MATEMÁTICA I 
Actividad Virtual IV 15% 
Nombres y Apellidos: Julius David Oviedo. CI: 25646360. 
Sección: BtoMat1Tec2014-2iS1. Fecha: 04/09/2014 
EJERCICIOS 
Facilitador: Prof. José E. Linárez 
1. Un campo de béisbol, es un cuadrado de 90 pies de lado. Un jugador está corriendo de la primera base a la segunda 
con una velocidad de 17 pies/seg. Hallar la velocidad con que se acerca el jugador a la tercera base en el instante 
en que este se encuentra a 60 pies de la primera. Realice la figura que ilustre el problema. 
2ra 
60 
3ra 1ra 
90 
HOME
Nos piden que 
푑푦 
푑푡 푥=30 
Sean 푥 la distancia entre la primera y segunda base en el instante 푡. 
Nos dicen que 
푑푥 
푑푡 
= −17 pies/seg 
Si consideramos que 
푥 
90 
푦 
Entonces, por teorema de Pitágoras se tiene que 
푦2 = 푥 2 + 902 Ecuación [1] 
Derivando implícitamente con respecto al tiempo ( 푡 en segundos) 
2푦 
푑푦 
푑푡 
= 2푥 
푑푥 
푑푡 
Ecuación [2] 
Pero , 
푑푥 
푑푡 
= 17 pies/seg. Además cuando 푥 = 30, de [1] se tiene que
푦 = √302 + 902 = √9000 = 30√10 
Sustituyendo estos valores en [2]: 
2푦 
푑푦 
푑푡 
= 2푥 
푑푥 
푑푡 
⟹ 
푑푦 
푑푡 
= 
푥 
푦 
푑푥 
푑푡 
푑푦 
푑푡 푥=30 
= 30 
30√10 
(−17 ) = 17 
√10 
≈ −5,38 pies/seg 
En conclusión, cuando el jugador se encuentra a 60 pies de primera base, este se acerca a tercera base con una velocidad de 
5,38 pies/seg.
2. Un edificio de 60m. proyecta su sombra sobre el piso horizontal. El ángulo que forman los rayos solares con el piso 
disminuye a razón de 15° por hora. En determinado instante del día la sombra del edificio es de 80m. hallar la razón 
en que cambia la sombra en ese instante. Realice la figura que ilustre el problema. 
SOL 
60 
휃 
80m 
Sean 푡0 el instante del día en que disminuye la sombra del edificio, o sea cuando 
푑휃 
푑푡 푡 =푡0 
=15° por hora = 1 
12 
휋 푟푎푑/ℎ
Se pide hallar 
푑푆 
푑푡 
donde S es la longitud sombra 
Se tiene que: 
cot 휃 = 
푠 
60 
, o bien θ = cot−1 ( 
푆 
60 
) 
Derivando respecto a t: 
푑휃 
푑푡 
= 
−1 
1 + ( 푆 
) 
60 
2 ( 
1 
60 
) 
푑푆 
푑푡 
= 
−3600 
3600 + 푆 2 ( 
1 
60 
) 
푑푆 
푑푡 
= 
−60 
3600 + 푆 2 
푑푆 
푑푡 
Nos dicen que 
푑푆 
푑푡 
= − 
1 
12 
휋 푟푎푑/ℎ,, donde el signo negativo significa que la sombra S es decreciente. 
푑휃 
푑푡 
= 
−60 
3600 + (80)2 
푑푆 
푑푡 
= 
−60 
3600 + 6400 
푑푆 
푑푡 
= 
−60 
10000 
푑푆 
푑푡 
= 
−3 
500 
푑푆 
푑푡 
Ahora, 
푑푆 
푑푡 
= 
500 
−3 
푑휃 
푑푡 
= 
500 
−3 
1 
12 
휋 ≈ −43.63 푚/ℎ
3. Un faro está situado a 2km. De una playa recta y su luz gira a razón de 2 revoluciones por minuto. Hallar la rapidez 
con que se mueve el rayo de luz a lo largo de la playa en el momento en que este pasa por un punto situado a 1km 
del punto frente al faro. Realice la figura que ilustre el problema. 
2 푘푚 
휃 
1 푘푚
Nos dicen que 
푑휃 
푑푡 
= 2 푟푒푣/푚푖푛 y Nos piden 
푑푥 
푑푡 
donde 푥 es la distancia desde el faro hasta donde se proyecta la luz en 
el instante y 푦 es la altura del faro 
Se tiene que 
tan 휃 = 
푦 
푥 
, o bien 휃 = tan−1 ( 
푦 
푥 
) 
Derivando implícitamente 
푑휃 
푑푡 
= 
−푦 
푥 2 + 푦2 
푑푥 
푑푡 
2 = 
−2 
푥 2 + (2)2 
푑푥 
푑푡 
2 = 
−2 
푥 2 + 4 
푑푥 
푑푡 
Ahora 
푑푥 
푑푡 
= −(12 + 4) = −5푟푒푣/푚푖푛
4. Sabiendo que un trozo de hielo esférico se derrite a una razón proporcional al área de su superficie. 
a) Probar que la razón con que se contrae su radio es constante 
b) Si, además se sabe que después de una hora el hielo que queda es de 1/8 de la cantidad inicial, hallar el 
tiempo que tardara en derretirse completamente. 
Solución: 
Sean: 
푡:El tiempo medido en horas. 
푟: El radio de la superficie del globo en el instante 푡. 
푉: El volumen del trozo de hielo al derretirse en el instante 푡. 
푆: El Área del trozo de hielo al derretirse el gas en el instante 푡. 
Nos dicen que 
푑푉 
푑푡 
= 
1 
푘 
푑푆 
푑푡
a) El volumen del trozo de hielo, es una esfera, viene dado por: 
푉 = 
4 
3 
휋푟3 
Derivando implícitamente con respecto al tiempo ( 푡 en minutos) y considerando que 
푑푉 
푑푡 
= 
1 
푘 
푑푆 
푑푡 
, 
obtenemos: 
푑푉 
푑푡 
= 4휋푟2 푑푟 
푑푡 
⟹ 
1 
푘 
푑푆 
푑푡 
= 4휋푟2 푑푟 
푑푡 
Ecuación [1] 
La superficie del trozo de hielo, viene dado por: 
푆 = 4휋푟2 
Derivando implícitamente con respecto al tiempo ( 푡 en minutos) 
푑푆 
푑푟 
= 8휋푟 
Ecuación [2] 
푑푡 
푑푡 
Ahora; sustituyendo [2] en [1], nos queda: 
1 
푘 
8휋푟 
푑푟 
푑푡 
= 4휋푟2 푑푟 
푑푡 
⟹ 
1 
푘 
8 = 4푟 ⟹ 
1 
푘 
= 
4푟 
8 
⟹ 
1 
푘 
= 
1 
2 
푟 = 0,5푟 
Así, la razón con que se contrae su radio es constante, es decir 0,5푟
푏) Como despues de 1 hora tenemos 푆 = 1 
8 
(4휋푟2) ⟹ 푆 = 1 
2 
휋푟2 , entonces 
푑푉 
푑푡 
= 
1 
8 
1 
2 
푟 (8휋푟 
푑푟 
푑푡 
) 
Ahora, dado que después de una hora el hielo que queda es de 1/8 de la cantidad inicial
5.El gas de un globo esférico se escapa a razón de 360 pies3/min. Hallar: 
a) La rapidez que disminuye el radio en el instante en que este es de 3 pies. 
b) La rapidez con que disminuye el área de la superficie en el instante en que el radio es de 3 pies. 
