4∆x + 1 − 3𝑥2 + 4𝑥 − 1 ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 6x ∗ ∆x + 3∆x2 − 4∆x ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 6𝑥 + 3∆x − 4 f ’(x) = 6x − 4 𝐟 ’(𝐱) = 𝟔𝒙 − 𝟒 11. Hallar la función derivada de la siguiente función: f(x) = 𝑥4 Aplicamos la definición de derivada f ’(x) = lim ∆x→0 f(x + ∆x) − f(x) ∆x = Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes f ’(x) = lim ∆x→0 (x + ∆x)4 − 𝑥4 ∆x = Operamos y simplificamos términos f ’(x) = lim ∆x→0 𝑥4 + 4𝑥3∆x+ 6𝑥2∆x2 + 4𝑥∆x3 + ∆x4 − 𝑥4 ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 𝑥4 + 4𝑥3∆x+ 6𝑥2∆x2 + 4𝑥∆x3 + ∆x4 − 𝑥4 ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 4𝑥3 ∆x + 6𝑥2∆x2 + 4𝑥∆x2 + ∆x3 𝐟 ’(𝐱) = 𝟒𝒙𝟑 12. Hallar la función derivada de la siguiente función: f(x) = 3𝑥2 + 5𝑥 + 4 Aplicamos la definición de derivada f ’(x) = lim ∆x→0 f(x + ∆x) − f(x) ∆x =
  • 8. Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes f ’(x) = lim ∆x→0 3(x + ∆x)2 + 5(𝑥 + ∆x) + 4 − (3𝑥2 + 5x + 4) ∆x = Operamos y simplificamos términos f ’(x) = lim ∆x→0 3𝑥2 + 6𝑥∆x + 3∆x2 + 5𝑥 + 5∆x + 4 − 3𝑥2 − 5𝑥 − 4 ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 3∆x2 + 6𝑥∆x + 5∆x ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 3∆x + 6x + 5 f ’(x) = 6x + 5 𝐟 ’ (𝐱) = 𝟔𝒙 + 𝟓 13. Hallar la función derivada de la siguiente función f(x) = √𝑥 + 7 Aplicamos la definición de derivada f ’(x) = lim ∆x→0 f(x + ∆x) − f(x) ∆x = Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes f ’(x) = lim ∆x→0 √𝑥 + ∆x + 7 − √𝑥 + 7 ∆x = Operamos y simplificamos términos f ’(x) = lim ∆x→0 √𝑥 + ∆x + 7 − √𝑥 + 7 ∆x ( √𝑥 + ∆x + 7 + √𝑥 + 7 √𝑥 + ∆x + 7 + √𝑥 + 7 ) = f ’(x) = lim ∆x→0 (√𝑥 + ∆x + 7)2 − (√𝑥 + 7)2 ∆x(√𝑥 + ∆x + 7 + √𝑥 + 7) = f ’ (x) = lim ∆x→0 x + ∆x + 7 − (x + 7) ∆x(√𝑥 + ∆x + 7 + √𝑥 + 7) = f ’(x) = lim ∆x→0 ∆x ∆x(√𝑥 + ∆x + 7 + √𝑥 + 7) =
  • 9. f ’(x) = lim ∆x→0 1 (√𝑥 + ∆x + 7 + √𝑥 + 7) = f ’(x) = 1 (√𝑥 + 7 + √𝑥 + 7) 𝐟 ’ (𝐱) = 𝟏 (𝟐√𝒙 + 𝟕) 14. Hallar la función derivada de la siguiente función f(x) = 𝑥 − 2 𝑥 + 3 Aplicamos la definición de derivada f ’(x) = lim ∆x→0 f(x + ∆x) − f(x) ∆x = Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes f ’(x) = lim ∆x→0 (𝑥 + ∆x) − 2 (𝑥 + ∆x) + 3 − 𝑥 − 2 𝑥 + 3 ∆x = Operamos y simplificamos términos f ’(x) = lim ∆x→0 ((𝑥 + ∆x) − 2)(𝑥 + 3) − (((𝑥 + ∆x) + 3)(x − 2)) ((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3) ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 (𝑥2 + 3𝑥 + 𝑥∆x + 3∆x − 2x − 6) − (𝑥2 − 2𝑥 + 𝑥∆x − 2∆x + 3x − 6) ((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3) ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 𝑥2 + 3𝑥 + 𝑥∆x + 3∆x − 2x − 6 − 𝑥2 + 2𝑥 − 𝑥∆x + 2∆x − 3x + 6 ((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3) ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 3∆x + 2∆x ((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3) ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 5∆x ((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3) ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 5∆x ∆x((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3) =
