Medida del crecimiento de una función

(1)

R

esuelve

Página 183

Movimiento de una partícula

Un investigador, para estudiar el movimiento de una partícula, la ha iluminado con destellos de lash cada décima de segundo (0,1 s) durante cuatro segundos. Esta es la fotografía a tamaño real:

1. Aproxima la velocidad de la partícula en el instante t = 2 s hallando su velocidad media en los intervalos [2; 2,5] y [2; 2,1]. Para ello, toma medidas sobre la fotografía.

2. Calcula las velocidades medias anteriores tomando valores sobre la ecuación del movimiento de dicha partícula: s =

2

1 (t 4_{– 8t}3_{+ 18t}2₎

3. Halla ahora las velocidades medias en los intervalos [2; 2,001] y [2; 2,000001] tomando de nuevo valores sobre la ecuación del movimiento de la partícula. ¿Podemos considerar que esta última velocidad media es muy parecida a la velocidad instantánea en t = 2 s?

1. La distancia que separa los puntos en los instantes t = 2 y t = 2,5 es de 12,5 mm, luego la velocidad es:

, , 0 5

12 5_{= 25 mm/s = 2,5 cm/s}

La distancia que separa los puntos en los instantes t = 2 y t = 2,1 es de 3,5 mm, luego la velocidad es:

, , 0 1 3 5

= 35 mm/s = 3,5 cm/s

2. ( · · ) cm

( , · , · , ) , cm ,

,

, cm/

8 _s

s

v

2

1 2 8 2 18 2 12

2

1 2 5 8 2 5 18 2 5 13 28 0 5 13 28 12

2 56 –

–

1 4 3 2

2 4 3 2

1

= + =

= =

_

`

a bb bb

cm

( , · , · , ) , cm ,

,

, cm/

8 _s

s

s v

12

2

1 2 1 8 2 1 18 2 1 12 37 0 1 12 37 12

3 77 –

–

1

3 4 3 2 2

=

= + =

4

= =

3. cm

( , · , · , ) , cm ,

, _, _cm/

8 _s

s

s v

12

2

1 2 001 8 2 001 18 2 001 12 003997 0 001

12 003997 12 _{3 997} –

–

1

4 4 3 2

=

= + =

4

= =

cm

( , · , · , ) , cm ,

,

cm/

8 _s

s

s v

12

2

1 2 000001 8 2 000001 18 2 000001 12 000004 0 000001 12 000004 12

4 –

–

1

5 4 3 2

=

= + =

4

= =

(2)

1

_{Medida del crecimiento de una función}

Página 184

Hazlo tú. Halla la T.V.M. de y = x– en [1, 2], [1, 5] y [1, 10].1

T.V.M. [1, 2] = f( ) f( ) 2 1

2 1

1 1

1 0 –

– –

= =

T.V.M. [1, 5] = f( ) f( ) 5 1

5 1

4 4

2 1 0 –

– –

= =

T.V.M. [1, 10] = f( ) f( ) 10 1 10 1

9 9

3 1 0 –

– –

= =

1 _{¿Verdadero o falso?}

a) La T.V.M. mide el crecimiento medio de una función en un intervalo.

b) Si f es creciente en [a, b], su T.V.M. en ese intervalo es positiva, y si es decreciente, su T.V.M. es negativa.

c) Si la T.V.M. de f en [a, b] es 0, signiica que f es constante en [a, b].

a) Verdadero.

b) Verdadero. El signo de la T.V.M. depende solo del signo del numerador. Si f es creciente f (b ) > f (a), luego el numerador es positivo. Si f es decreciente, f (b ) < f (a), luego el numerador es negativo. c) Falso. Solo podemos airmar que f (a) = f (b ). Esto no quiere decir que sea constante.

2 _{Halla la T.V.M. de la función y = x}2_{– 8x + 12 en los siguientes intervalos:} [1, 2], [1, 3], [1, 4], [1, 5], [1, 6], [1, 7], [1, 8]

T.V.M. [1, 2] = f( ) f( ) 2 1

2 1

1 0 5 –

– _–

= = –5

T.V.M. [1, 3] = f( ) f( ) 3 1

3 1

2 3 5 –

– _{– –}

= = – 4

T.V.M. [1, 4] = f( ) f( ) 4 1

4 1

3 4 5 –

– _{– –}

= = –3

T.V.M. [1, 5] = f( ) f( ) 5 1

5 1

4 3 5 –

– _{– –}

= = –2

T.V.M. [1, 6] = f( ) f( ) 6 1

6 1

5 0 5 –

– _–

= = –1

T.V.M. [1, 7] = f( ) f( ) 7 1

7 1

6 5 5 –

– _–

= = 0

T.V.M. [1, 8] = f( ) f( ) 8 1

8 1

7 12 5 –

– _–

(3)

3 _{Halla la T.V.M. de y = x}2_{– 8x + 12 en el intervalo variable [1, 1 + h].}

Comprueba que, dando a h los valores adecuados, se obtienen los resultados del ejercicio anterior.

T.V.M. [1, 1 + h] = f(1 ) f( )1 (1 ) 8 1( ) 12 5 6 ( 6) h

h –

h

h – h –

h h – h

h h h –

2 2

+

= + + + = = = h – 6

Dando a h los valores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 se obtienen los resultados del ejercicio anterior.

Página 185

4 _{En la gráica, en verde, de la función y = f (x) adjunta, se han señalado cinco puntos: A, B, C,} D y E.

En cada uno de ellos está trazada la recta tangente, cuya pendiente se puede calcular.

A

B

C

y = f(x)

D E

Expresa los resultados utilizando expresiones del tipo: f ' (a) = …

Por ejemplo, para el punto B : f ' (–3) = …

PUNTO PENDIENTE

A _f_'_{(– 8) =}

5 9

B _f_'_{(– 3) =}

7 1

C f ' (1) = –1

D _f_'_{(5) = –}

2 1

(4)

2

_{Obtención de la derivada a partir de la expresión analítica}

Página 187

Hazlo tú. Halla la derivada de y =

x 2

3

– en los puntos de abscisas 1, –1 y 5.