Solución: 
Sean: 
푡:El tiempo medido en minutos. 
푟: El radio medido en pies de la superficie del globo en el instante 푡. 
푉: El volumen del globo al escarparse el gas en el instante 푡. 
푆: El Área del globo al escarparse el gas en el instante 푡.
Nos piden hallar 
푑푟 
푑푡 푟=3 
y 
푑푆 
푑푡 푟=3 
푑푉 
푑푡 
Nos dicen que 
= 360 pies3/푚푖푛 
b) El volumen del globo, el cual es una esfera, viene dado por: 
푉 = 
4 
3 
휋푟3 
Derivando implícitamente con respecto al tiempo ( 푡 en minutos) 
푑푉 
푑푟 
= 4휋푟2 푑푡 
푑푡 
⟹ 
푑푟 
푑푡 
= 
1 
4휋푟2 
푑푉 
푑푡 
Ahora 
푑푟 
푑푡 푟=3 
= 
1 
4휋(3) 
2 (360) = 
10 
휋 
≈ 3,18 푝푖푒푠/푚푖푛 
c) La superficie del globo, el cual es una esfera, viene dado por: 
푆 = 4휋푟2 
Derivando implícitamente con respecto al tiempo ( 푡 en minutos) 
푑푆 
푑푟 
= 8휋푟 
푑푡 
푑푡
Ahora 
푑푆 
푑푡 
= 8휋푟 
푑푟 
푑푡 
푑푆 
푑푡 푟=3 
= 8휋(3)(3,18 ) ≈ 239,76 푝푖푒푠/푚푖푛 
4. Un barco navega con dirección nortea razón de 6 km/h. otro barco navega con dirección este a 8km/h. a las 11 am. 
El segundo barco cruzo la ruta del primero en el punto en el cual este paso 2 horas antes. ¿Cómo está cambiando la 
distancia de los barcos a las 10am? 
Solución:
7.Un avión vuela horizontalmente a una altura constante de 900m. de altura y con velocidad constante. La trayectoria 
pasa sobre una estación de radar desde donde el operador observa el avión. Cuando el ángulo de inclinación de la línea 
de observación es de π/3, este ángulo está cambiando a razón de de 1/45 rad/seg. Hallar la velocidad del avión. 
Solución: 
ℎ 
휃 
푥 
Sean 
ℎ: la altura del avión medida en metros. 
푥: la distancia que avanza el avión a medida que se acerca a la estación en el instante 푡. 
휃:el ángulo de la línea de observación de la estación respecto al avión.
Nos piden hallar 
푑푥 
푑푡 
y Nos dicen que 
푑휃 
푑푡 
= 1 
45 
rad /푠푒푔 
Se tiene que: 
tan 휃 = 
ℎ 
푥 
⟹ 푥 = 
ℎ 
tan 휃 
= 
900 
tan (휋 
3 
) 
= 
900 
√3 
√3 
√3 
= 
900√3 
3 
= 300√3 퐸푐푢푎푐푖ó푛 [1] 
Por otro lado, si nuevamente usamos 
tan 휃 = 
ℎ 
푥 
⟹ 휃 = tan−1 ( 
ℎ 
푥 
) 
Derivando implícitamente con respecto al tiempo 
푑휃 
푑푡 
= 
1 
1 + (ℎ 
푥 
) 
2 (− 
ℎ 
푥2) 
푑푥 
푑푡 
= 
−푥 2 
푥 2 + ℎ2 ( 
ℎ 
푥2) 
푑푥 
푑푡 
= 
−ℎ 
푥 2 + ℎ2 
푑푥 
푑푡 
퐸푐푢푎푐푖ó푛 [2] 
Sustituyendo ℎ = 900 y la ecuación [1] en [2] 
1 
45 
rad /푠푒푔 = 
−900 
2 
+ (900)2 
(300√3) 
푑푥 
푑푡 
= 
−900 
2700 + 810000 
푑푥 
푑푡 
= 
−900 
1080000 
푑푥 
푑푡 
= 
1 
1200 
푑푥 
푑푡
De donde 
푑푥 
푑푡 
= − ( 
1 
45 
rad /푠푒푔) 1200푚 = − 
80 
3 
m /푠푒푔 
8.Las dimensione de un cilindro circular recto están variando. En un cierto instante el radio y la altura son de 8cm y 
20cm, respectivamente. Si el volumen permanece constante y el radio aumenta a razón de 3cm/seg. Hallar la variación 
de la altura en ese instante. 
Solución: 
푟
Sean: 
푡:El tiempo medido en minutos. 
푟: El radio del cilindro medido en centímetros (cm) 
푉: El volumen del cilindro. 
Nos piden hallar 
푑ℎ 
푑푡 
y Nos dicen que 
푑푟 
푑푡 
= 3 cm /푠푒푔 
Sabemos que el volumen del cilindro 
푉 = 휋푟2ℎ 
Derivando implícitamente el radio con respecto al tiempo 
푑푉 
푑푡 
= 2휋푟ℎ 
푑푟 
푑푡 
= 2휋(8)(20)(3) = 960 cm3 /푠푒푔 
Ahora, derivando implícitamente la altura con respecto al tiempo 
푑푉 
푑푡 
= 휋푟2 푑ℎ 
푑푡 
⟹ 960 cm3 /푠푒푔 = 휋(8푐푚) 2 푑ℎ 
푑푡 
⟹ 
푑ℎ 
푑푡 
= 
960 cm3 /푠푒푔 
64휋푐푚2 = 
15 
휋 
cm /푠푒푔
Graficar la siguiente función 푓(푥) = 푥 3 − 6푥 2 + 9푥 + 1 (3 puntos) 
Para ello de buscar 
a) Dominio 
b) Simetría y periodicidad 
c) Intersección con los ejes 
d) Continuidad y asíntotas 
e) Estudio de la primera derivada: intervalos de monotonía, máximos y mínimos 
f) Estudio de la segunda derivada: concavidad y puntos de inflexión 
g) Esbozar el grafico 
Solución: 
a) Dominio: 퐷표푚 (푓 ) = ℝ 
b) Simetría y Periodicidad. 
Dado que 푓 es polinómica, no existe un periodo T, entonces no se cumple que 푓(푥 + 푇) = 푓(푥) es decir 푓 no 
es periódica. 
Veamos las simetrías respecto al 
Eje 푥: Si al sustituir 푦 por −푦 en la función y se obtiene la función original.
Eje 푦 ∶ Si al sustituir 푥 por −푥 en la función y se obtiene la función original. 
Origen: Eje 푦: ∶ Si al sustituir 푥 por – 푥 y 푦 por −푦 en la función y se obtiene la función original. 
