Cálculo I. Índice Reglas Fundamentales para el Cálculo de Derivadas. Julio C. Carrillo E. * 1. Introducción 1. 2.

Documentos relacionados
Tema 8: Derivación. José M. Salazar. Noviembre de 2016

DERIVADA. Interpretación Geométrica Encontrar la pendiente de la recta tangente a una curva en un punto dado de ella.

Cálculo I Derivadas de Funciones Trascendentes. Julio C. Carrillo E. * 1. Introducción Derivadas de funciones trigonométricas inversas 7

() 25 de mayo de / 9

Derivación de funciones de una variable real

2.5 Derivación implícita

Información importante

UNIDAD I CÁLCULO DIFERENCIAL

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICAS. S O L U C I Ó N y R Ú B R I C A

Logaritmo Natural. x I t dt = ln(x) = ln(x) > 0 para x (1, ) Observación 5. El primer teorema fundamental del Cálculo implica que

Semana 14-Derivadas I[1/29] Derivada. 7 de junio de Derivada

Información importante

2.5 Derivación implícita

2.4 La regla de la cadena

Cálculo Diferencial en una variable

Reglas de derivación

La regla de la constante. La derivada de una función constante es 0. Es decir, si c es un número real, entonces d c 0. dx (Ver la figura 2.

2.1. Derivada de una función en un punto

( ) 2. Pendiente de una Recta Tangente. Sea f una función que es continua en x. 1. Para definir la pendiente de la recta tangente ( )

Curso Introductorio a las Matemáticas Universitarias

Derivación. (x c) que pasa por el punto fijo (c, f(c)) y el punto móvil (c + h, f(c + h)) cuando h tiende a 0.

Derivadas de orden superior e implícitas

1. Hallar la derivada por definición de f ( x) x x 1. Solución: para resolver la derivada aplicaremos la definición de la derivada: f '( x)

4.1 Antiderivadas o primitivas e integración indefinida

3.1 Definiciones previas

La derivada de las funciones trascendentes

Cálculo I. Índice Límites Infinitos. Julio C. Carrillo E. * 1. Introducción Límites infinitos Límites en el infinito 9

Cálculo I Aplicaciones de la Derivada: El Teorema del Valor Medio, Crecimiento y Decrecimiento. Julio C. Carrillo E. * 1.

UNIVERSIDAD DE CONCEPCION DEPARTAMENTO DE MATEMATICA Prof. Jorge Ruiz Castillo. 1.1 Repaso de propiedades de funciones inversas

Universidad Abierta y a Distancia de México. 2 cuatrimestre. Cálculo diferencial. Unidad 3. Derivación

(f + g) (x) = f (x) + g (x) (α f) (x) = α f (x) (f g) (x) = f (x) g(x) + f(x) g (x) (x) = f (x) g(x) f(x) g (x) g. [g(x)] 2 (f g) (x) = f (g(x)) g (x)

DEFINICION DE DERIVADA Sea una función definida en un intervalo abierto que contiene a a Diremos que f es Derivable en a si: si este límite existe

3.1. DERIVADAS DE SEGUNDO ORDEN

Regla de la cadena. Ejemplo 1. y = f (g(x)) Como las funciones son diferenciables son suaves.

4.1 Antiderivadas o primitivas e integración indefinida

UNIVERSIDAD DIEGO PORTALES GUÍA N 11 CÁLCULO I. Profesor: Carlos Ruz Leiva DERIVADAS. Derivadas de orden superior. Ejemplos

UNIDAD IV.- CÁLCULO INTEGRAL

Parcial de Cálculo C 0

Cálculo I. Índice Continuidad. Julio C. Carrillo E. * 1. Introducción Continuidad puntual Continuidad en un intervalo 8

DERIVADAS DE LAS FUNCIONES ELEMENTALES

DERIVADAS. Para hallar la pendiente de una curva en algún punto hacemos uso de la recta tangente de una curva en un punto.

Reglas de derivación

f(x,y) = e x+y cos(xy)

Funciones de Bessel. Dr. Héctor René Vega-Carrillo

La regla de la constante. DEMOSTRACIÓN Sea ƒ(x) c. Entonces, por la definición de derivada mediante el proceso de límite, se deduce que.

