Sr Examen

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Derivada de y=ctg(ln^2(x))

Función f() - derivada -er orden en el punto
v

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
   /   2   \
cot\log (x)/
cot(log(x)2)\cot{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}
cot(log(x)^2)
Solución detallada
  1. Hay varias formas de calcular esta derivada.

    Method #1

    1. Reescribimos las funciones para diferenciar:

      cot(log(x)2)=1tan(log(x)2)\cot{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} = \frac{1}{\tan{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}

    2. Sustituimos u=tan(log(x)2)u = \tan{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}.

    3. Según el principio, aplicamos: 1u\frac{1}{u} tenemos 1u2- \frac{1}{u^{2}}

    4. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxtan(log(x)2)\frac{d}{d x} \tan{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}:

      1. Reescribimos las funciones para diferenciar:

        tan(log(x)2)=sin(log(x)2)cos(log(x)2)\tan{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} = \frac{\sin{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}{\cos{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}

      2. Se aplica la regla de la derivada parcial:

        ddxf(x)g(x)=f(x)ddxg(x)+g(x)ddxf(x)g2(x)\frac{d}{d x} \frac{f{\left(x \right)}}{g{\left(x \right)}} = \frac{- f{\left(x \right)} \frac{d}{d x} g{\left(x \right)} + g{\left(x \right)} \frac{d}{d x} f{\left(x \right)}}{g^{2}{\left(x \right)}}

        f(x)=sin(log(x)2)f{\left(x \right)} = \sin{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} y g(x)=cos(log(x)2)g{\left(x \right)} = \cos{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}.

        Para calcular ddxf(x)\frac{d}{d x} f{\left(x \right)}:

        1. Sustituimos u=log(x)2u = \log{\left(x \right)}^{2}.

        2. La derivada del seno es igual al coseno:

          ddusin(u)=cos(u)\frac{d}{d u} \sin{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}

        3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxlog(x)2\frac{d}{d x} \log{\left(x \right)}^{2}:

          1. Sustituimos u=log(x)u = \log{\left(x \right)}.

          2. Según el principio, aplicamos: u2u^{2} tenemos 2u2 u

          3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxlog(x)\frac{d}{d x} \log{\left(x \right)}:

            1. Derivado log(x)\log{\left(x \right)} es 1x\frac{1}{x}.

            Como resultado de la secuencia de reglas:

            2log(x)x\frac{2 \log{\left(x \right)}}{x}

          Como resultado de la secuencia de reglas:

          2log(x)cos(log(x)2)x\frac{2 \log{\left(x \right)} \cos{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}{x}

        Para calcular ddxg(x)\frac{d}{d x} g{\left(x \right)}:

        1. Sustituimos u=log(x)2u = \log{\left(x \right)}^{2}.

        2. La derivada del coseno es igual a menos el seno:

          dducos(u)=sin(u)\frac{d}{d u} \cos{\left(u \right)} = - \sin{\left(u \right)}

        3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxlog(x)2\frac{d}{d x} \log{\left(x \right)}^{2}:

          1. Sustituimos u=log(x)u = \log{\left(x \right)}.

          2. Según el principio, aplicamos: u2u^{2} tenemos 2u2 u

          3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxlog(x)\frac{d}{d x} \log{\left(x \right)}:

            1. Derivado log(x)\log{\left(x \right)} es 1x\frac{1}{x}.

            Como resultado de la secuencia de reglas:

            2log(x)x\frac{2 \log{\left(x \right)}}{x}

          Como resultado de la secuencia de reglas:

          2log(x)sin(log(x)2)x- \frac{2 \log{\left(x \right)} \sin{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}{x}

        Ahora aplicamos la regla de la derivada de una divesión:

        2log(x)sin2(log(x)2)x+2log(x)cos2(log(x)2)xcos2(log(x)2)\frac{\frac{2 \log{\left(x \right)} \sin^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}{x} + \frac{2 \log{\left(x \right)} \cos^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}{x}}{\cos^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}

      Como resultado de la secuencia de reglas:

      2log(x)sin2(log(x)2)x+2log(x)cos2(log(x)2)xcos2(log(x)2)tan2(log(x)2)- \frac{\frac{2 \log{\left(x \right)} \sin^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}{x} + \frac{2 \log{\left(x \right)} \cos^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}{x}}{\cos^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} \tan^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}

    Method #2

    1. Reescribimos las funciones para diferenciar:

      cot(log(x)2)=cos(log(x)2)sin(log(x)2)\cot{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} = \frac{\cos{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}{\sin{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}

    2. Se aplica la regla de la derivada parcial:

      ddxf(x)g(x)=f(x)ddxg(x)+g(x)ddxf(x)g2(x)\frac{d}{d x} \frac{f{\left(x \right)}}{g{\left(x \right)}} = \frac{- f{\left(x \right)} \frac{d}{d x} g{\left(x \right)} + g{\left(x \right)} \frac{d}{d x} f{\left(x \right)}}{g^{2}{\left(x \right)}}

      f(x)=cos(log(x)2)f{\left(x \right)} = \cos{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} y g(x)=sin(log(x)2)g{\left(x \right)} = \sin{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}.

