Derivada de arcsec x: fórmula, demostración y ejemplos
La derivada de arcsec x es 1/(|x|√(x² − 1)). De dónde sale el valor absoluto, demostración con arccos(1/x) y ejemplos con la regla de la cadena.
Derivadas de trigonométricas inversas Actualizado 2 min de lectura
De un vistazo
- Derivada
- \dfrac{1}{\lvert x\rvert\sqrt{x^2 - 1}} para \lvert x\rvert > 1
- Con la regla de la cadena
- \dfrac{d}{dx}\operatorname{arcsec} u = \dfrac{u'}{\lvert u\rvert\sqrt{u^2 - 1}}
- Dominio de arcsec x
- x \le -1 o x \ge 1
- Recorrido de arcsec x
- \left[0, \frac{\pi}{2}\right) \cup \left(\frac{\pi}{2}, \pi\right]
- Derivada de arccsc
- -\dfrac{1}{\lvert x\rvert\sqrt{x^2 - 1}}
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La derivada de \operatorname{arcsec} x es \dfrac{1}{\lvert x\rvert\sqrt{x^2 - 1}}. Está definida para \lvert x\rvert > 1, los mismos valores que puede dar la secante.
Para x > 1, que es donde están la mayoría de los ejercicios, es simplemente \frac{1}{x\sqrt{x^2 - 1}}.
Gráfica de arcsec x
Las dos ramas suben de izquierda a derecha, así que la derivada es positiva en todas partes. Precisamente por eso la fórmula lleva \lvert x\rvert: sin el valor absoluto, la fórmula daría pendientes negativas para x < -1, lo que no coincide con el dibujo.
Demostración con arccos
Con el recorrido habitual de arcsec se cumple esta identidad:
Deriva con la regla de la cadena y la derivada de arccos x:
Ahora simplifica la raíz: \sqrt{1 - \frac{1}{x^2}} = \frac{\sqrt{x^2 - 1}}{\sqrt{x^2}} = \frac{\sqrt{x^2 - 1}}{\lvert x\rvert}. Así
usando x^2 = \lvert x\rvert^2. El valor absoluto aparece de forma natural a partir de \sqrt{x^2} = \lvert x\rvert.
Versión con la regla de la cadena y ejemplos
Ejemplo 1. \frac{d}{dx}\operatorname{arcsec}(x^2) = \frac{2x}{x^2\sqrt{x^4 - 1}} = \frac{2}{x\sqrt{x^4 - 1}} para \lvert x\rvert > 1. Aquí \lvert x^2\rvert = x^2, así que no queda ningún valor absoluto.
Ejemplo 2. Para x > 0, \frac{d}{dx}\operatorname{arcsec}(e^x) = \frac{e^x}{e^x\sqrt{e^{2x} - 1}} = \frac{1}{\sqrt{e^{2x} - 1}}.
Ejemplo 3: pendiente en un punto. En x = 2, la pendiente de \operatorname{arcsec} x es \frac{1}{2\sqrt{3}} \approx 0.289. Como \operatorname{arcsec} 2 = \frac{\pi}{3}, la recta tangente es y = \frac{\pi}{3} + \frac{1}{2\sqrt{3}}(x - 2).
La derivada de arccsc
Como \operatorname{arcsec} x + \operatorname{arccsc} x = \frac{\pi}{2}, las derivadas son opuestas:
Errores comunes
- Quitar el valor absoluto y obtener después pendientes negativas para x < -1.
- Mezclar convenciones de distintos libros. Comprueba qué recorrido usa tu curso para arcsec antes de copiar una fórmula.
- Confundir \sec^{-1} x con \cos x. \sec^{-1} es la inversa de la secante, mientras que \frac{1}{\sec x} = \cos x.
- Usarla para -1 < x < 1. Ningún ángulo tiene una secante entre -1 y 1, así que ahí no existen ni arcsec ni su derivada.
La fórmula también da una integral: \int \frac{dx}{x\sqrt{x^2 - 1}} = \operatorname{arcsec}\lvert x\rvert + C. Para más, consulta los ejercicios de derivadas de trigonométricas inversas y las funciones trigonométricas recíprocas.
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