Logaritmo Natural. Z x. 1 t dt = ln(x) = I 1 1. ln(x) < 0 para x 2 (0; 1) y ln(x) > 0 para x 2 (1; 1)

Curso 2010/ de julio de (2.75 p.) 1) Se considera la función f : (0, ) (0, ) definida por


MATE 3013 LA REGLA DE LA CADENA

Clase 6: Derivadas direccionales

Coordinación de Matemática II (MAT022)

DERIVADAS Definición y Propiedades

Cálculo I. Índice Derivada. Julio C. Carrillo E. * 1. Introducción La derivada Derivadas de orden superior

Universidad Antonio Nariño Matemáticas Especiales Guía N 3: Funciones elementales complejas: exponencial, logaritmo, trigonométricas e hiperbólicas

Matemticas V: Cálculo diferencial

LA DERIVADA POR FÓRMULAS

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA CLAVE M

3 DERIVADAS ALGEBRAICAS

4. Mecánica en la Medicina Derivar e Integrar

Derivadas algebraicas:

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA CLAVE M

Cálculo I Aplicaciones de las Derivadas: Linealización y Diferenciales. Julio C. Carrillo E. * 1. Introducción 1. 2.

LA DERIVADA UNIDAD III III.1 INCREMENTOS. y, esto es:

Derivadas e integrales

INSTRUCTIVO PARA TUTORÍAS

2.3 Reglas del producto, del cociente y derivadas de orden superior

12. Funciones trigonométricas

Soluciones Junio y Septiembre ( ) Junio 2008

1. Grafique la familia de curvas que representa la solución general de la ecuación diferencial: y ' + y = 0

Derivada de una función

INTEGRAL INDEFINIDA. Una pregunta inicial para hacerse. Cuál es una función F(x), que al haber sido derivada se obtuvo f ( x) B?.

Tema 6: Derivadas, Técnicas de Derivación

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA CLAVE M

El problema de la recta tangente. 96 CAPÍTULO 2 Derivación

Grado en Química Bloque 1 Funciones de una variable

Escuela de Economía UTPL Cálculo I Autora: Ing. Ana Lucía Abad Ayavaca UNIDAD II: DERIVADA

FÓRMULAS DE DERIVACIÓN

(3 p.) 3) Se considera la superficie z = z(x, y) definida implícitamente por la ecuación. 3x 2 z x 2 y 2 + 2z 3 3yz = 15.

LA DERIVADA. Introducción:

TEMA 9 DERIVADAS. TÉCNICAS DE DERIVACIÓN 9.1 DERIVADA DE UNA FUNCIÓN EN UN PUNTO

UCLM - Pruebas de Acceso a Enseñanzas Universitarias Oficiales de Grado (PAEG)

4.1. DERIVADAS DE LAS FUNCIONES TRIGONOMETRICAS

Derivadas algebraicas

Derivadas e integrales

MATEMÁTICAS BÁSICAS DERIVADA INCREMENTOS x = x - x y2 = f(x2) y = y - y y = f(x )

Cada grado se divide en 60 minutos (60 ) y cada minuto en 60 segundos (60 ). Así, por ejemplo, un ángulo puede medir = 38º

Control 1, MA-1A2 Cálculo Diferencial e Integral Escuela de Ingeniería, FCFM, U. de Chile Semestre 2008/2 (30 de Agosto)

CLASE II Estática de las construcciones II

Unidad 2 - Lección 2.5

Coordinación de Matemática I (MAT021) 1 er Semestre de 2013 Semana 7: Lunes 22 - Viernes 27 de Abril. Contenidos

Derivación de funciones trascendentes.

Héctor Palma Valenzuela. Dpto. de Matemática UdeC. 1

Información importante

= f (a) R. f(x) f(a) x a. recta por (a, f(a)) de pendiente f(a+h2) f(a) recta tangente por (a, f(a)) de pendiente f (a)

2 x

Nombre y Apellidos: x e 1 x 1 x f(x) = ln(x) x

Transcripción:

3.2. Reglas Funamentales para el Cálculo e Derivaas Julio C. Carrillo E. * Ínice 1. Introucción 1 2. Reglas básicas 3 3. El Álgebra e funciones erivables 4 4. Regla e la caena 8 * Profesor Escuela e Matemáticas, UIS.

