Contenu connexe Similaire à Derivada de funciones trigonometricas (20) Plus de Jair Ospino Ardila (17) Derivada de funciones trigonometricas 1. Cálculo Diferencial
Derivada de Funciones
Trigonométricas G.IV.
En esta guía veremos Identidades, Tablas para Derivadas y Ejercicios
resueltos de las Funciones Trigonométricas.
Innovación y Futuro
Jair Ospino Ardila
2. Propiedades – Identidades Trigonométricas
𝑠𝑒𝑛2 𝑥 + cos2 𝑥 = 1
Tabla de Derivadas
Nombre Funciones
Seno
Coseno
Tangente
Cotangente
Secante
Cosecante
ArcoSeno
ArcoCoseno
ArcoTangente
Nomenclatura
𝑆𝑒𝑛 𝑢
𝐶𝑜𝑠 𝑢
Derivadas
𝐶𝑜𝑠 𝑢 ∗ 𝑢′
−𝑆𝑒𝑛 𝑢 ∗ 𝑢′
𝑇𝑎𝑛 𝑢
𝑆𝑒𝑐 2 𝑢 ∗ 𝑢′ o también
𝐶𝑜𝑡 𝑢
( −𝐶𝑠𝑐 2 𝑢 ∗ 𝑢′ ) o también
𝑆𝑒𝑐 𝑢
𝐶𝑠𝑐 𝑢
𝑢′
𝑆𝑒𝑐 𝑢 ∗ 𝑇𝑎𝑛 𝑢 ∗ 𝑢′
−𝐶𝑠𝑐 𝑢 ∗ 𝐶𝑜𝑡 𝑢 ∗ 𝑢′
𝑢′
𝐴𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛 𝑢
𝐴𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠 𝑢
𝐴𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 𝑢
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𝐶𝑜𝑠2 (𝑢)
−𝑢′
𝑆𝑒𝑛2 (𝑢)
1 − 𝑢2
−𝑢′
1 − 𝑢2
𝑢′
2+1
𝑢
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3. Resolver 𝑓 𝑥 = 𝑠𝑒𝑛 3𝑥
𝑓 𝑥 = 𝑠𝑒𝑛 3𝑥
Como
𝑓 ′ (𝑠𝑒𝑛 𝑢) = 𝐶𝑜𝑠 𝑢 ∗ 𝑢′
Entonces
𝑓′ 𝑥 = 𝐶𝑜𝑠 3𝑥 ∗ (3)
𝑓′ 𝑥 = 3𝐶𝑜𝑠 3𝑥
𝑓′ 𝑥 = 3𝐶𝑜𝑠 3𝑥
𝑈𝑛𝑖𝑑𝑎𝑠
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4. Resolver 𝑓 𝑥 = 𝐶𝑜𝑠 𝑥 3
𝑓 𝑥 = 𝐶𝑜𝑠 𝑥 3
Como
𝑓 ′ 𝑐𝑜𝑠 𝑢 = −𝑆𝑒𝑛 𝑢 ∗ 𝑢′
Entonces
𝑓 ′ 𝑥 = −𝑆𝑒𝑛 𝑥 3 ∗ 3𝑥 2
𝑓 ′ (𝑥) = −3𝑥 2 𝑆𝑒𝑛 𝑥 3
𝑓 ′ (𝑥) = −3𝑥 2 𝑆𝑒𝑛 𝑥 3
Ambas
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5. Resolver 𝑓 𝑥 = 𝐶𝑜𝑠 3 𝑥
𝑓 𝑥 = 𝐶𝑜𝑠 3 𝑥
Podemos reescribir esta función de
la siguiente manera
𝑓 𝑥 = 𝐶𝑜𝑠 𝑥
3
Como
𝑑𝑦
𝑓 ′ 𝑐𝑜𝑠 𝑢 = −𝑆𝑒𝑛 𝑢 ∗ 𝑢′
𝑑𝑥
𝑥 𝑛 = 𝑛𝑥 𝑛−1 ∗ 𝑥 ′
𝑓 ′ 𝑥 = −3𝑆𝑒𝑛
Entonces
𝑓′ 𝑥 =
3 𝐶𝑜𝑠 𝑥
𝑓 ′ 𝑥 = −3𝑆𝑒𝑛
2
𝑥 ∗ 𝐶𝑜𝑠2 𝑥
∗ (−𝑆𝑒𝑛 𝑥 )
𝑥 ∗ 𝐶𝑜𝑠2 𝑥
Ambas
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6. 1