• f '(1) = l mí

0 h"

( ) ( )

f 1 f 1

h h – + ( ) f 1 1 2 3 1 3 h

h – h – + = + = ( ) f 1 1 2 3 ₂ – – = = ( ) ( ) ( )

f 1 f 1

1

3 ₃

1 3 h –

h – – – h – h

+ = =

( ) ( )

f 1 f 1 3 ₁

1 3 h h – h h – h h – + = =

f '(1) = l mí

0 h" 1

3 h – = –3

• f '(–1) = l mí

0 h"

( ) ( )

f 1 f 1

h – +h – –

( ) f 1 1 2 3 3 3 – h

– h – h – + = + = ( ) f 1 1 2 3 ₁ – – – – = = ( ) ( ) ( )

f 1 f 1

3

3 ₁

3 – h – –

h – – – h – h

+ = =

( ) ( )

f 1 f 1 ₃

3 1 h

– h – –

h h – h h – + = =

f '(–1) = l mí

0 h" 3

1 3 1 h – =–

• f '(5) = l mí

0 h"

( ) ( )

f 5 f 5

h h – + ( ) f 5 5 2 3 3 3 h

h – h + =

+ = +

f (5) = 5 2

3 ₁ – =

f (5 + h) – f (5) = 3 3 ₁

3

h – h

–h

+ = +

( ) ( )

f f 3

3 1 5 5 h h – h h –h – h + = + = +

f '(5) = l mí

0

h" 3

1

3 1 –

h+ =–

(5)

Hazlo tú. Halla la derivada de y = x 2

2

+ 7x en los puntos de abscisas 0, 1, 2, 3, 4 y 5.

f (x + h) = (x ) (x ) x x x

2 7 2 2 7 7

h

h h h h

2 2 2

+

+ + = + + + +

f (x + h) – f (x) = x x x x x x

2 h 2 7 7 2 7 2 7

h _{h –} _h h _h

2 2 2 2

+ + + + e + o= + +

( ) ( )

f x f x x

x

2 7

2 7 h

h –

h

h h h

h

2

+

= + + = + +

f ' (x) = l mí

0 h"

( ) ( )

f x f x

h h – +

= l mí

0 h"

x x

2 7 7

h

+ + = +

c m

f '(0) = 0 + 7 = 7 f '(1) = 1 + 7 = 8 f '(2) = 9 f '(3) = 10 f '(4) = 11 f '(5) = 12

a) La derivada de una función, y = f (x), en x = a es la pendiente de la recta tangente a la gráica de la función en ese punto.

b) f ' (3) = 0 signiica que la tangente a la gráica de y = f (x) en x = 3 es paralela al eje X. c) Si f ' (2) > 0, entonces f es creciente en el punto de abscisa 2.

a) Verdadero.

b) Verdadero. La pendiente de la recta tangente en x = 3 es cero, luego la recta es horizontal. c) Verdadero, debido a la inclinación de la recta tangente a f en ese punto.

2 _{Halla la derivada de y =} x

1 en el punto de abscisa –2.

f ' (–2) = l mí

0 h"

( ) ( )

f 2 f 2

h – +h – –

( ) ( )

( )

f 2 f 2

2 1

2 2

2 4 – h – –

– h – h

– h

h – h

+ =

+ + = +

+ + ₌

f ' (–2) = l mí

0 h"

( ) ( )

f 2 f 2

h – +h – –

= l mí

0 h"

2 4 h h

h

– ₌_{l m}_í

0 h" 2 4

1

4 1 h– =–

3 _{Halla la derivada de y = –2x + 4 en los puntos de abscisas –3, 0, 4 y 7. Explica por qué obtienes} en todos los casos el mismo resultado.

• f ' (–3) = l mí

0 h"

( ) ( )

f 3 f 3

h – +h – –

f (–3 + h) – f (–3) = –2(–3 + h) + 4 – 10 = 6 – 2h – 6 = –2h

f ' (–3) = l mí

0 h"

2 h – h = –2

• f ' (0) = l mí

0 h"

( ) ( )

f f 0

h h –

f (h) – f (0) = –2h + 4 – 4 = –2h

f ' (0) = l mí

0 h"

2 ₂

(6)

• f ' (4) = l mí

0 h"

( ) ( )

f 4 f 4

h h – +

f (4 + h) – f (4) = –2(4 + h) + 4 – (– 4) = – 8 – 2h + 8 = –2h

f ' (4) = l mí

0 h"

2 ₂

h – h ₌_–

• f ' (7) = l mí

0 h"

( ) ( )

f 7 f 7

h h – +

f (7 + h) – f (7) = –2(7 + h) + 4 – (–10) = –14 – 2h + 14 = –2h

f ' (7) = l mí

0 h"

2 h – h = –2

Como la función es una línea recta, crece o decrece siempre de la misma forma y al ser la derivada una forma de medir el crecimiento de una función, esta debe valer lo mismo en todos los puntos.

4 _{Halla la derivada de y = 3x}2_{– 5x + 1 en los puntos de abscisas –2, –1, 0, 1, 2, 3, 4, 5 y 6.}

Calculamos la derivada de forma general y la evaluamos en cada uno de los puntos pedidos.

f ' (x) = l mí

0 h"

( ) ( )

f x f x

h h – +

f (x + h) – f (x) = 3(x + h)2 – 5(x + h) + 1 – (3x 2 – 5x + 1) =

= 3x 2 + 6xh + 3h 2 – 5x – 5h + 1 – 3x 2 + 5x – 1 = 3h 2 + 6hx – 5h

f ' (x) = l mí

0 h"

x

3 6 5

h

h2+ h – h₌_{l m}_í

0 h"

(3h + 6x – 5) = 6x – 5

f ' (–2) = –17

f ' (–1) = –11

f ' (0) = –5

f ' (1) = 1

f ' (2) = 7

f ' (3) = 13

f ' (4) = 19

f ' (5) = 25

(7)

3

_{Función derivada de otra}

Página 188

Las rectas tangentes en un punto cualquiera, x₀, a las gráicas de y = f (x) e y = f (x) + 5 son paralelas.

Eso signiica que las dos funciones tienen la misma función derivada.

y = f (x)

y = f (x) + 5

x₀

Verdadero, porque al ser paralelas las rectas tangentes en cualquier punto, deben tener la misma pen-diente en todos los puntos.

2 _{Halla la derivada de f}_{(x) =}

x 2

3

– y, a partir de ella, calcula f ' (4), f ' (–1), f ' (1) y f ' (5).

–

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( )

f x f x _x _x xx x x

x x

2 3

3 2 2

2 2 2 2 3 h h – h

h – – _·

h h – – – – – h

h – – – + = + = + + = +

f '(x) = l mí

0 h"

( ) ( )

f x f x

h h – +

= l mí

0

h" (x 2) (x 2) (x )

3

2 3 h – –

–

– –

2

+ =

f ' (4) = 4

3 –

f ' (–1) = 3

1 –

f ' (1) = –3

f ' (5) = 3

1 –

3 _{Halla la función derivada de f}_{(x) =} _x_{– y calcula las pendientes de las rectas tangentes a la}₃ curva en los puntos de abscisas x = 4 y x = 7.

