1. ¿Por qué “técnicas avanzadas”?
Hay funciones complicadas donde las reglas básicas (potencia, producto, cadena) se vuelven tediosas.
Estas tres técnicas acortan trabajo cuando:
| Técnica | Cuándo brilla | Ejemplo típico |
|---|---|---|
| Logarítmica | potencias con variable en base y exponente | y=x xy=x^{\,x}y=xx |
| Implícita | x y y mezclados en la misma expresión | x2+y2=25x^2+y^2=25×2+y2=25 |
| Paramétrica | curva descrita con parámetro t | x=cost, y=sintx=\cos t,\; y=\sin tx=cost,y=sint |
2. Logarítmica: “bajar” exponentes antes de derivar
Pasos express
- Aplica ln a ambos lados: lny=lnf(x)\ln y = \ln f(x)lny=lnf(x).
- Usa propiedades de los logaritmos para “desenredar”.
- Deriva implícitamente: 1yy′=(lnf(x))′\dfrac{1}{y}y’ = (\ln f(x))’y1y′=(lnf(x))′.
- Multiplica por y (= función original) para despejar y′y’y′.
Ejemplo flash – y=x xy = x^{\,x}y=xx
- ln y = x ln x
- Derivada: y′y=lnx+1\frac{y’}{y} = \ln x + 1yy′=lnx+1
- y′=x x(lnx+1)y’ = x^{\,x}(\ln x + 1)y′=xx(lnx+1)
Contexto – perfecta para productos largos de potencias tipo y=(3×2+1)5xy=(3x^2+1)^{5x}y=(3×2+1)5x.
3. Derivación implícita
Cuando no puedes (o no quieres) despejar y:
- Deriva cada término respecto a x; cada vez que aparezca y, multiplica por y’ (regla de la cadena).
- Agrupa lo que lleve y’ a un lado → factoriza → despeja.
Ejemplo – Circunferencia x2+y2=25x^2 + y^2 = 25×2+y2=25
2x+2y y′=0⇒y′=−x/y2x + 2y\,y’ = 0 ⇒ y’ = -x / y2x+2yy′=0⇒y′=−x/y
Pendiente de la tangente en P(3,4): y’ = –3/4.
4. Funciones paramétricas
Curva dada por x=f(t), y=g(t)x=f(t),\; y=g(t)x=f(t),y=g(t). dydx=dy/dtdx/dt\boxed{\displaystyle \frac{dy}{dx} = \frac{dy/dt}{dx/dt}}dxdy=dx/dtdy/dt
- Segunda derivada d2y/dx2=ddt(dy/dx)/(dx/dt)d^2y/dx^2 = \dfrac{d}{dt}\bigl(dy/dx\bigr) \Big/ (dx/dt)d2y/dx2=dtd(dy/dx)/(dx/dt).
Ejemplo – Círculo unitario x=cost, y=sintx=\cos t,\; y=\sin tx=cost,y=sint
dx/dt=−sint, dy/dt=costdx/dt=-\sin t,\; dy/dt=\cos tdx/dt=−sint,dy/dt=cost
dy/dx=cost/(−sint)=−cottdy/dx = \cos t / (-\sin t) = -\cot tdy/dx=cost/(−sint)=−cott.
Aplicaciones – trayectorias en física (posición tiempo), gráficos de computación.
5. Tangente y normal (versión rápida)
| Curva descrita como | Pendiente tangente m | Recta normal |
|---|---|---|
| y = f(x) | m = f'(x₀) | y−y0=−1m(x−x0)y – y₀ = -\dfrac{1}{m}(x – x₀)y−y0=−m1(x−x0) |
| Implícita F = 0 | m = –F_x / F_y | usando derivación parcial |
| Paramétrica | m=(dy/dt)/(dx/dt)m = (dy/dt)/(dx/dt)m=(dy/dt)/(dx/dt) | lo mismo, en t = t₀ |
6. Tasas relacionadas (Related Rates)
- Escribe relación geométrica/física entre magnitudes.
- Deriva implícitamente respecto a t.
- Sustituye valores conocidos y resuelve la tasa buscada.
Ejemplo rápido – Radio inflándose: V=43πr3⇒dV/dt=4πr2 dr/dtV = \frac{4}{3}πr^3 ⇒ dV/dt=4πr^2\,dr/dtV=34πr3⇒dV/dt=4πr2dr/dt.
7. Errores frecuentes
| Desliz | Cómo evitarlo |
|---|---|
| Olvidar el factor y’ al derivar implícitamente | Marca en rojo cada vez que derives y |
| Dividir por dx/dtdx/dtdx/dt cuando dx/dt=0dx/dt = 0dx/dt=0 (vertical) | Revisa puntos singulares aparte |
| No devolver y′y’y′ en términos de x, y | Sustituye y si es fácil (ej.: circunferencia) |
| Logarítmica: perder paréntesis en ln(f(x)g(x))\ln( f(x)g(x) )ln(f(x)g(x)) = ln f + ln g |