Resolver 𝑓 𝑥 = 𝑇𝑎𝑛
𝑓 𝑥 = 𝑇𝑎𝑛
𝑥 2 +1
1
𝑥2 + 1
Como
𝑢′
𝑓 ′ 𝑇𝑎𝑛 𝑢 =
𝑓 ′ 𝑇𝑎𝑛 𝑢 = 𝑆𝑒𝑐2 𝑢 ∗ 𝑢′
Derivamos el ángulo
0
𝐶𝑜𝑠 2 𝑢
1
𝑥 2 +1
𝑥 2 + 1 − 1 2𝑥
(𝑥 2 + 1)2
𝑓 ′ (𝑥)
−2𝑥
(𝑥 2 + 1)2
Entonces en función de Secante
𝑓 ′ (𝑥) = Sec 2
𝑓 ′ (𝑥) =
𝑥2
1
−2𝑥
∗
2 + 1)2
+1
(𝑥
−2𝑥
1
Sec 2 2
2
+ 1)
𝑥 +1
(𝑥 2
Ambas
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7. Resolver 𝑓 𝑥 = 𝑒 −𝑥 ∗ 𝑆𝑒𝑛 2𝑥
𝑓 𝑥 = 𝑒 −𝑥 ∗ 𝑆𝑒𝑛 2𝑥
Como la derivada de un producto es:
𝑓 𝑥 = 𝑚∗ 𝑢
𝑓 ′ 𝑥 = 𝑚′ ∗ 𝑢 + 𝑚 ∗ 𝑢′
𝑓 ′ (𝑠𝑒𝑛 𝑢) = 𝐶𝑜𝑠 𝑢 ∗ 𝑢′
Entonces
𝑓′ 𝑥
𝑓′ 𝑥 = −1 𝑒 −𝑥 ∗ 𝑆𝑒𝑛 2𝑥 + 𝑒 −𝑥 𝐶𝑜𝑠 2𝑥 ∗ (2)
𝑓 ′ (𝑥) = −𝑒 −𝑥 𝑆𝑒𝑛 2𝑥 + 2𝑒 −𝑥 𝐶𝑜𝑠 2𝑥
Tomamos factor común 𝑒 −𝑥
𝑓 ′ 𝑥 = 𝑒 −𝑥 2𝐶𝑜𝑠 2𝑥 − 𝑆𝑒𝑛 2𝑥
Ambas
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8. Resolver 𝑓 𝑥 = 𝑇𝑎𝑛3 25𝑥
4
Podemos reescribir esta función de la siguiente manera
𝑓 𝑥 = 𝑇𝑎𝑛 25𝑥
4
3
Como la derivada de una Potencia es:
𝑑𝑦
𝑑𝑥
𝑥 𝑛 = 𝑛𝑥 𝑛−1 ∗ 𝑥 ′
Entonces
𝑓 ′ (𝑥) = 3 𝑇𝑎𝑛 25𝑥
4
2
∗
𝑑𝑦
𝑑𝑥
𝑇𝑎𝑛 25𝑥
4
(A)
En el paso anterior hemos dejado la derivada interna de la función indicada para
resolverla en el siguiente paso con más calma
Como la derivada de la Tangente es:
𝑓 ′ 𝑇𝑎𝑛 𝑢 = 𝑆𝑒𝑐2 𝑢 ∗ 𝑢′
Entonces
𝑑𝑦
4
𝑇𝑎𝑛 25𝑥
𝑑𝑥
= 𝑆𝑒𝑐 2 25𝑥
4
∗
𝑑𝑦 5𝑥 4
2
𝑑𝑥
Reemplazamos en (A)
𝑓 ′ (𝑥) = 3 𝑇𝑎𝑛 25𝑥
4
2
∗ 𝑆𝑒𝑐 2 25𝑥
4
∗
𝑑𝑦
𝑑𝑥
25𝑥
4
(B)
En el paso anterior hemos vuelto a dejar la derivada interna de la función indicada
para resolverla en el siguiente paso con más calma
Como la derivada de una función exponencial es:
𝑓 𝑥 = 𝑎𝑥
𝑓 ′ 𝑥 = 𝑎 𝑥 ∗ ln(𝑎) * x’
Entonces
𝑑𝑦
𝑑𝑥
25𝑥
4
4
= 25𝑥 ln 2 ∗
𝑑𝑦
𝑑𝑥
5𝑥 4
Reemplazamos en (B)
𝑓 ′ (𝑥) = 3 𝑇𝑎𝑛 25𝑥
4
2
∗ 𝑆𝑒𝑐 2 25𝑥
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4
4
∗ 25𝑥 ln 2 ∗
𝑑𝑦
5𝑥 4
𝑑𝑥
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9. Finalmente podemos apreciar que la última derivada indicada ya es muy sencilla.