En consecuencia, 푓 no es simétrica con ninguna de las posibilidades por no cumplir las condiciones de simetría. 
c) Intersección con los Ejes 
Eje 푦 Si 푥 = 0 ⟹ 푓(0) = 1 
Eje 푥: Si 푦 = 0 ⟹ 푥 3 − 6푥 2 + 9푥 + 1 = 0 
Al tratar de factorizar por regla de Ruffini NO existen valores enteros que anulen la ecuación y solo un método 
numérico llamado NEWTON-RAPHSON nos daría los puntos de corte con el eje 푥. 
d) Continuidad y Asíntotas: 
Por se 푓 una función polinómica, no tiene asíntotas y además es continua en todo su dominio; es decir 
퐷표푚 (푓 ) = ℝ. 
e) Estudio de la primera derivada: Intervalos de monotonía. Máximos y Mínimos. 
푓´(푥) = 3푥 2 − 12푥 + 9 = 3(푥 2 − 4푥 + 3) = 3(푥 − 3)(푥 − 1) 
Puntos Críticos: 
푓´(푥) = 0 ⟺ 3(푥 − 3)(푥 − 1) = 0
⟺ (푥 − 3)(푥 − 1) = 0 
⟺ (푥 − 3) = 0 ∨ (푥 − 1) = 0 
⟺ 푥 = 3 ∨ 푥 = 1 
Así, los valores críticos son 푥 = 3 y 푥 = 1 
Intervalos de Monotonía: 
−∞ 1 3 +∞ 
푥휖(−∞, 1]; si 푥 = 0 ⟹ 푓´(0) = 9 > 0 
푥휖(−1, 3]; si 푥 = 2 ⟹ 푓´(2) = 3(2 − 3)(2 − 1) = 3(−1)(1) = −3 < 0 
푥휖(3, +∞); si 푥 = 4 ⟹ 푓´(4) = 3(4 − 3)(4 − 1) = 3(1)(3) = 9 > 0 
Por lo tanto, los intervalos de monotonía para 푓 son: 
푓 es Creciente en (−∞, 1] y (3; +∞) y 푓 es Decreciente en (−1, 3] 
Por Criterio de la primera derivada podemos establecer que: 
푓(1) = (1)3 − 6(1)2 + 9(1) + 1 = 1 − 6 + 9 + 1 = 5 (MÁXIMO)
푓(3) = (3)3 − 6(3)2 + 9(3) + 1 = 27 − 54 + 27 + 1 = 1 (MÍNIMO) 
f) Estudio de la segunda derivada: Intervalos de Concavidad y Puntos de Inflexión. 
푓´´(푥) = 6푥 − 12 
Valores de Inflexión: 
푓´´(푥) = 0 ⟺ 6푥 − 12 = 0 
⟺ 푥 = 2 
Así, el único valor de inflexión son 푥 = 2
Intervalos de Concavidad: 
∩ ∪ 
−∞ 2 +∞ 
푥휖(−∞, 2]; si 푥 = 0 ⟹ 푓´´(0) = −12 < 0 
푥휖(2, +∞); si 푥 = 4 ⟹ 푓´(4) = 6(4) − 12 = 12 > 0 
Así, los intervalos de concavidad para 푓 son: 
푓 es Cóncava hacía abajo en (−∞, 2] y 푓 es Cóncava hacía arriba en (2, +∞) 
Pr Criterio de la Segunda Derivada, se tiene que: 
푓(2) = (2)3 − 6(2)2 + 9(2) + 1 = 8 − 24 + 18 + 1 = 3 (PUNTO DE INFLEXIÓN)
g) Esbozo del Grafico 
10 
0 
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 
-10 
-20 
-30 
-40 
-50 
-60 
Eje Y 
Eje X
Las siguientes funciones calcula sus derivadas. 
ퟏ. 풇(풙) = 
[(− ퟏ 
ퟖ 
풙ퟑ − ퟑ 
ퟓ 
풙 − ퟓ) 
ퟐ⁄ퟑ 
(−ퟒ풙ퟒ + ퟑ)ퟏ⁄ퟓ] 
(− ퟕ 
ퟖ 
풙ퟒ − ퟑ) 
ퟐ⁄ퟓ
Solución: Para facilitar el cálculo de la derivada podemos transformar este cociente de funciones usando la propiedad del 
exponente negativo 풃−풏 = ퟏ 
풃풏, es decir: 
풇(풙) = (− 
ퟏ 
ퟖ 
풙ퟑ − 
ퟑ 
ퟓ 
풙 − ퟓ) 
ퟐ⁄ퟑ 
∙ (−ퟒ풙ퟒ + ퟑ)ퟏ⁄ퟓ ∙ (− 
ퟕ 
ퟖ 
풙ퟒ − ퟑ) 
−ퟐ⁄ퟓ 
Como 푓 se transformo en el producto de tres funciones entonces la derivada de esta función viene dada por 
푑 
푑푢 
푑푣 
푑푧 
[푢 ∙ 푣 ∙ 푧] = 푣 ∙ 푧 ∙ 
+ 푢 ∙ 푧 ∙ 
+ 푢 ∙ 푣 ∙ 
푑푥 
푑푥 
푑푥 
푑푥 
Donde 푢 = (− 1 
8 
푥 3 − 3 
5 
푥 − 5) 
2⁄3 
, 푣 = (−4푥4 + 3)1⁄5, 푧 = (− 7 
8 
푥 4 − 3) 
−2⁄ 5 
Por otro lado 
푑푢 
푑푥 
= 
2 
3 
(− 
1 
8 
푥 3 − 
3 
5 
푥 − 5) 
−1⁄3 푑 
푑푥 
(− 
1 
8 
푥 3 − 
3 
5 
푥 − 5) = 
2 (− 3 
8 
푥 2 − 3 
5 
) 
3 (− 1 
8 
푥 3 − 3 
5 
푥 − 5) 
1⁄3 
푑푣 
푑푥 
= 
1 
5 
(−4푥4+ 3)−4⁄5 푑 
푑푥 
(−4푥 4 + 3) = 
(−16푥 3) 
5(−4푥4+ 3)4⁄5 = 
−16푥 3 
5(−4푥4 + 3)4⁄5
푑푧 
푑푥 
= − 
2 
3 
(− 
7 
8 
푥 4 − 3) 
−7⁄5 푑 
푑푥 
(− 
7 
8 
푥 4 − 3) = − 
2 (28 
8 
푥 3) 
3(5푥4 − 3푥)7⁄5 = 
28 
4 
푥 3 
3(5푥4 − 3푥)7⁄5 = 
7푥 3 
3(5푥4 − 3푥)7⁄5 
Finalmente; la derivada de 푓 nos queda 
푓´(푥) = 
(−4푥4 + 3)1⁄5 
(− 7 
8 
푥 4 − 3) 
2⁄ 5 ∙ 
2 (− 3 
8 
푥 2 − 3 
5 
) 
3 (− 1 
8 
푥 3 − 3 
5 
푥 − 5) 
1⁄3 + 
(− 1 
8 
푥 3 − 3 
5 
푥 − 5) 
2⁄3 
(− 7 
8 
