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Derivadas · Derivada

Derivada de un polinomio

Te conviene dominar: Operaciones con polinomios (1er año de preparatoria (semestres 1 y 2))

Una app de tu celular registra cuántos usuarios tiene cada mes, y quieres saber qué tan rápido está creciendo justo hoy, no en promedio. Para eso necesitas la derivada. Con los polinomios, derivar es rápido y casi mecánico: una sola regla basta. Al final de la página volverás a esta pregunta y la resolverás.

Regla de la potencia y linealidad

Ya sabes que la derivada es el límite de la variación promedio cuando $\Delta x \to 0$. Calcular ese límite cada vez sería lento; con polinomios hay un atajo.

Cuando el polinomio viene como producto, primero multiplica y luego deriva. Por ejemplo, $(x+1)(x+2)=x^2+3x+2$, cuya derivada es $2x+3$.

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Calcula la función derivada de la siguiente función polinómica: $f(x) = 5x^4 - 3x^3 + 7x^2 - 2x + 9$.

Calcula la función derivada de la siguiente función polinómica: $f(x) = 5x^4 - 3x^3 + 7x^2 - 2x + 9$.

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Calcula la derivada de la función $p(x) = (2x^2 - 3)(x + 4)$ realizando primero el producto de los polinomios.

Calcula la derivada de la función $p(x) = (2x^2 - 3)(x + 4)$ realizando primero el producto de los polinomios.

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Dada la función que describe la trayectoria de una partícula $s(t) = \frac{1}{4}t^4 - \frac{2}{3}t^3 + \frac{1}{2}t^2$, donde $s$ se mide en metros y $t$ en segundos,…

Dada la función que describe la trayectoria de una partícula $s(t) = \frac{1}{4}t^4 - \frac{2}{3}t^3 + \frac{1}{2}t^2$, donde $s$ se mide en metros y $t$ en segundos, determina la expresión de su velocidad instantánea $v(t)$.

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Valor de la derivada en un punto

La derivada $f'(x)$ es una función. Para conocer la pendiente de la tangente (o la razón de cambio instantánea) en un punto, sustituye su abscisa en $f'(x)$.

Cuando el enunciado da un punto de la curva de otra forma (por ejemplo, donde corta al eje $y$, es decir $x=0$), primero encuentra su abscisa y luego evalúa $f'$.

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Halla el valor de la derivada de la función $g(x) = -2x^3 + 4x^2 - x + 5$ en el punto de abscisa $x = -1$.

Halla el valor de la derivada de la función $g(x) = -2x^3 + 4x^2 - x + 5$ en el punto de abscisa $x = -1$.

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Determina la pendiente de la recta tangente a la curva $y = x^3 - 5x + 2$ en el punto donde interseca al eje de ordenadas.

Determina la pendiente de la recta tangente a la curva $y = x^3 - 5x + 2$ en el punto donde interseca al eje de ordenadas.

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El perfil de un cable de un puente colgante se aproxima mediante la parábola $y = 0.01x^2 - 0.6x + 15$, donde $x$ e $y$ se miden en metros. Calcula la pendiente del…

El perfil de un cable de un puente colgante se aproxima mediante la parábola $y = 0.01x^2 - 0.6x + 15$, donde $x$ e $y$ se miden en metros. Calcula la pendiente del cable en el punto situado a $40$ metros del origen.

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Puntos críticos: $f'(x)=0$

También puedes pedir que la tangente tenga una pendiente dada: se resuelve $f'(x)=m$. Por ejemplo, una tangente paralela a la recta $y=x$ tiene $m=1$; una que forma $45^\circ$ con el eje $x$ positivo tiene $m=\tan 45^\circ=1$.

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Determina los puntos singulares (aquellos donde la derivada se anula) de la función cuadrática $h(x) = 3x^2 - 12x + 7$.

Determina los puntos singulares (aquellos donde la derivada se anula) de la función cuadrática $h(x) = 3x^2 - 12x + 7$.

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Encuentra las coordenadas de los puntos de la gráfica de la función $f(x) = x^3 - 3x^2 + x - 1$ en los que la recta tangente es paralela a la bisectriz del primer…

Encuentra las coordenadas de los puntos de la gráfica de la función $f(x) = x^3 - 3x^2 + x - 1$ en los que la recta tangente es paralela a la bisectriz del primer cuadrante.

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Halla la abscisa de los puntos de la curva $y = \frac{1}{3}x^3 - \frac{5}{2}x^2 + 6x$ donde la recta tangente forma un ángulo de $45^\circ$ con el semieje positivo de…

Halla la abscisa de los puntos de la curva $y = \frac{1}{3}x^3 - \frac{5}{2}x^2 + 6x$ donde la recta tangente forma un ángulo de $45^\circ$ con el semieje positivo de abscisas.

