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INICIACION A LA DERIVADA EJERCICIOS RESUELTOS DE SECUNDARIA–MATEMATICA 4 ESO PDF

INICIACIÓN A LA DERIVADA Halla la tasa de variación media de la función f (x) x2 3x 1 en los siguientes intervalos. a) [3, 4] b) [6, 7] ¿En cuál de ellos la función f crece o decrece, en media, más rápidamente? a) TV[3, 4] f(4) f(3) 42 3 4 1 [32 3 3 1] 4 b) TV[6, 7] f(7) f(6) 72 3 7 1 [62 3 6 1] 10 Como la tasa de variación en el intervalo [6, 7] es mayor que en el intervalo [3, 4], siendo la amplitud la misma, concluimos que la función f crece más deprisa en el intervalo [6, 7] que en el intervalo [3, 4]. Calcula la tasa de variación media de las funciones f (x) x3 3x 1 y g(x) x3 2x 1 en el intervalo [ 1, 0]. Compara el crecimiento medio de ambas funciones en ese intervalo. TVM[ 1, 0] f (0 0 ) ( f ( 1) 1) 1 1 3 2 TVM[ 1, 0] g (0 0 ) ( g ( 1 ) 1) 1 1 2 1 Las dos funciones decrecen, en media, en el intervalo [ 1, 0], decreciendo más rápido la función f, porque su tasa de variación media en el mismo intervalo es mayor en valor absoluto. Calcula la tasa de variación instantánea de la función f (x) x2 1 en los puntos x 2 y x 5. TVI[2] lim h→0 f (2 h h ) f (2) lim h→0 lim h→0 h 2 h 4h lim h→0 (h 4) 4 TVI[5] lim h→0 f (5 h h ) f (5) lim h→0 lim h→0 h 2 h 10h lim h→0 (h 10) 10 Dada la función g(x) 2x2 3, halla la tasa de variación instantánea en x 1 y en x 2. TVI[1] lim h→0 g(1 h h ) g(1) lim h→0 lim h→0 2 h 2 h 4h lim h→0 (2h 4) 4 TVI[ 2] lim h→0 lim h→0 lim h→0 2 h2 h 8h lim h→0 (2h 8) 8 Calcula la derivada de las siguientes funciones en x0 2. a) f (x) 7 b) g(x) 4x 1 c) h(x) x2 5 a) f (2) lim h→0 f (2 h h ) f (2) lim h→0 7 h ( 7) lim h→0 h 0 0 b) g (2) lim h→0 g (2 h h ) g (2) lim h→0 lim h→0 h 4h 4 c) h (2) lim h→0 h (2 h h ) h (2) lim h→0 lim h→0 4 4 4h h2 5 1 h [(2 h)2 5] (22 5) h [ 4(2 h) 1] [ 4 2 1] h 13.5 2( 2 h)2 3 [2 ( 2)2 3] h g( 2 h) g( 2) h 2(1 h)2 3 (2 12 3) h 13.4 (5 h)2 1 (52 1) h (2 h)2 1 (22 1) h 13.3 (03 2 0 1) [( 1)3 2( 1) 1] 1 (03 3 0 1) [( 1)3 3( 1) 1] 1 13.2 13.1 Halla la derivada de f(x) 6x2 2x 3 en estos puntos. a) x0 0 b) x0 3 c) x0 6 a) f (0) lim h→0 f (0 h h ) f (0) lim h→0 lim h→0 6 h2 h 2h lim h→0 (6h 2) 2 b) f ( 3) lim h→0 lim h→0 lim h→0 6 h2 h 38h 38 c) f (6) lim h→0 f (6 h h ) f (6) lim h→0 lim h→0 6 h2 h 70h 70 Halla la pendiente de las tangentes a las siguientes funciones en los puntos indicados. a) f(x) x2 2x 1, en el punto x 2 b) f(x) x3 2, en el punto x 1 a) m f (2) lim h→0 f (2 h h ) f (2) lim h→0 lim h→0 h 2 h 2h 2 b) m f (1) lim h→0 f (1 h h ) f (1) lim h→0 lim h→0 h 3 3 h h2 3h lim h→0 (h2 3h 3) 3 Esboza la gráfica de la función g(x) en el punto de abscisa x 2 si su derivada vale lo siguiente. a) g (2) 2 c) g (2) 0,5 b) g (2) 3 d) g (2) 0,3 a) c) b) d) Halla la ecuación de las rectas tangentes a estas funciones en los puntos indicados. a) y x2 en x0 1 b) y 2x2 3x en x0 2 a) m f ( 1) lim h→0 lim h→0 lim h→0 h 2 h 2h 2 y0 f( 1) ( 1)2 1 La recta tangente a f(x) x2 en x0 1 es: y 1 2(x 1) ⇒ y 2x 1. b) m f (2) lim h→0 f( 2 h h ) f (2) lim h→0 lim h→0 2 h2 h 11h 11 y0 f(2) 2 22 3 2 14 La recta tangente a f(x) 2x2 3x en x0 2 es: y 14 11(x 2) ⇒ y 11x 8. [2(2 h)2 3(2 h)] 14 h ( 1 h)2 ( 1)2 h f ( 1 h) f ( 1) h 13.9 1 1 O Y X 1 0,3 1 1 O Y X 1 3 1 1 O Y X 1 0,5 1 1 O Y X 1 2 13.8 [(1 h)3 2] ( 1) h [(2 h)2 2(2 h) 1] 1 h 13.7 [6(6 h)2 2(6 h) 3] 201 h [6( 3 h)2 2( 3 h) 3] 57 h f ( 3 h) f ( 3) h [6h2 2h 3] ( 3) h 13.6 ¿En qué punto la tangente a la gráfica de la función g(x) 6x2 24x 11 es paralela al eje de abscisas? Al ser la tangente paralela al eje de abscisas, y 0, tiene su misma pendiente, m 0. m 0 f (x0) lim h→0 f (x0 h h ) f (x0) lim h→0 lim h→0 lim h→0 lim h→0 (12x0 6h 24) 12x0 24 Entonces, m 0 12x0 24, por lo que x0 2. En el punto (2, f(2)) (2, 13), la tangente a f(x) 6x2 24x 11 es paralela al eje de abscisas. Indica cuál de las siguientes rectas es tangente a la gráfica de f (x) x2 15000 en x0 0. a) y 15000 b) y 15000x m lim h→0 f (0 h h ) f (0) lim h→0 lim h→0 h 0 f(0) 15 000 La recta tangente a f(x) x2 15 000 en x0 0 es la del apartado a. Encuentra un punto perteneciente a la gráfica de la función f (x) x2 5x 7, en el que la recta tangente es paralela a la bisectriz del primer cuadrante. Al ser la tangente paralela a la bisectriz del primer cuadrante, y x, tiene su misma pendiente, m 1. m 1 f (x0) lim h→0 f (x0 h h ) f (x0) lim h→0 lim h→0 lim h→0 2 x0h h h2 5h lim h→0 (2x0 h 5) 2x0 5 Entonces, m 1 2x0 5, por lo que x0 3 En el punto (3, f(3)) (3, 1), la tangente a f(x) x2 5x 7 es paralela a la