푥 4 − 3) 
2⁄ 5 ∙ 
−16푥3 
5(−4푥4 + 3)4⁄5 
+ (− 
1 
8 
푥 3 − 
3 
5 
푥 − 5) 
2⁄3 
(−4푥4 + 3)1⁄5 ∙ 
7푥 3 
3(5푥4 − 3푥)7⁄5 
풇´(풙) = 
ퟐ (− ퟑ 
ퟖ 
풙ퟐ − ퟑ 
ퟓ 
) (−ퟒ풙ퟒ + ퟑ)ퟏ⁄ퟓ 
ퟑ (− ퟏ 
ퟖ 
풙ퟑ − ퟑ 
ퟓ 
풙 − ퟓ) 
ퟏ⁄ퟑ 
(− ퟕ 
ퟖ 
풙ퟒ − ퟑ) 
ퟐ⁄ ퟓ − 
ퟏퟔ풙ퟑ (− ퟏ 
ퟖ 
풙ퟑ − ퟑ 
ퟓ 
풙 − ퟓ) 
ퟐ⁄ퟑ 
ퟓ(−ퟒ풙ퟒ + ퟑ)ퟒ⁄ퟓ (− ퟕ 
ퟖ 
풙ퟒ − ퟑ) 
ퟐ⁄ ퟓ 
+ 
ퟕ풙ퟑ (− ퟏ 
ퟖ 
풙ퟑ − ퟑ 
ퟓ 
풙 − ퟓ) 
ퟐ⁄ퟑ 
(−ퟒ풙ퟒ + ퟑ)ퟏ⁄ퟓ 
ퟑ(ퟓ풙ퟒ − ퟑ풙)ퟕ⁄ퟓ 
ퟐ. 풇(풙) = 
퐥퐨퐠 [(ퟑ − ퟏ 
ퟖ 
풙ퟑ ) 
ퟐ⁄ퟑ 
∙ (풙 − ퟏ 
ퟐ 
풙ퟓ ) 
ퟏ⁄ퟑ 
ퟏ 
ퟔ 
] 
(ퟑ 
ퟓ 
풙ퟑ − 풙) 
ퟐ⁄ퟑ 
Solución: 
Para derivar esta función empecemos usando la propiedad logarítmica de la potencia para bajar el exponente 
ퟏ 
ퟔ 
,luego la 
derivada del cociente de funciones, la derivada del logaritmo y la derivada del producto de funciones respectivamente:
풇(풙) = 
ퟏ 
ퟔ 
퐥퐨퐠 [(ퟑ − ퟏ 
ퟖ 
풙ퟑ ) 
ퟐ⁄ퟑ 
∙ (풙 − ퟏ 
ퟐ 
풙ퟓ ) 
ퟏ⁄ퟑ 
] 
(ퟑ 
ퟓ 
풙ퟑ − 풙) 
ퟐ⁄ퟑ 
Ahora, 
푑 
푑푥 
log (푚) 
[ 
푛 
] = 
1 
6 
[푛 ∙ 1 
푚 
∙ 1 
ln (10) 
∙ 푑푚 
푑푥 
− log (푚) ∙ 푑푛 
푑푥 
] 
푛2 
Donde, 푚 = (3 − 
1 
8 
푥 3) 
2⁄3 
∙ (푥 − 
1 
2 
푥 5) 
1⁄3 
y 푛 = ( 
3 
5 
푥 3 − 푥) 
2⁄3 
Para determinar 
푑푚 
푑푥 
, podemos considerar 푢 = (3 − 
1 
8 
푥 3) 
2⁄3 
y 푣 = (푥 − 
1 
2 
푥 5) 
1⁄3 
푑 
푑푥 
[푢 ∙ 푣] = 푣 ∙ 
푑푢 
푑푥 
+ 푢 ∙ 
푑푣 
푑푥 
Entonces 
푑푢 
푑푥 
= 
2 
3 
(3 − 
1 
8 
푥 3) 
−1⁄3 푑 
푑푥 
(3 − 
1 
8 
푥 3) = 
2 
3 
− 3 
8 
푥 2 
(7 
8 
− 3푥 3) 
1⁄3 = 
− 1 
4 
푥 2 
(7 
8 
− 3푥 3) 
1⁄3 
푑푣 
푑푥 
= 
1 
3 
(푥 − 
1 
2 
푥 5) 
−2⁄3 푑 
푑푥 
(푥 − 
1 
2 
푥 5) = 
1 − 5 
2 
푥 4 
3 (푥 3 − 3 
5 
푥 2) 
2⁄3
푑푚 
푑푥 
= (푥 − 
1 
2 
푥 5) 
1⁄3 
∙ 
− 1 
4 
푥 2 
(7 
8 
− 3푥 3) 
1⁄3 + (3 − 
1 
8 
푥 3) 
2⁄3 
∙ 
1 − 5 
2 
푥 4 
3 (푥 3 − 3 
5 
푥 2) 
2⁄3 
푑푚 
푑푥 
= 
−푥 2 (푥 − 1 
2 
푥 5) 
1⁄3 
4 (7 
8 
− 3푥 3) 
1⁄3 + 
(1 − 5 
2 
푥 4) (3 − 1 
8 
푥 3) 
2⁄3 
3 (푥 3 − 3 
5 
푥 2) 
2⁄3 
Para derivar 
푑푛 
푑푥 
sólo debemos usar la regla de la cadena una vez mas 
푑푛 
푑푥 
= 
2 
3 
( 
3 
5 
푥 3 − 푥) 
−1⁄3 푑 
푑푥 
( 
3 
5 
푥 3 − 푥) = 
2 
3 
9 
5 
푥 2 − 1 
(푥3 − 푥)1⁄3 = 
2 
3 
9푥 2 − 5 
5(푥3− 푥)1⁄3 = 
2 
15 
9푥 2 − 5 
(푥3 − 푥)1⁄3 
Ahora sustituyendo la derivadas anteriores ; Obtenemos la derivada de 푓 
푑푓 
푑푥 
= 
푛 ∙ 1 
푚 
∙ 1 
ln(10) 
∙ 푑푚 
푑푥 
− log (푚) ∙ 푑푛 
푑푥 
6푛2 
푑푓 
푑푥 
= 
(3 
5 
푥3−푥) 
2⁄3 
(3− 
1 
8 
2⁄3 
푥3) 
1 
2 
∙(푥− 
푥5) 
1⁄3 ∙ 1 
ln(10) 
−푥2(푥− 
∙ [ 
1 
2 
푥5) 
1⁄3 
4 (7 
8 
1⁄3 + 
−3푥3 ) 
(1− 
5 
2 
푥4)(3− 
1 
8 
푥3) 
2⁄3 
3 (푥3− 
3 
5 
푥2) 
2⁄3 ] − 
log [(3 − 1 
8 
푥 3) 
2⁄3 
∙ (푥 − 1 
2 
푥 5) 
1⁄3 
] ∙ [ 2 
15 
9푥2 −5 
(푥3−푥)1⁄3] 
6 [(3 
5 
푥 3 − 푥) 
2⁄3 
2 
]
3. 푓(푥) = 
1 
8 
푒− 
푥−2+푥3⁄2 − 1 
8 
푥 7 
푒3푥− 
7 
8 − 3푥 − 
1 
3 
Solución: Para derivar esta función solo debemos usar de la derivada del cociente de funciones y la derivada del producto, 
es decir: 
푑 
푑푥 
[ 
푚 
푛 
] = 
푛 ∙ 푑푚 
푑푥 
− 푚 ∙ 푑푛 
푑푥 
푛2 
Donde, 푚 = 푒− 
1 
8 
푥−2+푥3⁄2 − 
1 
8 
푥 7y 푛 = 푒3푥− 
1 
3 
7 
8 − 3푥 − 
Para derivar 
푑푚 
푑푥 
, podemos considerarla derivada de la exponencial de base 푒 
푑 
푑푥 
[푒푢] = 푒푢 ∙ 
푑푢 
푑푥 
Entonces 
푑푚 
푑푥 
= − 
1 
8 
1 
8 
푒− 
푥−2 + 3 
2 
푥1⁄2 − 
7 
8 
푥 6 
Para derivar 
푑푛 
푑푥 
, podemos considerarla derivada de la exponencial de base 푒 yla derivada de la potencia 
푑푛 
푑푥 
= 
푑 
푑푥 
[푒3푥− 
1 
3 ] = 3푒3푥− 
7 
8 − 3푥 − 
4 
3 
7 
8 + 푥 −
Ahora, sólo debemos sustituir las derivadas anteriores y obtendremos 푓´ 
푑푓 
푑푥 
= 
(푒3푥− 
1 
3 ) ∙ (− 1 
7 
8 − 3푥 − 
8 
1 
8 
푒− 
2푥1⁄2 − 7 
푥−2 + 3 
8 
1 
8 
푥 6) − (푒− 
푥−2+푥3⁄2 − 1 
8 
푥 7) ∙ (3푒3푥− 
4 
3 ) 
7 
8 + 푥 − 
(푒3푥− 
1 
3 ) 
7 
8 − 3푥 − 
2
Parro ju lius (reparado)

Parro ju lius (reparado)

  • 1.
