3. 𝑑𝑦
𝑑𝑥
= lim
∆𝑥→0
∆𝑦
∆𝑥
∆𝑦
∆𝑥
=
𝑓 𝑥 + ∆𝑥 − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
𝑑𝑦
𝑑𝑥
= lim
∆𝑥→0
𝑓 𝑥 + ∆𝑥 − 𝑓(𝑥)
∆𝑥
DEFINICIÓN: Sea 𝑦 = 𝑓 𝑥 una función dada. La derivada de
y con respecto a x, denotada por 𝑑𝑦/𝑑𝑥 se define por
A la derivada también se le da el nombre de coeficiente diferencial
y la operación de calcular la derivada de una función se denomina
diferenciación
4. La derivada de 𝑦 = 𝑓(𝑥) con respecto a x también se denota
por uno de los siguientes símbolos:
𝑑
𝑑𝑥
𝑦 ,
𝑑𝑓
𝑑𝑥
,
𝑑
𝑑𝑥
𝑓 , 𝑦′
, 𝑓′
𝑥 , 𝐷𝑥𝑦, 𝐷𝑥𝑓
𝑑𝑦
𝑑𝑥
= lim
∆𝑥→0
∆𝑦
∆𝑥
𝑑𝐶
𝑑𝑞
= lim
∆𝑞→0
∆𝐶
∆𝑞
𝑑𝑥
𝑑𝑢
= lim
∆𝑢→0
∆𝑥
∆𝑢
Cada una de estas notaciones indica exactamente lo mismo que
𝑑𝑦/𝑑𝑥
6. Teorema A regla para la función constante
𝐷𝑥 𝑘 = 0
si 𝑓 𝑥 = 𝑘, donde k es una constante, entonces para cualquier x,
𝑓,
𝑥 = 0; esto es
Demostración
𝑓,
𝑥 = lim
ℎ→0
𝑓 𝑥 + ℎ − 𝑓(𝑥)
ℎ
= lim
ℎ→0
𝑘 − 𝑘
ℎ
= lim
ℎ→0
0 = 0
7. Teorema B regla para la función identidad
Si 𝑓 𝑥 = 𝑥, entonces 𝑓,
𝑥 = 1; esto es,
𝐷𝑥 𝑥 = 1
Demostración
𝑓,
= lim
ℎ→0
𝑓 𝑥 + ℎ − 𝑓(𝑥)
ℎ
= lim
ℎ→0
𝑥 + ℎ − 𝑥
ℎ
= lim
ℎ→0
ℎ
ℎ
= 1
8. 𝐷𝑥 𝑥𝑛 = 𝑛𝑥𝑛−1
Teorema C regla para la potencia
Si 𝑓 𝑥 = 𝑥𝑛
, donde n es un entero positivo, entonces:
𝑓′ 𝑥 = 𝑛𝑥𝑛−1; esto es,
Demostración
𝑓,
𝑥 = lim
ℎ→0
𝑓 𝑥 + ℎ − 𝑓(𝑥)
ℎ
= lim
ℎ→0
𝑥 + ℎ 𝑛
− 𝑥𝑛
ℎ
10. Dentro de los corchetes, todos los términos excepto el primero
tiene a h como factor, y así que todo valor x cada uno de estos
términos tiene limite cero cuando h se aproxima a cero. Por lo
tanto
𝑓,
𝑥 = 𝑛𝑥𝑛−1
Como ejemplos del teorema C, observe que
𝐷𝑥 𝑥3 = 3𝑥2
𝐷𝑥 𝑥9 = 9𝑥8 𝐷𝑥 𝑥100 = 100𝑥99
11. Teorema D Regla del múltiplo constante
Si k es una constante f es una función derivada, entonces:
𝑘𝑓 ′ 𝑥 = 𝑘 ∙ 𝑓′ 𝑥 ; esto es,
𝐷𝑥 𝑘 ∙ 𝑓 𝑥 = 𝑘 ∙ 𝐷𝑥𝑓(𝑥)
En palabras, una constante k, que multiplica, puede “sacarse” del
operador 𝐷𝑥
13. El penúltimo paso fue fundamental. Pudimos pasar k a través del
signo de límite a consecuencia del teorema principal de limites.
