Derivación de funciones polinómicas, racionales y exponenciales

La derivada de una función polinómica se puede deducir a partir de las derivadas de los términos x n. Esto es así porque la derivada de una constante es siempre igual a 0 . Es decir, si f(x)=k, siendo k un número real, f (x)=0, de acuerdo con la definición de derivada de una función en un punto:

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

Para calcular la derivada de cualquier función del tipo f(x)= x n, utilizamos esta definición equivalente de límite:

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

Esto es así porque al desarrollar ( x 0 +h) n, se obtiene un término sin h, un término con h (que es hn x 0 ) y el resto de términos con h 2, h 3 ... h n. Por lo tanto, el grado de h para el resto de términos es como mínimo 2. Es decir, ( x 0 +h) n = x 0 +hn x 0 + h 2 (...). Entonces, se tiene que:

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 es f (x)=n x n-1. Demostrado este hecho, es relativamente sencillo encontrar la derivada de un polinomio cualquiera. Por ejemplo, la derivada de p(x)=4 x 3 -5 x 2 -2x+1 es:

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

También es muy sencillo calcular la derivada de una función racional, ya que se trata de derivar un cociente de polinomios. Por ejemplo, la derivada de g(x)= 3 x 2 -2x+1 x 2 +1 es

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

Finalmente, la fórmula para derivar una potencia también es útil para exponentes de cualquier tipo; es decir, si n es un número cualquiera, ( x n ) =n x n-1. Por ejemplo, la función f(x)= x -2 3, es decir, f( x ) = 1 3 x 2 , tiene por derivada:

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