    MATEMÁTICA I ActividadVirtual IV 15% Nombres y Apellidos: Julius David Oviedo. CI: 25646360. Sección: BtoMat1Tec2014-2iS1. Fecha: 04/09/2014 EJERCICIOS Facilitador: Prof. José E. Linárez 1. Un campo de béisbol, es un cuadrado de 90 pies de lado. Un jugador está corriendo de la primera base a la segunda con una velocidad de 17 pies/seg. Hallar la velocidad con que se acerca el jugador a la tercera base en el instante en que este se encuentra a 60 pies de la primera. Realice la figura que ilustre el problema. 2ra 60 3ra 1ra 90 HOME
  • 2.
    Nos piden que 푑푦 푑푡 푥=30 Sean 푥 la distancia entre la primera y segunda base en el instante 푡. Nos dicen que 푑푥 푑푡 = −17 pies/seg Si consideramos que 푥 90 푦 Entonces, por teorema de Pitágoras se tiene que 푦2 = 푥 2 + 902 Ecuación [1] Derivando implícitamente con respecto al tiempo ( 푡 en segundos) 2푦 푑푦 푑푡 = 2푥 푑푥 푑푡 Ecuación [2] Pero , 푑푥 푑푡 = 17 pies/seg. Además cuando 푥 = 30, de [1] se tiene que
  • 3.
    푦 = √302+ 902 = √9000 = 30√10 Sustituyendo estos valores en [2]: 2푦 푑푦 푑푡 = 2푥 푑푥 푑푡 ⟹ 푑푦 푑푡 = 푥 푦 푑푥 푑푡 푑푦 푑푡 푥=30 = 30 30√10 (−17 ) = 17 √10 ≈ −5,38 pies/seg En conclusión, cuando el jugador se encuentra a 60 pies de primera base, este se acerca a tercera base con una velocidad de 5,38 pies/seg.
  • 4.
    2. Un edificiode 60m. proyecta su sombra sobre el piso horizontal. El ángulo que forman los rayos solares con el piso disminuye a razón de 15° por hora. En determinado instante del día la sombra del edificio es de 80m. hallar la razón en que cambia la sombra en ese instante. Realice la figura que ilustre el problema. SOL 60 휃 80m Sean 푡0 el instante del día en que disminuye la sombra del edificio, o sea cuando 푑휃 푑푡 푡 =푡0 =15° por hora = 1 12 휋 푟푎푑/ℎ
  • 5.
    Se pide hallar 푑푆 푑푡 donde S es la longitud sombra Se tiene que: cot 휃 = 푠 60 , o bien θ = cot−1 ( 푆 60 ) Derivando respecto a t: 푑휃 푑푡 = −1 1 + ( 푆 ) 60 2 ( 1 60 ) 푑푆 푑푡 = −3600 3600 + 푆 2 ( 1 60 ) 푑푆 푑푡 = −60 3600 + 푆 2 푑푆 푑푡 Nos dicen que 푑푆 푑푡 = − 1 12 휋 푟푎푑/ℎ,, donde el signo negativo significa que la sombra S es decreciente. 푑휃 푑푡 = −60 3600 + (80)2 푑푆 푑푡 = −60 3600 + 6400 푑푆 푑푡 = −60 10000 푑푆 푑푡 = −3 500 푑푆 푑푡 Ahora, 푑푆 푑푡 = 500 −3 푑휃 푑푡 = 500 −3 1 12 휋 ≈ −43.63 푚/ℎ
  • 6.
    3. Un faroestá situado a 2km. De una playa recta y su luz gira a razón de 2 revoluciones por minuto. Hallar la rapidez con que se mueve el rayo de luz a lo largo de la playa en el momento en que este pasa por un punto situado a 1km del punto frente al faro. Realice la figura que ilustre el problema. 2 푘푚 휃 1 푘푚
  • 7.
    Nos dicen que 푑휃 푑푡 = 2 푟푒푣/푚푖푛 y Nos piden 푑푥 푑푡 donde 푥 es la distancia desde el faro hasta donde se proyecta la luz en el instante y 푦 es la altura del faro Se tiene que tan 휃 = 푦 푥 , o bien 휃 = tan−1 ( 푦 푥 ) Derivando implícitamente 푑휃 푑푡 = −푦 푥 2 + 푦2 푑푥 푑푡 2 = −2 푥 2 + (2)2 푑푥 푑푡 2 = −2 푥 2 + 4 푑푥 푑푡 Ahora 푑푥 푑푡 = −(12 + 4) = −5푟푒푣/푚푖푛
  • 8.
    4. Sabiendo queun trozo de hielo esférico se derrite a una razón proporcional al área de su superficie. a) Probar que la razón con que se contrae su radio es constante b) Si, además se sabe que después de una hora el hielo que queda es de 1/8 de la cantidad inicial, hallar el tiempo que tardara en derretirse completamente. Solución: Sean: 푡:El tiempo medido en horas. 푟: El radio de la superficie del globo en el instante 푡. 푉: El volumen del trozo de hielo al derretirse en el instante 푡. 푆: El Área del trozo de hielo al derretirse el gas en el instante 푡. Nos dicen que 푑푉 푑푡 = 1 푘 푑푆 푑푡
  • 9.
    a) El volumendel trozo de hielo, es una esfera, viene dado por: 푉 = 4 3 휋푟3 Derivando implícitamente con respecto al tiempo ( 푡 en minutos) y considerando que 푑푉 푑푡 = 1 푘 푑푆 푑푡 , obtenemos: 푑푉 푑푡 = 4휋푟2 푑푟 푑푡 ⟹ 1 푘 푑푆 푑푡 = 4휋푟2 푑푟 푑푡 Ecuación [1] La superficie del trozo de hielo, viene dado por: 푆 = 4휋푟2 Derivando implícitamente con respecto al tiempo ( 푡 en minutos) 푑푆 푑푟 = 8휋푟 Ecuación [2] 푑푡 푑푡 Ahora; sustituyendo [2] en [1], nos queda: 1 푘 8휋푟 푑푟 푑푡 = 4휋푟2 푑푟 푑푡 ⟹ 1 푘 8 = 4푟 ⟹ 1 푘 = 4푟 8 ⟹ 1 푘 = 1 2 푟 = 0,5푟 Así, la razón con que se contrae su radio es constante, es decir 0,5푟
  • 10.
