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U12

Derivadas

La derivada mide lo rápido que cambia una función. Aprenderás a calcularla con la tabla y las reglas, y a usarla para hallar tangentes, máximos y mínimos, resolver problemas de optimización y dibujar gráficas con criterio.

  • 7 hojas resumen

Hojas resumen

Tasa de variación y derivada en un punto

Hoja 1 de 7

Tasa de variación media

TVM[a, b] = f(b) − f(a)b − a

Es la pendiente de la recta secante que pasa por (a, f(a)) y (b, f(b)). Ejemplo: un objeto que cae recorre s(t) = 5t² metros en t segundos. Entre t = 1 y t = 3:

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Función derivada, tabla y reglas

Hoja 2 de 7

La función derivada f′ asocia a cada x el valor f′(x). Derivándola de nuevo se obtiene f″, la derivada segunda, y así sucesivamente. En la tabla, u es una función de x y u′ su derivada (la columna de la derecha ya lleva incorporada la regla de…

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Derivabilidad y continuidad

Hoja 3 de 7

Las derivadas laterales son los límites laterales de la definición, con h → 0− y h → 0+. f es derivable en x = a si las dos existen, son finitas y coinciden.

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Monotonía y extremos relativos

Hoja 4 de 7

El signo de la derivada dice si la función sube o baja:

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Curvatura y puntos de inflexión

Hoja 5 de 7

La derivada segunda dice cómo se curva la gráfica:

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Optimización

Hoja 6 de 7

Método

  1. Identifica la magnitud que se tiene que hacer máxima o mínima y escríbela con dos variables si hace falta.
  2. Busca en el enunciado la relación entre las variables (la condición) y despeja una.
  3. Sustituye para tener una función de una sola variable y escribe su dominio con sentido físico.
  4. Deriva, iguala a cero y descarta las soluciones fuera del dominio.
  5. Justifica que es máximo o mínimo (f″ o signo de f′). Si el dominio es cerrado, compara también con los extremos del intervalo.
  6. Responde a lo que se pregunta, con unidades.

Ejemplo 1: la caja de volumen máximo

De una plancha cuadrada de cartón de 30 cm de lado se recortan cuatro cuadrados de lado x en las esquinas y se doblan los bordes. ¿Qué x da la caja sin tapa de volumen máximo?

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Representación de funciones

Hoja 7 de 7

Guion

  1. Dominio y, si hace falta, signo de f.
  2. Simetrías: par si f(−x) = f(x) (respecto del eje OY); impar si f(−x) = −f(x) (respecto del origen).
  3. Cortes con los ejes: con OY, x = 0; con OX, f(x) = 0.
  4. Asíntotas y ramas infinitas con la posición (U11).
  5. Monotonía y extremos con f′.
  6. Curvatura e inflexiones con f″.
  7. Sitúa los puntos encontrados, dibuja primero las asíntotas y une siguiendo las tablas.

Polinómica: f(x) = x³ − 3x

  • Dominio ℝ, sin asíntotas. Impar: f(−x) = −f(x), simétrica respecto del origen.
  • Cortes: x(x² − 3) = 0, es decir, (0, 0), (√3, 0) y (−√3, 0).
  • Ramas: f → −∞ cuando x → −∞ y f → +∞ cuando x → +∞ (ramas parabólicas).
  • f′(x) = 3x² − 3: creciente en (−∞, −1) ∪ (1, +∞), decreciente en (−1, 1). Máximo (−1, 2), mínimo (1, −2).
  • f″(x) = 6x: cóncava ∩ en (−∞, 0), convexa ∪ en (0, +∞). Inflexión en (0, 0).

Racional: f(x) = x²x − 1

  • Dominio ℝ − {1}. No es par ni impar. Único corte: (0, 0).
  • AV x = 1: por la izquierda −∞, por la derecha +∞.
  • AO y = x + 1 (x² = (x − 1)(x + 1) + 1). f(x) − (x + 1) = 1x − 1: por encima hacia +∞, por debajo hacia −∞.
  • f′(x) = x(x − 2)(x − 1)²: creciente en (−∞, 0) ∪ (2, +∞); decreciente en (0, 1) ∪ (1, 2). Máximo (0, 0), mínimo (2, 4).
  • f″(x) = 2(x − 1)³: cóncava ∩ en (−∞, 1), convexa ∪ en (1, +∞). Sin inflexión: x = 1 no es del dominio.
x = 1y = x + 1(2, 4)(0, 0)

Errores que se cometen

MalBien
Dibujar a partir de una tabla de valores sin estudiar nada.La tabla sirve para afinar. Asíntotas, extremos y curvatura son lo que da la forma.
Unir las dos ramas de x²x − 1 por encima de x = 1.x = 1 no pertenece al dominio: la gráfica se rompe, y cada rama sigue la asíntota hacia ±∞.
Pensar que hay un error porque el mínimo sale más alto que el máximo.Son extremos relativos: en x²x − 1 el mínimo (2, 4) está más alto que el máximo (0, 0), y es correcto.

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