( ) ( )

( )

( ) ( )

f x f x x x

x x

x x x x

3 3

3 3 3 3

h h –

h h – – –

h h – –

h – – – h – –

+ = + = + + + + + = ( ) ( ) x x x x x x 3 3 3 3 3 3 1

h h – –

h – – –

– h –

=

+ +

+

=

+ +

f ' (x) = l mí

0 h"

( ) ( )

f x f x

h h – +

= l mí

0

h" x 3 x 3 x

1

2 3

1 – + h+ – = –

f ' (4) = 2 1

f ' (7) = 4 1

4 _{Halla la función derivada de f}_{(x) = x}3_{+ x}2_.

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

f x f x x x x x x 3 x 3 x 2 x x x x

h h –

h

h h –

h

h h h h h – –

3 2 3 2 3 2 2 3 2 2 3 2

+

= + + + + = + + + + + + =

x x x

3 3 2

h

h 2 h2 h3 h2 h

= + + + + = 3x 2 + 3hx + h 2 + h + 2x

f ' (x) = l mí

0 h"

( ) ( )

f x f x

h h – +

= l mí

0 h"

(8)

Página 189

5 _{En la fórmula que sirve para hallar la ecuación de la tangente a la curva y = f (x) en un punto} y = f (a) + f ' (a)(x – a)

di el papel que desempeña cada una de las letras que intervienen. La x es la variable indepen-diente, ¿de qué función?

a es la abscisa del punto en el que se halla la recta tangente.

f (a) es la ordenada de dicho punto.

f ' (a) es la pendiente de la recta tangente o, también, la derivada de la función en el punto de abscisa a.

x es la variable independiente de la recta tangente.

(9)

4

_{Reglas para obtener las derivadas de algunas funciones}

Página 190

1 _{Calcula: a) D}_(x5_{) b) D} x

1

2

c m c) D x`3 j_{d) D x}`3 2j

e) D x

x · x

2 3 3 4

f p

a) D (x 5) = 5x 4

b)D ( )

x D x x x

1 _–₂ –2

2 = –2 = –3= 3

c m

c) D x D x( ) x x

x 3 1 3 1 3 1 / ( / ) / 3 1 3 1 3 1 2 3

2 3

– –

= = = =

` j

d) D x D x( ) x x

x 3 2 3 2 3 2 / ( / ) / 2

3 2 3 2 3 1 1 3 3

– –

= = = =

` j

e) D · ·

x

x x _D

x

x x _{D x} _x

x 6 5 6 5 / / / ( / ) 2

3 3 4

2

3 2 4 3 _{5 6} _{5 6} ₁ 6 –

= = = =

f p e o ` j

Página 192

Hazlo tú. Halla la función derivada de las siguientes funciones: a) f (x) = 5x 4 – 2x 2 + 3x – 7 b) g (x) = 5x–33x4 c) h(x) =

x x

x 3

23

a) f ' (x) = 5 · 4x 3 – 2 · 2x + 3 = 20x 3 – 4x + 3

b) g (x) = 5 x–333x4= 5x1 2/ –33x4 3/

g ' (x) = · x · x

x x 5 2 1 ₃ 3 4 2 5 3 4 3 – – / /

1 2 3 1 3 3 3

– ₌

c) h (x) =

x x

x _x

3 ₃

/

/ 2 1 3

4 3 –

=

h' (x) = x

x x x

3 3

4 4 4

· – – –

/

7 3 2 3

/ 7 3

– ₌ ₌ c m

Hazlo tú. Halla la función derivada de las siguientes funciones:

a) f (x) = 125

54x _{b) g}_{(x) =}

x x x x 3 3 1 – – 2 2

+ + c) h(x) = x

x3–5x2+2x–1

a) f (x) = ( ) 125

1 ₅

1251 625

x x

4 ₌

f ' (x) = ln ln

1251 625 625 125625 625

x ₌ x

b) g ' (x) =

( ) ( )·( ) ( )·( ) ( ) ( ) ( ) x x

x x x x x x

x x

x x x x x x

x x

3

2 3 3 3 1 2 1

3

2 9 9 2 5 1

3

4 8 8

– – – – – – – – – – – – – 2 2 2 2 2 2

3 2 3 2

2 2 2 + + + + = + + + = + +

c) h (x) = x 2 – 5x + 2 –

x

1

h' (x) = 2x – 5 +

x

1

(10)

Halla la función derivada de las siguientes funciones:

2 _f_{(x) = 5x}2_{+ 7x – 2} _x

f ' (x) = 5 · 2x + 7 – 2 ·

x x x

2

1 ₌₁₀ ₊₇_– 1

3 _f_{(x) =} ₃_x3_{· e}x

f (x) = 3 x e3 x= 3x3 2/ ex

f ' (x) = 3 x e x e x e x x e

2

3 ₃

2 3

/ x / x x x

1 2 ₊ 3 2 ₌ ₊

c m c m = 3x e x

2 3

xc ₊ m

4 _f_{(x) =}e cosx 2 · x x 4 +

f (x) = ·e cosx 2

1 2x

x

4

f ' (x) =

( )

(e cosx e sen x) e cosx ln _e _cos_{x e sen x e} _{cos ln}_x

2 1

2

2 2 2

2 1 2 2 · – – · – – x

x x x x x

x

x x x

4 2 = 4 =

·e (cosx sen x ln cosx) 2 1 2 2 – – x x 4 =

5 _f_{(x) = x · 3}x_{· tg x}

f ' (x) = · · ln · ·

cos

tg x x tg x

x x

3x + 3x 3 + ₂3x

6 _f_{(x) =}log x

x

2

f ' (x) =

· ·x lon x– ·1 –log x

ln ln ln ln log x x x x x 1 2 1 2 1 2 1– 2

2 2 2 2 2 2 = =

7 _f_{(x) =} x

x x

2 –5 3

2

3 ₊

f (x) = x · ·

x x x x x

2 – 5+ 3₂ =2 –5 1 3+ –2

f ' (x) = ·( )

x x x x

2+ 5₂ +3 –2 –3= +2 5₂ – 6₃

8 _f_{(x) =} x x 1 1 – 2 2₊

f ' (x) =

( )

( ) ( )

x

x x x x

x

x x x x

x x

1

2 1 1 2

1

2 2 2 2

1 4 – – – – – – – – – 2 2 2 2 2 2 3 3 2 2 + = =

9 _f_{(x) = (sen x)} _x 2 π

2₊

b l

f ' (x) = (cos x ) x π

2

2₊

b l + (sen x) (2x)

10 _f_{(x) =} cos x

2x

f ' (x) = · · ( ) ( · )

cos ln cos

cos ln cos x

x sen x

x x sen x

2x 2 –2x – 2x 2

2 = 2

(11)

11 _f_{(x) =} x

x ·5x

3 2

f (x) =

x

1 5x

f ' (x) = –

x1 5

x

2 + 1 5_x ln5 5 xln_x

5 1–

x x

2

=

Página 193

Halla la función derivada de las siguientes funciones: 12 _f_{(x) = sen (x}2_{– 5x + 7)}

f ' (x) = (2x – 5) cos (x 2 – 5x + 7)