  • 10. f ’(x) = lim ∆x→0 5 ((𝑥 + ∆x) + 3)(𝑥 + 3) = 𝐟 ’(𝐱) = 𝟓 (𝒙 + 𝟑)(𝒙 + 𝟑) = 15. Hallar la función derivada de la siguiente función f(x) = 𝑥2 − 1 2𝑥 − 3 Aplicamos la definición de derivada f ’(x) = lim ∆x→0 f(x + ∆x) − f(x) ∆x = Sustituimos f(x + ∆x) y f(x) por sus funciones correspondientes f ’(x) = lim ∆x→0 (𝑥 + ∆x)2 − 1 2(𝑥 + ∆x) − 3 − 𝑥2 − 1 2𝑥 − 3 ∆x = f ’(x) = lim ∆x→0 (𝑥2 + 2x∆x + ∆x2 − 1)(2x − 3) − (𝑥2 − 1)(2x + 2∆x − 3) ∆x(2x + 2∆x − 3)(2x − 3) = = lim ∆x→0 𝑥2 + 2x∆x + ∆x2 − 2x − 3𝑥2 − 6𝑥∆x − 3∆x2 + 3 − 2𝑥3 − 2𝑥2 ∆x + 3𝑥2 + 2𝑥 + 2∆x − 3 ∆x(2x + 2∆x − 3)(2x − 3) f ’(x) = lim ∆x→0 2𝑥2∆x + 2x∆x2 − 6𝑥∆x − 3∆x2 + 2∆x ∆x(2x + 2∆x − 3)(2x − 3) f ’(x) = lim ∆x→0 2𝑥2 + 2x∆x − 6𝑥 − 3∆x + 2 (2x + 2∆x − 3)(2x − 3) f ’(x) = 2𝑥2 − 6𝑥 + 2 (2𝑥 − 3)2 16. Halla la ecuación de la recta tangente a la curva f(x) = x2 + 2x − 1 en el punto 𝑥 = 2 SOLUCIÓN: la formula a utilizar es:y − f(2) = f(2) ∗ (x − 2) Paso 1: debemos analizar la ecuación del problema la cual es 𝑓(𝑥) = 𝑥2 + 2𝑥 − 1 y después tener presente que 𝑥 = 2, una vez hecho esto se debe sustituir el valor de x en la ecuación de modo que nos deberá quedar de la siguiente manera:
  • 11. 𝑓(2) = 22 + 2(2) − 1 = 7 En la ecuación de arriba se muestra que se ha sustituido a x, el número 7 es el resultado obtenido si se resolviera la ecuación, ya que 2 al cuadrado equivale a 4, 2(2) equivale a 4, estos 2 resultados sumados equivalen a 8 y por ultimo si le restamos 1 sería igual a 7. Paso 2: Ahora debemos enfocarnos en ƒ´ la cual se presenta como a continuación se muestra: f ′(x) = 2x + 2 No haymucho pierde aquí,tal y como el primerpasose cambiax por si valor que es2 y se resuelve la ecuación f ′(2) = 2(2) + 2 Por tanto podemos decir que la ecuación es: y − 7 = 6 ∗ (x − 2) Los que han llegado a este punto y no entienden como se sabe que ese es el resultado estarán pensando «pero que rayos paso, íbamos por pasos y luego salió de la manga». Pues no, recuerdan la fórmula que debíamos utilizar para el resultado, o sea 𝑦 − 𝑓(2) = 𝑓(2) ∗ (𝑥 − 2), pues simplemente se utilizó y se sustituyeron en ella ƒ (2) y 𝑓 ′(2)que son las que resolvimos en el paso 1 y 2. De esta manera «y» queda tal cual está en la formula, el sigo negativo se mantiene, 𝑓 (2)es sustituida por el resultado encontrado el cual es 7, pasamos al signo de =, después se sustituye 𝑓 ′(2)por el resultado obtenido y el resto de la formula queda tal cual. 17. Determine las pendientes de las tangentes de la parábola 𝑦 = 𝑥2 en el vértice y en el punto de abscisa 𝑥 = 1 2 SOLUCIÓN: f′(x) = mT = (x2)′ = 2x Luego: 𝑓′(0) = 2(0) = 𝑚𝑇 = 0 (En el vértice)
  • 12. 𝑓′ ( 1 2 ) = 2( 1 2 ) = 1 𝑚𝑇 = 1 (En 𝑥 = 1 2 ) 18. Halla la ecuación de la recta tangente a la curva 𝑓(𝑥) = 𝑥2 + 2𝑥 − 1 en el punto 𝑥 = 2 SOLUCIÓN: Tenemos como fórmula: 𝑦 − 𝑓(2) = 𝑓′(2) ∗ (𝑥 − 2) 𝑓(2) = 22 + 2 ∗ 2 − 1 = 7 𝑓′(𝑥) = 2𝑥 + 2 𝑓′(2) = 2(2) + 2 𝑓′(2) = 6 Por lo tanto la ecuación es: 𝒚 − 𝟕 = 𝟔(𝒙 − 𝟐) 19. Dada la función f(x)=8x-x2-10, calcular la ecuación de la recta tangente a su gráfica en el punto de abscisa x=3. SOLUCIÓN: Tenemos la función f(x) = 8x − x2 − 10 Calculamos su derivada: f′(x) = 8 − 2x Necesitamos: Un punto x0 = 3y0 = f(x0) = 8(3) − 32 − 10 = 5 P(3,5) Y la pendiente: m = f′(x0) = f′(3) = 8 − 2(3) = 2 La ecuación de la recta tangente será: y − 5 = 2(x − 3). Despejando 𝐲 = 𝟐𝐱− 𝟏 20. Hallar la ecuación de la recta tangente a la gráfica de la función f(x) = x⊃2 en el punto de abscisa x = 1. Determinar también la ecuación de la recta normal a la gráfica de la función en el mismo punto.
