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Derivadas Parciales,
Regla de la Cadena
Cálculo Vectorial
Tuesday, February 6, 2024
Temas a
tratar
Derivadas parciales de funciones de dos
variables.
Derivadas parciales de funciones de más de dos
variables.
Derivadas parciales de orden superior.
Derivadas parciales mixtas.
Regla de la cadena para una variable
independiente.
Regla de la cadena para una dos variables
independientes.
Derivadas
parciales de
funciones de
dos variables.
Si 𝑧 = 𝑓 𝑥, 𝑦 , las primeras
derivadas parciales de 𝑓 con
respecto a 𝑥 y 𝑦 son las
funciones
𝑓𝑥 = lim
∆𝑥→0
𝑓 𝑥+∆𝑥,𝑦 −𝑓 𝑥,𝑦
∆𝑥
𝑓𝑦 = lim
∆𝑦→0
𝑓 𝑥,𝑦+∆𝑦 −𝑓 𝑥,𝑦
∆𝑦
Siempre que el límite exista.
Formas de representar las primeras
derivadas parciales
Para 𝑧 = 𝑓 𝑥, 𝑦 , las primeras derivadas parciales 𝑓𝑥 y 𝑓𝑦se pueden escribir así:
𝜕
𝜕𝑥
𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑓𝑥 𝑥, 𝑦 = 𝑧𝑥 =
𝜕𝑧
𝜕𝑥
𝜕
𝜕𝑦
𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑓𝑦 𝑥, 𝑦 = 𝑧𝑦 =
𝜕𝑧
𝜕𝑦
Cuando se evalúan en un punto se pueden escribir como se ve enseguida:
ቚ
𝜕𝑧
𝜕𝑥 𝑎,𝑏
y ቚ
𝜕𝑧
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Cálculo de derivadas parciales
Ejemplo 1:
𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑥2 + 𝑥𝑦 + 𝑦2 − 2𝑥 + 2𝑦
𝑓𝑥 𝑥, 𝑦 = 2𝑥 + 𝑦 − 2
𝑓𝑦 𝑥, 𝑦 = 𝑥 + 2𝑦 + 2
Ejemplo 2:
𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑦 ln 𝑥
𝑓𝑥 𝑥, 𝑦 =
𝑦
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, 𝑥 > 0
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Derivadas parciales de funciones de más
de dos variables
Ejemplo 1:
𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥2𝑦𝑧3 − 2𝑥𝑧
𝑓𝑥 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 2𝑥𝑦𝑧3 − 2𝑧
𝑓𝑦 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥2
𝑧3
𝑓𝑧 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 3𝑥2
𝑦𝑧2
− 2𝑥
Ejemplo 2:
𝑢 = 𝑥
𝑦
𝑧
𝜕𝑢
𝜕𝑥
=
𝑦
𝑧
𝑥
𝑦
𝑧
−1
𝜕𝑢
𝜕𝑦
= 𝑥
𝑦
𝑧
ln 𝑥
𝑧
𝜕𝑢
𝜕𝑦
= − 𝑥
𝑦
𝑧 𝑦
ln 𝑥
𝑧2
Derivadas parciales de orden superior.
Derivar
parcialmente dos
veces con
respecto a 𝑥.
Derivar
parcialmente dos
veces con
respecto a 𝑦.
Derivar
parcialmente
con respecto a 𝑥
y luego derivar
parcialmente
con respecto a 𝑦.
Derivar
parcialmente
con respecto a 𝑦
y luego derivar
parcialmente
con respecto a 𝑥.
Ejemplo de derivadas de orden
superior
𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑥2
+ 𝑥𝑦 + 𝑦2
− 2𝑥 + 2𝑦
𝑓𝑥 𝑥, 𝑦 = 2𝑥 + 𝑦 − 2
𝑓𝑦 𝑥, 𝑦 = 𝑥 + 2𝑦 + 2
𝑓𝑥𝑥 𝑥, 𝑦 = 2
𝑓𝑦𝑦 𝑥, 𝑦 = 2
𝑓𝑥𝑦 𝑥, 𝑦 = 1
𝑓𝑦𝑥 𝑥, 𝑦 = 1
Derivadas
parciales
mixtas.
Si 𝑧 = 𝑓 𝑥, 𝑦 es una función de
tal manera que 𝑓𝑥𝑦 y 𝑓𝑦𝑥 son
continuas en un disco abierto 𝑅,
entonces para todo 𝑥, 𝑦 ∈ 𝑅,
𝑓𝑥𝑦 𝑥, 𝑦 = 𝑓𝑦𝑥 𝑥, 𝑦
Nota: revise el ejemplo
anterior.