13 _f_{(x) = (}3 ₅_x₊₃₎2_{= (5x + 3)}2/3

f ' (x) = ( x ) ·

x

3

2 5 3 5

3 5 3 10

/ 1 3

3 –

+ =

+

14 _f_{(x) = sen}2 ₃_x 2 π +

b l

' ( )' ( )' cos

D sen x sen

x

3 2

2

3

2 3 π

π

2

+ =

= =

+ =

4 4

e b

b lo

l

Z

[

\ ] ]

] ]

f ' (x) = 2sen 3x cos x · sen x cos x

2 3 2 3 6 3 2 3 2

π π π π

+ + = + +

b l b l b l b l

También, usando la fórmula del seno del ángulo doble, podríamos dar el resultado de esta otra ma-nera:

f ' (x) = 2sen 3x π cos x π · sen x( π) sen x

2 3 2 3 3 6 –3 6

+ + = + =

b l b l

15 _f_{(x) =}log x

x2

f (x) = log

x x

2

8_{f '}₍_x_{) =} ( ) ln ln log x

x

10 2 1– 10

2

16 _f_{(x) = cos (3x – π)}

f ' (x) = –3 sen (3x – π)

17 _f_{(x) =} _{1 2}₊ _x

f ' (x) =

x

1 2 1 +

18 _f_{(x) = x e}2x + 1

f ' (x) = e2x+1+x e2x+1·2=e2x+1(1 2+ x)

19 _f_{(x) =} ( ) x sen x

1 1 – 2

2₊

f ' (x) = cos( ) [ ( )] /

x

x x x x sen x x

1

2 1 1 1 1

–

– –

2

2 2 2 2

=

+ + +

( )

( )cos( ) ( )

x

x x x x sen x

1

2 1 1 1

– –

2 3

(12)

5

_{Utilidad de la función derivada}

Página 194

Hazlo tú. Halla las rectas tangentes a y = x 3 – 2x 2 paralelas a y = –x.

Buscamos las rectas de pendiente –1:

f (x) = x 3 – 2x 2 8_{f '}₍_x_{) = 3}_x2_{– 4}_x

Las soluciones de la ecuación 3x 2 – 4x = –1 son las abscisas de los puntos en los que las rectas tangentes a la gráica de la función tienen pendiente –1 y, por tanto, son paralelas a la recta dada.

3x 2 – 4x = –1 8₃_x2_{– 4}_x_{+ 1 = 0}8_x_{= 1,}_x₌

3 1

x = 1 8_f_{(1) = 1}3_{– 2 · 1}2_{= –1}8_{Recta tangente:}_y_{= –1 · (}_x_{– 1) – 1}8_y_{= –}_x

x = 8 _f ·

3 1

3

1 ₂

3 1

27 5

– –

3 2

= =

c m c m c m 8_{Recta tangente:}_y_{= –1 ·} _x

3 1

27 5 – –

c m 8_y_{= –}_x₊

27 4

Página 195

Hazlo tú. Halla los puntos singulares de y = 2x 3_{– 3x}2_{– 12x + 3 y determina los intervalos donde}

crece o decrece.

Resolvemos la ecuación f ' (x) = 0:

f ' (x) = 6x 2 – 6x – 12

f ' (x) = 0 8₆_x2_{– 6}_x_{– 12 = 0}8_x2_–_x_{– 2 = 0}8_x

1 = –1, x2 = 2

f (1) = 2(–1)3 – 3(–1)2 – 12(–1) + 3 = 10 8_{(–1, 10) es un punto singular.} f (2) = 2 · 23 – 3 · 22 – 12 · 2 + 3 = –17 8_{(2, –17) es otro punto singular.}

Teniendo en cuenta las ramas ininitas:

∞

l mí

x"+ f (x) = xl m"í+∞(2x

3_{– 3}_x2_{– 12}_x_{+ 3) = +∞}

∞

l mí

x"– f (x) = xl m"í–∞(2x

3_{– 3}_x2_{– 12}_x_{+ 3) = – ∞}

Tenemos que los intervalos (– ∞, –1) y (2, +∞) son intervalos de crecimiento. En el intervalo (–1, 2) la función decrece.

1 _{a) Halla las ecuaciones de las rectas tangentes a la gráica de y = x}4_{– 8x}2_{+ 12x en los puntos de} abscisas 1 y –1.

b) Halla las rectas tangentes a la curva con pendiente 12.

a) Calculamos la derivada primera:

f ' (x) = 4x 3 – 16x + 12 ( )

( )

' f f

1 4 16 12 0 1 1 8 12 5

– –

= + =

4

8 La recta tangente es: y = 0(x – 1) + 5 8 y = 5

( ) ( )

' f f

1 4 16 12 1 1 8 12

24 19 – –

– – – –

= + =

= =

+

(13)

b) Hallamos las abscisas de los puntos en los que las tangentes tienen pendiente 12 resolviendo la ecua-ción f ' (x) = 12:

4x 3 – 16x + 12 = 12 8₄_x3_{– 16}_x_{= 0}8_x₍₄_x2_{– 16) = 0}8_x_{= –2,}_x_{= 0,}_x_{= 2} • x = –2 8_f_{(–2) = (–2)}4_{– 8(–2)}2_{+ 12(–2) = – 40}

La recta tangente es: y = 12(x + 2) – 40 8_y_{= 12}_x_{– 16} • x = 0 8_f_{(0) = 0}

La recta tangente es: y = 12x

• x = 2 8_f_{(2) = 2}4_{– 8 · 2}2_{+ 12 · 2 = 8}

La recta tangente es: y = 12(x – 2) + 8 8_y_{= 12}_x_{– 16}

2 _{Halla el valor máximo de la función y = –}_x3_{+ 12x + 3 en el intervalo [0, 3] y en el intervalo [–5, 3].} Halla el mínimo en cada uno de esos intervalos.

Calculamos primero los puntos singulares de la función:

f ' (x) = –3x 2 + 12

f ' (x) = 0 8_–3_x2_{+ 12 = 0}8_x₁_{= –2,}_x₂_{= 2} • En el intervalo [0, 3] evaluamos:

f (0) = 3 f (2) = 19 f (3) = 12

El máximo se encuentra en x = 2 y vale 19. El mínimo se encuentra en x = 0 y vale 3. • En el intervalo [–5, 3] evaluamos:

(14)

6

_{Representación de funciones}

Página 197

1 _{Representa estas funciones:}

a) y = 2x 3_{– 3x}2_{– 12x + 8} _{b) y = –3x}4_{+ 4x}3_{+ 36x}2_{– 90} _{c) y = x}4_{+ 4x}3 a) f ' (x) = 6x 2_{– 6}_x_{– 12 = 0}₈_x

1 = –1, x2 = 2

Máximo en (–1, 15).