  • 13. Solución: La ecuación de una recta de la que se conoce su pendiente m y uno de sus puntos (y0, x0) es: 𝑦 − 𝑦0 = 𝑚(𝑥 − 𝑥0) La pendiente de la recta tangente a la curva de una función en un punto es precisamente la derivada en ese punto, m = f’(x0). Hallamos la derivada de la función para x = 1 según la fórmula general de la derivada: 𝑓(1) = 12 = 1 𝑓′(1) = lim ∆x→0 (1 + ∆x)2 − 1 ∆x = 𝑓′(1) = lim ∆x→0 12 + 2∆x + ∆x 2 − 1 ∆x = 𝑓′(1) = lim ∆x→0 2∆x + ∆x 2 ∆x = 𝑓′(1) = lim ∆x→0 (∆x + 2) = 0 + 2 = 2 El valor de la derivada en ese punto es 2. Vamos a realizar el cálculo, derivando directamente según la regla de la derivada de una potencia: 𝑓(𝑥) = 𝑥2 𝑓′(𝑥) = 2𝑥 𝑓′(1) = 2(1) = 2 Llegando al mismo valor de la derivada en x = 1, o, lo que es lo mismo, al valor de la pendiente de la recta tangente: Con estos datos ya se puede escribir la ecuación de la recta tangente: 𝑦 − 1 = 2(𝑥 − 1) 𝑦 = 2𝑥 − 2 + 1 = 2𝑥 − 1 Para la recta normal a la función en ese punto, la pendiente es la inversa de la pendiente de la recta tangente con signo contrario: 2𝑦 − 2 = −𝑥 + 1 𝑦 = −𝑥 + 3 2 El resultado gráfico del ejercicio se ve en la imagen:
  • 14. EJERCICIOS PROPUESTOS Definición de la derivada Calcular las siguientes derivadas, usando la definición 1. 𝑓(𝑥) = 2𝑥+3 3𝑥−2 Rpta. 𝑓’(𝑥) = −13 (3𝑥−2)2 2. 𝑓(𝑥) = 1 √𝑥+2 Rpta. 𝑓’(𝑥) = 1 2(𝑥+2) 3 2 3. 𝑓(𝑥) = 𝑥√𝑥 + 1 Rpta. 𝑓’(𝑥) = 3𝑥+2 2√𝑥+1 4. 𝑓(𝑥) = √2𝑥 + 3 3 Rpta. 𝑓’(𝑥) = 2 3 √(2𝑥+3)2 3 5. 𝑓(𝑥) = 𝑥2 −1 𝑥2 +1 Rpta. 𝑓(𝑥) = 4𝑥 (𝑥2+1)2
  • 15. 6. 𝑓(𝑥) = 𝐴𝑥+𝐵 𝐶𝑥+𝐷 Rpta. 𝑓′(𝑥) = 𝐷𝐴−𝐶𝐵 (𝐶𝑥+𝐷)2 7. 𝑓(𝑥) = 𝑥3 +1 𝑥 Rpta. 𝑓′(𝑥) = 2𝑥3 −1 𝑥2 8. 𝑓(𝑥) = √𝑎𝑥 + 𝑎 √𝑎𝑥 Rpta. 𝑓’(𝑥) = √𝑎2 +𝑥2 𝑥 9. 𝑓(𝑥) = 𝑥 √𝑎2−𝑥2 Rpta. 𝑓′(𝑥) = 𝑎2 (𝑎2−𝑥2) 3 2 10. 𝑓(𝑥) = 3𝑥 Rpta. 𝑓’(𝑥) = 3𝑥 ln(3) 11. 𝑓(𝑥) = cos(𝑥) Rpta. 𝑓′(𝑥) = −𝑠𝑒𝑛(𝑥) 12. 𝑓(𝑥) = 3+2𝑥 3−2𝑥 Rpta. 𝑓′(𝑥) = −12 (2𝑥−3)2 Calcular la derivada en el punto indicado, usando la definición 13. 𝑓(𝑥) = 1 𝑥 + 𝑥 + 𝑥2 ,𝑎 = −3 Rpta. 𝑓’(−3) = − 46 9 14. 𝑓(𝑥) = |𝑥 − 1|3 ,𝑎 = 1 Rpta. 𝑓’(−3) = 0