REGLA DE LA CADENA
Regla de la cadena: una variable independiente
Sea 𝑤 = 𝑓 𝑥, 𝑦 donde 𝑓 es una función
derivable en términos de 𝑥 y de 𝑦.
Si 𝑥 = 𝑔(𝑡) y 𝑦 = ℎ(𝑡), donde 𝑔 y ℎ son
funciones derivables de 𝑡, entonces 𝑤 es
una función diferenciable de 𝑡, y
𝑑𝑤
𝑑𝑡
=
𝜕𝑤
𝜕𝑥
𝑑𝑤
𝑑𝑡
+
𝜕𝑤
𝜕𝑦
𝑑𝑦
𝑑𝑡
Ejemplo: Regla de la cadena: una variable independiente
 En este ejercicio haremos un análisis de cómo
vienen escritos los ejemplos en los libros y la
importancia de los ejemplos resuletos en el
aprendizaje.
 La lectura detallada de textos técnicos es un factor
de éxito para nuestros cursos.
 El ejemplo es de Larson, Ron & Bruce Edwards
(2010). Cálculo 2 de varias variables. Novena
edición. Mc Graw Hill. China. Número clasificación
biblioteca UTADEO: 515 L329C
 Use un par de minutos para leerlo individualmente.
Regla de la cadena: dos variables independientes
Sea 𝑤 = 𝑓 𝑥, 𝑦 donde 𝑓 es una función diferenciable en
términos de 𝑥 y de 𝑦. Si 𝑥 = 𝑔(𝑠, 𝑡) y 𝑦 = ℎ(𝑠, 𝑡), son tales
que las derivadas parciales de primer orden
𝜕𝑥
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𝜕𝑥
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Ejemplo: Regla de la cadena: dos variables
independientes
Para 𝑤 = 𝑥2 + 𝑦2 con
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𝜕𝑤
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utilizando la regla de la
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Ejemplo: Regla de la cadena: dos variables
independientes
𝜕𝑤
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𝜕𝑤
𝜕𝑥
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𝜕𝑦
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= 2 𝑠 + 𝑡 + 2 𝑠 − 𝑡
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𝜕𝑠 1,0
= 2 1 + 0 + 2 1 − 0 = 4
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𝜕𝑥
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= 2 𝑠 + 𝑡 − 2 𝑠 − 𝑡
ቚ
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𝜕𝑠 1,0
= 2 1 + 0 − 2 1 − 0 =0
Regla de la
cadena:
Derivación
implícita
Si la ecuación 𝐹 𝑥, 𝑦 = 0 define
a 𝑦 implícitamente como función
derivable de 𝑥, entonces
𝑑𝑦
𝑑𝑥
= −
𝐹𝑥 𝑥, 𝑦
𝐹𝑦 𝑥, 𝑦
, 𝐹𝑦 𝑥, 𝑦 ≠ 0
Bibliografía
Larson, Ron & Bruce Edwards
(2010). Cálculo 2 de varias
variables. Novena edición.
Mc Graw Hill. China. Número
clasificación biblioteca
UTADEO: 515 L329C
Stewart, James (2012).
Cálculo de varias variables.
Trascendentes tempranas.
Cengage Learning. Séptima
edición. México. Número
clasificación biblioteca
UTADEO: 515 S73CAL
George B. Thomas Jr. Cálculo
varias variables. Décimo
cuarta edición. Editorial
Pearson, Boston 2010.
Meerschaert, M (2007)
Mathematical Modeling.
Tercera edición. Elsevier.
Estados Unidos. Acceso
completo biblioteca virtual
UTADEO.
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  • 1. Derivadas Parciales, Regla de la Cadena Cálculo Vectorial Tuesday, February 6, 2024
  • 2. Temas a tratar Derivadas parciales de funciones de dos variables. Derivadas parciales de funciones de más de dos variables. Derivadas parciales de orden superior. Derivadas parciales mixtas. Regla de la cadena para una variable independiente. Regla de la cadena para una dos variables independientes.
  • 3. Derivadas parciales de funciones de dos variables. Si 𝑧 = 𝑓 𝑥, 𝑦 , las primeras derivadas parciales de 𝑓 con respecto a 𝑥 y 𝑦 son las funciones 𝑓𝑥 = lim ∆𝑥→0 𝑓 𝑥+∆𝑥,𝑦 −𝑓 𝑥,𝑦 ∆𝑥 𝑓𝑦 = lim ∆𝑦→0 𝑓 𝑥,𝑦+∆𝑦 −𝑓 𝑥,𝑦 ∆𝑦 Siempre que el límite exista.