1. Introucción En esta sección se estuian las reglas e la erivaa, las cuales permiten en muchos casos calcular la erivaa e la función e una manera más eficiente y sin involucrar los largos procesos numéricos o algebraicos y e cálculo e límites que involucra la efinición e la erivaa: f(x + h) f(x) lím h!0 {z h } reglas el límite (algebraico) Sección anterior = f 0 (x) {z } reglas e la erivaa (analítico) Esta sección Por ejemplo, para la función f(x) =x 2 en x =1, se tienen hasta ahora tres formas e calcular f 0 (1) = lím h!0 f(1 + h) f(1) h (1 + h) 2 1 =lím h!0 h, g(h) = (1 + h)2 1. h 1. Proceso numérico, tabla e valores: h! 0 1 0,5 0,25 0,1 0,001 0,0001 0,00001-0,000001 g(h)! 2 1 1,5 1,75 1,899 1,9989 1,99989 1,999989 1,99999 lím h!0 g(h) =2 h! 0 + 1 0,5 0,25 0,1 0,001 0,0001 0,00001 0,000001 g(h)! 2 3 2,5 2,25 2,100 2,0009 2,00009 2,00001 2,0000009 lím g(h) =2 h!0 + Por lo tanto, f 0 (1) = lím h!0 f(1 + h) f(1) h c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 1/22 =2.

2. Proceso algebraico, reglas e límite: f 0 f(1 + h) f(1) (1) = lím h!0 h (1 + h) 2 1 =lím h!0 h ((1 + h) 1)((1 + h)+1) =lím h!0 h h(2 + h) =lím h!0 h =lím(2 + h) h!0 =2. Por lo tanto, f 0 (1) = lím h!0 f(1 + h) f(1) h =2. 3. Proceso analítico, reglas e la erivaa: f 0 (1) = f 0 (x) x=1 = x 2 0 x=1 =2x x=1 =2. c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 2/22

2. Reglas básicas Teorema 1. (Derivaa e una constante) Para cualquier número real c, Demostración. Sea f(x) =c. Entonces, Ya sabemos que Si n es un entero positivo, (c) 0 =0 f 0 (x) =lím h!0 f(x + h) f(x) h (x) =1, x (x + h) n x n x (xn )=lím h!0 h o x (x2 )=2x, (c) =0. x =lím h!0 c c h = lím h!0 (h6=0) x (x3 )=3x 2. 0 h =0. ((x + h) x) (x + h) n 1 +(x + h) n 2 x + +(x + h)x n 2 + x n 1 =lím h!0 h h (x + h) n 1 +(x + h) n 2 x + +(x + h)x n 2 + x n 1 =lím h!0 h =lím (x + h) n 1 +(x + h) n 2 x + +(x + h)x n 2 + x n 1 h!0 = x n 1 + x n 1 + + x n 1 + x n 1 (n veces) = nx n 1. c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 3/22

Teorema 2. (Derivaa e una potencia, versión general) Para cualquier número real r, con r 6= 0, (x r ) 0 = rx r 1 o Ejemplo 1. Derive las siguiente funciones. 1. f(x) =15x 100 3x 12 +5x 46. 2. g(t) =2t 6 +7t 6. 3. y =8z 2 3 z 5 23. 4. T (x) = p x +9 3p x 2 2 5p x 3. x (xr )=rx r 1. 3. El Álgebra e funciones erivables Teorema 3. Sean f y g funciones que son erivables en x. Entonces: 1. (Regla e la suma) La función f + g es erivable en x, y (f(x)+g(x)) 0 = f 0 (x)+g 0 (x) o f (f(x)+g(x)) = x x (x)+g x (x). 2. (Regla e homogeneia) Si c es un número real, la función cf es erivable en x, y (cf(x)) 0 = cf 0 (x) o x (cf(x)) = c x f(x). c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 4/22