  • 16. 15. 𝑓(𝑥) = 3 − √5 + 𝑥 ,𝑎 = −4 Rpta. 𝑓′(𝑥) = − 1 2 Interpretación Geométrica de la Derivada Determinar, cuales de las siguientes funciones son derivables en los números dados por x0. 16. 𝑓(𝑥) = { √𝑥 ,𝑥 ≤ 4 2(𝑥 − 8) , 𝑥 > 4 , 𝑥0 = 4 Rpta. no es derivable en x0=4 17. 𝑓(𝑥) = |𝑥2 − 4| , 𝑥0 = 2 ^ 𝑥0 = −2 Rpta. f(x) = |x2-4| no es derivable en x=2. 18. Determinar la ecuación de la recta normal y tangente a la gráfica f(x) = x3, para x = 2. Rpta. Tangente 𝑦 = 12𝑥 − 16 Normal 𝑦 = −1 12 𝑥 + 49 6 19. Calcular las ecuaciones de las rectas tangentes y normal a la curva 𝑓(𝑥) = −6 𝑥 en el punto (-2,3) Rpta. Tangente 𝑦 = 3 2 𝑥 + 6 Normal 𝑦 − 3 = −1 𝑚 (𝑥 + 2) 20. Calcule las ecuaciones de las rectas tangente y normal a la curva f(x)=x2-4 en el punto (1,-3) Rpta. Tangente 𝑦 = 2𝑥 − 5 Normal 𝑦 = 1−𝑥 2 − 3 Resolución
  • 17. Calcular las siguientes derivadas, usando la definición 1. 𝒇(𝒙) = 𝟐𝒙+𝟑 𝟑𝒙−𝟐 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 2(𝑥 − ∆𝑥) + 3 3(𝑥 − ∆𝑥) − 3 ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 6𝑥2 + 6𝑥∆𝑥 + 9𝑥 − 4𝑥 − 4∆𝑥 − 6 − 6𝑥2 − 9𝑥 − 6𝑥∆𝑥 − 9∆𝑥 + 4𝑥 + 6 ∆𝑥(3𝑥 + 3∆𝑥 − 2)(3𝑥 − 2) 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 −13 (3𝑥 + 3∆𝑥 − 2)(3𝑥 − 2) 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 −13 (3𝑥 + 3∆𝑥 − 2)(3𝑥 − 2) 𝒇’(𝒙) = −𝟏𝟑 (𝟑𝒙 − 𝟐)𝟐 2. 𝒇(𝒙) = 𝟏 √𝒙+𝟐 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 1 √𝑥 + ∆𝑥 + 2 − 1 √𝑥 + 2 ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 √𝑥 + 2 − √𝑥 + ∆𝑥 + 2 √𝑥 + ∆𝑥 + 2 √𝑥 + 2 ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑥 + 2 − 𝑥 − ∆𝑥 − 2 ∆𝑥√𝑥 + 2√𝑥 + ∆𝑥 + 2(√𝑥 + 2 + √𝑥 + ∆𝑥 + 2) 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 1 √𝑥 + 2√𝑥 + ∆𝑥 + 2(√𝑥 + 2 + √𝑥 + ∆𝑥 + 2) 𝑓’(𝑥) = 1 √𝑥 + 2√𝑥 + 2(√𝑥 + 2 + √𝑥 + 2) 𝒇’(𝒙) = 𝟏 𝟐(𝒙 + 𝟐) 𝟑 𝟐
  • 18. 3. 𝒇(𝒙) = 𝒙√𝒙 + 𝟏 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 (𝑥 + ∆𝑥)√𝑥 + ∆𝑥 + 1 − 𝑥√𝑥 + 1 ∆𝑥 Multiplicamos por su conjugada 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑥(𝑥 + 1 + ∆𝑥 − 𝑥 − 1) ∆𝑥(√𝑥 + ∆𝑥 + 1 + √𝑥 + 1) − lim ∆𝑥→0 √𝑥 − ∆𝑥 + 1 𝑓’(𝑥) = 𝑥 (√𝑥 + 1 + √𝑥 + 1) −√𝑥 + 1 𝒇’(𝒙) = 𝟑𝒙 + 𝟐 𝟐√𝒙 + 𝟏 4. 𝒇(𝒙) = √𝟐𝒙 + 𝟑 𝟑 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 √2𝑥 + 2∆𝑥 + 3 3 − √2𝑥 + 3 3 ∆𝑥 por su conjugada 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 2∆𝑥 ∆𝑥[ √(2𝑥 + 2∆𝑥 + 3)2 3 + √2𝑥 + 2∆𝑥 + 3 3 √2𝑥 + 3 3 + √(2𝑥 + 3)2 3 ] 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 2 [√(2𝑥 + 2∆𝑥 + 3)2 3 + √2𝑥 + 2∆𝑥 + 3 3 √2𝑥 + 3 3 + √(2𝑥 + 3)2 3 ] 𝑓’(𝑥) = 2 [ √(2𝑥 + 3)2 3 + √2𝑥 + 3 3 √2𝑥 + 3 3 + √(2𝑥 + 3)2 3 ] 𝒇’(𝒙) = 𝟐 𝟑 √(𝟐𝒙+ 𝟑)𝟐 𝟑 5. 𝒇(𝒙) = 𝒙𝟐 −𝟏 𝒙𝟐 +𝟏 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥
  • 19. 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 (𝑥 + ∆𝑥)2 − 1 (𝑥 + ∆𝑥)2 + 1 − 𝑥2 − 1 𝑥2 + 1 ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑥2[(𝑥 + ∆𝑥)2 − 1 − (𝑥 + ∆𝑥)2 − 1] + [(𝑥 + ∆𝑥)2 − 1 + (𝑥 + ∆𝑥)2 + 1] ∆𝑥[(𝑥 + ∆𝑥)2 + 1](𝑥2 + 1) 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 −2𝑥2 + 2(𝑥 + ∆𝑥)2 ∆𝑥[(𝑥 + ∆𝑥)2 + 1](𝑥2 + 1) 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 4𝑥 + 2∆𝑥 [(𝑥 + ∆𝑥)2 + 1](𝑥2 + 1) 𝑓(𝑥) = 4𝑥 [(𝑥)2 + 1](𝑥2 + 1) 𝒇(𝒙) = 𝟒𝒙 (𝒙𝟐 + 𝟏)𝟐 6. 𝒇(𝒙) = 𝑨𝒙+𝑩 𝑪𝒙+𝑫 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝐴(𝑥 + ∆𝑥) + 𝐵 𝐶(𝑥 + ∆𝑥)+ 𝐷 − 𝐴𝑥 + 𝐵 𝐶𝑥 + 𝐷 ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 (𝐴𝑥 + 𝐴∆𝑥 + 𝐵)(𝐶𝑥 + 𝐷) − (𝐶𝑥 + 𝐶∆𝑥 + 𝐷)(𝐴𝑥 + 𝐵) ∆𝑥(𝐶𝑥 + 𝐶∆𝑥 + 𝐷)(𝐶𝑥 + 𝐷) 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝐶𝐴𝑥∆𝑥 + 𝐷𝐴∆𝑥 − 𝐶∆𝑥(𝐴𝑥 + 𝐵) ∆𝑥(𝐶𝑥 + 𝐶∆𝑥 + 𝐷)(𝐶𝑥 + 𝐷) 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝐷𝐴∆𝑥 − 𝐶𝐵∆𝑥 ∆𝑥(𝐶𝑥 + 𝐶∆𝑥 + 𝐷)(𝐶𝑥 + 𝐷) 𝑓′(𝑥) = 𝐷𝐴 − 𝐶𝐵 (𝐶𝑥 + 𝐷)(𝐶𝑥 + 𝐷) 𝒇′(𝒙) = 𝑫𝑨 − 𝑪𝑩 (𝑪𝒙 + 𝑫)𝟐 7. 𝒇(𝒙) = 𝒙𝟑 +𝟏 𝒙 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥
  • 20. 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 (𝑥 + ∆𝑥)2 + 1 𝑥 + ∆𝑥 − 𝑥3 + 1 𝑥 ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑥(𝑥3 + 3𝑥2 ∆𝑥 + ∆𝑥3) + 𝑥 − (𝑥4 + 𝑥3 ∆𝑥 + 𝑥 + ∆𝑥) 𝑥∆𝑥(𝑥 + ∆𝑥) 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 2𝑥3 ∆𝑥 + 3𝑥2 ∆𝑥2 + 𝑥∆𝑥3 − ∆𝑥 𝑥∆𝑥(𝑥 + ∆𝑥) 𝑓′(𝑥) = lim ∆𝑥→0 2𝑥3 + 3𝑥2 ∆𝑥 + 𝑥∆𝑥2 − 1 𝑥(𝑥 + ∆𝑥) 𝒇′(𝒙) = 𝟐𝒙𝟑 − 𝟏 𝒙𝟐 8. 𝒇(𝒙) = √𝒂𝒙 + 𝒂 √𝒂𝒙 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 √𝑎(𝑥 + ∆𝑥) − √𝑎𝑥 + 𝑎 √𝑎(𝑥 − ∆𝑥) − √𝑎𝑥 − 𝑎 √𝑎𝑥 ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 √𝑎(𝑥 + ∆𝑥)− √𝑎𝑥 + 𝑎(√𝑎𝑥 − √𝑎(𝑥 + ∆𝑥)) √𝑎(𝑥 − ∆𝑥)√𝑎𝑥 ∆𝑥 Aplicamos la conjugada y resulta: 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑎𝑥 + 𝑎∆𝑥 − 𝑎𝑥 ∆𝑥 (√𝑎(𝑥 + ∆𝑥)+ √𝑎𝑥) + (𝑎√𝑎(𝑥 − 𝑥 − ∆𝑥)) ∆𝑥√𝑎𝑥(𝑥 + ∆𝑥)(√𝑥 + √𝑥 + ∆𝑥) 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑎 (√𝑎(𝑥 + ∆𝑥) + √𝑎𝑥) + lim ∆𝑥→0 −𝑎√𝑎 √𝑎𝑥(𝑥 + ∆𝑥)(√𝑥 + √𝑥 + ∆𝑥) 𝑓’(𝑥) = 𝑎 (√𝑎(𝑥) + √𝑎𝑥) − 𝑎√𝑎 √𝑎𝑥(𝑥)(√𝑥 + √𝑥) 𝑓’(𝑥) = 𝑎 (2√𝑎𝑥) − 𝑎 𝑥(2√𝑥) 𝒇’(𝒙) = √𝒂𝟐 + 𝒙𝟐 𝒙 9. 𝒇(𝒙) = 𝒙 √𝒂𝟐−𝒙𝟐