Mínimo en (2, –12). 10

20

–20

2 4

–4 –2

–10

b) f ' (x) = –12x 3 + 12x 2 + 72x = –12x (x 2 – x – 6) = 0

x = 0

x = ± ±

2 1 1 24

2 1 5 +

= x

x

3 2 – = =

Máximo en (–2, –26) y en (3, 99).

Mínimo en (0, –90).

100 200

–200

2 4

–4 –2

–100

c) f ' (x) = 4x 3 + 12x 2 = 4x 2 (x + 3) = 0 x

x

0 3 – = = Mínimo en (–3, –27).

Punto de inlexión en (0, 0).

f (x) = 0 8_x3₍_x_{+ 4) = 0} x

x 4

0 – = =

Puntos de corte con los ejes: (0, 0) y (– 4, 0).

20 40

–40

2 4

–4 –2

–20

Página 199

2 _{Representa las siguientes funciones racionales, siguiendo los pasos de la página anterior:} a) y =

x

x x

1

3 11

2

+

+ + _b)_{y =}

x

x x

1 3

2

+

+ _c)_{y =}

x x

1

2 2

+ d) y =

x 1

1

2₊ e) y = _xx ₂_x

2 –

2 2₊

f ) y =

x

x –1

2 2

a) f ' (x) =

( )

( ) ( ) ( )

( )

x

x x x x

x

x x x x x

1

2 3 1 3 11

1

2 2 3 3 3 3 11

– – – –

2 2

2

2 2

+

+ + + +

=

+

+ + + + ₌

(x ) 8 ,

x x _x _x

1

2 –_{8 0} ₂ _–₄

2 2

1 2

= +

+ ₌ ₌ ₌

Máximo en (– 4, –5). Mínimo en (2, 7). Asíntota vertical: x = –1

Asíntota oblicua: y = x + 2

10 20

–20

4 8

(15)

b) f ' (x) =

( )

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ≠

x

x x x x

x

x x x x x

x

x x

1

2 3 1 3

1

2 2 3 3 3

1 2 _{3 0}

– – – 2 2 2 2 2 2 2 + + + + = + + + + ₌ + + +

Puntos de corte con los ejes: (0, 0) y (–3, 0) Asíntota vertical: x = –1

Asíntota oblicua: y = x + 2

10 20 –20 4 8 –8 –4 –10

c) f ' (x) =

( )

( ) ·

( ) ( ) 8

x

x x x x

x

x x x

x

x _x

1

2 1 2

1

2 2 2

1 2 ₀ – _– 2 2 2 2 2 2 3 3 2 2 + + = + + ₌ + =

Mínimo en (0, 0). Asíntota horizontal: y = 1 1 2 –2 2 4 –4 –2 –1

d) f ' (x) =

( ) 8 x x _x 1 2 ₀ –

2₊ 2 =

Máximo en (0, 1). Asíntota horizontal: y = 0

1 2 –2 2 4 –4 –2 –1

e) f ' (x) =

( )

( ) ( ) ( )

( )

x x

x x x x x

x x

x x x x x

2

2 2 2 2 2

2

2 4 2 2 4 4

– – – – – – – – 2 2 2 2 2 2 3 2 3 2

+ = + + = ( ) ± 8 x x

x x _x

2

2 4 _{4 0}

2 2 12 – – – – 2 2 2 = + = = = , , x x 0 73 2 73 – 1 2 = =

Máximo en (0,73; –2,73). Mínimo en (–2,73; 0,73). Asíntotas verticales: x = 0, x = 2 Asíntota horizontal: y = 1

2 4 –4 2 4 –4 –2 –2

f) • Dominio =

Á

_{– {0}}

• Asíntota vertical:

∞ ∞ í l m x x l m x x 1 1 – _– – _– í 8 8 x x 0 2 2 0 2 2 – = = + _ ` a b b b b

x = 0 es asíntota vertical

• Asíntota horizontal:

y =

x x –1

2 2

= 1 –

x

1

2; y = 1 es asíntota horizontal

Cuando x8_{– ∞,}_y_{< 1; y cuando}_x8_+∞,_y_{< 1.}

Por tanto, la curva está por debajo de la asíntota. • Puntos singulares:

f ' (x) = · ( )·

x

x x x x

x

x x x

x x

x

2 – –1 2 2 –2 2 2 2

4 2 2 4 3 3 4 3 = + = =

f ' (x) ≠ 0 8_f₍_x_{) no tiene puntos singulares}

Observamos que f ' (x) < 0 si x < 0; y que f ' (x) > 0 si x > 0. Luego la función es decreciente en (– ∞, 0) y es creciente en (0, +∞). • Corta al eje X en (–1, 0) y (1, 0).

2

2 4

y = 1

–4 –2

(16)

E

jercicios y problemas resueltos

Página 200

1. _{Función derivada a partir de la deinición}

Hazlo tú. Dada f (x) =

xx+1, halla f ' (x) aplicando la deinición. f (x + h) – f (x) =

( ) ( )

( ) ( ) ( )

( ) ( )

x x

xx x x

x x x x

x x

x x x x x x

1 1 1 1

1 1

h h _–

h

h – h

h

h h – – h –

2 2

+ + +

+ = + + +

+ + + +

=

+ + +

+ + + ₌

(x h 1) (x 1) h + + +

f ' (x) = l mí

0 h"

( ) ( )

f x f x

h h – +

= l mí

0 h"

(x 1) (x 1) h h

h + + +

= l mí

0

h" (x 1) (x 1) (x )

1

1 1

h 2

+ + + = +

2. _{Reglas de derivación}

Hazlo tú. Halla f ' (x) siendo: f (x) = ln x

x+1 2

c m

f (x) = ln [ (ln ) ln )]

x

x _x _x

2 + =1 2 +1 –

f ' (x) = ·

( )

x x x x

2 1 1 ₁ 1

1 2

– –

+ = +

c m

Página 201

4. _{Recta tangente paralela a una recta}

Hazlo tú. Halla la ecuación de la recta tangente a la curva f (x) = 3x 2 – 4x que sea paralela a la recta 2x – y + 5 = 0.

Despejando y en la ecuación de la recta dada, podemos obtener su pendiente.

y = 2x + 5 8_{La pendiente de la recta es 2.}

Las abscisas de los puntos en los que la recta tangente es paralela a la recta anterior son las soluciones de la ecuación f ' (x) = 2.

f ' (x) = 6x – 4 8₆_x_{– 4 = 2}8_x_{= 1 es el punto en el que la tangente y la recta dada son paralelas.}

Finalmente, como f (1) = –1, la recta buscada es y = 2(x – 1) – 1, es decir, y = 2x – 3.