    푏) Como despuesde 1 hora tenemos 푆 = 1 8 (4휋푟2) ⟹ 푆 = 1 2 휋푟2 , entonces 푑푉 푑푡 = 1 8 1 2 푟 (8휋푟 푑푟 푑푡 ) Ahora, dado que después de una hora el hielo que queda es de 1/8 de la cantidad inicial
  • 11.
    5.El gas deun globo esférico se escapa a razón de 360 pies3/min. Hallar: a) La rapidez que disminuye el radio en el instante en que este es de 3 pies. b) La rapidez con que disminuye el área de la superficie en el instante en que el radio es de 3 pies. Solución: Sean: 푡:El tiempo medido en minutos. 푟: El radio medido en pies de la superficie del globo en el instante 푡. 푉: El volumen del globo al escarparse el gas en el instante 푡. 푆: El Área del globo al escarparse el gas en el instante 푡.
  • 12.
    Nos piden hallar 푑푟 푑푡 푟=3 y 푑푆 푑푡 푟=3 푑푉 푑푡 Nos dicen que = 360 pies3/푚푖푛 b) El volumen del globo, el cual es una esfera, viene dado por: 푉 = 4 3 휋푟3 Derivando implícitamente con respecto al tiempo ( 푡 en minutos) 푑푉 푑푟 = 4휋푟2 푑푡 푑푡 ⟹ 푑푟 푑푡 = 1 4휋푟2 푑푉 푑푡 Ahora 푑푟 푑푡 푟=3 = 1 4휋(3) 2 (360) = 10 휋 ≈ 3,18 푝푖푒푠/푚푖푛 c) La superficie del globo, el cual es una esfera, viene dado por: 푆 = 4휋푟2 Derivando implícitamente con respecto al tiempo ( 푡 en minutos) 푑푆 푑푟 = 8휋푟 푑푡 푑푡
  • 13.
    Ahora 푑푆 푑푡 = 8휋푟 푑푟 푑푡 푑푆 푑푡 푟=3 = 8휋(3)(3,18 ) ≈ 239,76 푝푖푒푠/푚푖푛 4. Un barco navega con dirección nortea razón de 6 km/h. otro barco navega con dirección este a 8km/h. a las 11 am. El segundo barco cruzo la ruta del primero en el punto en el cual este paso 2 horas antes. ¿Cómo está cambiando la distancia de los barcos a las 10am? Solución:
  • 14.
    7.Un avión vuelahorizontalmente a una altura constante de 900m. de altura y con velocidad constante. La trayectoria pasa sobre una estación de radar desde donde el operador observa el avión. Cuando el ángulo de inclinación de la línea de observación es de π/3, este ángulo está cambiando a razón de de 1/45 rad/seg. Hallar la velocidad del avión. Solución: ℎ 휃 푥 Sean ℎ: la altura del avión medida en metros. 푥: la distancia que avanza el avión a medida que se acerca a la estación en el instante 푡. 휃:el ángulo de la línea de observación de la estación respecto al avión.
  • 15.
    Nos piden hallar 푑푥 푑푡 y Nos dicen que 푑휃 푑푡 = 1 45 rad /푠푒푔 Se tiene que: tan 휃 = ℎ 푥 ⟹ 푥 = ℎ tan 휃 = 900 tan (휋 3 ) = 900 √3 √3 √3 = 900√3 3 = 300√3 퐸푐푢푎푐푖ó푛 [1] Por otro lado, si nuevamente usamos tan 휃 = ℎ 푥 ⟹ 휃 = tan−1 ( ℎ 푥 ) Derivando implícitamente con respecto al tiempo 푑휃 푑푡 = 1 1 + (ℎ 푥 ) 2 (− ℎ 푥2) 푑푥 푑푡 = −푥 2 푥 2 + ℎ2 ( ℎ 푥2) 푑푥 푑푡 = −ℎ 푥 2 + ℎ2 푑푥 푑푡 퐸푐푢푎푐푖ó푛 [2] Sustituyendo ℎ = 900 y la ecuación [1] en [2] 1 45 rad /푠푒푔 = −900 2 + (900)2 (300√3) 푑푥 푑푡 = −900 2700 + 810000 푑푥 푑푡 = −900 1080000 푑푥 푑푡 = 1 1200 푑푥 푑푡
  • 16.
    De donde 푑푥 푑푡 = − ( 1 45 rad /푠푒푔) 1200푚 = − 80 3 m /푠푒푔 8.Las dimensione de un cilindro circular recto están variando. En un cierto instante el radio y la altura son de 8cm y 20cm, respectivamente. Si el volumen permanece constante y el radio aumenta a razón de 3cm/seg. Hallar la variación de la altura en ese instante. Solución: 푟
  • 17.
    Sean: 푡:El tiempomedido en minutos. 푟: El radio del cilindro medido en centímetros (cm) 푉: El volumen del cilindro. Nos piden hallar 푑ℎ 푑푡 y Nos dicen que 푑푟 푑푡 = 3 cm /푠푒푔 Sabemos que el volumen del cilindro 푉 = 휋푟2ℎ Derivando implícitamente el radio con respecto al tiempo 푑푉 푑푡 = 2휋푟ℎ 푑푟 푑푡 = 2휋(8)(20)(3) = 960 cm3 /푠푒푔 Ahora, derivando implícitamente la altura con respecto al tiempo 푑푉 푑푡 = 휋푟2 푑ℎ 푑푡 ⟹ 960 cm3 /푠푒푔 = 휋(8푐푚) 2 푑ℎ 푑푡 ⟹ 푑ℎ 푑푡 = 960 cm3 /푠푒푔 64휋푐푚2 = 15 휋 cm /푠푒푔
  • 18.
    Graficar la siguientefunción 푓(푥) = 푥 3 − 6푥 2 + 9푥 + 1 (3 puntos) Para ello de buscar a) Dominio b) Simetría y periodicidad c) Intersección con los ejes d) Continuidad y asíntotas e) Estudio de la primera derivada: intervalos de monotonía, máximos y mínimos f) Estudio de la segunda derivada: concavidad y puntos de inflexión g) Esbozar el grafico Solución: a) Dominio: 퐷표푚 (푓 ) = ℝ b) Simetría y Periodicidad. Dado que 푓 es polinómica, no existe un periodo T, entonces no se cumple que 푓(푥 + 푇) = 푓(푥) es decir 푓 no es periódica. Veamos las simetrías respecto al Eje 푥: Si al sustituir 푦 por −푦 en la función y se obtiene la función original.
  • 19.