bisectriz del primer cuadrante. Halla la derivada de la función f (x) x2 1 en los puntos x 0, 1 y 2 por estos dos procedimientos. a) Calculando directamente f (0), f (1) y f (2). b) Obteniendo la función derivada f (x) y sustituyendo en ella los puntos x 0, 1 y 2. a) f (0) lim h→0 f (0 h h ) f (0) lim h→0 h 2 h 1 1 lim h→0 h 0 f (1) lim h→0 lim h→0 lim h→0 (h 2) 2 f (2) lim h→0 lim h→0 lim h→0 (h 4) 4 b) f (x) lim h→0 lim h→0 lim h→0 (h 2x) 2x f (0) 2 0 0 f (1) 2 1 2 f (2) 2 2 4 x 2 2xh h2 1 x 2 1 h [(x h)2 1] (x 2 1) h 4 4h h2 1 5 h [(2 h)2 1] (22 1) h 1 2h h2 1 2 h [(1 h)2 1] (12 1) h 13.13 [(x20 2x0h h2) 5(x0 h) 7] x20 5x0 7 h [(x0 h)2 5(x0 h) 7] (x20 5x0 7) h 13.12 h2 15 000 15 000 h 13.11 12x0h 6h2 24h h [6(x20 2x0h h2) 24(x0 h) 11] 6x20 24x0 11 h [6(x0 h)2 24(x0 h) 11] (6x20 24x0 11) h 13.10 Calcula la función derivada de las siguientes funciones aplicando la definición. a) f (x) 2 c) f (x) x2 3x b) f (x) 2x 5 d) f (x) 5x2 2 a) f (x) lim h→0 f (x h h ) f (x) lim h→0 2 h ( 2) lim h→0 h 0 0 b) f (x) lim h→0 f (x h h ) f (x) lim h→0 lim h→0 h 2h 2 c) f (x) lim h→0 f (x h h ) f (x) lim h→0 lim h→0 2 xh h h2 3h 2x 3 d) f (x) lim h→0 f (x h h ) f (x) lim h→0 lim h→0 10xh h 5h2 10x Si f (x) 0, ¿qué podemos decir de la función f? 0 f (x) lim h→0 f (x h h ) f (x) para cualquier valor de x ⇒ f(x h) f(x) 0 para cualquier valor de x ⇒ f(x h) f(x) para cualquier valor de x. Por tanto, la función f(x) es constante. Halla las derivadas de las siguientes funciones. a) y 2 c) y x e) y — x 1 4 — b) y x d) y 5 x4 f) y x —73 — a) y 0 c) y (x 12 ) 1 2 x 12 1 1 2 x 12 2 1 x e) y ( x 4) 4x 5 x 4 5 b) y 1 d) y (x 45 ) 4 5 x 45 1 4 5 x 1 5 5 4 5 x f) y 7 3 x 73 1 7 3 x 1 3 0 7 3 3 1 x 10 Calcula las derivadas de estas funciones. a) y ex b) y 2 3 x x c) y ex 2x d) y ex 2x 5x a) y ex b) y 2 3 x ln 2 3 c) y (2e)x ln(2e) d) y (10e)x ln(10e) Halla las derivadas del ejercicio anterior en el punto x0 0. a) 1 b) ln 2 3 c) ln(2e) d) ln(10e) Halla las siguientes derivadas. a) (7x5) d) (6x9 21x7 14x4 3x2 7) b) (12 sen x) e) (2 sen x 15 cos x) c) (23 5x) f) (ln x7 6 x4 12x) a) (7x5) 35x4 b) (12 sen x) 12 cos x c) (23 5x) 23 5x ln 5 d) (6x9 21x7 14x4 3x2 7) 54x8 147x6 56 x3 6x e) (2 sen x 15 cos x) 2 cos x 15 sen x f) (7 lnx x 4 6 12x) 7 x 4 6 x 46 1 12x ln 12 7 x 3 2 3 x 12x ln 12 13.19 13.18 13.17 13.16 13.15 [5(x h)2 2] 5x 2 2 h [(x h)2 3(x h)] (x 2 3x) h [ 2(x h) 5] ( 2x 5) h 13.14 Calcula estas derivadas. a) [(x5 2x4)(x3 2x 5)] b) [ln x(cos x 3 sen x)] c) — x 5 2x 4 4 x 3 x 3— d) — 2 1 s c e o n s x x— a) [(x5 2x4)(x3 2x 5)] (5x4 8x3)(x3 2x 5) (3x2 2)(x5 2x4) 8x7 14x6 12x5 45x4 40x3 b) [ln x(cos x 3 sen x)] 1 x (cos x 3 sen x) ( sen x 3 cos x)ln x c) x 5 2 x 4 4 x 3 x 3 d) 2 1 s c e o n s x x R E S O L U C I Ó N D E P R O B L E M A S Rosa necesita cortar un listón de madera de 1,6 metros en dos partes para construir el armazón de una cometa con forma de rombo. ¿Qué medidas deben tener las partes para que la superficie de la cometa sea máxima? Las diagonales medirán x y 1,6 x. El área del rombo será: A(x) D 2 d (1,6 2 x)x 0,8x x 2 2 La derivada será: A (x) 0,8 x, que se anula para x 0,8 metros. El rombo de área máxima tiene las dos diagonales iguales, luego en realidad es un cuadrado de 0,32 m2 de área. Con una cuerda de 20 metros de largo queremos formar un rectángulo atando sus extremos. De todos los rectángulos posibles, ¿cuál será el que tenga mayor área? Los lados medirán x y 10 x. El área será: A(x) b h (10 x)x 10x x2 La derivada será A (x) 10 2x, que se anula para x 5 metros. La figura de área máxima es un cuadrado. x 10 – x 13.22 d = x D = 1,6 – x d D x 1,6 – x 1,6 13.21 cos x(1 cos x) ( sen x)(2 sen x) (1 cos x)2 (8x 3 3)(x 5 4x 3) (5x 4 4)(2x 4 3x) (x 5 4x 3)2 13.20 A C T I V I D A D E S E J E R C I C I O S P A R A E N T R E N A R S E Tasa de variación media. Tasa de variación instantánea Halla la tasa de variación media de estas funciones en los intervalos que se indican. a) f (x) x 6, en [0, 2] b) g(x) 2x 5, en [4, 5] c) h(x) x2 4, en [ 1, 0] d) j (x) 3 x, en [ 1, 1] a) TVM[0, 2] f (2 2 ) f 0 (0) 4 2 6 1 b) TVM[4, 5] g (5 5 ) g 4 (4) 15 1 13 2 c) TVM[ 1, 0] h (0 0 ) ( h ( 1 ) 1) 4 1 ( 3) 1 d) TVM[ 1, 1] j (1 1 ) ( j ( 1) 1) 2 2 4 2 Estudia si las siguientes funciones crecen o decrecen en promedio en el intervalo [2, 3]. a) y 3x 1 d) y x2 x b) y 6 5x e) y 2 x2 c) y x2 3 f) y x2 6x a) TVM[2, 3] y (3 3 ) y 2 (2) 10 1 7 3 Crece. d) TVM[2, 3] y (3 3 ) y 2 (2) 12 1 6 6 Crece. b) TVM[2, 3] y (3 3 ) y 2 (2) 9 1 ( 4) 5 Decrece. e) TVM[2, 3] y (3 3 ) y 2 (2) 7 1 ( 2) 5 Decrece. c) TVM[2, 3] y (3 3 ) y 2 (2) 12 1 7 5 Crece. f) TVM[2, 3] y (3 3 ) y 2 (2) 9 1 ( 8) 1 Decrece. Calcula la tasa de variación media de la función f (x) 8 en el intervalo [ 2, 1] y, a partir de ella, describe cómo es su crecimiento. TVM[ 2, 1] f ( 1 1 ) ( f ( 2) 2) 8 1 8 0. Es una función constante. Identifica cuáles de las siguientes funciones crecen y cuáles decrecen, en promedio, en el intervalo [ 1, 1]. a) f (x) x2 4x b) g(x) 9x x3 c) h(x) x2 5x 6 d) m(x) x3 1 a) TVM[ 1, 1] f (1 1 ) ( f ( 1) 1) 3 2 5 4 Decrece. b) TVM[ 1, 1] g (1 1 ) ( g ( 1 ) 1) 8 2 ( 8) 8 Crece. c) TVM[ 1, 1] h(1 1 ) ( h ( 1 ) 1) 12 2 ( 2) 5 Decrece. d) TVM[ 1, 1] m (1 1 ) ( m 1 ( ) 1) 2 2 0 1 Crece. 