5. _{Puntos de tangente horizontal}

Hazlo tú. Halla los puntos singulares de la función f (x) = x 3 – 6x 2 y di si son máximos o mínimos.

Hallamos las abscisas de los puntos singulares resolviendo la ecuación f ' (x) = 3x 2 – 12x :

f ' (x) = 0 8₃_x2_{– 12}_x_{= 0}8_x₁_{= 0,}_x₂_{= 4}

Calculamos las ordenadas de estos puntos:

f (0) = 0 f (4) = –32

Los puntos singulares son (0, 0) y (4, –32).

Ramas ininitas:

∞

l mí

x"+ (x

3_{– 6}_x2_{) = +∞}₈_{(4, –32) es un mínimo.}

∞

l mí

x"– (x

(17)

6. _{Coeicientes de una función que tiene puntos singulares}

Hazlo tú. Halla b y c de modo que la función f (x) = x 3 + bx 2 + c pase por (1, 0) y f ' (1) = 5.

Si f pasa por (1, 0), entonces f (1) = 0. 13 + b · 12 + c = 0 8_c_{= 0}

f ' (x) = 3x 2 + 2bx

f ' (1) = 5 8_{3 · 1}2_{+ 2}_b_{· 1 = 5}8_b_{= 1}

Página 202

7. _{Intervalos de crecimiento y de decrecimiento}

Hazlo tú. Halla los intervalos de crecimiento y de decrecimiento de la función f (x) = x x 2 –

2

. Dom =

Á

_{– {2}}

f ' (x) =

( )

( ) ( )

( )

x

x x x

x

x x

2

2 2 1

2 4 –

– – –

– –

2 2

=

f ' (x) = 0 8

(x )

x x

2 4

– –

2 2

= 0 8₄_x_–_x2_{= 0}8_x

1 = 0, x2 = 4

Estudiamos los signos de f dentro del dominio de deinición en los intervalos cuyos extremos son los puntos singulares.

0 2

f ' < 0 f ' >0 f ' > 0 f ' < 0 4

Por tanto, f crece en (0, 2) ∪_{(2, 4) y decrece en (– ∞, 0)}∪_{(4, +∞).}

8. _{Gráica de una función racional continua}

Hazlo tú. Estudia y representa la función f (x) = x

x 1 2

2 2

+ .

Su dominio de deinición es porque la ecuación x 2 + 1 = 0 no tiene solución. Por tanto, no tiene asíntotas verticales.

Asíntota horizontal: y = 2 porque

∞

l mí_±

x" _x

x

1 2

2 2

+ = 2

Posición: Calculamos f (x) – 2 =

x x

1 2

2 2

+ – 2 = x 1 2 –

2₊

• Si x8_{+∞, entonces}_f₍_x_{) – 2 < 0.} • Si x8_{– ∞, entonces}_f₍_x_{) – 2 < 0.}

Puntos singulares:

f ' (x) =

( )

( ) ·

( )

x

x x x x

x x

1

4 1 2 2

1 4 –

2 2

+ +

= +

f ' (x) = 0 8₄_x_{= 0}8_x_{= 0}8_f_{(0) = 0}8_{El punto (0, 0) es un punto singular.}

Estudiamos el signo de f ' (x):

(–∞, 0) (0, +∞)

SIGNODE f ' (x) – +

(18)

El punto (0, 0) es un mínimo.

Gráica:

Y

X

1 1

Página 203

9. _{Estudio y representación de una función polinómica}

Hazlo tú. Estudia y representa esta función:

f (x) = 1 + (x – 3)3

• Por ser una función polinómica, su dominio es , es continua y no tiene asíntotas. • Ramas ininitas:

∞

l mí

x"+ [1 + (x – 3) 3_{] = +∞}

∞

l mí

x"– [1 + (x – 3)

3_{] = – ∞}

• Puntos singulares:

f ' (x) = 3(x – 3)2

f ' (x) = 0 8₃₍_x_{– 3)}2_{= 0}8_x_{= 3}

Como f (3) = 1, el punto (3, 1) es el único punto singular. • Crecimiento y decrecimiento:

Como f ' (x) = 3(x – 3)2 > 0 para todo x ≠ 3, la función crece a ambos lados de x = 3 y no es ni máximo ni mínimo.

• Cortes con los ejes:

x = 0 8_y_{= –26}

y = 0 8_{1 + (}_x_{– 3)}3_{= 0}8₍_x_{– 3)}3_{= –1}8_x_{= 2} • Gráica:

2 –2 –4 –6

–8 4 6 8

2 4 6 8

–2 –4 –6 –8

Y

(19)

10. _{Estudio y representación de una función racional}

Hazlo tú. Estudia y representa esta función: f (x) =

x x 2 2+8

• La función no está deinida en x = 0 8_Dom_{= – {0}} • Asíntota vertical: x = 0

Posición:

Si x8₀–_,_f₍_x₎8_{– ∞}

Si x8₀+_,_f₍_x₎8_+∞

• Asíntotas horizontales y oblicuas:

Como el grado del numerador es una unidad mayor que el grado del denominador, tiene una asíntota oblicua. Dividimos:

f (x) = 2x +

x

8 8_{La asíntota es}_y_{= 2}_x

Posición:

Si x8_{– ∞,}_f₍_x_{) –}_y₌ x

8 < 0. Curva bajo la asíntota.

Si x8_+∞,_f₍_x_{) –}_y₌ x

8 > 0. Curva sobre la asíntota. • Puntos singulares:

f ' (x) =

x x

2 –8

2 2

f ' (x) = 0 8 x x

2 –8

2 2

= 0 8₂_x2_{– 8 = 0}8_x_{= –2,}_x_{= 2}

f (–2) = – 8, f (2) = 8. Por tanto, (–2, – 8) y (2, 8) son los puntos singulares. • Crecimiento y decrecimiento:

–2 0

f ' > 0 f ' < 0 f ' < 0 f ' > 0

2

• Cortes con los ejes: No corta al eje OY.

y = 0 8 x x

2 –8

2 2

= 0 8₂_x2_{+ 8 = 0 No tiene solución (no corta al eje}_OX_). • Gráica:

y =

x x

2 –8

2 2

4 –8

–16 12

4 8 12 16Y

(20)

E

jercicios y problemas guiados

Página 204

1. _{Derivadas sobre la gráica}

Observando la gráica de la derecha, de y = f (x), sobre la que se han trazado las tangentes en x = 1 y en x = 3:

a) Hallar el valor de f '(1) y f '(3). b) ¿Para qué valores de x es f '(x) = 0? c) ¿Para qué valores de x es f '(x) < 0?

a) La tangente en x = 1 pasa por los puntos (1, 3) y (2, 1). Su pendiente es:

m = 2 1 1 3 –

– = –2 8_{f '}_{(1) = –2}

La tangente en x = 3 pasa por los puntos (3, 3) y (2, 1). Su pendiente es:

m = 2 3 1 3 –

– _{= 2}₈_{f '}_{(3) = 2}

b) Los puntos de pendiente horizontal tienen abscisas x = 0 y x = 2.

c) Si f ' (x) < 0, entonces la función es decreciente. El intervalo de decrecimiento es (0, 2) y, por tanto, en ese intervalo la primera derivada es negativa.