3. (Regla el proucto) La función fg es erivable en x, y (f(x)g(x)) 0 = f 0 (x)g(x)+f(x)g 0 (x) o x (f(x)g(x)) = f g x (x) g(x)+f(x) x (x). 4. (Regla el cociente) Si g(x) 6= 0, entonces la función f/g es erivable en x, y f g 0 f(x) = g(x)f 0 (x) f(x)g 0 g(x) (x) f(x) x (x) f(x) x (x) o =. g(x) (g(x)) 2 x g(x) (g(x)) 2 Demostración. Se emuestra la regla el proucto, ejano las emás para consulta en el texto. Sea u(x) =f(x)g(x). Si h 6= 0se tiene que u(x + h) u(x) f(x + h)g(x + h) f(x)g(x) = h h f(x + h)g(x + h) f(x)g(x + h)+f(x)g(x + h) f(x)g(x) = h f(x + h) f(x) g(x + h) f(x) = g(x + h)+f(x). h h Como g es continua en x, entonces lím g(x + h) =g(x). Comof y g son erivables en x, se sigue el h!0 teorema e las propieaes e límite que u(x + h) u(x) lím = f 0 (x)g(x)+f(x)g 0 (x). h!0 h Entonces u(x) =f(x)g(x) es erivable en x y la formula e la erivaa el proucto aa se cumple. c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 5/22

Ejemplo 2. Encontrar la erivaa e la función y =(x 3 +1) 2x 2 + =(x 3 +1) 4x + (x2 +2) x x x x (x2 +2) (x 2 +2) 2 =(x 3 +1) 4x + (x2 +2) x(2x) +3x 2 2x 2 + (x 2 +2) 2 =(x 3 +1) 4x + 2 x2 +3x 2 2x 2 + x (x 2 +2) 2 x +2 =(x 3 +1) 4x + 2 x2 ) +3x 2 2x 2 + x (x 2 +2) 2 x +2 x. x 2 +2 Solución. Se aplican las reglas e la erivaa el proucto, e la suma y el cociente: y x =(x3 +1) 2x 2 + x + 2x 2 + x x x 2 +2 x 2 +2 x (x3 +1) =(x 3 +1) x (2x2 )+ x + 2x 2 + x (3x 2 ) x x 2 +2 x 2 +2! +3x 2 2x 2 + x x 2 +2 Ejercicio 1. Encontrar la erivaa e las siguientes funciones. 1. y =(x 3 2x 2 +3)(7x 2 4x). 2. y =(4x +1)(2x 2 x)(x 3 8x). 3. y = 3x2 p x 2x 3 +5x 2 +7. x x +2 c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 6/22

4. y = 3p x 2 (2x x 2 ). Ejercicio 2. Resuelva los siguientes problemas. 1. Encuentre la ecuación e la recta tangente a la gráfica e y =(1+ p x)(x 2) en x =4. 2. Encuentre los puntos sobre la gráfica e la función y = (x2 +1)(2x 2 +1) 3x 2 +1 horizontal. 3. La posición e un objeto en el tiempo t (en horas) es aa por la función, s(t) =2t 3 21t 2 +60t 10. one la recta tangente es Determine cuano el objeto se está movieno a la izquiera (s 0 (t) < 0) y cuano se está movieno a la erecha (s 0 (t) > 0). 4. Suponga que la cantia e aire en un balón en el tiempo t está aa por la función V (t) = 6 3p t 4t +1. Determine si el balón estás sieno inflao o esinflao cuano t =8. Ejercicio 3. Sea y = x 2x +1. Calcule y0, y 00,yy 000. c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 7/22