13.26 13.25 13.24 13.23 Compara el crecimiento medio de estas funciones en el intervalo [ 2, 1]. a) f (x) 4x 3 b) g(x) x2 4x a) TVM[ 2, 1] f ( 1 1 ) ( f ( 2) 2) 1 1 ( 5) 4 Crece. b) TVM[ 2, 1] g ( 1 1 ) ( g ( 2 ) 2) 5 1 12 7 Decrece. En valor absoluto es mayor la tasa de variación media de la función g(x). Por tanto, g(x) decrece más rápidamente. Calcula la tasa de variación instantánea de estas funciones en los siguientes puntos. a) f (x) 7 2x, en x 0 y x 3 b) g(x) 4 3x, en x 1 y x 2 c) h(x) x2, en x 1 y x 2 a) TVI[0] lim h→0 f (0 h h ) f (0) lim h→0 7 2 h h 7 2 TVI[3] lim h→0 f (3 h h ) f (3) lim h→0 7 6 h 2h 13 2 b) TVI[ 1] lim h→0 lim h→0 4 3 h 3h 7 3 TVI[2] lim h→0 g (2 h h ) g (2) lim h→0 4 6 h 3h 2 3 c) TVI[1] lim h→0 h (1 h h ) h (1) lim h→0 ( 1 h h )2 ( 1) lim h→0 lim h→0 h( 2 h h) 2 TVI[ 2] lim h→0 lim h→0 lim h→0 lim h→0 h(4 h h) 4 Halla la tasa de variación instantánea de estas funciones en los puntos x 2, x 1 y x 4. a) y x3 2x2 b) y 3x 2 c) y x2 2x 1 d) y — 1 x x— a) TVI[ 2] lim h→0 lim h→0 lim h→0 4 h 4 h h2 h3 4 TVI[1] lim h→0 y (1 h h ) y (1) lim h→0 lim h→0 7 h 5 h h2 h3 7 TVI[4] lim h→0 y (4 h h ) y (4) lim h→0 lim h→0 64h 1 h 4h2 h3 64 b) TVI[ 2] lim h→0 lim h→0 lim h→0 6 h 3h 6 3 TVI[1] lim h→0 y (1 h h ) y (1) lim h→0 3(1 h) h 2 5 lim h→0 3 3 h h 3 3 TVI[4] lim h→0 y (4 h h ) y (4) lim h→0 lim h→0 12 3 h h 12 3 3(4 h) 2 14 h 3( 2 h) 2 ( 4) h y ( 2 h) y ( 2) h (4 h)3 2(4 h)2 96 h (1 h)3 2(1 h)2 3 h ( 2 h)3 2( 2 h)2 0 h y ( 2 h) y ( 2) h 13.29 4 4h h2 4 h ( 2 h)2 ( 4) h h ( 2 h) h ( 2) h 1 2h h2 1 h g ( 1 h) g ( 1) h 13.28 13.27 c) TVI[ 2] lim h→0 lim h→0 lim h→0 6h h h2 6 TVI[1] lim h→0 y (1 h h ) y (1) lim h→0 lim h→0 1 h h2 0 TVI[4] lim h→0 y (4 h h ) y (4) lim h→0 lim h→0 6 h h h2 6 d) TVI[ 2] lim h→0 lim h→0 lim h→0 lim h→0 h( 4 h 2h) 4 1 TVI[1] lim h→0 y (1 h h ) y (1) lim h→0 lim h→0 lim h→0 h(1 h h) 1 TVI[4] lim h→0 y (4 h h ) y (4) lim h→0 lim h→0 lim h→0 h(16 h 4h) 16 1 Derivada en un punto. Recta tangente Halla la derivada de las siguientes funciones en los puntos indicados. a) f (x) 6, en x0 4 b) g(x) 3x 9, en x0 2 c) h(x) x3, en x0 0 d) j (x) 4 2x2, en x0 0 a) f (4) lim h→0 f (4 h h ) f (4) lim h→0 6 h 6 0 b) g ( 2) lim h→0 lim h→0 lim h→0 6 h 3h 6 3 c) h (0) lim h→0 h (0 h h ) h (0) lim h→0 h 3 h 0 0 d) j (0) lim h→0 j (0 h h ) j (0) lim h→0 4 2 h h2 4 lim h→0 2h 0 Calcula la derivada de las siguientes funciones en los puntos señalados. a) f (x) —3 x —, en x0 6 b) g(x) — 2 x x 1 1 — , en x0 0 a) f ( 6) lim h→0 lim h→0 lim h→0 lim h→0 2 h( 6 h h) 12 1 b) g (0) lim h→0 g (0 h h ) g (0) lim h→0 lim h→0 lim h→0 h(2h 3h 1) 3 h 2 1 h 2h 1 1 h 2 h h 1 1 1 h 6 2( 6 6 h h ) h 6 3 h 1 2 h f ( 6 h) f ( 6) h 13.31 3( 2 h) 9 3 h g ( 2 h) g ( 2) h 13.30 20 4h 20 5h 16 4h h 1 4 4 h h 5 4 h 2 h 1 2 h 2h h 1 1 1 h h 2 h 2 2h 2 h 4 2h h 1 2 2 h h 1 2 h y ( 2 h) y ( 2) h (4 h)2 2(4 h) 1 9 h (1 h)2 2(1 h) 1 0 h ( 2 h)2 2( 2 h) 1 9 h y ( 2 h) y ( 2) h Obtén la ecuación de la recta tangente a la gráfica de f (x) 3x2 x en el punto x0 2. f( 2) 3 ( 2)2 ( 2) 14 m f ( 2) lim h→0 lim h→0 m f ( 2) lim h→0 lim h→0 h ( 13 h 13h) 13 Recta tangente: y 14 13 (x 2) Observando la gráfica de la función, ¿en qué puntos de la misma la derivada de la función es cero? En ( 2, 4) y en (1, 1). Esboza la gráfica de la función f (x) en el punto x0 5 en los siguientes supuestos. a) f (5) 3 b) f (5) 4 c) f (5) 1 d) f (5) 2 a) b) c) d) Halla el ángulo que forma la recta tangente a la curva y 4x3 9x 2 en el punto x0 3 con el eje de abscisas. y (3) lim h→0 y (3 h h ) y (3) lim h→0 y (3) lim h→0 lim h→0 y (3) lim h→0 117 ⇒ tg 117 ⇒ 89 30 37 Calcula en qué punto la gráfica de f (x) 2 4x2 x4 corta al eje de ordenadas y halla la recta tangente a la misma en ese punto. x 0 ⇒ f(0) 2 m f (0) lim h→0 f(0 h h ) f (0) lim h→0 2 4h2 h h4 2 lim h→0 h (4h h h2) 0. Recta tangente: y 2 0 13.36 h (4h2 36h 117) h 108 108h 36h2 4h3 108 