  • 21. 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑥 + ∆𝑥 √𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2 − 𝑥 √𝑎2 − 𝑥2 ∆𝑥 Aplicamos la conjugada 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑥[𝑎2 + 𝑥2 − 𝑎2 − 𝑥2 − 2𝑥∆𝑥 − ∆𝑥2] ∆𝑥 (√𝑎2 − 𝑥2√𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2)[√𝑎2 − 𝑥2 + √𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2] + lim ∆𝑥→0 1 √𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑥[𝑎2 + 𝑥2 − 𝑎2 − 𝑥2 − 2𝑥∆𝑥 − ∆𝑥2] ∆𝑥 (√𝑎2 − 𝑥2√𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2)[√𝑎2 − 𝑥2 + √𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2] + 1 √𝑎2 − 𝑥2 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 −𝑥[2𝑥 + ∆𝑥] (√𝑎2 − 𝑥2√𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2)[√𝑎2 − 𝑥2 + √𝑎2 − (𝑥 + ∆𝑥)2] + 1 √𝑎2 − 𝑥2 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 −𝑥[2𝑥] (√𝑎2 − 𝑥2√𝑎2 − (𝑥)2)[√𝑎2 − 𝑥2 + √𝑎2 − (𝑥)2] + 1 √𝑎2 − 𝑥2 𝑓′(𝑥) = −𝑥[2𝑥] (√𝑎2 − 𝑥2√𝑎2 − (𝑥)2)[√𝑎2 − 𝑥2 + √𝑎2 − (𝑥)2] + 1 √𝑎2 − 𝑥2 𝑓′(𝑥) = −𝑥2 (𝑎2 − 𝑥2) 3 2 + 1 √𝑎2 − 𝑥2 𝑓′(𝑥) = −𝑥2 + 𝑎2 − 𝑥2 (𝑎2 − 𝑥2) 3 2 𝒇′(𝒙) = 𝒂𝟐 (𝒂𝟐 − 𝒙𝟐) 𝟑 𝟐 10. 𝒇(𝒙) = 𝟑𝒙 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 3𝑥+∆𝑥 − 3𝑥 ∆𝑥
  • 22. 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 3𝑥 (3∆𝑥 − 1) ∆𝑥 Aplicamos un remplazo 𝑧 = 3∆𝑥 − 1 𝑧 + 1 = 3∆𝑥 ln(𝑧 + 1) = ln(3)∆𝑥 ln(𝑧 + 1) = ∆𝑥𝑙𝑛(3) 𝑓’(𝑥) = lim 𝑧→0 3𝑥 𝑧 ln(𝑧 + 1) ln(3) 𝑓’(𝑥) = lim 𝑧→0 3𝑥 ln(3) ln(𝑧 + 1) z Aplicamos propiedades de limites 𝒇’(𝒙) = 𝟑𝒙 𝐥𝐧(𝟑) 11. 𝒇(𝒙) = 𝐜𝐨𝐬(𝒙) 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑐𝑜𝑠(𝑥 + ∆𝑥)− cos(𝑥) ∆𝑥 Propiedad de suma de cosenos 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 cos(𝑥)cos(∆𝑥) − 𝑠𝑒𝑛(𝑥)𝑠𝑒𝑛(∆𝑥) − cos(𝑥) ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 cos(𝑥)cos(∆𝑥) − 𝑠𝑒𝑛(𝑥)𝑠𝑒𝑛(∆𝑥) − cos(𝑥) ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 −cos(𝑥)[1 − cos(∆𝑥)] − 𝑠𝑒𝑛(𝑥)𝑠𝑒𝑛(∆𝑥) ∆𝑥 𝑓′(𝑥) = −cos(𝑥) lim ∆𝑥→0 1 − cos(∆𝑥)] ∆𝑥 − 𝑠𝑒𝑛(𝑥) lim ∆𝑥→0 (𝑠𝑒𝑛(∆𝑥)) ∆𝑥 Aplicamos propiedades de límites para funciones trigonométricas 𝑓′(𝑥) = −cos(𝑥)(0) − 𝑠𝑒𝑛(𝑥)(1) 𝒇′(𝒙) = −𝒔𝒆𝒏(𝒙) 12. 𝒇(𝒙) = 𝟑+𝟐𝒙 𝟑−𝟐𝒙