4. Regla e la caena Derivaa e potencias Supongamos que se esea erivar la función y =(x 5 +1) 2. Al escribir esta función como el proucto y =(x 5 +1)(x 5 +1) y aplicar la regla e la erivaa el proucto e funciones, se tiene De tal manera, que poemos suponer que x (x5 +1) 2 =(x 5 +1) x (x5 +1)+(x 5 +1) x (x5 +1) =2(x 5 +1) x (x5 +1) =2(x 5 +1) 5x 4. x (3x3 +2x +1) 5 =5(3x 3 +2x +1) 4 x (3x3 +2x +1)=5(3x 3 +2x +1) 4 (9x 2 +2). El siguiente teorema establece que esto es cierto. Teorema 4 (Regla e potencia para funciones). Sea r cualquier número real. Si u = g(x) es erivable en x entonces x (g(x))r = r (g(x)) r 1 g x (x) o x (ur )=ru r 1u x. c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 8/22

Ejercicio 4. Encontrar las erivaas e las siguientes funciones. 1. y = 2. y = 1 (x 5 x 3 +2) 10. 1 p x2 +1. 3. y = (x2 1) 3 (5x +1) 8. 4. y = r 2x 3 8x 1. Regla e la caena Derivaa e una composición e funciones En el teorema anterior se estableció una formula para la composición e las funciones u = g(x) y f(u) =u r. De manera más general se establece el siguiente resultao. Teorema 5 (Regla e la caena). Se supone que la función y =(f g)(x) =f(g(x)) está bien efinia. Si g es erivable en x y f es erivable en u = g(x) entonces la función compuesta y = f(g(x)) es erivable en x, y (f(g(x))) 0 = f 0 (g(x))g 0 (x) o x (f(g(x))) = f g x (g(x)) x (x) o y x = y u u x. c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 9/22

Ejemplo 3. Calcule f 0 (1) cuano f(x) =(3x 3 x) 7. Solución. Por regla e la caena, Entonces f 0 (1) = 7(2 6 )(9) = 3584. f 0 (x) =7(3x 3 x) 6 x (3x3 x) =7(3x 3 x) 6 (9x 1). Ejercicio 5. Calcule la erivaa e las siguientes funciones. 1. y =(1 3x 3 ) 10. 2. y = 1 (s 4 s +1) 3/4. 3. y =(4x 2 +1) 25. 5 x 4. y =. 1+x 5. v = wp w (3w 3 +1) 6. (t +1)3 6. s = (2t +1) 5. p t4 + t 7. a = 2 +1 2t 3. (t 1) 2 c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 10/22

Derivaa implícita En esta sección se emuestra como se encuentra la erivaa e una curva que no está efinia por una función e manera explícita. Curvas en el plano. La representación algebraica e una curva C en el plano puee ser: 1. Explícita: son curvas el plano que son la gráfica e funciones escalares, C = {(x, y) 2 R 2 : y = f(x), x2 I} = G f, o C = {(x, y) 2 R 2 : x = g(y), y2 J} = G g, one I y J son intervalos en R, f y g funciones. (prueba e la recta vertical) (prueba e la recta hotizontal) c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 11/22

2. Implícita: no son gráfica e una función escalar, C = {(x, y) 2 R 2 : E(x, y) =0}. No toa ecuación algebraica en os variables efine una curva en el plano: x 2 + y 2 =0. Ejemplo 4. Al resolver las ecuaciones x 2 + y =4, x+ y 2 =4, para y y para x, respectivamente, se encuentra que ellas efinen explícitamente las funciones f(x) =4 x 2, g(y) =4 y 2. Las gráficas e estas os curvas son e tipo parabólico, o simplemente parábolas. Por otro lao, la ecuación x 2 + y 2 =4 (1) no efine explícitamente ninguna función e x o e y. Al resolver esta ecuación para y se encuentra que y = ± p 4 x 2, 2 apple x apple 2. En tal caso, se puee ecir que la ecuación (1) efine explícitamente las funciones f(x) = p 4 x 2, g(x) = p 4 x 2, 4 apple x apple 4. c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 12/22

No es función Función implícita Función implícita Ejemplo 5. La gráfica e la ecuación x 3 + y 3 =3xy es una curva llamaa hoja e Descartes. Eneste caso no es tan fácil resolver la ecuación para una e sus variables. En la siguiente figura se muestra esta curva y os porciones e ella que efinen funciones implícitas en la variable x. c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 13/22