9h h 4(27 27h 9h2 h3) 27 9h 135 h 4(3 h)3 9(3 h) 2 137 h 13.35 1 1 O Y X 1 2 1 1 O Y X 1 1 1 1 O Y X 1 4 1 1 O Y X 1 3 13.34 1 O 1 X Y f (x) 13.33 12 12h 3h2 2 h 14 h 3( 2 h)2 ( 2 h) 14 h f ( 2 h) f ( 2) h 13.32 Derivada de una función Calcula, utilizando la definición, la derivada de las funciones siguientes. a) f (x) 4 b) g(x) 7x c) h(x) 2 5x d) i (x) x2 5x e) j (x) x4 9x2 f) m(x) — x 2 x 1— a) f (x) lim h→0 f (x h h ) f (x) lim h→0 4 h 4 0 b) g (x) lim h→0 g (x h h ) g(x) lim h→0 7(x h h ) 7x 7 c) h (x) lim h→0 h (x h h ) h(x) lim h→0 5 d) i (x) lim h→0 i (x h h ) i(x) lim h→0 lim h→0 2 xh h h 2 5h 2x 5 e) j (x) lim h→0 j (x h h ) j(x) lim h→0 j (x) lim h→0 4x 3 18x f) m (x) lim h→0 m (x h h ) m(x) lim h→0 lim h→0 hx2 hx (x h x2 h ) h x 2 x 2 1 Dada la función f (x) 6x2 2x: a) Usa la definición para hallar su derivada. b) A partir del resultado anterior, calcula f (0), f (3) y f ( 1). a) f (x) lim h→0 f (x h h ) f (x) lim h→0 lim h→0 12xh 6 h h2 2h 12x 2 b) f (0) 2 f (3) 38 f ( 1) 10 Derivada de funciones elementales y operaciones Halla la derivada de las siguientes funciones en los puntos indicados. a) f (x) x2 5, en x0 0 b) g(x) x2 6x 2, en x0 1 c) h(x) x3 x 3, en x0 1 d) j (x) 4x x2, en x0 2 a) f (x) 2x; f (0) 2 0 0 b) g (x) 2x 6; g ( 1) 2 ( 1) 6 4 c) h (x) 3x2 1; h (1) 3 12 1 2 d) j (x) 4 2x; j (2) 4 2 2 0 13.39 6(x h)2 2(x h) 6x 2 2x h 13.38 ( x x h )2 h 1 x 2 x 1 h 4x 3h 6x 2h2 4xh3 h4 18xh 9h2 h (x h)4 9(x h)2 x 4 9x2 h (x h)2 5(x h) x 2 5x h 2 5(x h) 2 5x h 13.37 Calcula la derivada de las siguientes funciones. a) y 3x5 6x3 2x 9 d)y x —1 5 —x —9 8 — b) y 4 ln x 5 ex e) y 2 sen x 3 cos x c) y —1 4 —x4 —3 2 —x2 8x 7 f) y 4 x 6x 2 5 3 x a) y 15x4 18x2 2 d)y 2 1 x 1 5 b) y 4 x 5ex e) y 2 cos x 3 sen x c) y x3 3x 8 f)y 1 4 x 34 12x 3 5 3 x 23 4 4 1 x 3 1 x 2 3 5 3 3 x 2 Calcula f (2), f ( 3), f (7) y f ( 4) obteniendo previamente la derivada de f (x) x2 ex. f (x) 2x ex x2 ex ex (2x x2) f (2) e2 (4 4) 8 e2 f ( 3) e 3 ( 6 9) 3 e 3 f (7) e7 (14 49) 63 e7 f ( 4) e 4 ( 8 16) 8 e 4 Halla la derivada de las siguientes funciones. a) y (4x 2) ex d) y — 2 x x 1 3 — b) y (x3 7x2) ln x e) y — 2x x 2 5 — c) y 5 x sen x f) y — 4 3 x x 6— a) y 4 ex ex (4x 2) d)y (2x 5 3)2 b) y (3x2 14x) ln x x 3 x 7x 2 e) y 2x(2x (2 x 5) 5 )2 2x 2 2 ( x 2x 2 1 5 0 )2 x c) y 1 5 x 45 sen x 5 x cos x f) y 4(3 (3 x) x 4 )2 x 6 (3 1 8 x)2 Obtén la ecuación de la recta tangente a la función f (x) — x 2 4 x 5— en el punto x0 5. f (x) 8x 2 1 4 6 ( x x 2 2 5) 4x 1 2 6 x 2 20 ⇒ m f ( 5) 1 4 2 0 0 0 1 3 0 f( 5) ( 4 5 ( ) 2 5 ) 5 1 Recta tangente: y 1 1 3 0 (x 5) ⇒ y 1 3 0 x 1 2 La ecuación de la recta tangente a una curva es y 5 3 (x 1). a) ¿Cuál es el punto de tangencia? b) ¿Y la derivada de la función en ese punto? a) ( 1, 5) b) f ( 1) 3 13.44 13.43 2x 3 (x 1) 2 (2x 3)2 13.42 13.41 13.40 Comprueba que la pendiente de la recta tangente a las curvas f (x) 2x2 x y g(x) x en x0 0 es la misma. f (x) 4x 1; f (0) 1 g (x) 1; g (0) 1 Considera la función f (x) — 2 3 x3— — 3 2 x2— 2x 5. a) Halla la ecuación de la recta tangente a su gráfica en el punto de abscisa 2. b) Encuentra otro punto de esa curva en el que la recta tangente sea paralela a la obtenida en el apartado anterior. a) f (x) 2x2 3x 2 f (2) 8 6 2 0 f(2) 1 3 6 6 4 5 1 3 6 5 1 3 . Recta tangente: y 1 3 0; y 1 3 b) m f (a) 2a2 3a 2 0; a 3 4 5 ; a 2 y a 1 2 1 2 , 1 2 3 4 3 Halla la ecuación de las rectas tangentes a la curva y 2x2 24x en los puntos en los que esta corta al eje de abscisas. y 0 ⇒ 2x2 24x 0 ⇒ 2x(x 12) 0 ⇒ x 0; x 12 y 4x 24; y (0) 24; y (12) 24 Rectas tangentes: y 24x; y 24 (x 12) Halla la derivada de las siguientes funciones. a) y —x 5 9— —x 3 6— — 2 8 x2— —4 7 — b) y 3 4 x 1 0 a) y 9 5 x 8 2x 5 2 x b) y 3 4 x 34 Calcula la derivada de estas funciones. a) y —2 x — — x 5 2 — — 8 7 x3 — 3x e) y 2x x2 2x h) y (x 4 6x 1) ln x b) y f) y — 5 1 ln x x 2 7— i) y —1 x — x6 6x c) y sen x cos x g) y —3 se c n os x x 1— j) y (2x4 6x 9) 3x d) y — 9x3 3 x 1— a) y 2x 2 10x 3 2 8 1 x 4 3 x 2 2 1 x 0 3 8 2 x 1 4 3 b) y c) y cos2 x sen2 x d) y e) y 2x (ln 2 x2 2x) 2 f) y g) y 3 cos s 2 e x n x h) y ( 4x 5 6x 2) ln x x 5 6x 2 i) x 1 2 (6x5 6x x6 6x ln 6) j) y 3x [(8x3 6) (2x4 6x 9) ln 3] 3 cos2 x (3 sen x 1)sen x cos2 x 5 x 5x 2 2x(5 ln x 7) (1 x 2)2 27x 2 3x (9x 3 1) 3x ln 3 (3x)2 21x 2 56x 42 (x 3 4x 2 6x 2)2 ——7 — x3 4x2 6x 2 13.49 1 10 x 3 4 4 x 3 1 10 x x — 5 13.48 13.47 3 9 16 4 13.46 13.45 C U E S T I O N E S P A R A A C L A R A R S E Si la tasa de variación media de una función f (x) en el intervalo [3, 4] es 6 y la de otra función g(x) en