    Eje 푦 ∶Si al sustituir 푥 por −푥 en la función y se obtiene la función original. Origen: Eje 푦: ∶ Si al sustituir 푥 por – 푥 y 푦 por −푦 en la función y se obtiene la función original. En consecuencia, 푓 no es simétrica con ninguna de las posibilidades por no cumplir las condiciones de simetría. c) Intersección con los Ejes Eje 푦 Si 푥 = 0 ⟹ 푓(0) = 1 Eje 푥: Si 푦 = 0 ⟹ 푥 3 − 6푥 2 + 9푥 + 1 = 0 Al tratar de factorizar por regla de Ruffini NO existen valores enteros que anulen la ecuación y solo un método numérico llamado NEWTON-RAPHSON nos daría los puntos de corte con el eje 푥. d) Continuidad y Asíntotas: Por se 푓 una función polinómica, no tiene asíntotas y además es continua en todo su dominio; es decir 퐷표푚 (푓 ) = ℝ. e) Estudio de la primera derivada: Intervalos de monotonía. Máximos y Mínimos. 푓´(푥) = 3푥 2 − 12푥 + 9 = 3(푥 2 − 4푥 + 3) = 3(푥 − 3)(푥 − 1) Puntos Críticos: 푓´(푥) = 0 ⟺ 3(푥 − 3)(푥 − 1) = 0
  • 20.
    ⟺ (푥 −3)(푥 − 1) = 0 ⟺ (푥 − 3) = 0 ∨ (푥 − 1) = 0 ⟺ 푥 = 3 ∨ 푥 = 1 Así, los valores críticos son 푥 = 3 y 푥 = 1 Intervalos de Monotonía: −∞ 1 3 +∞ 푥휖(−∞, 1]; si 푥 = 0 ⟹ 푓´(0) = 9 > 0 푥휖(−1, 3]; si 푥 = 2 ⟹ 푓´(2) = 3(2 − 3)(2 − 1) = 3(−1)(1) = −3 < 0 푥휖(3, +∞); si 푥 = 4 ⟹ 푓´(4) = 3(4 − 3)(4 − 1) = 3(1)(3) = 9 > 0 Por lo tanto, los intervalos de monotonía para 푓 son: 푓 es Creciente en (−∞, 1] y (3; +∞) y 푓 es Decreciente en (−1, 3] Por Criterio de la primera derivada podemos establecer que: 푓(1) = (1)3 − 6(1)2 + 9(1) + 1 = 1 − 6 + 9 + 1 = 5 (MÁXIMO)
  • 21.
    푓(3) = (3)3− 6(3)2 + 9(3) + 1 = 27 − 54 + 27 + 1 = 1 (MÍNIMO) f) Estudio de la segunda derivada: Intervalos de Concavidad y Puntos de Inflexión. 푓´´(푥) = 6푥 − 12 Valores de Inflexión: 푓´´(푥) = 0 ⟺ 6푥 − 12 = 0 ⟺ 푥 = 2 Así, el único valor de inflexión son 푥 = 2
  • 22.
    Intervalos de Concavidad: ∩ ∪ −∞ 2 +∞ 푥휖(−∞, 2]; si 푥 = 0 ⟹ 푓´´(0) = −12 < 0 푥휖(2, +∞); si 푥 = 4 ⟹ 푓´(4) = 6(4) − 12 = 12 > 0 Así, los intervalos de concavidad para 푓 son: 푓 es Cóncava hacía abajo en (−∞, 2] y 푓 es Cóncava hacía arriba en (2, +∞) Pr Criterio de la Segunda Derivada, se tiene que: 푓(2) = (2)3 − 6(2)2 + 9(2) + 1 = 8 − 24 + 18 + 1 = 3 (PUNTO DE INFLEXIÓN)
  • 23.
    g) Esbozo delGrafico 10 0 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 -10 -20 -30 -40 -50 -60 Eje Y Eje X
  • 25.
    Las siguientes funcionescalcula sus derivadas. ퟏ. 풇(풙) = [(− ퟏ ퟖ 풙ퟑ − ퟑ ퟓ 풙 − ퟓ) ퟐ⁄ퟑ (−ퟒ풙ퟒ + ퟑ)ퟏ⁄ퟓ] (− ퟕ ퟖ 풙ퟒ − ퟑ) ퟐ⁄ퟓ
  • 26.
    Solución: Para facilitarel cálculo de la derivada podemos transformar este cociente de funciones usando la propiedad del exponente negativo 풃−풏 = ퟏ 풃풏, es decir: 풇(풙) = (− ퟏ ퟖ 풙ퟑ − ퟑ ퟓ 풙 − ퟓ) ퟐ⁄ퟑ ∙ (−ퟒ풙ퟒ + ퟑ)ퟏ⁄ퟓ ∙ (− ퟕ ퟖ 풙ퟒ − ퟑ) −ퟐ⁄ퟓ Como 푓 se transformo en el producto de tres funciones entonces la derivada de esta función viene dada por 푑 푑푢 푑푣 푑푧 [푢 ∙ 푣 ∙ 푧] = 푣 ∙ 푧 ∙ + 푢 ∙ 푧 ∙ + 푢 ∙ 푣 ∙ 푑푥 푑푥 푑푥 푑푥 Donde 푢 = (− 1 8 푥 3 − 3 5 푥 − 5) 2⁄3 , 푣 = (−4푥4 + 3)1⁄5, 푧 = (− 7 8 푥 4 − 3) −2⁄ 5 Por otro lado 푑푢 푑푥 = 2 3 (− 1 8 푥 3 − 3 5 푥 − 5) −1⁄3 푑 푑푥 (− 1 8 푥 3 − 3 5 푥 − 5) = 2 (− 3 8 푥 2 − 3 5 ) 3 (− 1 8 푥 3 − 3 5 푥 − 5) 1⁄3 푑푣 푑푥 = 1 5 (−4푥4+ 3)−4⁄5 푑 푑푥 (−4푥 4 + 3) = (−16푥 3) 5(−4푥4+ 3)4⁄5 = −16푥 3 5(−4푥4 + 3)4⁄5
  • 27.