  • 23. 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 𝑓(𝑥 + ∆𝑥) − 𝑓(𝑥) ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 2(𝑥 + ∆𝑥) + 3 2(𝑥 + ∆𝑥) − 3 − 3 + 2𝑥 3 − 2𝑥 ∆𝑥 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 4𝑥2 + 4𝑥∆𝑥 + 6𝑥 − 6𝑥 − 6∆𝑥 − 9 − 4𝑥2 − 6𝑥 − 4𝑥∆𝑥 − 6∆𝑥 + 6𝑥 + 9 ∆𝑥(2𝑥 + 2∆𝑥 − 3)(2𝑥 − 3) 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 −12∆𝑥 ∆𝑥(2𝑥 + 2∆𝑥 − 3)(2𝑥 − 3) 𝑓’(𝑥) = lim ∆𝑥→0 −12 (2𝑥 + 2∆𝑥 − 3)(2𝑥 − 3) 𝑓′(𝑥) = −12 (2𝑥 − 3)(2𝑥 − 3) 𝒇′(𝒙) = −𝟏𝟐 (𝟐𝒙 − 𝟑)𝟐 Calcular la derivada en el punto indicado, usando la definición 13. 𝒇(𝒙) = 𝟏 𝒙 + 𝒙 + 𝒙𝟐 ,𝒂 = −𝟑 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑓’(−3) = lim ℎ→0 𝑓(−3 + ℎ) − 𝑓(−3) ℎ 𝑓’(−3) = lim ℎ→0 1 ℎ − 3 + (ℎ − 3) + (ℎ − 3)2 + 1 3 + 3 − 9 ℎ 𝑓’(−3) = lim ℎ→0 1 ℎ − 3 + ℎ + ℎ2 − 6ℎ + 9 + 1 3 − 9 ℎ 𝑓’(−3) = lim ℎ→0 ℎ 3(ℎ − 3) + ℎ + ℎ2 − 6ℎ ℎ 𝑓’(−3) = lim ℎ→0 1 3(ℎ − 3) + 1 + ℎ − 6 𝑓’(−3) = − 1 9 − 5 𝒇’(−𝟑) = − 𝟒𝟔 𝟗 14. 𝒇(𝒙) = |𝒙 − 𝟏|𝟑 ,𝒂 = 𝟏 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥) ℎ
  • 24. 𝑓’(−3) = lim ℎ→0 𝑓(1 + ℎ) − 𝑓(1) ℎ 𝑓’(−3) = lim ℎ→0 |1 − ℎ − 1|3 − |1 − 1|3 ℎ 𝑓’(−3) = lim ℎ→0 |ℎ|3 ℎ 𝑓’(−3) = lim ℎ→0 |ℎ|ℎ2 ℎ 𝑓’(−3) = lim ℎ→0 |ℎ|ℎ 𝑓’(−3) = lim ℎ→0 |ℎ|ℎ lim ℎ→0 |ℎ| = { −ℎ ,𝑥 < 0 ℎ ,𝑥 > 0 𝒇’(−𝟑) = 𝟎 15. 𝒇(𝒙) = 𝟑 − √𝟓 + 𝒙 ,𝒂 = −𝟒 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 𝑓(−4 + ℎ) − 𝑓(−4) ℎ 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 3 − √5 + ℎ − 4 − 3 + √5 − 4 ℎ 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 −√1 + ℎ + 1 ℎ 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 (1 − √1 + ℎ)(1 + √1 + ℎ) ℎ(1 + √1+ ℎ) 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 −ℎ ℎ(1 + √1+ ℎ) 𝑓′(𝑥) = −1 (1 + √1) 𝒇′(𝒙) = − 𝟏 𝟐 Determinar, cuales de las siguientes funciones son derivables en los números dados por x0. 16. 𝒇(𝒙) = { √𝒙 ,𝒙 ≤ 𝟒 𝟐(𝒙 − 𝟖) , 𝒙 > 𝟒 , 𝒙𝟎 = 𝟒 Probamos a la función en x=4 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑓’(4) = lim ℎ→0 𝑓(4 + ℎ) − 𝑓(4) ℎ
  • 25. 𝑓’(4) = lim ℎ→0 √4 + ℎ − √4 ℎ Por conjugada 𝑓’(4) = lim ℎ→0 4 + ℎ − 4 ℎ(√4+ ℎ + √4) 𝑓’(4) = lim ℎ→0 1 (√4 + ℎ + √4) 𝑓′(𝑥) = 1 (4) 𝑎ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑎𝑛𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑠𝑖𝑔𝑢𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑓’(4) = lim ℎ→0 𝑓(4 + ℎ) − 𝑓(4) ℎ 𝑓’(4) = lim ℎ→0 2(4 + ℎ − 8) − 2(4 − 8) ℎ 𝑓’(4) = lim ℎ→0 2ℎ ℎ 𝑓’(4) = 2 lim ℎ→0 2(4 + ℎ − 8) − 2(4 − 8) ℎ ≠ lim ℎ→0 √4 + ℎ − √4 ℎ Por lo tanto, no es derivable en x0=4 17. 