Este documento explica la regla de la cadena, que permite derivar funciones compuestas. Presenta la fórmula general de la regla de la cadena y varios ejemplos de su aplicación para derivar funciones que involucran potencias, funciones trigonométricas y funciones implícitas. También cubre cómo usar la regla de la cadena para derivar expresiones que involucran ritmos o velocidades relacionadas.
La derivada de una función es un concepto local, es decir, se calcula como el límite de la rapidez de cambio media de la función en un cierto intervalo, cuando el intervalo considerado para la variable independiente se torna cada vez más pequeño.
La derivada de una función es un concepto local, es decir, se calcula como el límite de la rapidez de cambio media de la función en un cierto intervalo, cuando el intervalo considerado para la variable independiente se torna cada vez más pequeño.
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1. LA REGLA DE LA
CADENA
CATEDRATICO: NICOLAS SUAREZ
UPIG 2014-I
2. LA REGLA DE LA CADENA
• Con la reglas de derivación estudiadas hasta el
momento son limitadas a expresiones sencillas.
• ¿Qué hacer cuando se tiene expresiones como la
siguiente y = (xy = (x22
− 4)− 4)53/353/3
?, resulta que es prácticamente
imposible derivarla.
• Surge la regla de la cadena que ayuda a derivar
funciones compuestas
3. Teorema. La Regla de la Cadena
• Si y = f(u)y = f(u) es una función derivable de u
• Y u = g(x)u = g(x) es una función derivable de x
Entonces:
• yy = f(g(x) es una función derivable de x y
• O su equivalente
.
dy dy du
dx du dx
=
( )( ) '( ( )) '( )
d
f g x f g x g x
dx
=
4. Ejemplo:
Encontrar dy/dxdy/dx para y = (x2
+ 1)3
u = x2
+ 1
u’=2x
y = u3
2
2 2
2 2
.
3 .(2 )
3( 1) (2 )
6 ( 1)
dy dy du
dx du dx
dy
u x
dx
dy
x x
dx
dy
x x
dx
=
=
= +
= +
5. Teorema. La Regla General de las
Potencias
• Si y = [u(x)]y = [u(x)]nn
donde u es una función derivable de x y n
es un número racional entonces
o su equivalente
[ ]
1
( )
ndy du
n u x
dx dx
−
=
1
[ ] 'n nd
u nu u
dx
−
=
6. Ejemplo:
Encontrar la derivada de f(x)f(x) = (3x -2x= (3x -2x22
))33
u = 3x -2x2
u’ = 3 – 4x
f(x) = u3
2
2 2
'( ) .
'( ) 3 .(3 4 )
'( ) 3(3 2 ) (3 4 )
dy du
f x
du dx
f x u x
f x x x x
=
= −
= − −
7. Ejemplo: Encontrar la derivada de
g(t)(t) = -7 / (2t – 3)= -7 / (2t – 3)22
g(t) = -7(2t – 3)-2
reescribir la función
u = 2t – 3
u’ = 2 ( )
( ) ( )
1
3
3
3
'( ) 7 ( )( )( ')
' 7 ( 2)( ) (2)
'( ) 28(2 3)
28
'( )
(2 3)
n
g t n u u
g t u
g t t
g t
t
−
−
−
= −
= − −
= −
=
−
8. Funciones Trigonométricas y la Regla
de la Cadena
[ ] ( )
[ ] ( )
[ ] ( )
2
cos '
tan sec '
sec sec tan '
d
sen u u u
dx
d
u u u
dx
d
u u u u
dx
=
=
=
[ ] ( )
[ ] ( )
[ ] ( )
2
cos '
cot csc '
csc csc tan '
d
u sen u u
dx
d
u u u
dx
d
u u u u
dx
= −
= −
= −
9. Ejemplos:
5
2
cos3y x=
2
( 3 )(6 )y sen x x= −
2
3u x=
' 6u x=
(cos ) 'y u u=
( )6y sen u x= −
2
6 ( 3 )y x sen x= −
10. Ejemplos:
5
3
( ) 4f t sen t=
3
( ) ( 4 )f t sen t=
[ ]2
'( ) 3( 4 ) 4
d
f t sen t sen t
dt
=
[ ]2
'( ) 3( 4 ) (cos 4 ) 4
d
f t sen t t t
dt
=
( ) ( )2
'( ) 3( 4 ) cos 4 4f t sen t t=
2
'( ) 12 4 cos 4f t sen t t=
11. DERIVACIÓN DE FUNCIONES
IMPLÍCITAS
• La variable y esta definida implícitamente.
– Derivar ambos lados de la ecuación respecto de x.
– Agrupar los términos en que aparezca dy/dx en el
lado izquierdo de la ecuación y los demás a la
derecha.
– Factorizar dy/dx del lado izquierdo de la ecuación
– Despejar dy/dx
12. 12
1. Derivar ambos lados de la ecuación respecto de
x
3 2 2
[ 5 ] [ 4]
d d
y y y x
dx dx
+ − − = −
[ ] [ ]3 2 2
5 4
d d d d d
y y y x
dx dx dx dx dx
+ − − = −
2
3 2 5 2 0
dy dy dy
y y x
dx dx dx
+ − − =
13. 13
2. Agrupar los términos en que aparezca dy/dx en el
lado izquierdo de la ecuación y los demás a la
derecha
2
3 2 5 2
dy dy dy
y y x
dx dx dx
+ − =
3. Agrupar los términos en que aparezca dy/dx en el
lado izquierdo de la ecuación y los demás a la
derecha
2
[3 2 5] 2
dy
y y x
dx
+ − =
15. RITMOS O VELOCIDADES
RELACIONADAS
• En la mayoría de problemas sobre ritmos
relacionados, los parámetros del problema dado casi
siempre son dependientes del tiempo.
• Para proceder a derivarlos, necesariamente se debe
utilizar la regla de la cadena.
16. Ejemplo: Un obrero levanta con la ayuda de
una soga, un tablón hasta lo alto de un edificio
en construcción.
Supongamos que el otro extremo del tablón
sigue una trayectoria perpendicular a la pared
y que
el obrero mueve el tablón a razón de 0.15m/s.
¿ A qué ritmo se desliza por el suelo el
extremo
cuando está a 2.5 m de la pared?
17. Del teorema de Pitágoras se
tiene que x2
+ y2
= r2
derivamos a la expresión
como función implícita
tomando en cuenta que el
tablón no cambia de longitud.
Se tiene:
Donde:
0
dx dy
x y
dt dt
+ =
18. .x
dx y dy
v
dt x dt
= =
4.33
.(0.15)
2.5
0.26
x
x
v
mv
s
=
=