𝑓 ′ (𝑥) = 3 𝑇𝑎𝑛 25𝑥
2
4
∗ 𝑆𝑒𝑐 2 25𝑥
4
4
∗ 25𝑥 ln 2 ∗ 20𝑥 3
Si ordenamos para mejor visibilidad
𝑓 ′ 𝑥 = 3 ∗ 20 𝑥 3 ∗ 𝑇𝑎𝑛2 25𝑥
4
4
∗ 𝑆𝑒𝑐 2 25𝑥
𝑓 ′ 𝑥 = 60𝑥 3 ∗ 25𝑥 ∗ ln 2 ∗ 𝑇𝑎𝑛2 25𝑥
𝑓 𝑥 = 𝑇𝑎𝑛3 25𝑥
4
4
4
∗ 25𝑥 ∗ ln 2
∗ 𝑆𝑒𝑐 2 25𝑥
4
4
𝑓′ 𝑥
Ambos
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10. Resolver
𝑓 𝑥 = 𝑒 𝐶𝑠𝑐
𝑥3
Como la derivada de una función exponencial es:
𝑓 𝑥 = 𝑒𝑥
𝑓 ′ 𝑥 = 𝑒 𝑥 ∗ 𝑥′
Y la derivada de la Cosecante
𝑓 ′ 𝐶𝑠𝑐 𝑢 = (−𝐶𝑠𝑐 𝑢 ∗ 𝐶𝑜𝑡 𝑢) ∗ 𝑢′
Entonces
𝑓′ 𝑥 = 𝑒 𝐶𝑠𝑐
𝑥3
−𝐶𝑠𝑐 𝑥 3 ∗ 𝐶𝑜𝑡 𝑥 3 (3𝑥 2 )
𝑓 ′ (𝑥) = −3𝑥 2 𝑒 𝐶𝑠𝑐
𝑥3
𝐶𝑠𝑐 𝑥 3 ∗ 𝐶𝑜𝑡 𝑥 3
𝑓 𝑥
𝑓′ 𝑥
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11. 𝑓 𝑥 =
Resolver
𝑥 2 +1
𝑥 𝑠𝑒𝑛 𝑥
Podemos reescribir esta función de la siguiente manera
𝑓 𝑥 =
𝑥2 + 1
1
∗
𝑥
𝑠𝑒𝑛 𝑥
Por identidad 𝐶𝑠𝑐 𝑥 =
1
𝑠𝑒𝑛 𝑥
Entonces
𝑓 𝑥 =
𝑥2 + 1
∗ 𝐶𝑠𝑐 𝑥
𝑥
𝑓 𝑥 =
𝑥 2 ∗ 𝐶𝑠𝑐 𝑥 + 𝐶𝑠𝑐 𝑥
𝑥
Derivamos como un cociente
como
𝑓 𝑥 =
𝑓′ 𝑥 =
𝑢
𝑧
𝑢′ ∗ 𝑧 − 𝑢 ∗ 𝑧′
𝑧2
Derivada del Producto
Como
𝑓 𝑥 = 𝑚∗ 𝑢
𝑥 2 ∗ 𝐶𝑠𝑐 𝑥
𝑓 ′ 𝑥 = 𝑚′ ∗ 𝑢 + 𝑚 ∗ 𝑢′
Procedemos a Derivar
-
𝑓′ 𝑥 =
𝑓′ 𝑥 =
Como en el numerador tenemos un producto que depende de la misma
variable, tendremos que derivar como un producto primero antes de hacerlo
como un cociente.
2𝑥 𝐶𝑠𝑐 𝑥 + 𝑥 2 −𝐶𝑠𝑐 𝑥 ∙ 𝐶𝑜𝑡 𝑥 + −𝐶𝑠𝑐 𝑥 ∙ 𝐶𝑜𝑡 𝑥
𝑥2
∗ 𝑥− 1
𝑥 2 𝐶𝑠𝑐 𝑥 + 𝐶𝑠𝑐 𝑥
2𝑥 2 𝐶𝑠𝑐 𝑥 − 𝑥 3 𝐶𝑠𝑐 𝑥 ∙ 𝐶𝑜𝑡 𝑥 − 𝑥 𝐶𝑠𝑐 𝑥 ∙ 𝐶𝑜𝑡 𝑥 − 𝑥 2 𝐶𝑠𝑐 𝑥 − 𝐶𝑠𝑐 𝑥
𝑥2
Reducimos términos semejantes y eliminamos el corchete para apreciar mejor
𝑓′ 𝑥 =
𝑥 2 𝐶𝑠𝑐 𝑥 − 𝑥 3 𝐶𝑠𝑐 𝑥 ∙ 𝐶𝑜𝑡 𝑥 − 𝑥 𝐶𝑠𝑐 𝑥 ∙ 𝐶𝑜𝑡 𝑥 − 𝐶𝑠𝑐 𝑥
𝑥2
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12. Tomamos factor común Csc x
𝑓′ 𝑥 =
𝐶𝑠𝑐 𝑥 𝑥 2 − 𝑥 3 𝐶𝑜𝑡 𝑥 − 𝑥 𝐶𝑜𝑡 𝑥 − 1
𝑥2
Dentro del corchete tomamos factor común x Cot x
𝑓′ 𝑥 =
𝐶𝑠𝑐 𝑥 𝑥 2 − 𝑥 𝐶𝑜𝑡 𝑥 𝑥 2 + 1 − 1
𝑥2
Ordenamos para apreciar mejor
𝐶𝑠𝑐 𝑥 −𝑥 𝑥 2 + 1 ∙ 𝐶𝑜𝑡 𝑥 + 𝑥 2 − 1
𝑓′ 𝑥 =
𝑥2
𝑓′ 𝑥 =
𝐶𝑠𝑐 𝑥 − 𝑥 3 + 𝑥 ∙ 𝐶𝑜𝑡 𝑥 + 𝑥 2 − 1
𝑥2
Sacamos el signo menos del corchete
𝑓′ 𝑥 =
− 𝐶𝑠𝑐 𝑥
𝑥 3 + 𝑥 ∙ 𝐶𝑜𝑡 𝑥 − 𝑥 2 + 1
𝑥2
𝑓 𝑥
Unidas
𝑓′ 𝑥
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13. 𝑓 𝑥 = ln
Resolver
𝑥 2 𝐶𝑜𝑠 𝑥
2𝑥+1 3
Para resolver este ejercicio debemos utilizar una de las propiedades de los
logaritmos.
