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Potencias, raíces y polinomios

Derivada de 1/x: fórmula, demostración y ejemplos

La derivada de 1/x es -1/x². Demostración por la definición de límite, regla de la potencia con x⁻¹, regla de la cadena para 1/u y ejemplos como 1/(2x + 5).

Potencias, raíces y polinomios Actualizado 2 min de lectura

De un vistazo

\frac{d}{dx}\,\frac{1}{x} = -\frac{1}{x^2}
Derivada
-\dfrac{1}{x^2} para x \ne 0
Como potencia
\dfrac{d}{dx}\,x^{-1} = -x^{-2}
Con la regla de la cadena
\dfrac{d}{dx}\,\dfrac{1}{u} = -\dfrac{u'}{u^2}
Signo
Siempre negativa, así que \frac{1}{x} decrece a cada lado de 0
Versión para integrales
\int \frac{1}{x}\,dx = \ln\lvert x\rvert + C
En esta página
  1. Gráfica de 1/x y de su derivada
  2. Demostración con la definición de límite
  3. Demostración con la regla de la potencia
  4. La versión con la regla de la cadena: derivada de 1/u
  5. Ejemplos resueltos
  6. Errores comunes

La derivada de \dfrac{1}{x} es -\dfrac{1}{x^2}. El signo menos te dice que la curva siempre va cuesta abajo, a ambos lados de la asíntota vertical.

\frac{d}{dx}\,\frac{1}{x} = -\frac{1}{x^2}, \qquad x \ne 0

Gráfica de 1/x y de su derivada

Gráfica de y = 1/x y de su derivada y = -1/x²
Las dos ramas de \frac{1}{x} bajan de izquierda a derecha, así que la derivada es negativa en todos los puntos donde existe.

Cerca de x = 0 las ramas son casi verticales y -\frac{1}{x^2} es un número negativo enorme. Lejos de 0 la curva se aplana y -\frac{1}{x^2} se acerca a 0.

Demostración con la definición de límite

f'(x) = \lim_{h \to 0}\frac{\frac{1}{x + h} - \frac{1}{x}}{h}

Junta las fracciones del numerador con el denominador común x(x + h):

\frac{1}{x + h} - \frac{1}{x} = \frac{x - (x + h)}{x(x + h)} = \frac{-h}{x(x + h)}

Divide entre h y haz que h \to 0:

f'(x) = \lim_{h \to 0}\frac{-1}{x(x + h)} = -\frac{1}{x^2}

Demostración con la regla de la potencia

Como \frac{1}{x} = x^{-1}, la regla de la potencia da -1 \cdot x^{-2} = -\frac{1}{x^2}. La regla del cociente coincide: \frac{0 \cdot x - 1 \cdot 1}{x^2} = -\frac{1}{x^2}.

La versión con la regla de la cadena: derivada de 1/u

\frac{d}{dx}\,\frac{1}{u} = -\frac{1}{u^2}\cdot u' = -\frac{u'}{u^2}
Función Interior u Derivada
\frac{1}{2x + 5} 2x + 5 -\frac{2}{(2x + 5)^2}
\frac{1}{x^2 + 1} x^2 + 1 -\frac{2x}{(x^2 + 1)^2}
\frac{1}{\sin x} \sin x -\frac{\cos x}{\sin^2 x}
\frac{1}{e^x + 1} e^x + 1 -\frac{e^x}{(e^x + 1)^2}

La tercera fila es lo mismo que -\csc x\cot x, la derivada de csc x.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: una suma. \frac{d}{dx}\left(x + \frac{1}{x}\right) = 1 - \frac{1}{x^2}. Al igualarla a 0 se obtiene x = \pm 1, donde x + \frac{1}{x} tiene sus puntos de giro.

Ejemplo 2: una recta tangente. En x = 2, y = \frac{1}{2} y la pendiente es -\frac{1}{4}:

y - \frac{1}{2} = -\frac{1}{4}(x - 2) \quad\Longrightarrow\quad y = -\frac{x}{4} + 1

Ejemplo 3: segunda derivada. \frac{d}{dx}\left(-x^{-2}\right) = 2x^{-3} = \frac{2}{x^3}. Es positiva para x > 0 y negativa para x < 0, así que la rama derecha es cóncava hacia arriba y la izquierda cóncava hacia abajo.

Errores comunes

  1. Responder \ln x o \frac{1}{x^2}. La derivada es -\frac{1}{x^2}. La función \ln x es la antiderivada, no la derivada.
  2. Perder el signo menos. x^{-1} baja un -1.
  3. Escribir x^0. Al restar uno a -1 se obtiene -2, no 0.
  4. Olvidar u'. \frac{d}{dx}\frac{1}{3x} es -\frac{3}{(3x)^2} = -\frac{1}{3x^2}, no -\frac{1}{9x^2}.

La parte de integrales está en la página de la integral de 1/x, y la curva en sí está en la página de la función recíproca.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es la derivada de 1/x?

La derivada de \frac{1}{x} es -\frac{1}{x^2}, para todo x \ne 0.

¿Cuál es la derivada de 1/(2x)?

Escríbela como \frac{1}{2}x^{-1}. La derivada es -\frac{1}{2}x^{-2} = -\frac{1}{2x^2}.

¿Cuál es la derivada de 5/x?

Es 5 \cdot \left(-\frac{1}{x^2}\right) = -\frac{5}{x^2}.

¿Qué función tiene como derivada 1/x?

El logaritmo natural: \frac{d}{dx}\ln x = \frac{1}{x}. Por eso \int \frac{1}{x}\,dx = \ln\lvert x\rvert + C.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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