el mismo intervalo es 6, ¿cuál de ellas crece o decrece más rápidamente en media? Las dos crecen y decrecen con la misma rapidez. La tasa de variación instantánea de una función g(x) en el punto x 4 es 7. ¿Cuál es la derivada de esa función en x0 4? a)4 b) 3 c)7 d) 28 f (4) 7 Si la recta tangente a una curva f (x) en un punto es y 9 2 (x 3), ¿cuánto vale f ( 3)? f ( 3) 2 La pendiente de la recta tangente a la curva f (x) en el punto ( 1, 5) es 2 y f (9) 2. ¿Qué se puede decir de las rectas tangentes a f (x) en los puntos x 1 y x 9? Que son paralelas. Escribe tres funciones cuya derivada sea 2. a) ¿En qué se diferencian esas funciones? b) ¿Cuántas funciones tienen su derivada igual a 2? f(x) 2x f(x) 2x 1 f(x) 2x 9 a) En la constante. b) Infinitas. El dominio de una función racional es R {3}. ¿Tiene derivada en x0 3? Razona tu respuesta. No, porque al hacer la derivada, en el denominador aparece el que tenía la función elevado al cuadrado y, por tanto, su dominio sería el mismo. Explica si es posible que una función tenga el mismo valor de su derivada en dos puntos distintos. En caso afirmativo, pon un ejemplo que lo confirme. Sí es posible: f(x) x. La derivada es 1 en todos los números reales. Observa la gráfica e indica si las siguientes derivadas en un punto son positivas, negativas o nulas. a) f ( 3) c) f (4) e) f ( 2) b) f ( 4) d) f (2) f) f (0) Son positivas: f (4) y f ( 2). Es negativa: f ( 4). Son nulas: f ( 3), f (0) y f (2). Teniendo en cuenta la derivada de la función exponencial ax, ¿cómo se llega a la conclusión de que (ex) ex? (ex) ex ln e ex 1 ex. 13.58 1 O 1 X Y f (x) 13.57 13.56 13.55 13.54 13.53 13.52 13.51 13.50 P R O B L E M A S P A R A A P L I C A R En un tramo de una prueba ciclista, la velocidad del ganador, en kilómetros por minuto, ha seguido la función v(t) 0,8t 0,2t 2, siendo t el tiempo en minutos. La aceleración media es la tasa de variación media de la velocidad, y la aceleración instantánea, la derivada de la velocidad. a) ¿Cuál ha sido la aceleración media en el período [1, 2], es decir, durante el segundo minuto? ¿Y durante el cuarto minuto? b) ¿En cuál de ellos ha crecido o decrecido más rápidamente la velocidad? c) Halla la aceleración en el instante t 0, a los 2 y a los 4 minutos. a) VM[1, 2] v (2 2 ) v 1 (1) 0,8 1 0,6 0,2 VM[3, 4] v (4 4 ) v 3 (3) 0 1 0,6 0,6 b) 0,2 0,6 . Ha decrecido más rápidamente en el segundo intervalo. c) a(t) 0,8 0,4t a(0) 0,8 0,4 0 0,8 a(2) 0,8 0,4 2 0 a(4) 0,8 0,4 4 0,8 El número de habitantes de una ciudad (en miles), en función del tiempo, t, en años es: N(t) 10 6t t 2 a) Halla la tasa de variación media de la población en los intervalos [1, 2] y [4, 5]. b) ¿Cómo ha sido su crecimiento medio en los dos intervalos anteriores? ¿En cuál de los dos ha crecido o decrecido más rápidamente? c) Calcula la tasa de variación instantánea de la población en t 3 y t 6. a) TVM[1, 2] N (2 2 ) N 1 (1) 18 1 15 3 TVM[4, 5] N (5 5 ) N 4 (4) 15 1 18 3 b) Entre los años 1 y 2 ha crecido, y entre los años 4 y 5 ha decrecido. En los dos intervalos ha variado al mismo ritmo. c) TVI[3] lim h→0 lim h→0 lim h→0 h h 2 0 TVI[6] lim h→0 lim h→0 lim h→0 6h h h 2 6 Una de las curvas de un circuito de fórmula 1 tiene la forma de la gráfica de esta función. y x3 3x 4, con 0 x 2 Al llegar al punto de la curva en el que la abscisa es x 0,5, uno de los vehículos se ha salido del trazado y ha seguido la trayectoria de la tangente a la curva en ese punto. Escribe la ecuación de dicha trayectoria. y(0,5) 2,625. y 3x2 3 ⇒ y (0,5) 3 0,52 3 2,25. Trayectoria: y 2,625 2,25 (x 0,5) Una comunidad autónoma viene publicando un boletín sobre comercio justo. Su tirada ha variado según la fórmula f (t) 20t 2 8t 5000, donde t se expresa en años. a) Calcula el crecimiento medio de la tirada en el primer año y entre los años quinto y sexto. ¿En cuál de los dos períodos ha sido más rápido? b) Halla el crecimiento del número de ejemplares distribuidos justo en el décimo año. a) TVM[0, 1] f (1 1 ) f 0 (0) 5028 1 5000 28 TVM[5, 6] f (6 1 ) f 0 (5) 5768 1 5540 228 El crecimiento ha sido más rápido entre el quinto y el sexto año. b) TVI[10] lim h→0 f (10 h h ) f (10) lim h→0 lim h→0 h(408 h 20h) 408 20 (10 h)2 8 (10 h) 5000 7080 h 13.62 13.61 10 6(6 h) (6 h)2 10 h N(6 h) N(6) h 10 6(3 h) (3 h)2 19 h N(3 h) N(3) h 13.60 13.59 La contaminación lumínica dificulta algunas actividades como las observaciones astronómicas. Para medir el brillo del cielo respecto al brillo natural en un determinado emplazamiento, I, se utiliza la fórmula I 1200 r 2,5, siendo r la