𝒇(𝒙) = |𝒙𝟐 − 𝟒| ,𝒙𝟎 = 𝟐 ^ 𝒙𝟎 = −𝟐 𝒇(𝒙) = { 𝒙𝟐 − 𝟒 ,−𝟐 > 𝒙 < 𝟐 𝟒 − 𝒙𝟐 , 𝒙 = 𝟐 ^ 𝒙 = −𝟐 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑓’(2) = lim ℎ→0 (2 + ℎ)2 − 4 − 22 + 4 ℎ 𝑓’(2) = lim ℎ→0 4ℎ + ℎ2 ℎ 𝑓’(2) = lim ℎ→0 4 + ℎ 𝑓’(2) = 4 Para f(x) = 4-x2 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑓’(2) = lim ℎ→0 𝑓(2 + ℎ) − 𝑓(2) ℎ
  • 26. 𝑓’(2) = lim ℎ→0 4 − (2 + ℎ)2 − 4 + (2)2 ℎ 𝑓’(2) = lim ℎ→0 − −4ℎ + ℎ2 ℎ 𝑓’(2) = lim ℎ→0 −4 + ℎ 𝑓’(2) = −4 𝑓’(2) = lim ℎ→0 −4 + ℎ lim ℎ→0 4 − (2 + ℎ)2 − 4 + (2)2 ℎ ≠lim ℎ→0 (2 + ℎ)2 − 4 − 22 + 4 ℎ Por lo tanto, f(x) = |x2-4| no es derivable en x=2. 18. Determinar la ecuación de la recta normal y tangente a la gráfica f(x) = x3, para x = 2. 𝑚 = 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑚 = 𝑓’(2) = lim ℎ→0 𝑓(2 + ℎ) − 𝑓(2) ℎ 𝑚 = 𝑓’(2) = lim ℎ→0 (2 + ℎ)3 − (2)3 ℎ 𝑚 = 𝑓’(2) = lim ℎ→0 12ℎ + 6ℎ2 + ℎ3 ℎ 𝑚 = 𝑓’(2) = lim ℎ→0 12 + 6ℎ + ℎ2 𝑚 = 𝑓’(2) = 12 La ecuación de la recta tangente es: 𝑦 − 𝑦1 = 𝑚(𝑥 − 𝑥1) 𝑦 − 𝑓(2) = 𝑚(𝑥 − 2) 𝑦 − 8 = 12(𝑥 − 2) 𝑦 = 12𝑥 − 16 La ecuación de la recta normal es: 𝑦 − 𝑦1 = −1 𝑚 (𝑥 − 𝑥1) 𝑦 − 𝑓(2) = −1 𝑚 (𝑥 − 2)
  • 27. 𝑦 − 8 = −1 12 (𝑥 − 2) 𝑦 = −1 12 𝑥 + 49 6 19. Calcular las ecuaciones de las rectas tangentes y normal a la curva 𝑓(𝑥) = −6 𝑥 en el punto (-2,3) 𝑚 = 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑚 = 𝑓’(2) = lim ℎ→0 𝑓(2 + ℎ) − 𝑓(2) ℎ 𝑓′(𝑥) = lim ℎ→0 −6 −2 + ℎ − −6 −2 ℎ 𝑓′(𝑥) = lim ℎ→0 6ℎ (−2 + ℎ)(−2) ℎ 𝑓′(𝑥) = lim ℎ→0 6 (−2 + ℎ)(−2) 𝑚 = 𝑓′(𝑥) = 3 2 La ecuación de la recta tangente es: 𝑦 − 𝑦1 = 𝑚(𝑥 − 𝑥1) 𝑦 − 𝑓(−2) = 𝑚(𝑥 − (−2)) 𝑦 − 3 = 3 2 (𝑥 + 2)
  • 28. 𝑦 = 3 2 𝑥 + 6 La ecuación de la recta normal es: 𝑦 − 𝑦1 = −1 𝑚 (𝑥 − 𝑥1) 𝑦 − 𝑓(−2) = −1 𝑚 (𝑥 + 2) 𝑦 − 3 = −1 𝑚 (𝑥 + 2) 20. Calcule las ecuaciones de las rectas tangente y normal a la curva f(x)=x2-4 en el punto (1,-3) 𝑚 = 𝑓’(𝑥) = lim ℎ→0 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑚 = 𝑓’(1) = lim ℎ→0 𝑓(1 + ℎ) − 𝑓(1) ℎ 𝑚 = 𝑓’(1) = lim ℎ→0 (1 + ℎ)2 − 4 − 12 + 4 ℎ 𝑚 = 𝑓’(1) = lim ℎ→0 2ℎ + ℎ2 ℎ 𝑚 = 𝑓’(1) = lim ℎ→0 2 + ℎ 𝑚 = 𝑓’(1) = 2 Ecuación tangente a la recta 𝑦 − 𝑦1 = 𝑚(𝑥 − 𝑥1) 𝑦 − 𝑓(1) = 𝑓′(1)(𝑥 − 1)
  • 29. 𝑦 + 3 = 2(𝑥 − 1) 𝒚 = 𝟐𝒙 − 𝟓 Ecuación de la recta normal 𝑦 − 𝑦1 = −1 𝑚 (𝑥 − 𝑥1) 𝑦 − 𝑓(1) = −1 2 (𝑥 − 1) 𝑦 + 3 = −1 2 (𝑥 − 1) 𝑦 = 1 − 𝑥 2 − 3