  • 4. Formas de representar las primeras derivadas parciales Para 𝑧 = 𝑓 𝑥, 𝑦 , las primeras derivadas parciales 𝑓𝑥 y 𝑓𝑦se pueden escribir así: 𝜕 𝜕𝑥 𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑓𝑥 𝑥, 𝑦 = 𝑧𝑥 = 𝜕𝑧 𝜕𝑥 𝜕 𝜕𝑦 𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑓𝑦 𝑥, 𝑦 = 𝑧𝑦 = 𝜕𝑧 𝜕𝑦 Cuando se evalúan en un punto se pueden escribir como se ve enseguida: ቚ 𝜕𝑧 𝜕𝑥 𝑎,𝑏 y ቚ 𝜕𝑧 𝜕𝑦 𝑎,𝑏
  • 5. Cálculo de derivadas parciales Ejemplo 1: 𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑥2 + 𝑥𝑦 + 𝑦2 − 2𝑥 + 2𝑦 𝑓𝑥 𝑥, 𝑦 = 2𝑥 + 𝑦 − 2 𝑓𝑦 𝑥, 𝑦 = 𝑥 + 2𝑦 + 2 Ejemplo 2: 𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑦 ln 𝑥 𝑓𝑥 𝑥, 𝑦 = 𝑦 𝑥 , 𝑥 > 0 𝑓𝑦 𝑥, 𝑦 = ln 𝑥
  • 6. Derivadas parciales de funciones de más de dos variables Ejemplo 1: 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥2𝑦𝑧3 − 2𝑥𝑧 𝑓𝑥 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 2𝑥𝑦𝑧3 − 2𝑧 𝑓𝑦 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥2 𝑧3 𝑓𝑧 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 3𝑥2 𝑦𝑧2 − 2𝑥 Ejemplo 2: 𝑢 = 𝑥 𝑦 𝑧 𝜕𝑢 𝜕𝑥 = 𝑦 𝑧 𝑥 𝑦 𝑧 −1 𝜕𝑢 𝜕𝑦 = 𝑥 𝑦 𝑧 ln 𝑥 𝑧 𝜕𝑢 𝜕𝑦 = − 𝑥 𝑦 𝑧 𝑦 ln 𝑥 𝑧2
  • 7. Derivadas parciales de orden superior. Derivar parcialmente dos veces con respecto a 𝑥. Derivar parcialmente dos veces con respecto a 𝑦. Derivar parcialmente con respecto a 𝑥 y luego derivar parcialmente con respecto a 𝑦. Derivar parcialmente con respecto a 𝑦 y luego derivar parcialmente con respecto a 𝑥.
  • 8. Ejemplo de derivadas de orden superior 𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑥2 + 𝑥𝑦 + 𝑦2 − 2𝑥 + 2𝑦 𝑓𝑥 𝑥, 𝑦 = 2𝑥 + 𝑦 − 2 𝑓𝑦 𝑥, 𝑦 = 𝑥 + 2𝑦 + 2 𝑓𝑥𝑥 𝑥, 𝑦 = 2 𝑓𝑦𝑦 𝑥, 𝑦 = 2 𝑓𝑥𝑦 𝑥, 𝑦 = 1 𝑓𝑦𝑥 𝑥, 𝑦 = 1
  • 9. Derivadas parciales mixtas. Si 𝑧 = 𝑓 𝑥, 𝑦 es una función de tal manera que 𝑓𝑥𝑦 y 𝑓𝑦𝑥 son continuas en un disco abierto 𝑅, entonces para todo 𝑥, 𝑦 ∈ 𝑅, 𝑓𝑥𝑦 𝑥, 𝑦 = 𝑓𝑦𝑥 𝑥, 𝑦 Nota: revise el ejemplo anterior.
  • 10. REGLA DE LA CADENA
  • 11. Regla de la cadena: una variable independiente Sea 𝑤 = 𝑓 𝑥, 𝑦 donde 𝑓 es una función derivable en términos de 𝑥 y de 𝑦. Si 𝑥 = 𝑔(𝑡) y 𝑦 = ℎ(𝑡), donde 𝑔 y ℎ son funciones derivables de 𝑡, entonces 𝑤 es una función diferenciable de 𝑡, y 𝑑𝑤 𝑑𝑡 = 𝜕𝑤 𝜕𝑥 𝑑𝑤 𝑑𝑡 + 𝜕𝑤 𝜕𝑦 𝑑𝑦 𝑑𝑡
  • 12. Ejemplo: Regla de la cadena: una variable independiente  En este ejercicio haremos un análisis de cómo vienen escritos los ejemplos en los libros y la importancia de los ejemplos resuletos en el aprendizaje.  La lectura detallada de textos técnicos es un factor de éxito para nuestros cursos.  El ejemplo es de Larson, Ron & Bruce Edwards (2010). Cálculo 2 de varias variables. Novena edición. Mc Graw Hill. China. Número clasificación biblioteca UTADEO: 515 L329C  Use un par de minutos para leerlo individualmente.