distancia en kilómetros del lugar de observación al centro urbano más próximo. Calcula la velocidad media de variación del brillo entre dos lugares situados a 90 y 95 kilómetros del centro urbano. ¿Crece o decrece el brillo? TVM[90, 95] I (9 9 5 5 ) I 9 ( 0 90) 0,0136 5 0,0156 0,0004. Decrece. El índice de masa corporal (IMC) es una magnitud que ayuda a valorar si la alimentación y el desarrollo de una persona son adecuados. Se obtiene dividiendo el peso de una persona, en kilogramos, entre el cuadrado de su estatura, h, en metros. Se está realizando un estudio nutricional de un grupo de adolescentes que pesan 50 kilogramos. En ellos, el IMC sigue la función y (h) — 5 h 0 2 — . a) Estudia si el índice de masa corporal es creciente o decreciente en el intervalo [1,50; 1,60]. b) Describe por escrito lo que significa el resultado anterior. c) ¿Existe algún valor de la altura para el que la variación del índice de masa corporal sea nula? a) TVM[1,50; 1,60] 19,53 0 ,10 22,22 26,9. Decrece. b) A medida que aumenta la altura de los adolescentes, el IMC disminuye. c) No, la función no se anula nunca. El hermanito de Andrés tiene un muñeco que oscila arriba y abajo sujeto a un muelle. Su altura en centímetros se corresponde con la función y(t) 100 30 sen t, con t en segundos. a) Halla la velocidad media del muñeco en el intervalo 0, — 2 — segundos. b) Estudia, en promedio, el crecimiento y decrecimiento de la altura en los intervalos 0, — 2 — y — 2 —, . c) Calcula la velocidad del muñeco en los instantes t 0, t — 4 — y t segundos. a) TVM 0, 2 6 0 b) TVM 0, 2 6 0 . Crece. TVM 2 , 60 . Decrece. c) y (t) 30 cos t y (0) 30 cos 0 30 y 4 30 cos 4 15 2 y ( ) 30 cos 30. 100 130 2 y ( ) y 2 2 130 100 2 y 2 y (0) 2 13.65 IMC(1,60) IMC(1,50) 1,60 1,50 13.64 13.63 R E F U E R Z O Tasa de variación media. Tasa de variación instantánea Calcula la tasa de variación media de estas funciones en los intervalos que se indican. a) f (x) 2x 4, en [ 2, 1] c)h(x) x3 3x2 8, en [1, 2] b) g(x) 2x4 6x2, en [ 1, 0] d) m(x) x —1 x —, en [2, 3] a) TVM[ 2, 1] f ( 1 1 ) ( f ( 2) 2) 2 1 ( 4) 6 b) TVM[ 1, 0] g (0) 0 g 1 ( 1) 0 1 4 4 c) TVM[1, 2] h (2 2 ) h 1 (1) 12 1 4 16 d) TVM[2, 3] m (3 3 ) m 2 (2) 5 6 Estudia el crecimiento medio de las siguientes funciones en el intervalo [4, 5]. a) f (x) 1 2x3 b) g(x) 3x2 x 2 a) TVM[4, 5] f (5 5 ) f 4 (4) 249 1 127 122. Decrece. b) TVM[1, 2] g (2 2 ) g 1 (1) 1 78 1 50 28. Crece. Halla la tasa de variación instantánea de las funciones siguientes en x0 3. a) f (x) 7x 9 c) h(x) 2x2 5 b) g(x) 1 d) i (x) 4x x2 a) TVI[3] lim h→0 f (3 h h ) f (3) lim h→0 lim h→0 7 h h 7 b) TVI[3] lim h→0 g (3 h h ) g(3) lim h→0 1 h 1 0 c) TVI[3] lim h→0 h (3 h h ) h(3) lim h→0 lim h→0 12h h 2h2 12 d) TVI[3] lim h→0 i (3 h h ) i (3) lim h→0 lim h→0 10h h h2 10 Derivada en un punto. Recta tangente Utiliza la definición de derivada en un punto para calcular estas cantidades. a) f (2), si f (x) 6 4x c) h ( 1), si h(x) x3 x b) g (0), si g(x) 3x 2x2 d) i (1), si i (x) 5 2x a) f (2) lim h→0 f (2 h h ) f (2) lim h→0 6 4(2 h h) 2 lim h→0 h 4h 4 b) g (0) lim h→0 g (h) h g(0) lim h→0 3 h 2 h h2 0 lim h→0 h(3 h 2h) 3 c) h ( 1) lim h→0 lim h→0 lim h→0 2 h 3 h h2 h3 2 d) i (1) lim h→0 i (1 h h ) i (1) lim h→0 5 2(1 h h) 3 lim h→0 h 2h 2 ( 1 h)3 ( 1 h) 0 h h( 1 h) h( 1) h 13.69 4(3 h) (3 h)2 21 h 2(3 h)2 5 13 h 7(3 h) 9 30 h 13.68 13.67 3 1 3 2 1 2 1 13.66 Comprueba que el valor de la derivada de la función f (x) 2x3 6x2 x 1 es el mismo en x0 0 y x0 2. f (0) lim h→0 f (h) h f (0) lim h→0 lim h→0 h(2h2 h 6h 1) 1 f (2) lim h→0 f (2 h h ) f (2) lim h→0 lim h→0 h 6h h 2 2h3 1 Halla la recta tangente a la gráfica de la función f (x) 2x 4x2 en estos puntos. a) x0 4 b) x0 0 c) x0 3 a) f(4) 56 f (4) lim h→0 f (4 h h ) f (4) lim h→0 lim h→0 30h h 4h2 30 Recta tangente: y 56 30(x 4) b) f(0) 0 f (0) lim h→0 f (h) h f (0) lim h→0 2 h 4 h h2 0 lim h→0 h(2 h 4h) 2 Recta tangente: y 2 x c) f( 3) 42 f ( 3) lim h→0 lim h→0 lim h→0 26h h 4h2 26 Recta tangente: y 42 26(x 3) Derivada de funciones elementales y operaciones Obtén la recta tangente a las curvas siguientes en los puntos que se indican. a) f (x) x2 2x 1, en x0 2 b) g(x) 3x2 3, en x0 1 c) h(x) x3 x 4, en x0 0 a) f(2) 9 f (x) 2x 2 f (2) 6 Recta tangente: y 9 6(x 2) b) g( 1) 0 g (x) 6x g ( 1) 6 Recta tangente: y 6(x 1) c) h(0) 4 h (x) 3x2 1 h (0) 1 Recta tangente: y 4 x 13.72 2( 3 h) 4( 3 h)2 42 h f ( 3 h) f ( 3) h 2(4 h) 4(4 h)2 56 h 13.71 2(2 h)3 6(2 h)2 2 h 1 7 h 2h3 6h2 h 1 1 h 13.70 Calcula la derivada de estas funciones. a) y 2x3 6x2 x g) y —1 4 — 3 x b) y —2 5 —x5 —1 3 —x3 —1 2 —x2 h) y 5x—83 — x—47 — c) y x 1 2x 3 i) y 2x 4 ln x d) y —3 4 —x 4 —5 2 —x 2 —7 9 — j) y 3 7x 9x e) y 8 x 3 x k) y 5 cos x 2 f) y 9x 6x 1 3 l) y 3x 4 sen x a) y 6x2 12x g) y 1 1 2 x 23 b) y 2x4 x2 x h) y 4 4 0 x 53 4 7 x 37 c) y x 2 6x 4 i) y 2 4 x d) y 3x 5 5x 3 j) y 3 7x ln 7 9x ln 9 e) y 1 8 x 78 3 2 x 12 k) y 5 sen x f) y 9 6x 2 l) y 3 4 cos x Halla la derivada de los siguientes productos y cocientes de funciones. a) y x2 ln x d) y (3x2 x) ex b) y (4x 1) sen x e) y —4x x 3— c) y — 1 6x 2x — f) y — 3x x 2 2 — a) y 2x ln x x b) y 4 sen x (4x 1) cos x c) y (1 6 2x)2 d) y (6x 1) ex (3x2 x) ex ex (3x2 5x 1) e) y 4x (4x x 2 3) 1 x 2 3 f) y ( 3 3 x x 2 2 4 ) x 2 A M P L I A C I Ó N Si la derivada de una función f (x) es una constante, esto es, f (x) k, ¿cómo es la función? f(x) kx b. Es una función lineal. Comprueba que la tasa de variación instantánea de la función f(x) x5 es la misma en los valores de x opuestos entre sí. TVI[x] lim h→0 f (x h h ) f (x) lim h→0 ( x h h )5 x 5 TVI(x) lim h→0 5x4 TVI[ x] lim h→0 lim h→0 ( x h h)5 x 5 TVI( x) lim h→0 5x4 x 5 5x 4h 10x 3h2 10x 2h3 5xh4 h5 x 5 h f ( x h) f ( x) h x 5 5x 4h 10x 3h2 10x 2h3 5xh4 h5 x 5 h 13.76 13.75 2x (3x 2) x 2 3 (3x 2)2 6(1 2x) 6x ( 2) (1 2x)2 13.74 13.73 Utilizando la definición, calcula la derivada de estas funciones. a) f (x) x b) g(x) x2 2 a) f (x) lim h→0 f (x h h ) f (x) lim h→0 lim h→0 lim h→0 b) g (x) lim h→0 g (x h h ) g(x) lim h→0 lim h→0 lim h→0 lim h→0 ¿En qué puntos de la curva y — x x 2 1 2— la recta tangente tiene pendiente 2? y x 2 ( x 2x 1 )2 2 2 ⇔ x2 2x 2 2(x 1)2 ⇔ 3x2 6x 0 ⇔ y ⇔ Halla los puntos de la curva f (x) — 2 x x 2 1— en los que las rectas tangentes a la misma forman un ángulo de 45 con el eje de abscisas. f (x) m tg 1 f (x) (x 3 2)2 1 ⇒ x2 4x 4 3 ⇒ x2 4x 1 0 x 2 3 f ( 2 3 ) 2 3 f ( 2 3 ) 2 3 Los puntos buscados son ( 2 3 , 2 3 ) y ( 2 3 , 2 3 ). Calcula la ecuación de la recta tangente a la curva y x3 x2 x 4 en el punto de ordenada 2. y 2 ⇔ x3 x2 x 4 2 ⇔ x3 x2 x 2 0 ⇔ x 2 y 3x2 2x 1 y (2) 7 Recta tangente: y 2 7(x 2) 13.80 4 2 3 1 3 2( 2 3 ) 1 2 3 2 4 2 3 1 3 2( 2 3 ) 1 2 3 2 4 2 3 2 4 1 2 2 4 1 6 4 2 2(x 2) (2x 1) (x 2)2 13.79 x 0 x 2 2x(x 1) (x 2 2) 1 (x 1)2 13.78 x x 2 2 x 2 2xh h2 2 x 2 2 h( x 2 2x h h 2 2 x 2 2 ) (x h)2 2 (x 2 2) h ( ( x h) 2 2 x 2 2 ) ( ( x h) 2 2 x 2 2 )( ( x h)2 2 x 2 2 ) h ( ( x h) 2 2 x 2 2 ) ( x h) 2 2 x 2 2 h 1 2 x x h x h( x h x ) ( x h x ) ( x h x ) h( x h x ) x h x h 13.77 Calcula la derivada de estas funciones. a) y (ln 3)x 3 ln x b) y ex2 4x ex c) y — x x 2 ex 1 — d) y — x 4 3 x3 2x 2 2 1— e) y —1 6 — 6 x f) y x sen x cos x g) y —(x3 ex 2x ) 2 ln x— h) y a) y ln 3 3 x b) y 2ex 4x ln 4 ex 4x ex c) y d) y e) y 3 1 6 x 56 3 4 x 32 1 3 x 43 f) y sen x cos x x cos2 x x sen2 x g) y h) y Encuentra el valor de los términos desconocidos en la función f (x) ax2 bx c si se cumplen estas tres condiciones. f (0) 5 f (0) 0 f (0) 3 (La derivada segunda, f , es la función que se obtiene al calcular la derivada de la derivada de f .) f (x) 2ax b f (x) 2a f (0) 5 ⇒ c 5 f (0) 0 ⇒ b 0 f (0) 3 ⇒ 2a 3 ⇒ a 3 2 Dibuja una función con derivada nula en x 1 y x 2, derivada positiva en los puntos de los intervalos ( , 1) y (2, ), y derivada negativa en el intervalo ( 1, 2). 1 1 O Y X 13.83 13.82 1 x x 2 ln x x x [(3x 2 2)ln x (x 2 2)] (ex 2) (x 3 2x)ln x ex (ex 2)2 1 3 3 x 4 3 4 x 3 1 36 6 x 5 (4x 3 4x)(3x 3 2) (x 4 2x 2 1) 9x 2 (3x 3 2)2 (ex x ex)(x 2 1) x ex 2x (x 2 1)2 ln x— x 1— 3 x 3—2 x 13.81 P A R A I N T E R P R E T A R Y R E S O L V E R El cultivo de bacterias En el laboratorio de un hospital han analizado la evolución de un cultivo de bacterias al aplicarle un antibiótico, obteniendo estos datos. • El número inicial de bacterias fue de 600. • Al sexto día no quedaba ninguna. • El número máximo de patógenos se alcanzó a las 60 horas. a) Halla los valores de a, b y c que permiten ajustar los datos anteriores a este tipo de función. N(t) at2 bt c Donde N(t) es el número de bacterias cuando han transcurrido t días. b) Calcula el número máximo de bacterias. c) Estudia si el número de patógenos estaba creciendo más deprisa cuando había pasado un día o cuando habían transcurrido dos. a) ⇒ ⇒ N (t) 100t2 500t 600 b) N(t) 100 2,52 500 2,5 600 1225 c) N (t) 200t 500 ⇒ El número de bacterias crecía más deprisa cuando había pasado un día. Gráfica de la velocidad La gráfica de la derecha representa la velocidad de un vehículo, v, en función del tiempo, t, para t 0. La función velocidad es la derivada de la función e(t) que nos da el espacio