2. _{Función polinómica}

Representar una función polinómica sabiendo que l m_xí_±∞

" f (x) = – ∞, que sus puntos de tangente

ho-rizontal son (0, –3) y (3, 2), y que corta al eje X solo en x = 2 y en x = 5.

Y

X

3. _{Función cuadrática}

Hallar la función de segundo grado que pase por (0, 2) y tal que la pendiente de la recta tangente en el punto (1, –3) valga –1.

La ecuación de una función cuadrática es de la forma y = ax 2 + bx + c. Pasa por (0, 2) 8_{2 =}_c

Pasa por (1, –3) 8_{–3 =}_a₊_b_{+ 2}8_a₊_b_{= –5}

Como la pendiente de la tangente en (1, –3) es –1, debe ocurrir que f ' (1) = –1:

f ' (x) = 2ax + b

f ' (1) = –1 8₂_a₊_b_{= –1}

Resolvemos este sistema:

a b a b

5

2 1

– – + =

+ = 48 a = 4, b = –9

(21)

4. _{Gráica de la función derivada}

Esta es la gráica de f ', función derivada de f. a) Obtener f '(0) y f '(4).

b) ¿Tiene f algún punto singular? c) Estudiar el crecimiento de f.

2 4 2

4

–2

Y

X f '

a) Leyendo directamente la gráica vemos que f ' (0) = –3 y f ' (4) = 3. b) El punto x = 2 es un punto singular porque f ' (2) = 0.

c) La función es creciente en (2, +∞) porque f ' (x) > 0 en este intervalo.

5. _{Máximo y mínimo en un intervalo}

Hallar los valores máximo y mínimo de la función f (x) = x 3 – 3x + 1 en el intervalo [0, 3].

Los valores máximo y mínimo de una función en un intervalo de este tipo pueden darse en los extremos del intervalo o en los puntos singulares.

Calculamos los puntos singulares:

f ' (x) = 3x 2 – 3 8₃_x2_{– 3 = 0}8_x_{= –1,}_x_{= 1}

El primer punto singular no lo consideramos porque queda fuera del intervalo [0, 3] en el que se estudia la función. Evaluamos:

f (0) = 1 f (1) = –1 f (3) = 19

(22)

E

jercicios y problemas propuestos

Página 205

P

_{ara practicar}

Tasa de variación media

1 _{Halla la tasa de variación media de estas funciones en el intervalo [1, 3] e indica si dichas}

fun-ciones crecen o decrecen en ese intervalo:

a) f (x) = 1/x b) f (x) = (2 – x)3 c) f (x) = x 2 – x + 1 d) f (x) = 2x

T.V.M. [1, 3] = f( ) f( ) f( ) f( ) 3 1

3 1

2

3 1

–

– –

=

a) T.V.M. [1, 3] = / 2 1 3 1

3 1

– ₌_– ₈_Decrece

b) T.V.M. [1, 3] = 2 1 1

– – = –1 8_Decrece

c) T.V.M. [1, 3] = 2

7 1_{– = 3}₈_Crece

d) T.V.M. [1, 3] = 2

8 2_{– = 3}₈_Crece

2 _{a) Halla la T.V.M. de las funciones f}_{(x) = –x}2_{+ 5x – 3 y g}_(x) =

x 1

1

+ en el intervalo [1, 1 + h]. b) Calcula la T.V.M. de esas funciones en el intervalo [1; 1,5] utilizando las expresiones

obteni-das en el apartado anterior.

a) Para la función f (x):

T.V.M. [1, 1 + h] = f(1 ) f( )1 (1 ) 5 1( ) 3 1 1 2 5 5 4 3 h

h –

h

– h h – –

h

– – h – h h – _{– h}

2 2

+

= + + + = + + =

Para la función g (x):

T.V.M. [1, 1 + h] =

–

( ) ( ) ( )

g 1 g 1 ₁ 1 ₁ ₂1 2 2

2 2

2 4 1 h

h –

h h

h h – h –

h – +

= + + = + =

+ b) Para la función f (x):

T.V.M. [1; 1,5] = 3 – 0,5 = 2,5

Para la función g (x): T.V.M. [1; 1,5] =

· , 2 0 5 4

1

5 1

– –

+ =

3 _{Compara la T.V.M. de las funciones f}_{(x) = x}3_{y g}_{(x) = 3}x_{en los intervalos [2, 3] y [3, 4], y di}

cuál de las dos crece más en cada intervalo.

Para f (x): T.V.M. [2, 3] = 19 T.V.M. [3, 4] = 37

Para g (x): T.V.M. [2, 3] = 18 T.V.M. [3, 4] = 54

(23)

4 _{Esta gráica muestra la longitud de un feto durante el embarazo.}

Es-tudia el crecimiento medio en los intervalos [5, 15] y [20, 30] y di en qué periodo es mayor el crecimiento:

T.V.M. [5, 15] = f( ) f( ) 10 15 5

10 17 2

– _–

= = 1,5 cm/semana

T.V.M. [20, 30] = f( ) f( ) 10 30 20

10 42 25

– _–

= = 1,7 cm/semana

El crecimiento medio es mayor entre las semanas 20 y 30. 5 10 10

20 30 40 50

15 20 25 30 35 40

TIEMPO

(semanas)

LONGITUD (cm)

Deinición de derivada

5 _{Halla la derivada de las siguientes funciones en x = 1, utilizando la deinición de derivada:}

a) f (x) = 3x 2 – 1 b) f (x) = (2x + 1)2 c) f (x) = 3/x d) f (x) = 1/(x + 2)2

a) f ' (1) = l mí

0 h"

( ) ( )

f 1 f 1

h h – +

= l mí

0

h" h

3 (1 h) – 1 – 2+ 2 = l mí

0

h" h

3 (1 h+ 2+2h) – 3 =

= l mí

0 h"

3 3 6 3

h h2 h –

+ + ₌_{l m}_í

0 h"

(3 6) h h h +

= 6

b) f ' (1) = l mí

0 h"

( ) ( )

f 1 f 1

h h – +

= l mí

0 h"

( (2 1 ) 1) 9 h

h 2– + +

= l mí

0 h"

(2 3) 9 h h+ 2–

=

= l mí

0 h"

9 12 9 4

h

h2+ + h – ₌_{l m}_í

0 h"

(4 12) h h h +

= 12

c) f ' (1) = l mí

0 h"

( ) ( )

f 1 f 1

h h – +

= l mí

0 h"

/ ( )

3 1 3

h h – +

= l mí

0

h" (1 )

3 3 3 h h

– – h + = –3

d) f ' (1) = l mí

0 h"

( ) ( )

f 1 f 1

h h – +

= l mí

0 h"

– (1 2)

1 9 1 h h 2 + +

= l mí

0 h"

( )

9 3

9 6 9

h h – h – h –

2 2

+

=

= l mí

0

h" 9 ( 3)

6 h h –h – h

2 2

+ = hl mí"0 9( 3)

6 27

2 h

–h – –

2

+ =

6 _{Aplica la deinición de derivada para hallar la pendiente de la tangente en x = 2 de las curvas}

f (x) = 4x – x 2_{y g}_(x) =

x

3 7

1 – .