  • 13.
  • 14. Regla de la cadena: dos variables independientes Sea 𝑤 = 𝑓 𝑥, 𝑦 donde 𝑓 es una función diferenciable en términos de 𝑥 y de 𝑦. Si 𝑥 = 𝑔(𝑠, 𝑡) y 𝑦 = ℎ(𝑠, 𝑡), son tales que las derivadas parciales de primer orden 𝜕𝑥 𝜕𝑠 , 𝜕𝑥 𝜕𝑡 , 𝜕𝑦 𝜕𝑠 , 𝜕𝑦 𝜕𝑡 existen, entonces 𝜕𝑤 𝜕𝑠 , 𝜕𝑤 𝜕𝑡 existen y están dadas por 𝜕𝑤 𝜕𝑠 = 𝜕𝑤 𝜕𝑥 𝜕𝑥 𝜕𝑠 + 𝜕𝑤 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑠 y 𝜕𝑤 𝜕𝑡 = 𝜕𝑤 𝜕𝑥 𝜕𝑥 𝜕𝑡 + 𝜕𝑤 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑡
  • 15. Ejemplo: Regla de la cadena: dos variables independientes Para 𝑤 = 𝑥2 + 𝑦2 con 𝑥 = 𝑠 + 𝑡 y 𝑦 = 𝑠 − 𝑡, hallar 𝜕𝑤 𝜕𝑠 y 𝜕𝑤 𝜕𝑡 utilizando la regla de la cadena apropiada y evaluar cada derivada parcial en 𝑠 = 1 y 𝑡 = 0 dados. w x s t y s t
  • 16. Ejemplo: Regla de la cadena: dos variables independientes 𝜕𝑤 𝜕𝑠 = 𝜕𝑤 𝜕𝑥 𝜕𝑥 𝜕𝑠 + 𝜕𝑤 𝜕𝑦 𝜕𝑦 𝜕𝑠 𝜕𝑤 𝜕𝑠 = 2𝑥 1 + 2𝑦 1 = 2𝑥 + 2𝑦 = 2 𝑠 + 𝑡 + 2 𝑠 − 𝑡 ቤ 𝜕𝑤 𝜕𝑠 1,0 = 2 1 + 0 + 2 1 − 0 = 4 𝜕𝑤 𝜕𝑡 = 𝜕𝑤 𝜕𝑥 𝜕𝑥 𝜕𝑡 + 𝜕𝑤 𝜕𝑦 𝜕𝑦 𝜕𝑡 𝜕𝑤 𝜕𝑡 = 2𝑥 1 + 2𝑦 −1 = 2𝑥 − 2𝑦 = 2 𝑠 + 𝑡 − 2 𝑠 − 𝑡 ቚ 𝜕𝑤 𝜕𝑠 1,0 = 2 1 + 0 − 2 1 − 0 =0
  • 17. Regla de la cadena: Derivación implícita Si la ecuación 𝐹 𝑥, 𝑦 = 0 define a 𝑦 implícitamente como función derivable de 𝑥, entonces 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = − 𝐹𝑥 𝑥, 𝑦 𝐹𝑦 𝑥, 𝑦 , 𝐹𝑦 𝑥, 𝑦 ≠ 0
  • 18. Bibliografía Larson, Ron & Bruce Edwards (2010). Cálculo 2 de varias variables. Novena edición. Mc Graw Hill. China. Número clasificación biblioteca UTADEO: 515 L329C Stewart, James (2012). Cálculo de varias variables. Trascendentes tempranas. Cengage Learning. Séptima edición. México. Número clasificación biblioteca UTADEO: 515 S73CAL George B. Thomas Jr. Cálculo varias variables. Décimo cuarta edición. Editorial Pearson, Boston 2010. Meerschaert, M (2007) Mathematical Modeling. Tercera edición. Elsevier. Estados Unidos. Acceso completo biblioteca virtual UTADEO.
  • 19. Sobre estas diapositivas Han sido elaboradas por: Sandra Patricia Barragán Moreno Correo de contacto: jose.puello@unimilitar.edu.co El contenido de estas diapositivas puede ser reutilizado siempre que se dé crédito a los autores, se distribuya con los mismos derechos y no se use con fines comerciales. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0