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Derivadas exponenciales y logarítmicas

Derivada de ln(x²) y de (ln x)²: fórmulas y ejemplos

La derivada de ln(x²) es 2/x, mientras que la de (ln x)² es 2 ln x / x. Las dos demostraciones, una gráfica y cómo distinguir ambas funciones.

Derivadas exponenciales y logarítmicas Actualizado 2 min de lectura

De un vistazo

\frac{d}{dx}\,\ln(x^2) = \frac{2}{x}
Derivada de ln(x²)
\dfrac{2}{x} para x \ne 0
Derivada de (ln x)²
\dfrac{2\ln x}{x} para x > 0
Propiedad clave de los logaritmos
\ln(x^2) = 2\ln\lvert x\rvert
Dominio de ln(x²)
x \ne 0
Dominio de (ln x)²
x > 0
En esta página
  1. Derivada de ln(x²): dos caminos
  2. Derivada de (ln x)²
  3. Gráfica de ambas funciones
  4. Comparación lado a lado
  5. Más ejemplos
  6. Errores comunes

La derivada de \ln(x^2) es \dfrac{2}{x}. No la confundas con (\ln x)^2, cuya derivada es \dfrac{2\ln x}{x}.

\frac{d}{dx}\,\ln(x^2) = \frac{2}{x} \qquad\qquad \frac{d}{dx}\,(\ln x)^2 = \frac{2\ln x}{x}

Derivada de ln(x²): dos caminos

Con la regla de la cadena. El interior es u = x^2, así que u' = 2x. Usando "la derivada del interior entre el interior" de la derivada de ln x:

\frac{d}{dx}\ln(x^2) = \frac{2x}{x^2} = \frac{2}{x}

Aplicando antes una propiedad de los logaritmos. La propiedad de la potencia baja el exponente: \ln(x^2) = 2\ln\lvert x\rvert. Como \frac{d}{dx}\ln\lvert x\rvert = \frac{1}{x},

\frac{d}{dx}\,2\ln\lvert x\rvert = \frac{2}{x}

El valor absoluto importa porque x^2 > 0 incluso cuando x < 0. Así que \ln(x^2) también existe para x negativo, y la fórmula \frac{2}{x} es válida a ambos lados de 0.

Derivada de (ln x)²

Aquí primero se calcula el logaritmo y después se eleva al cuadrado. La función exterior es un cuadrado, así que usa la regla de la cadena con la regla de la potencia por fuera:

\frac{d}{dx}(\ln x)^2 = 2(\ln x)^1\cdot\frac{d}{dx}\ln x = \frac{2\ln x}{x}

También verás (\ln x)^2 escrito como \ln^2 x. En general nunca es igual a \ln(x^2). En x = e: \ln(e^2) = 2, pero (\ln e)^2 = 1.

Gráfica de ambas funciones

Gráfica de y = ln(x²) y de y = (ln x)²
\ln(x^2) tiene dos ramas, una a cada lado del eje y. (\ln x)^2 solo vive en x > 0, toca el cero en x = 1 y nunca es negativa.

La gráfica muestra la diferencia de signo. \ln(x^2) crece para x > 0 (su pendiente \frac{2}{x} es positiva) y decrece para x < 0. (\ln x)^2 tiene un mínimo en x = 1, donde su derivada \frac{2\ln x}{x} vale 0.

Comparación lado a lado

\ln(x^2) (\ln x)^2
Qué se eleva al cuadrado la entrada x la salida \ln x
Dominio x \ne 0 x > 0
Se simplifica a 2\ln\lvert x\rvert no tiene forma más simple
Derivada \frac{2}{x} \frac{2\ln x}{x}
Valor en x = e 2 1

Más ejemplos

Ejemplo 1. \frac{d}{dx}\ln(x^3) = \frac{3x^2}{x^3} = \frac{3}{x}. En general \frac{d}{dx}\ln(x^n) = \frac{n}{x}.

Ejemplo 2. \frac{d}{dx}\ln(x^2 + 1) = \frac{2x}{x^2 + 1}. Aquí no se simplifica nada, porque el interior no es una potencia pura.

Ejemplo 3. \frac{d}{dx}(\ln x)^3 = \frac{3(\ln x)^2}{x}.

Ejemplo 4. \frac{d}{dx}\ln\!\left((x^2 + 1)^2\right) = 2\cdot\frac{2x}{x^2 + 1} = \frac{4x}{x^2 + 1}, usando primero la propiedad de la potencia de los logaritmos.

Errores comunes

  1. Escribir \frac{1}{x^2}. Tienes que multiplicar por la derivada interior 2x.
  2. Tratar \ln^2 x como \ln(x^2). Una eleva al cuadrado la salida, la otra la entrada.
  3. Escribir \frac{2}{x} para (\ln x)^2. Olvidaste el \ln x que deja la regla de la potencia.

Para practicar más la regla de la cadena con logaritmos, consulta la derivada de ln(2x), la derivación logarítmica y los ejercicios de derivadas de funciones exponenciales y logarítmicas.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es la derivada de ln(x²)?

La derivada de \ln(x^2) es \frac{2x}{x^2} = \frac{2}{x}, para todo x \ne 0.

¿Cuál es la derivada de (ln x)²?

Por la regla de la cadena, 2\ln x\cdot\frac{1}{x} = \frac{2\ln x}{x}.

¿Es ln(x²) lo mismo que 2 ln x?

Solo para x > 0. En general \ln(x^2) = 2\ln\lvert x\rvert, porque \ln(x^2) también está definida para x negativo y \ln x no.

¿Cuál es la derivada de ln(x² + 1)?

Es \frac{2x}{x^2 + 1}. A diferencia de \ln(x^2), no se simplifica más.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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