• f(2 ) f( )2 4 2( ) (2 ) 4 8 4 4 4 4 h

h –

h

h – h –

h

h – – h – h – _–h

2 2

+

= + + = + =

f ' (2) = l mí

0 h"

( ) ( )

f 2 f 2

h h – +

= l mí

0 h"

(–h) = 0

•

( 1) 1

– – +

( ) ( ) ( )

g 2 g 2 3 2 7

1 3 1 1 3 1 3 h h – h h – h h – h – + = + = =

g' (2) = l mí

0 h"

( ) ( )

g 2 g 2

h h – +

= l mí

0 h" 3 1

3

(24)

7 _{Observa la gráica de f en la que se han trazado las tangentes en x = –3,}

x = 0 y x = 4 y responde.

a) ¿Cuál es el valor de f ' (–3), f ' (0) y f ' (4)? b) ¿En qué puntos es f ' (x) = 0?

c) En x = 1, ¿la derivada es positiva o negativa? ¿Y en x = 3?

–2 2 2 4 6 4 f

a) f ' (–3) = –3 f ' (0) = 2

3 f ' (4) = –2 b) En x = –2 y x = 2.

c) En x = 1 la derivada es positiva porque la pendiente de la tangente lo es. Análogamente, la derivada en x = 3 es negativa.

8 _{Halla la función derivada de las siguientes funciones, aplicando la deinición:}

a) f (x) = ( x ) 2 5 –3

b) f (x) = x 2 + 7x – 1

c) f (x) = x 3_{– 5x}

d) f (x) = x

x–1

a)

–

( ) ( ) ( )

f x f x 5 x ₂ 3 5x₂ 3 _x _x

2

5 5 3 5 3 2 5 h

h –

h

h – –

h h – – +

= +

= + + =

f ' (x) = l mí

0 h"

( ) ( )

f x f x

h h – +

= l mí

0 h" 2

5 2 5 =

b) f x( ) f x( ) (x ) 7(x ) 1 (x 7x 1) h

h –

h

h 2 h – – 2 – +

= + + + + =

= x 2 x 7x 7 1 x 7x 1

h

h h h – – –

2₊ ₊ 2₊ ₊ 2

+ = 2x + h + 7

f ' (x) = l mí

0 h"

( ) ( )

f x f x

h h – +

= l mí

0 h"

(2x + h + 7) = 2x + 7

c) f x( ) f x( ) (x ) 5(x ) (x 5x) h

h –

h

h 3– h – 3– +

= + + =

= x 3 x 3 x 5x 5 x 5x

h

h h h – – h –

3₊ 2₊ 2 ₊ 3 3₊

= 3x 2 + 3hx + h2 – 5

f ' (x) = l mí

0 h"

( ) ( )

f x f x

h h – +

= l mí

0 h"

(3x 2 + 3hx + h2 – 5) = 3x 2 – 5

d)

– ( ) ( )

( )

( ) ( ) ( )

f x f x x_x x_x

x x

x x x x

1 1 1 1 h h – h h

h – –

h h

h – – h – + = + + = + + + = = ( ) ( ) ( ) x x

x x x x x x

x x

1

h h

h – – – h – h h 2 2 + + + = +

f ' (x) = l mí

0 h"

( ) ( )

f x f x

h h – +

= l mí

0

h" x( x) x

1 1

(25)

Reglas de derivación

9 _{Halla la función derivada de las siguientes funciones y simpliica cuando sea posible:}

a) f (x) = x 3

3

+ 7x 2_{– 4x} _b)_f_{(x) = 3e}2x

c) f (x) =

x x

31 + d) f (x) = xx 1

2

+ e) f (x) =

x x 7 1 1 3 2

+ + f ) f (x) = ln (x

2_{+ 3x)}

g) f (x) = x

x+1

h) f (x) = ln 3x + e – x

i) f (x) = e 5

x–3

j) f (x) =

x x 3 –

c mlog2 x

a) f ' (x) = 3

1 · 3x 2 + 7 · 2x – 4 = x 2 + 14x – 4

b) f ' (x) = 3e 2x · 2 = 6e 2x c) f ' (x) = ·

x x x x

3 1 1 2 1 3 1 2 1 – _–

2 + = 2+

d) f ' (x) =

( ) ·( ) ·

( )

x

x x x

x

x x

1

2 1 1

1 2 – 2 2 2 2 + + = + +

e) Teniendo en cuenta que x x

3 2

= :

f ' (x) =

( ) ·( ) · · ( ) x x

x x x

7 1 0 7 1 1 7

3 2 2 1 7 1 7 6 2 – – 2 2 + + + = + +

f ) f ' (x) = ·( )

x x x x x

x

3

1 ₂ ₃

3 2 3

2₊ + = 2₊

+

g) f ' (x) =

·x–

( ) x x x x x x x x x x 2 1 1 ₁ 2 1 2 1 2 1 2 – – –

2 2 2

+ + = + + = +

h) f (x) = ln 3 + ln x + e–x

f ' (x) = ( )

x e x e

1₊ –x _–₁ ₌1 _– –x

i) f ' (x) = e 5

x–3

j) f ' (x) = ( ) ( )log ·

ln

log

ln log ln

x

x x _x

x x x x x x x x x x

1 3 3

2

1 3

2

3 1 ₃

2 3

– – – – – – _– –

2 2 2

2

2 2 2

+ = + = c + m

10 _{Aplica las reglas de derivación y simpliica si es posible.}

a) f (x) = (5x – 2)3 _b)_f_{(x) = 3 cos (x + π)}

c) f (x) = sen x

2 d) f (x) =

e e

2

x₊ –x

e) f (x) = x

x₊7 _{f )}_f_{(x) =} x _e

2 ·

x

3 2 +1

b l

g) f (x) = tg (3x) h) f (x) = x · sen x 2

i) f (x) = 7 ·ln x j) f (x) = (x + ln x)2