Derivada de un polinomio
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 $2x+3$.
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: $f(x) = 5x^4 - 3x^3 + 7x^2 - 2x + 9$.
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.
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 $v(t)$.
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 $f'$.
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 $x = -1$.
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.
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.
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 $m=\tan 45^\circ=1$.
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 $h(x) = 3x^2 - 12x + 7$.
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.
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.
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 $a(t)=s''(t)$.
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 $f(x) = x^5 - 4x^4 + 2x^2 - 8$.
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.
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 $(1, -2)$.
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.
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.
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 $-1$.
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 $(-1, 15)$.
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 $P(1, -2)$.
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.
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, $C'(x)$.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.