Derivació de funcions polinòmiques, racionals i exponencials

La derivada d'una funció polinòmica es pot deduir a partir de les derivades dels termes x n . Això és així perquè la derivada d’una constant és sempre igual a 0 , d’acord amb la definició de derivada d’una funció en un punt.

És a dir, si f(x)=k , essent k   un nombre real, f (x)=0 , d’acord amb la definició de derivada d’una funció en un punt.

f ( x 0 )= lim x x 0 f(x)-f( x 0 ) x- x 0 = lim x x 0 k-k x- x 0 = lim x x 0 0 x- x 0 =0

Per a calcular la derivada de qualsevol funció del tipus f(x)= x n , utilitzem aquesta definició equivalent de límit:

f ( x 0 ) = lim h0 f( x 0 +h ) -f( x 0 ) h = lim h0 ( x 0 +h ) n - x 0 n h = lim h0 x 0 n +hn x 0 n-1 + h 2 ( ) - x 0 n h

Això és així, ja que en desenvolupar ( x 0 +h) n , s’obté un terme sense h , un terme amb h   (i que és hn x 0 n-1 ), i la resta de termes amb h 2 , h 3 ... h n . Per tant, el grau de h   per a la resta de termes és com a mínim 2. És a dir, ( x 0 +h ) n = x 0 n +hn x 0 n-1 + h 2 ( ) . Aleshores, es té:

f ( x 0 ) = lim h0 x 0 n +hn x 0 n-1 + h 2 ( ) - x 0 n h = lim h0 hn x 0 n-1 + h 2 ( ) h = lim h0 ( n x 0 n-1 +h( ) ) =n x 0 n-1

En definitiva, la derivada de f(x)= x n és f (x)=n x n-1 . Demostrat aquest fet, és relativament senzill trobar la derivada d’un polinomi qualsevol. Per exemple, la derivada de p(x)=4 x 3 -5 x 2 -2x+1   és:

p (x)=4( x 3 ) -5( x 2 ) -2(x ) +(1 ) =4(3 x 2 )-5(2x)-2(1)+0=12 x 2 -10x-2

També és molt senzill calcular la derivada d'una funció racional, ja que es tracta de derivar un quocient de polinomis. Per exemple, la derivada de g(x)= 3 x 2 -2x+1 x 2 +1   és

g (x)= (6x-2)( x 2 +1)-(3 x 2 -2x+1)(2x) ( x 2 +1) 2

Finalment, la fórmula per a derivar una potència també és útil per a exponents de qualsevol tipus; és a dir, si n és un nombre qualsevol, ( x n ) =n x n-1 . Per exemple, la funció f(x)= x -2 3 , és a dir, f( x ) = 1 3 x 2 , té per derivada:

f ( x ) = -2 3 x -2 3 -1 = -2 3 x -5 3 = -2 3 x 5 3