Derivada de ln(cos x): fórmula, pasos y ejemplos
La derivada de ln(cos x) es −tan x. Pasos con la regla de la cadena, por qué explica la integral de tan x, una gráfica, y ln(sen x) y ln(sec x).
Derivadas exponenciales y logarítmicas Actualizado 3 min de lectura
De un vistazo
- Derivada
- -\tan x donde \cos x > 0
- Segunda derivada
- -\sec^2 x
- Con valor absoluto
- \dfrac{d}{dx}\ln\lvert\cos x\rvert = -\tan x donde \cos x \ne 0
- Integral relacionada
- \int\tan x\,dx = -\ln\lvert\cos x\rvert + C
- Compañera
- \dfrac{d}{dx}\ln(\sin x) = \cot x
En esta página
La derivada de \ln(\cos x) es -\tan x. Es un cálculo corto con la regla de la cadena, y es la razón por la que la integral de \tan x contiene un logaritmo.
Paso a paso con la regla de la cadena
Para el logaritmo de una función, la derivada de ln x junto con la regla de la cadena da \frac{d}{dx}\ln u = \frac{u'}{u}. Aquí u = \cos x:
- El interior es u = \cos x.
- Su derivada es u' = -\sin x (consulta la derivada de cos x).
- Divide: \frac{u'}{u} = \frac{-\sin x}{\cos x} = -\tan x.
Dónde está definida ln(cos x)
Un logaritmo solo admite valores positivos, así que \ln(\cos x) solo existe donde \cos x > 0. Ese es el intervalo \left(-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right) y sus copias desplazadas 2\pi. Donde \cos x < 0, usa \ln\lvert\cos x\rvert. Tiene la misma derivada, -\tan x, siempre que \cos x \ne 0.
Gráfica de ln(cos x) y de su derivada
Como \cos x \le 1, \ln(\cos x) \le 0, con valor máximo 0 en x = 0. La segunda derivada es -\sec^2 x, que siempre es negativa, así que la gráfica es cóncava hacia abajo en todo su dominio.
Por qué esto da la integral de tan x
Dale la vuelta al resultado. Como \frac{d}{dx}\ln\lvert\cos x\rvert = -\tan x,
Las dos formas son iguales porque -\ln\lvert\cos x\rvert = \ln\frac{1}{\lvert\cos x\rvert}. El método completo, con cambio de variable, está en la página de la integral de tan x.
Logaritmos de otras funciones trigonométricas
| Función | Derivada |
|---|---|
| \ln(\cos x) | -\tan x |
| \ln(\sin x) | \cot x |
| \ln(\sec x) | \tan x |
| \ln(\tan x) | \frac{\sec^2 x}{\tan x} = \frac{1}{\sin x\cos x} |
| \ln(\sec x + \tan x) | \sec x |
La última fila es la famosa que hay detrás de \int\sec x\,dx = \ln\lvert\sec x + \tan x\rvert + C. Compruébalo: la derivada del interior es \sec x\tan x + \sec^2 x = \sec x(\tan x + \sec x), y al dividir entre \sec x + \tan x queda \sec x.
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1. \frac{d}{dx}\ln(\cos 2x) = \frac{-2\sin 2x}{\cos 2x} = -2\tan 2x.
Ejemplo 2. \frac{d}{dx}\ln(\cos^2 x) = \frac{d}{dx}2\ln(\cos x) = -2\tan x.
Ejemplo 3: recta tangente. En x = \frac{\pi}{4}, \ln\left(\cos\frac{\pi}{4}\right) = \ln\frac{\sqrt{2}}{2} = -\frac{\ln 2}{2} \approx -0.347, y la pendiente es -\tan\frac{\pi}{4} = -1. La recta tangente es y = -\frac{\ln 2}{2} - \left(x - \frac{\pi}{4}\right).
Errores comunes
- Escribir \frac{1}{\cos x}. Eso es \sec x, y olvida la derivada interior -\sin x.
- Perder el signo menos. La derivada de \cos x es -\sin x, así que el resultado es -\tan x, no \tan x.
- Escribir -\frac{1}{\sin x}. Invertiste la derivada interior en lugar de dividir entre el interior.
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