recorrido por el vehículo. a) ¿Cuál de las siguientes expresiones es la ecuación de v(t)? A) v(t) B) v(t) b) ¿Cuál de las siguientes es la ecuación de e(t)? A) e(t) B) e(t) c) ¿Cuál de estas gráficas representa a e(t)? a) La A b) La B c) La B 1 O 1 1 O 1 1 O 1 t e t e t e A B C t 2 t 2 si si t 2 2t t 2 t 2 si si 2t t 2 t 2 si si 2t 2 t 2 t 2 si si 2t 2 1 O 1 v t v (t) 13.85 N (1) 300 N (2) 100 a 100 b 500 c 600 t 0 ⇒ N(t) 600 ⇒ c 600 t 6 ⇒ N(t) 0 ⇒ 36a 6b 600 0 t 6 2 0 4 2,5 ⇒ N (t) 2at b 0 ⇒ 5a b 13.84 A U T O E V A L U A C I Ó N Halla la tasa de variación media de estas funciones en los intervalos que se indican. a) f (x) 8 3x, en [ 2, 1] b) g(x) 2x2 x, en [3, 4] c) h(x) x2 5x 1, en [ 1, 0] a) TVM[ 2, 1] f ( 1) 1 f 2 ( 2) 11 1 14 3 b) TVM[3, 4] g (4 4 ) g 3 (3) 36 1 21 15 c) TVM[ 1, 0] h (0) 0 h 1 ( 1) 1 1 5 4 Calcula la tasa de variación instantánea de estas funciones en los puntos señalados. a) f (x) x3 6x, en x0 2 b) g(x) 2x 5x2, en x0 1 c) h(x) 4x2 2x3, en x0 3 a) TVI[2] lim h→0 f (2 h h ) f (2) lim h→0 TVI(2)] lim h→0 lim h→0 h(18 h 6h h2) 18 b) TVI[ 1] lim h→0 lim h→0 TVI( 1)] lim h→0 lim h→0 h( 8 h 5h) 8 c) TVI[ 3] lim h→0 lim h→0 TVM[ 1, 0]] lim h→0 lim h→0 78 Utilizando la definición de derivada de una función en un punto, halla y (4) para las siguientes funciones. a) y(x) 6 8x c) y(x) 3x2 2x 7 b) y(x) — 3x 2 6 — d) y(x) —x 3 — —1 2 — a) y (4) lim h→0 y (4 h h ) y (4) lim h→0 lim h→0 h 8h 8 b) y (4) lim h→0 y (4 h h ) y (4) lim h→0 lim h→0 lim h→0 y (4) lim h→0 9 h(h h 6) 54 1 c) y (4) lim h→0 y (4 h h ) y (4) lim h→0 lim h→0 y (4) lim h→0 h(3h h 26) 26 d) y (4) lim h→0 y (4 h h ) y (4) lim h→0 lim h→0 lim h→0 3 h h 1 3 8 2h 6 3 5 h 4 3 h 1 2 5 6 h 48 24h 3h2 8 2h 56 h 3(4 h)2 2(4 h) 7 49 h 6 9 (h h 6) 6 h 3(h 2 6) 1 9 h 3(4 2 h) 6 1 9 h 6 8(4 h) 26 h 13.A3 h( 78 22h 2h2) h 36 24h 4h2 54 54h 18h2 2h3 90 h 4( 3 h)2 2( 3 h)3 90 h h( 3 h) h( 3) h 2 2h 5 10h 5h2 3 h 2( 1 h) 5( 1 h)2 3 h g( 1 h) g( 1) h 8 12h 6h2 h3 12 6h 20 h (2 h)3 6(2 h) 20 h 13.A2 13.A1 Halla la derivada de las siguientes funciones. a) y 3x6 8x5 4x4 6x b) y 2x 1 5x 3 3 c) y 6 5 x a) y 18x5 40x4 16x3 6 b) y 2x 2 15x 4 x 2 2 1 x 5 4 c) y Calcula la ecuación de la recta tangente a las gráficas de estas funciones en los puntos citados. a) f (x) 9x2 6x 3, en x0 0 b) g(x) 8x 7, en x0 5 c) h(x) 2x4 4x2 1, en x0 2 d) m(x) — 2 1 x — , en x0 1 a) f(0) 3 f (0) lim h→0 f (h) h f (0) lim h→0 lim h→0 h(9h h 6) 6 Recta tangente: y 3 6x b) g( 5) 47 g ( 5) lim h→0 lim h→0 lim h→0 8 h h 8 Recta tangente: y 47 8 (x 5) c) h(2) 49 h (2) lim h→0 h (2 h h ) h(2) lim h→0 lim h→0 80 Recta tangente: y 49 80 (x 2) d) m(1) 1 m (1) lim h→0 lim h→0 lim h→0 lim h→0 h (1 h h) 1 Recta tangente: y 1 1 (x 1) Halla la derivada de las siguientes funciones y después particulariza su valor en los puntos indicados. a) f (x) 9x3 3x2 6x 2, en x0 3 b) g(x) 5 2x x3 4x4, en x0 1 c) h(x) 4x (x2 2), en x0 0 d) m(x) — 3 5x 2x 4 2— , en x0 2 a) f (x) 27x2 6x 6 ⇒ f (3) 255 b) g (x) 2 3x2 16x3 ⇒ g (1) 17 c) h (x) 4x ln 4(x2 2) 2x 4x ⇒ h (0) 2 ln 4 d) m (x) ⇒ m ( 2) 40 ( 3 6 2 )2 15 3 3 3 6 10x 2 16x 15 (5x 4)2 4x(5x 4) (3 2x 2) 5 (5x 4)2 13.A6 1 1 1 h h h 2 (1 1 h) 1 h m(1 h) m(1) h h(80 52h 16h2 8h3) h 2(2 h)4 4(2 h)2 1 49 h 8( 5 h) 7 47 h g( 5 h) g( 5) h 9h2 6h 3 3 h 13.A5 1 4 x 6 5 5 x 4 3 16 4 x 3 x 12 4 6x 45 5 3x 34 16 x — 2 3 4 x — 4 13.A4 Calcula la derivada de estas funciones. a) y 7x ex d) y — 1 3 4 x x 2— b) y (x 2) ln x e) y (9x2 x) cos x c) y — 2 x x 2 1 4— f) y —6x x 2— a) y 7ex (1 x) b) y ln x x x 2 c) y d) y e) y (18x 1) cos x (9x2 x) sen x f) y 6x ( x 6 2 x 2) x 2 2 M U R A L D E M A T E M Á T I C A S M A T E T I E M P O S La escalada Sabes que la derivada es la pendiente de la recta tangente a una curva en un punto dado. Si una función describe la trayectoria que sigues cuando caminas o te mueves, cómo sería la derivada si: – Subes una montaña. – Caminas por la playa. – Bajas la ladera de un monte. – Escalas la pared de un edificio. – Escalas por el techo de una enorme piedra. a) Si subes a una montaña, la derivada será positiva por ser la pendiente positiva. b) Al caminar en la playa no se tiene pendiente, luego la derivada es cero. c) Si bajas una ladera, la pendiente será negativa, por lo que la derivada será negativa. d) Si escalas la pared de un edificio, no existe tangente, por ser la escalada paralela al eje y, luego la derivada tenderá a infinito ( ). e) Si escalas por el techo de una piedra, la pendiente será nula. 4x 2 2x 12 (1 4x)2 2x(1 4x) (3 x 2) 4 (1 4x)2 2x 2 8x 2 (x 2 1)2 2(x 2 1) (2x 4) 2x (x 2 1)2 13.A7