Ejemplo que ilustran este resultado son
• 𝐷𝑥 −7𝑥3
= −7𝐷𝑥 𝑥3
= −7 ∙ 3𝑥2
= −21𝑥2
• 𝐷𝑥
4
3
𝑥9
=
4
3
𝐷𝑥 𝑥9
=
4
3
∙ 9𝑥8
= 12𝑥8
14. Teorema E Regla para la suma
si 𝑓 𝑦 𝑔 son funciones derivables, entonces:
𝑓 + 𝑔 ′
𝑥 = 𝑓′
𝑥 + 𝑔′
𝑥 ; esto es,
𝐷𝑥 𝑓 𝑥 + 𝑔 𝑥 = 𝐷𝑥𝑓 𝑥 + 𝐷𝑥𝑔(𝑥)
Teorema F Regla para la diferencia
Si f y g son funciones derivadas, entonces:
𝑓 − 𝑔 ′
𝑥 = 𝑓′
𝑥 − 𝑔′
𝑥 ; esto es,
𝐷𝑥 𝑓 𝑥 − 𝑔(𝑥) = 𝐷𝑥𝑓 𝑥 − 𝐷𝑥𝑔(𝑥)
15. Demostracion Sea 𝐹 𝑥 = 𝑓 𝑥 + 𝑔 𝑥 . Entonces:
𝑓, 𝑥 lim
ℎ→0
𝑓 𝑥 + ℎ + 𝑔 𝑥 + ℎ − 𝑓 𝑥 + 𝑔 𝑥
ℎ
lim
ℎ→0
𝑓 𝑥 + ℎ − 𝑓(𝑥)
ℎ
+
𝑔 𝑥 + ℎ − 𝑔(𝑥)
ℎ
lim
ℎ→0
𝑓 𝑥 + ℎ − 𝑓(𝑥)
ℎ
+ lim
ℎ→0
𝑔 𝑥 + ℎ − 𝑔(𝑥)
ℎ
En palabras, la derivada de una suma y de una resta es la suma y
resta de las derivadas.
33. Teorema G Regla para el producto
Si 𝑓 𝑦 𝑔 son funciones derivables, entonces
𝑓 ∙ 𝑔 ,
𝑥 = 𝑓 𝑥 𝑔,
𝑥 + 𝑔(𝑥)𝑓,
(𝑥)
Esto es,
𝐷𝑥 𝑓 𝑥 𝑔 𝑥 = 𝑓 𝑥 𝐷𝑥𝑔 𝑥 + 𝑔(𝑥)𝐷𝑥𝑓(𝑥)
34. Ejemplo:
Encuentre la derivada de 3𝑥2 − 5 2𝑥4 − 𝑥 mediante el uso de la regla del
producto. Verifique se respuesta resolviendo el problema de una forma diferente.
𝐷𝑥 3𝑥2 − 5 2𝑥4 − 𝑥 = 3𝑥2 − 5 𝐷𝑥 2𝑥4 − 𝑥 + 2𝑥4 − 𝑥 𝐷𝑥 3𝑥2 − 5
= 24𝑥5 − 3𝑥2 − 40𝑥3 + 5 + 12𝑥5 − 6𝑥2
= 3𝑥2 − 5 8𝑥3 − 1 + 2𝑥4 − 𝑥 6𝑥
= 36𝑥5 −40𝑥3 − 9𝑥2 + 5
Para verificar, primero multipliquemos y luego tomemos la derivada
3𝑥2 − 5 2𝑥4 − 𝑥 = 6𝑥6 − 10𝑥4 − 3𝑥3 + 5𝑥
Así
𝐷𝑥 3𝑥2 − 5 2𝑥4 − 𝑥 = 𝐷𝑥 6𝑥6 − 𝐷𝑥 10𝑥4 − 𝐷𝑥 3𝑥3 + 𝐷𝑥 5𝑥
= 36𝑥5 −40𝑥3 − 9𝑥2 + 5
35. 𝑓 ∙ 𝑔 ,
𝑥 = 𝑓 𝑥 𝑔,
𝑥 + 𝑔(𝑥)𝑓,
(𝑥)
Encuentre la derivada de 3𝑥2
− 5 2𝑥4
− 𝑥 mediante el uso de la regla del
producto. Verifique se respuesta resolviendo el problema de una forma diferente.