Derivaa implícita. En general, no es posible resolver una ecuación E(x, y) =0para una función implícita e x. En algunos casos es posible eterminar varias funciones implícitas en un cierto intervalo e x. A pesar e ello, se puee suponer que en esta ecuación y = f(x) e manera implícita y entonces se etermina la erivaa y por meio e un proceso llamao erivación implícita. x Ejemplo 6. Encuentre y x si x2 + y 2 =4. Solución. Se consiera que en esta ecuación y = f(x) e manera implícita. Como en este caso se tiene que x xn = nx n 1, x yn = ny n 1y x, n 2 N, al erivar ambos miembros e esta ecuación se tiene: Al espejar la erivaa se obtiene x x2 + x y2 = x 4 2x +2y y x =0. y x = x, y 6= 0 2 <x<2. y c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 14/22

Ejercicio 6. Encuentre la ecuación e la recta tangente a la curva e ecuación x 2 + y 2 =4en los puntos corresponientes a x =1. Ejercicio 7. Encuentre y x aas las siguientes ecuaciones. 1. x 4 + x 2 y 3 y 5 =2x +1. 2. x 3 y 5 +3x =8y 3 +1. 3. y 3 x 6 + y 6 x 3 =2x +1. 4. x + y x y = x. c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 15/22

Derivaa implícita e oren superior. en cuenta: y 2 x = x y, x Las erivaas implícitas e oren superior se hacen tenieno 3 y x = 3 x 2 y,... x 2 que se eben utilizar las reglas e la erivaa, y aemás que se eben reemplazar las erivaas implícitas anteriores para obtener una erivaa implícita e un eterminao oren. Ejemplo 7. Encuentre 2 y x 2 para x2 + y 4 =4. Solución. erivano implícitamente con respecto a x, 2x +4y 3y x =0=) y x = x 2y3,y6= 0. La seguna erivaa se hace e manera implícita y con respecto a x: 2 y x = y = x 2y 3 x 6y 2 y x = 2 x x x 2y 3 (2y 3 ) 2 = y 3xy2 y y 3xy 2 x x 2y = 3, y 6= 0 2y 6 2y 6 = y + 3 x 2 2 y. 2y 6 c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 16/22

Función inversa y su erivaa En esta sección se estuia la existencia e la función inversa meiante la erivaa e la función. Teorema 6 (Continuia e la función inversa). Sea f una función continua y uno a uno sobre su ominio D f.entoncessufuncióninversaf 1 existe y es continua sobre su ominio. Ejemplo 8. La función f(x) = x 2 es continua y uno a uno para x 0; su inversa es la función f 1 (x) = p x la cual es continua para too x 0. También, la función f(x) =senx es continua y uno a uno para 2 apple x apple 2 ;suinversaf 1 (x) =sen 1 x es continua para 1 apple x apple 1. Las funciones que son estrictamente crecientes o estrictamente ecrecientes en su ominio son uno a uno. Definición 1 (funciones estrictamente crecientes y estrictamente ecrecientes). Suponga que y = f(x) es una función efinia sobre un intervalo I, y que x 1 y x 2 son os números cualesquiera en el intervalo tales que x 1 <x 2. 1. Se ice que f es estrictamente creciente sobre el intervalo I si f(x 1 ) <f(x 2 ). 2. Se ice que f es estrictamente ecreciente sobre el intervalo I si f(x 1 ) >f(x 2 ). Teorema 7 (Existencia e la función inversa). Sea f una función que es continua y estrictamente creciente sobre un intervalo [a, b]. Entoncesf 1 existe y es continua y estrictamente creciente sobre [f(a),f(b)]. c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 17/22

Observación 1. Se tienen las siguientes: 1. El teorema 7 también se cumple cuano se cambia la palabra creciente por la palabra ecreciente y el intervalo en la conclusión se reemplaza por [f(b),f(a)]. 2. Por el teorema 7 se concluye que si f es continua y estrictamente creciente en su ominio entonces f 1 existe y es continua y estrictamente creciente sobre su ominio. 3. De la figura anterior también se observa que si f en el teorema 7 es una función erivable en el intervalo abierto (a, b), entonces a) si f 0 (x) > 0 sobre (a, b) entonces f es estrictamente creciente sobre el intervalo [a, b],y b) si f 0 (x) < 0 sobre (a, b) entonces f es estrictamente ecreciente sobre el intervalo [a, b]. El siguiente teorema permite establecer una relación entre función erivables y uno a uno. c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 18/22