Dónde: ln
𝑗
𝑚
= ln 𝑗 – ln 𝑚
Si reemplazamos seria:
𝑓 𝑥 = ln 𝑥 2 𝐶𝑜𝑠 𝑥 − ln 2𝑥 + 1
3
Derivamos
Como derivada de
ln 𝑢 =
𝑢′
𝑢
2𝑥 𝐶𝑜𝑠 𝑥 + 𝑥 2 (−𝑠𝑒𝑛 𝑥)
3 2𝑥 + 1 2 ∗ (2)
𝑓′ 𝑥 =
−
𝑥 2 𝐶𝑜𝑠 𝑥
2𝑥 + 1 3
2𝑥 𝐶𝑜𝑠 𝑥 − 𝑥 2 𝑠𝑒𝑛 𝑥
6 2𝑥 + 1 2
𝑓′ 𝑥 =
−
𝑥 2 𝐶𝑜𝑠 𝑥
2𝑥 + 1 3
2𝑥 𝐶𝑜𝑠 𝑥
𝑥 2 𝑠𝑒𝑛 𝑥
6
𝑓′ 𝑥 = 2
− 2
−
𝑥 𝐶𝑜𝑠 𝑥
𝑥 𝐶𝑜𝑠 𝑥
2𝑥 + 1
𝑓′ 𝑥 =
𝑓′ 𝑥 =
𝑓′ 𝑥 =
2
6
− tan 𝑥 −
𝑥
2𝑥 + 1
2 − 𝑥 tan 𝑥
𝑥
−
6
2𝑥 + 1
Identidad
tan 𝑥 =
𝑠𝑒𝑛 𝑥
cos 𝑥
2 − 𝑥 tan 𝑥 2𝑥 + 1 − 6𝑥
𝑥 2𝑥 + 1
𝑓′ 𝑥 =
2 2𝑥 + 1 − 𝑥 tan 𝑥 2𝑥 + 1 − 6𝑥
𝑥 2𝑥 + 1
𝑓′ 𝑥 =
4𝑥 + 2 − 𝑥 tan 𝑥 2𝑥 + 1 − 6𝑥
𝑥 2𝑥 + 1
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14. 𝑓′ 𝑥 =
2 − 𝑥 tan 𝑥 2𝑥 + 1 − 2𝑥
𝑥 2𝑥 + 1
𝑓 𝑥
𝑓′ 𝑥
Unidas
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15. Resolver 𝑓 𝑥 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛 1 − 2 𝑥 2
Como
𝑓′ 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛 𝑢 =
𝑢′
1−𝑢2
Entonces
−4𝑥
𝑓′ 𝑥 =
𝑓′ 𝑥 =
1 − 1 − 2 𝑥2
2
−4𝑥
1 − 1 − 4 𝑥 2 + 4𝑥 4
𝑓′ 𝑥 =
−4𝑥
1 − 1 + 4 𝑥 2 − 4𝑥 4
𝑓′ 𝑥 =
−4𝑥
4 𝑥 2 − 4𝑥 4
Factor común
𝑓′ 𝑥 =
𝑓′ 𝑥 =
−4𝑥
4 𝑥2 − 𝑥4
−4𝑥
(22 ) 𝑥 2 − 𝑥 4
−4𝑥
𝑓′ 𝑥 =
2 𝑥2 − 𝑥4
𝑓′ 𝑥 =
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−2𝑥
𝑥2 − 𝑥4
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