    푑푧 푑푥 =− 2 3 (− 7 8 푥 4 − 3) −7⁄5 푑 푑푥 (− 7 8 푥 4 − 3) = − 2 (28 8 푥 3) 3(5푥4 − 3푥)7⁄5 = 28 4 푥 3 3(5푥4 − 3푥)7⁄5 = 7푥 3 3(5푥4 − 3푥)7⁄5 Finalmente; la derivada de 푓 nos queda 푓´(푥) = (−4푥4 + 3)1⁄5 (− 7 8 푥 4 − 3) 2⁄ 5 ∙ 2 (− 3 8 푥 2 − 3 5 ) 3 (− 1 8 푥 3 − 3 5 푥 − 5) 1⁄3 + (− 1 8 푥 3 − 3 5 푥 − 5) 2⁄3 (− 7 8 푥 4 − 3) 2⁄ 5 ∙ −16푥3 5(−4푥4 + 3)4⁄5 + (− 1 8 푥 3 − 3 5 푥 − 5) 2⁄3 (−4푥4 + 3)1⁄5 ∙ 7푥 3 3(5푥4 − 3푥)7⁄5 풇´(풙) = ퟐ (− ퟑ ퟖ 풙ퟐ − ퟑ ퟓ ) (−ퟒ풙ퟒ + ퟑ)ퟏ⁄ퟓ ퟑ (− ퟏ ퟖ 풙ퟑ − ퟑ ퟓ 풙 − ퟓ) ퟏ⁄ퟑ (− ퟕ ퟖ 풙ퟒ − ퟑ) ퟐ⁄ ퟓ − ퟏퟔ풙ퟑ (− ퟏ ퟖ 풙ퟑ − ퟑ ퟓ 풙 − ퟓ) ퟐ⁄ퟑ ퟓ(−ퟒ풙ퟒ + ퟑ)ퟒ⁄ퟓ (− ퟕ ퟖ 풙ퟒ − ퟑ) ퟐ⁄ ퟓ + ퟕ풙ퟑ (− ퟏ ퟖ 풙ퟑ − ퟑ ퟓ 풙 − ퟓ) ퟐ⁄ퟑ (−ퟒ풙ퟒ + ퟑ)ퟏ⁄ퟓ ퟑ(ퟓ풙ퟒ − ퟑ풙)ퟕ⁄ퟓ ퟐ. 풇(풙) = 퐥퐨퐠 [(ퟑ − ퟏ ퟖ 풙ퟑ ) ퟐ⁄ퟑ ∙ (풙 − ퟏ ퟐ 풙ퟓ ) ퟏ⁄ퟑ ퟏ ퟔ ] (ퟑ ퟓ 풙ퟑ − 풙) ퟐ⁄ퟑ Solución: Para derivar esta función empecemos usando la propiedad logarítmica de la potencia para bajar el exponente ퟏ ퟔ ,luego la derivada del cociente de funciones, la derivada del logaritmo y la derivada del producto de funciones respectivamente:
  • 28.
    풇(풙) = ퟏ ퟔ 퐥퐨퐠 [(ퟑ − ퟏ ퟖ 풙ퟑ ) ퟐ⁄ퟑ ∙ (풙 − ퟏ ퟐ 풙ퟓ ) ퟏ⁄ퟑ ] (ퟑ ퟓ 풙ퟑ − 풙) ퟐ⁄ퟑ Ahora, 푑 푑푥 log (푚) [ 푛 ] = 1 6 [푛 ∙ 1 푚 ∙ 1 ln (10) ∙ 푑푚 푑푥 − log (푚) ∙ 푑푛 푑푥 ] 푛2 Donde, 푚 = (3 − 1 8 푥 3) 2⁄3 ∙ (푥 − 1 2 푥 5) 1⁄3 y 푛 = ( 3 5 푥 3 − 푥) 2⁄3 Para determinar 푑푚 푑푥 , podemos considerar 푢 = (3 − 1 8 푥 3) 2⁄3 y 푣 = (푥 − 1 2 푥 5) 1⁄3 푑 푑푥 [푢 ∙ 푣] = 푣 ∙ 푑푢 푑푥 + 푢 ∙ 푑푣 푑푥 Entonces 푑푢 푑푥 = 2 3 (3 − 1 8 푥 3) −1⁄3 푑 푑푥 (3 − 1 8 푥 3) = 2 3 − 3 8 푥 2 (7 8 − 3푥 3) 1⁄3 = − 1 4 푥 2 (7 8 − 3푥 3) 1⁄3 푑푣 푑푥 = 1 3 (푥 − 1 2 푥 5) −2⁄3 푑 푑푥 (푥 − 1 2 푥 5) = 1 − 5 2 푥 4 3 (푥 3 − 3 5 푥 2) 2⁄3
  • 29.
    푑푚 푑푥 =(푥 − 1 2 푥 5) 1⁄3 ∙ − 1 4 푥 2 (7 8 − 3푥 3) 1⁄3 + (3 − 1 8 푥 3) 2⁄3 ∙ 1 − 5 2 푥 4 3 (푥 3 − 3 5 푥 2) 2⁄3 푑푚 푑푥 = −푥 2 (푥 − 1 2 푥 5) 1⁄3 4 (7 8 − 3푥 3) 1⁄3 + (1 − 5 2 푥 4) (3 − 1 8 푥 3) 2⁄3 3 (푥 3 − 3 5 푥 2) 2⁄3 Para derivar 푑푛 푑푥 sólo debemos usar la regla de la cadena una vez mas 푑푛 푑푥 = 2 3 ( 3 5 푥 3 − 푥) −1⁄3 푑 푑푥 ( 3 5 푥 3 − 푥) = 2 3 9 5 푥 2 − 1 (푥3 − 푥)1⁄3 = 2 3 9푥 2 − 5 5(푥3− 푥)1⁄3 = 2 15 9푥 2 − 5 (푥3 − 푥)1⁄3 Ahora sustituyendo la derivadas anteriores ; Obtenemos la derivada de 푓 푑푓 푑푥 = 푛 ∙ 1 푚 ∙ 1 ln(10) ∙ 푑푚 푑푥 − log (푚) ∙ 푑푛 푑푥 6푛2 푑푓 푑푥 = (3 5 푥3−푥) 2⁄3 (3− 1 8 2⁄3 푥3) 1 2 ∙(푥− 푥5) 1⁄3 ∙ 1 ln(10) −푥2(푥− ∙ [ 1 2 푥5) 1⁄3 4 (7 8 1⁄3 + −3푥3 ) (1− 5 2 푥4)(3− 1 8 푥3) 2⁄3 3 (푥3− 3 5 푥2) 2⁄3 ] − log [(3 − 1 8 푥 3) 2⁄3 ∙ (푥 − 1 2 푥 5) 1⁄3 ] ∙ [ 2 15 9푥2 −5 (푥3−푥)1⁄3] 6 [(3 5 푥 3 − 푥) 2⁄3 2 ]
  • 30.
    3. 푓(푥) = 1 8 푒− 푥−2+푥3⁄2 − 1 8 푥 7 푒3푥− 7 8 − 3푥 − 1 3 Solución: Para derivar esta función solo debemos usar de la derivada del cociente de funciones y la derivada del producto, es decir: 푑 푑푥 [ 푚 푛 ] = 푛 ∙ 푑푚 푑푥 − 푚 ∙ 푑푛 푑푥 푛2 Donde, 푚 = 푒− 1 8 푥−2+푥3⁄2 − 1 8 푥 7y 푛 = 푒3푥− 1 3 7 8 − 3푥 − Para derivar 푑푚 푑푥 , podemos considerarla derivada de la exponencial de base 푒 푑 푑푥 [푒푢] = 푒푢 ∙ 푑푢 푑푥 Entonces 푑푚 푑푥 = − 1 8 1 8 푒− 푥−2 + 3 2 푥1⁄2 − 7 8 푥 6 Para derivar 푑푛 푑푥 , podemos considerarla derivada de la exponencial de base 푒 yla derivada de la potencia 푑푛 푑푥 = 푑 푑푥 [푒3푥− 1 3 ] = 3푒3푥− 7 8 − 3푥 − 4 3 7 8 + 푥 −
  • 31.
    Ahora, sólo debemossustituir las derivadas anteriores y obtendremos 푓´ 푑푓 푑푥 = (푒3푥− 1 3 ) ∙ (− 1 7 8 − 3푥 − 8 1 8 푒− 2푥1⁄2 − 7 푥−2 + 3 8 1 8 푥 6) − (푒− 푥−2+푥3⁄2 − 1 8 푥 7) ∙ (3푒3푥− 4 3 ) 7 8 + 푥 − (푒3푥− 1 3 ) 7 8 − 3푥 − 2