Teorema 8 (Derivabilia e la función inversa). Suponga que f es una función erivable sobre un intervalo abierto (a, b). Sif 0 (x) > 0 sobre el intervalo o f 0 (x) < 0 sobre el intervalo, entonces f es uno auno.aemás,f 1 es erivable para toa x en la imagen e f. En consecuencia, f 0 (x) > 0 en I =) f es estrictamente creciente en I =) f es uno a uno en I =) f tiene una inversa en I Lo mismo es cierto si f 0 (x) < 0 en I. Ejemplo 9. Demuestre que la función f(x) =5x 3 +8x 9 tienen una inversa. Solución. El omino e f es too R. Comof es un polinomio, es erivable en too R. Dao que f 0 (x) =15x 2 +8> 0 para too x en R entonces f es estrictamente creciente en R. Porelteorema8,f es uno uno y entonces su inversa f 1 existe, es continua y erivable en el rango e f. A fin e obtener la erivaa e la función inversa e una función que es uno a uno y erivable, se consiera el siguiente análisis. Sea f 1 la inversa e la f. En este caso se tiene que f(f 1 (x)) = x. (2) Si u = f 1 (x) es erivable en x y y = f(u) es erivable en u entonces se tiene que la función f(f 1 (x)) es erivable en x. Así que erivano ambos miembros e (2) con respecto a x y utilizano la regla e la caena se tiene que x f(f 1 (x)) = x x =) f 0 (f 1 (x))(f 1 ) 0 (x) =1=) (f 1 ) 0 (x) = 1 f 0 (f 1 (x)). c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 19/22

Teorema 9 (Derivaa e la función inversa). Suponga que f es erivable sobre un intervalo I yque f 0 (x) nunca es cero sobre I. Sif tiene una inversa f 1 sobre I, entoncesf 1 es iferenciable en un número x y f 1 x (x) = 1 f 0 (f 1 (x)). Ejemplo 10. Encuentre la erivaa e la inversa e la función f(x) =5x 3 +8x 9. Solución. El ominio e f es too R. 1. La función polinómica f es erivable en R y entonces es continua en este intervalo. 2. Puesto que lím f(x) = x!±1 entonces el rango e f es también too R. lím x!±1 5x3 = ±1, 3. f 0 (x) =15x 2 +8> 0 para too x, f es estrictamente creciente en too su ominio. Se sigue, 1. Del teorema 8 que f tiene una inversa f 1 que es erivable en too R. 2. Del teorema 9 se puee obtener la erivaa e f: (f 1 ) 0 (x) = 1 f 0 (f 1 (x)). c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 20/22

En este caso la ecuación e la función es y =5x 3 +8x 9. Para encontrar la inversa f 1 e f se ebe resolver para y la ecuación e la inversa, x =5y 3 +8y 9, lo cual es ifícil. No obstante, existen os formas e calcular la inversa e f. a) De la regla e la caena, y x x y one y = f(x) y x = f 1 (y). Enestecaso, x =1=) y = 1 y x x y = 1 15y 2 +1. b) La más usual en estos casos es utilizar la regla e la caena en la ecuación x =5y 3 +8x 9, one y = f 1 (x): x x = x (5y3 +8y 9) =) 1=15y 2 y 0 +8y 0 =) y 0 =, 1 15y 2 +8. c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 21/22

Ejercicio 8. Para las siguientes funciones: (a) Determine si ellas tienen una inversa; (b) En caso e no serlo, obtenga un intervalo apropiao en one la función tenga una inversa; (c) Obtenga las erivaas e las funciones inversas corresponientes. 1. y =10x 3 +8x +12 2. f(x) = 7x 5 6x 3 2x +17 3. y = x 3 + x 2 2x 4. g(x) =x 4 2x 2 c Julio C. Carrillo E. Para uso exclusivo en el salón e clase 22/22