Reglas que construyen derivadas
La derivada mide con qué rapidez cambia una función: f′(x)=limh→0hf(x+h)−f(x). Rara vez se calcula ese límite a mano. En su lugar se combinan unas pocas derivadas conocidas ((xn)′=nxn−1, (ex)′=ex, (lnx)′=x1, (sinx)′=cosx) con reglas para sumas, productos, cocientes y composiciones.
(uv)′=u′v+uv′(1) dxdf(g(x))=f′(g(x))g′(x)(2) La regla del producto se aplica cuando dos cantidades cambiantes se multiplican. El valor de una posición es precio por cantidad, V=P⋅N; si ambas se mueven, dtdV=P′N+PN′: una parte viene del cambio del precio y otra del cambio de la cantidad.
La regla de la cadena se aplica cuando una función está dentro de otra: el cambio fluye de dentro hacia fuera. Un factor de descuento D(r)=e−rT depende de la tasa r a través del exponente, así que drdD=e−rT⋅(−T)=−Te−rT: cada unidad de aumento de la tasa reduce el factor en T veces su valor.
- Regla de la suma: (u+v)′=u′+v′.
- Regla del producto: (uv)′=u′v+uv′.
- Regla del cociente: (vu)′=v2u′v−uv′.
- Regla de la cadena: derive el exterior y multiplique por la derivada del interior.
Dos derivadas con las reglasPara
f(x)=x2ex tomemos
u=x2 y
v=ex:
f′(x)=2xex+x2ex. Para
g(x)=ln(x2+1) el exterior es
ln y el interior es
x2+1:
g′(x)=x2+11⋅2x=x2+12x.
Compruebe una derivada numéricamenteCompare su fórmula con la diferencia centrada 2hf(x+h)−f(x−h) en algunos puntos, con h de alrededor de 10−5. Si discrepan en las primeras cifras, hay un error de álgebra. Programará esta comprobación en el tema de Python sobre derivadas. Lab: qué se califica
- Regla del producto20 pts
- Regla de la cadena con un logaritmo20 pts
- Regla de la cadena con un seno15 pts
- Reglas y fórmulas15 pts
- Una derivada en un punto15 pts
- Una derivación con la regla de la cadena15 pts