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Derivadas sucesivas

Interpretación: $f'$ indica si $f$ crece o decrece; $f''$ indica si $f'$ crece o decrece, es decir, la concavidad. Si $f''>0$, la gráfica es cóncava hacia arriba; si $f''<0$, hacia abajo. Un punto de inflexión se encuentra donde $f''$ cambia de signo (resolviendo $f''(x)=0$). En física, si $s(t)$ es la posición, $v(t)=s'(t)$ y $a(t)=s''(t)$.

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Calcula la segunda derivada, $f''(x)$, de la función polinómica $f(x) = x^5 - 4x^4 + 2x^2 - 8$.

Calcula la segunda derivada, $f''(x)$, de la función polinómica $f(x) = x^5 - 4x^4 + 2x^2 - 8$.

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Dos vehículos de prueba se desplazan en línea recta. Sus posiciones respecto a un punto de referencia vienen dadas por $s_1(t) = t^3 - 6t^2 + 15t$ y…

Dos vehículos de prueba se desplazan en línea recta. Sus posiciones respecto a un punto de referencia vienen dadas por $s_1(t) = t^3 - 6t^2 + 15t$ y $s_2(t) = 2t^2 - 4t + 10$, con $t \ge 0$ en segundos y $s$ en metros. Determina en qué instantes de tiempo ambos vehículos circulan con la misma aceleración y calcula la distancia que los separa en ese momento.

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Determina los coeficientes $a, b, c, d$ de la función polinómica de tercer grado $f(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d$ sabiendo que pasa por el origen de coordenadas, tiene un…

Determina los coeficientes $a, b, c, d$ de la función polinómica de tercer grado $f(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d$ sabiendo que pasa por el origen de coordenadas, tiene un punto singular en $x = 2$ y presenta un punto de inflexión en $(1, -2)$.

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Recta tangente y parámetros

La tangente a $y=f(x)$ en $x=a$ pasa por $(a, f(a))$ y tiene pendiente $m=f'(a)$. Se escribe en forma punto-pendiente: $y-f(a)=f'(a)(x-a)$.

Cuando faltan coeficientes ($a$, $b$, $c$…), cada dato da una ecuación: «pasa por el punto $(x_0,y_0)$» da $f(x_0)=y_0$ y «tiene pendiente $m$ en $x_0$» da $f'(x_0)=m$. Con ellas formas un sistema.

Para una tangente desde un punto exterior $P$, llama $(t, f(t))$ al punto de tangencia. La pendiente es $f'(t)$ y la recta debe pasar por $P$; eso da una ecuación en $t$. Con dos curvas se hace igual, pidiendo que ambas tengan la misma recta tangente.

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Halla la ecuación de la recta tangente a la función $f(x) = -x^2 + 4x - 1$ en su vértice.

Halla la ecuación de la recta tangente a la función $f(x) = -x^2 + 4x - 1$ en su vértice.

X Y 0 2 3 f(x) y = ?
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Determina los valores de los parámetros $a$ y $b$ para que la parábola $y = ax^2 + bx + 5$ pase por el punto $(1, 2)$ y tenga en ese punto una recta tangente con…

Determina los valores de los parámetros $a$ y $b$ para que la parábola $y = ax^2 + bx + 5$ pase por el punto $(1, 2)$ y tenga en ese punto una recta tangente con pendiente igual a $-1$.

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Halla la ecuación de una parábola de la forma $y = ax^2 + bx + c$ sabiendo que es tangente a la recta $y = -2x + 5$ en el punto de abscisa $x = 1$ y que pasa por el…

Halla la ecuación de una parábola de la forma $y = ax^2 + bx + c$ sabiendo que es tangente a la recta $y = -2x + 5$ en el punto de abscisa $x = 1$ y que pasa por el punto $(-1, 15)$.

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Halla las ecuaciones de las rectas tangentes a la parábola $y = x^2 - 2x + 3$ que pasan por el punto exterior $P(1, -2)$.

Halla las ecuaciones de las rectas tangentes a la parábola $y = x^2 - 2x + 3$ que pasan por el punto exterior $P(1, -2)$.

Gráfica de la parábola y = x² − 2x + 3 y las rectas tangentes desde el punto exterior P(1, −2)xy0−3−2−112345−2−112345678y = x² − 2x + 3t₁: ?t₂: ?P(1, −2)
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Aplicaciones: razón de cambio y optimización

Derivar, evaluar y resolver $f'(x)=0$ resuelven casi todos los problemas: costos marginales, velocidades, ritmos de crecimiento y valores óptimos.

Para optimizar un beneficio, $B(x)=I(x)-C(x)$: deriva, resuelve $B'(x)=0$, descarta soluciones negativas y verifica que sea máximo con el signo de $B'$ (o con $B''<0$).