      Para calcular ddxf(x)\frac{d}{d x} f{\left(x \right)}:

      1. Sustituimos u=log(x)2u = \log{\left(x \right)}^{2}.

      2. La derivada del coseno es igual a menos el seno:

        dducos(u)=sin(u)\frac{d}{d u} \cos{\left(u \right)} = - \sin{\left(u \right)}

      3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxlog(x)2\frac{d}{d x} \log{\left(x \right)}^{2}:

        1. Sustituimos u=log(x)u = \log{\left(x \right)}.

        2. Según el principio, aplicamos: u2u^{2} tenemos 2u2 u

        3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxlog(x)\frac{d}{d x} \log{\left(x \right)}:

          1. Derivado log(x)\log{\left(x \right)} es 1x\frac{1}{x}.

          Como resultado de la secuencia de reglas:

          2log(x)x\frac{2 \log{\left(x \right)}}{x}

        Como resultado de la secuencia de reglas:

        2log(x)sin(log(x)2)x- \frac{2 \log{\left(x \right)} \sin{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}{x}

      Para calcular ddxg(x)\frac{d}{d x} g{\left(x \right)}:

      1. Sustituimos u=log(x)2u = \log{\left(x \right)}^{2}.

      2. La derivada del seno es igual al coseno:

        ddusin(u)=cos(u)\frac{d}{d u} \sin{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}

      3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxlog(x)2\frac{d}{d x} \log{\left(x \right)}^{2}:

        1. Sustituimos u=log(x)u = \log{\left(x \right)}.

        2. Según el principio, aplicamos: u2u^{2} tenemos 2u2 u

        3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxlog(x)\frac{d}{d x} \log{\left(x \right)}:

          1. Derivado log(x)\log{\left(x \right)} es 1x\frac{1}{x}.

          Como resultado de la secuencia de reglas:

          2log(x)x\frac{2 \log{\left(x \right)}}{x}

        Como resultado de la secuencia de reglas:

        2log(x)cos(log(x)2)x\frac{2 \log{\left(x \right)} \cos{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}{x}

      Ahora aplicamos la regla de la derivada de una divesión:

      2log(x)sin2(log(x)2)x2log(x)cos2(log(x)2)xsin2(log(x)2)\frac{- \frac{2 \log{\left(x \right)} \sin^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}{x} - \frac{2 \log{\left(x \right)} \cos^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}{x}}{\sin^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}

  2. Simplificamos:

    2log(x)xsin2(log(x)2)- \frac{2 \log{\left(x \right)}}{x \sin^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}


Respuesta:

2log(x)xsin2(log(x)2)- \frac{2 \log{\left(x \right)}}{x \sin^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)}}

Gráfica
02468-8-6-4-2-1010-50005000
Primera derivada [src]
  /        2/   2   \\       
2*\-1 - cot \log (x)//*log(x)
-----------------------------
              x              
2(cot2(log(x)2)1)log(x)x\frac{2 \left(- \cot^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} - 1\right) \log{\left(x \right)}}{x}
Segunda derivada [src]
  /       2/   2   \\ /          2       /   2   \         \
2*\1 + cot \log (x)//*\-1 + 4*log (x)*cot\log (x)/ + log(x)/
------------------------------------------------------------
                              2                             
                             x                              
2(cot2(log(x)2)+1)(4log(x)2cot(log(x)2)+log(x)1)x2\frac{2 \left(\cot^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} + 1\right) \left(4 \log{\left(x \right)}^{2} \cot{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} + \log{\left(x \right)} - 1\right)}{x^{2}}
Tercera derivada [src]
  /       2/   2   \\ /                     2/   2   \    3            2       /   2   \        3    /       2/   2   \\         /   2   \       \
2*\1 + cot \log (x)//*\3 - 2*log(x) - 16*cot \log (x)/*log (x) - 12*log (x)*cot\log (x)/ - 8*log (x)*\1 + cot \log (x)// + 12*cot\log (x)/*log(x)/
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
                                                                         3                                                                        
                                                                        x                                                                         
2(cot2(log(x)2)+1)(8(cot2(log(x)2)+1)log(x)316log(x)3cot2(log(x)2)12log(x)2cot(log(x)2)+12log(x)cot(log(x)2)2log(x)+3)x3\frac{2 \left(\cot^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} + 1\right) \left(- 8 \left(\cot^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} + 1\right) \log{\left(x \right)}^{3} - 16 \log{\left(x \right)}^{3} \cot^{2}{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} - 12 \log{\left(x \right)}^{2} \cot{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} + 12 \log{\left(x \right)} \cot{\left(\log{\left(x \right)}^{2} \right)} - 2 \log{\left(x \right)} + 3\right)}{x^{3}}