Sr Examen

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tan^-1(x/2)

Derivada de tan^-1(x/2)

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

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
  1   
------
   /x\
tan|-|
   \2/
1tan(x2)\frac{1}{\tan{\left(\frac{x}{2} \right)}}
1/tan(x/2)
Solución detallada
  1. Sustituimos u=tan(x2)u = \tan{\left(\frac{x}{2} \right)}.

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

  3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxtan(x2)\frac{d}{d x} \tan{\left(\frac{x}{2} \right)}:

    1. Reescribimos las funciones para diferenciar:

      tan(x2)=sin(x2)cos(x2)\tan{\left(\frac{x}{2} \right)} = \frac{\sin{\left(\frac{x}{2} \right)}}{\cos{\left(\frac{x}{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(x2)f{\left(x \right)} = \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} y g(x)=cos(x2)g{\left(x \right)} = \cos{\left(\frac{x}{2} \right)}.

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

      1. Sustituimos u=x2u = \frac{x}{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 ddxx2\frac{d}{d x} \frac{x}{2}:

        1. La derivada del producto de una constante por función es igual al producto de esta constante por la derivada de esta función.

          1. Según el principio, aplicamos: xx tenemos 11

          Entonces, como resultado: 12\frac{1}{2}

        Como resultado de la secuencia de reglas:

        cos(x2)2\frac{\cos{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2}

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

      1. Sustituimos u=x2u = \frac{x}{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 ddxx2\frac{d}{d x} \frac{x}{2}:

        1. La derivada del producto de una constante por función es igual al producto de esta constante por la derivada de esta función.

          1. Según el principio, aplicamos: xx tenemos 11

          Entonces, como resultado: 12\frac{1}{2}

        Como resultado de la secuencia de reglas:

        sin(x2)2- \frac{\sin{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2}

      Ahora aplicamos la regla de la derivada de una divesión:

      sin2(x2)2+cos2(x2)2cos2(x2)\frac{\frac{\sin^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2} + \frac{\cos^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2}}{\cos^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}}

    Como resultado de la secuencia de reglas:

    sin2(x2)2+cos2(x2)2cos2(x2)tan2(x2)- \frac{\frac{\sin^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2} + \frac{\cos^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2}}{\cos^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)} \tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}}

  4. Simplificamos:

    1(cos(x)+1)tan2(x2)- \frac{1}{\left(\cos{\left(x \right)} + 1\right) \tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}}


Respuesta:

1(cos(x)+1)tan2(x2)- \frac{1}{\left(\cos{\left(x \right)} + 1\right) \tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}}

Gráfica
02468-8-6-4-2-1010-500500
Primera derivada [src]
         2/x\
      tan |-|
  1       \2/
- - - -------
  2      2   
-------------
      2/x\   
   tan |-|   
       \2/   
tan2(x2)212tan2(x2)\frac{- \frac{\tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2} - \frac{1}{2}}{\tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}}
Segunda derivada [src]
              /            2/x\\
              |     1 + tan |-||
/       2/x\\ |             \2/|
|1 + tan |-||*|-1 + -----------|
\        \2// |          2/x\  |
              |       tan |-|  |
              \           \2/  /
--------------------------------
                 /x\            
            2*tan|-|            
                 \2/            
(tan2(x2)+1tan2(x2)1)(tan2(x2)+1)2tan(x2)\frac{\left(\frac{\tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1}{\tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}} - 1\right) \left(\tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1\right)}{2 \tan{\left(\frac{x}{2} \right)}}
Tercera derivada [src]
                                3                  2
                   /       2/x\\      /       2/x\\ 
                 3*|1 + tan |-||    5*|1 + tan |-|| 
          2/x\     \        \2//      \        \2// 
-2 - 2*tan |-| - ---------------- + ----------------
           \2/          4/x\               2/x\     
                     tan |-|            tan |-|     
                         \2/                \2/     
----------------------------------------------------
                         4                          
3(tan2(x2)+1)3tan4(x2)+5(tan2(x2)+1)2tan2(x2)2tan2(x2)24\frac{- \frac{3 \left(\tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1\right)^{3}}{\tan^{4}{\left(\frac{x}{2} \right)}} + \frac{5 \left(\tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1\right)^{2}}{\tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}} - 2 \tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)} - 2}{4}
Gráfico
Derivada de tan^-1(x/2)