37. Teorema H Regla para el cociente
Sean f y g funciones derivables con g(x)≠0. Entonces
𝑓
𝑔
,
𝑥 =
𝑔 𝑥 𝑓, 𝑥 − 𝑓(𝑥)𝑔,(𝑥)
𝑔2 𝑥
Es decir,
𝐷𝑥
𝑓(𝑥)
𝑔(𝑥)
=
𝑔 𝑥 𝐷𝑥𝑓 𝑥 − 𝑓(𝑥)𝐷𝑥𝑔(𝑥)
𝑔2 𝑥
56. La regla de la cadena
Imagine que trata de encontrar la derivada de
𝐹 𝑥 = 2𝑥2 − 4𝑥 + 1 60
Podríamos encontrar la derivada, pero primero tendríamos que
multiplicar los 60 factores cuadráticos de 2𝑥2
− 4𝑥 + 1 y después derivar
el polinomio resultante. Y que tal si por fortuna, existe un método mejor.
Después de aprender la regla de la cadena, seremos capaces de
escribir las respuestas
𝐹, 𝑥 = 60 2𝑥2 − 4𝑥 + 1 59 4𝑥 − 4
58. Teorema A Regla de la cadena
Sean 𝑦 = 𝑓 𝑢 𝑦 𝑢 = 𝑔 𝑥 . Si g es derivable de x y f es
derivable en 𝑢 = 𝑔 𝑥 , entonces la función compuesta 𝑓°𝑔,
definida por 𝑓°𝑔 𝑥 = 𝑓 𝑔 𝑥 , es derivable en x y
𝑓°𝑔 ,
𝑥 = 𝑓,
(𝑔 𝑥 )𝑔,
(𝑥)
Esto es,
𝐷𝑥𝑓 𝑔 𝑥 = 𝑓,
(𝑔 𝑥 )𝑔,
(𝑥)
o
𝑑𝑦
𝑑𝑥
=
𝑑𝑦
𝑑𝑢
𝑑𝑢
𝑑𝑥
59. Ejemplos:
• si y = 2𝑥2 − 4𝑥 + 1 60, ecuentre 𝐷𝑥𝑦.
Solución consideremos a y como la sexagésima potencia de una función de x; esto es
y = 𝑢60 𝑦 𝑢 = 2𝑥2 − 4𝑥 + 1
la funcion exterior es f u = 𝑢60 y la funcion interna es
u = g x = 2𝑥2 − 4𝑥 + 1. por lo tanto,
𝐷𝑥𝑦 = 𝐷𝑥𝑓 𝑔 𝑥
= 𝑓,(𝑢)𝑔,(𝑥)
= 60𝑢59 4𝑥 − 4
= 60 2𝑥2
− 4𝑥 + 1 59
4𝑥 − 4
60. • si y = 1/ 2𝑥5
− 7 3,
encuentre
𝑑𝑦
𝑑𝑥
Solución considérelo de esta manera
𝑦 =
1
𝑢3
= 𝑢−3 𝑦 𝑢 = 2𝑥5 − 7
así
𝑑𝑦
𝑑𝑥
=
𝑑𝑦
𝑑𝑢
𝑑𝑢
𝑑𝑥
= −3𝑢−4 10𝑥4
=
−3
𝑢4
∙ 10𝑥4
=
−30𝑥4
2𝑥5 − 7 4