practicecalculus
Derivadas trigonométricas

Derivada de sen(x²): fórmula, demostración y ejemplos

La derivada de sen(x²) es 2x cos(x²). La regla de la cadena paso a paso, en qué se diferencia de sen²x, la segunda derivada y ejemplos resueltos.

Derivadas trigonométricas Actualizado 2 min de lectura

De un vistazo

\frac{d}{dx}\,\sin(x^2) = 2x\cos(x^2)
Derivada
2x\cos(x^2)
Exterior e interior
Exterior \sin u, interior u = x^2
Segunda derivada
2\cos(x^2) - 4x^2\sin(x^2)
No es lo mismo que
\sin^2 x, cuya derivada es \sin 2x
Integral
\int\sin(x^2)\,dx no tiene antiderivada elemental
En esta página
  1. Gráfica de sen(x²) y de su derivada
  2. Demostración con la regla de la cadena
  3. sen(x²) frente a sen²x
  4. Ejemplos resueltos
  5. Cómo identificar el exterior y el interior
  6. Errores comunes

La derivada de \sin(x^2) es 2x\cos(x^2). Es un ejercicio clásico de la regla de la cadena: el seno está por fuera y x^2 por dentro.

\frac{d}{dx}\,\sin(x^2) = 2x\cos(x^2)

Gráfica de sen(x²) y de su derivada

Gráfica de y = sin(x²) y de su derivada y = 2x cos(x²)
Las ondas de \sin(x^2) se juntan cada vez más a medida que \lvert x\rvert crece, así que las pendientes se vuelven más pronunciadas. El factor 2x de la derivada recoge esto.

A diferencia de \sin x, esta función no es periódica. Se acelera a medida que te alejas de 0, y la derivada crece más o menos como 2x.

Demostración con la regla de la cadena

Toma u = x^2, de modo que y = \sin u. Entonces

\frac{dy}{du} = \cos u, \qquad \frac{du}{dx} = 2x

Multiplica:

\frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du}\cdot\frac{du}{dx} = \cos u\cdot 2x = 2x\cos(x^2)

El interior x^2 se copia sin cambios dentro del coseno. La derivada del interior, 2x, va delante. Los dos ingredientes son la derivada de sen x y la derivada de x².

sen(x²) frente a sen²x

Estas dos son fáciles de confundir y tienen derivadas distintas:

Función Significado Derivada
\sin(x^2) seno de x^2 2x\cos(x^2)
\sin^2 x (\sin x)^2 2\sin x\cos x = \sin 2x
\sin 2x seno de 2x 2\cos 2x

En x = 1, por ejemplo, \sin(1) \approx 0.841 mientras que \sin^2(1) \approx 0.708. Consulta la derivada de sen²x y la derivada de sen 2x.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: una constante en el interior. \frac{d}{dx}\sin(3x^2) = \cos(3x^2)\cdot 6x = 6x\cos(3x^2).

Ejemplo 2: un valor. En x = \sqrt{\pi}, x^2 = \pi y \cos\pi = -1, así que la pendiente es 2\sqrt{\pi}\cdot(-1) = -2\sqrt{\pi} \approx -3.54.

Ejemplo 3: un producto. Con la regla del producto:

\frac{d}{dx}\left(x\sin(x^2)\right) = \sin(x^2) + x\cdot 2x\cos(x^2) = \sin(x^2) + 2x^2\cos(x^2)

Ejemplo 4: segunda derivada. Deriva 2x\cos(x^2) con la regla del producto:

\frac{d}{dx}\left(2x\cos(x^2)\right) = 2\cos(x^2) + 2x\cdot\left(-2x\sin(x^2)\right) = 2\cos(x^2) - 4x^2\sin(x^2)

Ejemplo 5: otras potencias. \frac{d}{dx}\sin(x^3) = 3x^2\cos(x^3) y \frac{d}{dx}\cos(x^2) = -2x\sin(x^2).

Cómo identificar el exterior y el interior

Lo más difícil de este ejercicio es leerlo bien. Pregúntate qué operación harías en último lugar si sustituyeras un número. Para \sin(x^2) con x = 3, primero elevas al cuadrado y obtienes 9, y luego calculas el seno. El último paso, el seno, es la función exterior. El primer paso, elevar al cuadrado, es la interior. Ese orden te dice exactamente cómo aplicar la regla de la cadena. La misma prueba sirve para cualquier composición: lo que ocurre en último lugar se deriva primero, y el resto se multiplica como derivada interior.

Errores comunes

  1. Olvidar el 2x. \cos(x^2) por sí solo es únicamente la derivada exterior.
  2. Cambiar el interior. Escribir 2x\cos x o \cos 2x pierde el x^2.
  3. Leerla como \sin^2 x. Revisa los paréntesis antes de empezar.

Aplicar la regla de la cadena al revés es el cambio de variable: \int 2x\cos(x^2)\,dx = \sin(x^2) + C. Practica más con los ejercicios de la regla de la cadena.

Practícalo ahora

Regla de la cadena: trigonometría

Resuelve problemas reales de este tema con corrección al instante, pistas y una solución paso a paso para cada respuesta. Gratis y sin registro para empezar.

Practicar esta lección

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la derivada de sen(x²)?

Es 2x\cos(x^2). La derivada exterior es \cos(x^2) y la derivada interior es 2x.

¿Qué diferencia hay entre sen(x²) y sen²x?

En \sin(x^2) primero elevas x al cuadrado y luego calculas el seno. En \sin^2 x = (\sin x)^2 primero calculas el seno y luego elevas al cuadrado. Sus derivadas son 2x\cos(x^2) y 2\sin x\cos x.

¿Cuál es la derivada de sen(3x²)?

Es 6x\cos(3x^2), ya que la derivada de 3x^2 es 6x.

¿Cuál es la integral de sen(x²)?

No tiene fórmula en funciones elementales. Define la integral de Fresnel y normalmente se calcula numéricamente. En cambio, \int 2x\cos(x^2)\,dx = \sin(x^2) + C por cambio de variable.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

Creamos lecciones interactivas de cálculo y escribimos cada página para que sea clara y correcta. ¿Has visto algo raro? Avísanos y lo corregiremos.