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Derivadas hiperbólicas

Derivada de senh x: fórmula, demostración y ejemplos

La derivada de senh x es cosh x. Demostración a partir de la definición exponencial, por qué no hay signo menos, ejemplos con la regla de la cadena y gráfica.

Derivadas hiperbólicas Actualizado 2 min de lectura

De un vistazo

\frac{d}{dx}\,\sinh x = \cosh x
Derivada
\cosh x
Definición
\sinh x = \dfrac{e^x - e^{-x}}{2}
Con la regla de la cadena
\dfrac{d}{dx}\sinh u = \cosh u\cdot u'
Segunda derivada
\sinh x
Derivada de la inversa
\dfrac{d}{dx}\operatorname{arsinh} x = \dfrac{1}{\sqrt{x^2 + 1}}
En esta página
  1. Demostración a partir de la definición
  2. Gráfica de senh x y de su derivada
  3. Derivadas hiperbólicas frente a circulares
  4. Versión con la regla de la cadena y ejemplos
  5. Derivada de la inversa, arsinh x
  6. Errores comunes

La derivada de \sinh x es \cosh x. El seno hiperbólico se comporta en muchos aspectos como el seno ordinario, pero su derivada no da sorpresas con los signos.

\frac{d}{dx}\,\sinh x = \cosh x

Demostración a partir de la definición

El seno y el coseno hiperbólicos se definen con exponenciales:

\sinh x = \frac{e^x - e^{-x}}{2} \qquad \cosh x = \frac{e^x + e^{-x}}{2}

Deriva \sinh x término a término. La derivada de eˣ es e^x, y la derivada de e^(−x) es -e^{-x}:

\frac{d}{dx}\,\frac{e^x - e^{-x}}{2} = \frac{e^x - (-e^{-x})}{2} = \frac{e^x + e^{-x}}{2} = \cosh x

Los dos signos menos se cancelan, y por eso el resultado es +\cosh x.

Gráfica de senh x y de su derivada

Gráfica de y = sinh x y de su derivada y = cosh x
La pendiente de \sinh x nunca es menor que 1, el valor de \cosh 0. Así que \sinh x siempre es creciente y pasa por el origen con un ángulo de 45°.

Como \cosh x \ge 1 para todo x, la gráfica de \sinh x siempre sube, y su pendiente mínima es 1 en el origen. Su recta tangente en 0 es y = x.

Derivadas hiperbólicas frente a circulares

Circular Derivada Hiperbólica Derivada
\sin x \cos x \sinh x \cosh x
\cos x -\sin x \cosh x \sinh x
\tan x \sec^2 x \tanh x \operatorname{sech}^2 x

El seno ordinario tiene un ciclo de cuatro pasos: \sin \to \cos \to -\sin \to -\cos \to \sin. El seno hiperbólico tiene un ciclo de dos: \sinh \to \cosh \to \sinh. Así que y = \sinh x resuelve y'' = y, mientras que y = \sin x resuelve y'' = -y.

Versión con la regla de la cadena y ejemplos

\frac{d}{dx}\sinh u = \cosh u\cdot u'

Ejemplo 1. \frac{d}{dx}\sinh(3x) = 3\cosh(3x).

Ejemplo 2. \frac{d}{dx}\sinh(x^2) = 2x\cosh(x^2).

Ejemplo 3: regla del producto. \frac{d}{dx}\,x\sinh x = \sinh x + x\cosh x.

Ejemplo 4: una potencia. \frac{d}{dx}\sinh^2 x = 2\sinh x\cosh x = \sinh(2x), usando la identidad \sinh 2x = 2\sinh x\cosh x.

Ejemplo 5: un logaritmo. \frac{d}{dx}\ln(\sinh x) = \frac{\cosh x}{\sinh x} = \coth x para x > 0.

Derivada de la inversa, arsinh x

El seno hiperbólico inverso (argumento del seno hiperbólico) tiene una fórmula logarítmica, \operatorname{arsinh} x = \ln\!\left(x + \sqrt{x^2 + 1}\right). Su derivada es

\frac{d}{dx}\operatorname{arsinh} x = \frac{1}{\sqrt{x^2 + 1}}

Puedes demostrarla como la derivada de arcsen x: toma \sinh y = x, deriva para obtener \cosh y\,y' = 1 y usa \cosh y = \sqrt{1 + \sinh^2 y} = \sqrt{1 + x^2}. Este resultado es la razón por la que \int\frac{dx}{\sqrt{x^2 + 1}} = \operatorname{arsinh} x + C.

Errores comunes

  1. Añadir un signo menos. \frac{d}{dx}\sinh x = \cosh x, no -\cosh x. Solo el coseno circular lleva un menos.
  2. Confundir \sinh x con \sin x. Comparten un patrón, pero son funciones distintas con gráficas distintas.
  3. Olvidar la regla de la cadena. \frac{d}{dx}\sinh(5x) = 5\cosh(5x).

Para los resultados complementarios, consulta la derivada de cosh x y la derivada de tanh x. La página de funciones hiperbólicas trata sus gráficas e identidades.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es la derivada de senh x?

La derivada de \sinh x es \cosh x.

¿Cuál es la derivada de senh(2x)?

Por la regla de la cadena es 2\cosh(2x).

¿Por qué la derivada de senh x no es negativa como la de cos?

Porque \sinh se construye con exponenciales, no con la circunferencia unidad. Al derivar \frac{e^x - e^{-x}}{2} se obtiene \frac{e^x + e^{-x}}{2} = \cosh x, sin cambio de signo.

¿Cuál es la derivada del seno hiperbólico inverso?

La derivada de \operatorname{arsinh} x (que también se escribe \sinh^{-1} x) es \frac{1}{\sqrt{x^2 + 1}}.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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