Para saber dónde una función crece o decrece, resuelve $f'(x)=0$ y estudia el signo de $f'$ en los intervalos que quedan. El ritmo de cambio «aumenta» o «disminuye» según el signo de $f''$; el cambio más rápido hacia abajo ocurre donde $f'$ es mínima, es decir, donde $f''=0$ y $f'$ pasa de decrecer a crecer.

Para demostrar que un polinomio es siempre creciente, basta mostrar que $f'(x)>0$ para toda $x$. Por ejemplo, si $f(x)=x^3+2x+5$, entonces $f'(x)=3x^2+2\geq 2>0$.

Vuelve al principio: la rapidez con que crece una app hoy es la derivada $U'(t)$ en ese momento. Con $U'(5)=63$, ese mes crecía a 63 mil usuarios por mes, aunque cada vez más despacio.

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El costo de producción, en pesos, de fabricar $x$ unidades de un producto artesanal está dado por $C(x) = 3\,000 + 240x - 1x^2$. Halla la función de costo marginal,…

El costo de producción, en pesos, de fabricar $x$ unidades de un producto artesanal está dado por $C(x) = 3\,000 + 240x - 1x^2$. Halla la función de costo marginal, $C'(x)$.

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El número de usuarios registrados en una aplicación de productividad, en miles, evoluciona según la función $U(t) = -t^3 + 9t^2 + 48t + 200$, donde $t$ es el tiempo en…

El número de usuarios registrados en una aplicación de productividad, en miles, evoluciona según la función $U(t) = -t^3 + 9t^2 + 48t + 200$, donde $t$ es el tiempo en meses desde su lanzamiento. Determina la tasa de crecimiento del número de usuarios en el instante $t = 5$ meses e indica si en ese momento el ritmo de crecimiento está aumentando o disminuyendo.

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Se lanza un proyectil verticalmente hacia arriba. Su altura en metros tras $t$ segundos viene dada por $h(t) = -4.9t^2 + 29.4t + 1.5$. Calcula el tiempo que tarda en…

Se lanza un proyectil verticalmente hacia arriba. Su altura en metros tras $t$ segundos viene dada por $h(t) = -4.9t^2 + 29.4t + 1.5$. Calcula el tiempo que tarda en alcanzar su altura máxima sabiendo que en dicho punto su velocidad instantánea es nula.

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El nivel de contaminación acústica en un cruce urbano desde las 8:00 hasta las 18:00 horas se modeliza mediante la función $N(t) = 0.1t^3 - 1.5t^2 + 6t + 60$, donde $t$…

El nivel de contaminación acústica en un cruce urbano desde las 8:00 hasta las 18:00 horas se modeliza mediante la función $N(t) = 0.1t^3 - 1.5t^2 + 6t + 60$, donde $t$ es el tiempo en horas transcurrido desde las 8:00. Determina el instante $t$ en el que el nivel de ruido disminuye más rápidamente.

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Una empresa fabrica y vende $x$ unidades de un artículo tecnológico. La función de ingresos está dada por $I(x) = 1200x - 2x^2$ y la función de costos totales es…

Una empresa fabrica y vende $x$ unidades de un artículo tecnológico. La función de ingresos está dada por $I(x) = 1200x - 2x^2$ y la función de costos totales es $C(x) = x^3 - 15x^2 + 400x + 1500$. Determina el número de unidades que deben producirse para maximizar el beneficio y calcula dicho beneficio máximo.

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Un estudio medioambiental modeliza la concentración de un contaminante en un lago mediante la función $C(t) = -0.05t^4 + 0.8t^3 - 3.6t^2 + 10$, donde $t$ representa los…

Un estudio medioambiental modeliza la concentración de un contaminante en un lago mediante la función $C(t) = -0.05t^4 + 0.8t^3 - 3.6t^2 + 10$, donde $t$ representa los meses transcurridos desde el inicio del año. Averigua en qué meses la concentración del contaminante está aumentando y en cuáles está disminuyendo.

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Demuestra matemáticamente que la función polinómica $f(x) = x^3 + 2x + 5$ es estrictamente creciente en todo su dominio $\mathbb{R}$ y, por tanto, no posee ninguna recta…

Demuestra matemáticamente que la función polinómica $f(x) = x^3 + 2x + 5$ es estrictamente creciente en todo su dominio $\mathbb{R}$ y, por tanto, no posee ninguna recta tangente que sea paralela al eje de abscisas.

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Dadas las parábolas $f(x) = x^2$ y $g(x) = -x^2 + 8x - 16$, determina las ecuaciones de todas las rectas que son tangentes a ambas curvas simultáneamente.

Dadas las parábolas $f(x) = x^2$ y $g(x) = -x^2 + 8x - 16$, determina las ecuaciones de todas las rectas que son tangentes a ambas curvas simultáneamente.

X Y f(x) g(x)
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Resumen

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