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Derivadas

Ejercicios resueltos de la derivada por definición (límite)

12 ejercicios de la derivada por definición con respuestas y soluciones paso a paso, desde funciones lineales hasta 1/x, √x y rectas tangentes.

Derivadas Actualizado 4 min de lectura

De un vistazo

f'(x) = \lim_{h\to 0}\frac{f(x+h) - f(x)}{h}
Ejercicios
12, con respuestas y soluciones completas
Nivel
Cálculo 1 y AP Calculus AB, unidad 2
Necesitas
Desarrollar binomios, operar con fracciones y calcular límites
Idea principal
Plantea el cociente incremental, simplifica hasta cancelar la h y luego haz tender h a 0
Practica con números nuevos
Lección de la derivada por definición
En esta página
  1. Ejercicios
  2. Respuestas
  3. Soluciones paso a paso
  4. Errores comunes en estos ejercicios
  5. Sigue practicando

Estos ejercicios de la derivada por definición empiezan con una recta y una parábola, siguen con cubos, fracciones y raíces cuadradas, y terminan con rectas tangentes y límites que puedes reconocer como derivadas. Intenta cada uno antes de leer la solución. Las respuestas aparecen justo después de la lista.

La definición que usarás siempre:

f'(x) = \lim_{h\to 0}\frac{f(x+h) - f(x)}{h}

Si quieres repasar de dónde sale, lee la guía de la derivada por definición.

Ejercicios

Polinomios

  1. f(x) = 5x - 3
  2. f(x) = x^2
  3. f(x) = 3x^2 - 4x + 1
  4. f(x) = x^3

Fracciones y raíces

  1. f(x) = \dfrac{1}{x}
  2. f(x) = \sqrt{x}
  3. f(x) = \dfrac{1}{x + 2}
  4. f(x) = \sqrt{2x + 1}

En un punto y rectas tangentes

  1. Usa la definición para hallar f'(3) si f(x) = x^2 + 2x.
  2. Halla la recta tangente a f(x) = x^2 - 3x en x = 1, usando la definición para la pendiente.

Reconoce la derivada

  1. \displaystyle\lim_{h\to 0}\frac{(2+h)^4 - 16}{h}
  2. \displaystyle\lim_{h\to 0}\frac{\sin\!\left(\frac{\pi}{3} + h\right) - \sin\frac{\pi}{3}}{h}

Respuestas

Ejercicio Respuesta
1 5
2 2x
3 6x - 4
4 3x^2
5 -\dfrac{1}{x^2}
6 \dfrac{1}{2\sqrt{x}}
7 -\dfrac{1}{(x+2)^2}
8 \dfrac{1}{\sqrt{2x + 1}}
9 8
10 y = -x - 1
11 32
12 \dfrac{1}{2}

Soluciones paso a paso

1. f(x+h) = 5(x+h) - 3 = 5x + 5h - 3. Resta f(x):

\frac{(5x + 5h - 3) - (5x - 3)}{h} = \frac{5h}{h} = 5

Una recta tiene la misma pendiente en todas partes, así que f'(x) = 5.

2. Desarrolla (x+h)^2 = x^2 + 2xh + h^2:

\frac{x^2 + 2xh + h^2 - x^2}{h} = \frac{h(2x + h)}{h} = 2x + h \;\to\; 2x

3. f(x+h) = 3(x^2 + 2xh + h^2) - 4x - 4h + 1. Después de restar f(x), solo quedan los términos con h:

\frac{6xh + 3h^2 - 4h}{h} = 6x + 3h - 4 \;\to\; 6x - 4

4. Desarrolla (x+h)^3 = x^3 + 3x^2h + 3xh^2 + h^3:

\frac{3x^2h + 3xh^2 + h^3}{h} = 3x^2 + 3xh + h^2 \;\to\; 3x^2

5. Combina las fracciones con denominador común x(x+h):

\frac{\frac{1}{x+h} - \frac{1}{x}}{h} = \frac{x - (x+h)}{h\,x(x+h)} = \frac{-h}{h\,x(x+h)} = -\frac{1}{x(x+h)} \;\to\; -\frac{1}{x^2}

6. Multiplica numerador y denominador por el conjugado \sqrt{x+h} + \sqrt{x}:

\frac{\sqrt{x+h} - \sqrt{x}}{h}\cdot\frac{\sqrt{x+h} + \sqrt{x}}{\sqrt{x+h} + \sqrt{x}} = \frac{(x + h) - x}{h\left(\sqrt{x+h} + \sqrt{x}\right)} = \frac{1}{\sqrt{x+h} + \sqrt{x}}

Cuando h\to 0 esto se convierte en \frac{1}{2\sqrt{x}}.

7. La misma idea que en el ejercicio 5, con denominador común (x + h + 2)(x + 2):

\frac{(x + 2) - (x + h + 2)}{h\,(x + h + 2)(x + 2)} = -\frac{1}{(x + h + 2)(x + 2)} \;\to\; -\frac{1}{(x + 2)^2}

8. Multiplica por el conjugado. El numerador queda (2x + 2h + 1) - (2x + 1) = 2h:

\frac{2h}{h\left(\sqrt{2x + 2h + 1} + \sqrt{2x + 1}\right)} \;\to\; \frac{2}{2\sqrt{2x + 1}} = \frac{1}{\sqrt{2x + 1}}

9. Usa f'(3) = \lim_{h\to 0}\frac{f(3+h) - f(3)}{h}. Aquí f(3) = 15 y

f(3 + h) = 9 + 6h + h^2 + 6 + 2h = 15 + 8h + h^2
\frac{8h + h^2}{h} = 8 + h \;\to\; 8

10. Primero la pendiente en x = 1. f(1) = -2 y f(1 + h) = (1 + h)^2 - 3(1 + h) = -2 - h + h^2:

f'(1) = \lim_{h\to 0}\frac{-h + h^2}{h} = \lim_{h\to 0}(-1 + h) = -1

La recta tangente pasa por (1, -2) con pendiente -1:

y + 2 = -(x - 1) \quad\Rightarrow\quad y = -x - 1

11. Coincide con \frac{f(a + h) - f(a)}{h} para f(x) = x^4 y a = 2, ya que 2^4 = 16. Así que el límite es f'(2), y con la regla de la potencia, f'(x) = 4x^3 da f'(2) = 32.

12. Coincide con f(x) = \sin x en a = \frac{\pi}{3}. La derivada de \sin x es \cos x, así que el límite es \cos\frac{\pi}{3} = \frac{1}{2}.

Errores comunes en estos ejercicios

  • Escribir f(x+h) como f(x) + h. En el ejercicio 2, (x+h)^2 es x^2 + 2xh + h^2, no x^2 + h.
  • Perder un signo al restar. Pon f(x) entre paréntesis antes de restar, sobre todo en el ejercicio 3, donde tiene tres términos.
  • Hacer h\to 0 demasiado pronto. Sustituir h = 0 antes de cancelar da \frac{0}{0}. Cancela primero la h.
  • Desarrollar el conjugado en el denominador. En los ejercicios 6 y 8, deja el denominador factorizado. Solo necesitas simplificar el numerador.

Sigue practicando

Estos 12 ejercicios usan números fijos. Para practicar sin límite con funciones nuevas y corrección al instante, prueba la lección de la derivada por definición y la lección de rectas tangentes. Cuando domines la definición, el atajo es la regla de la potencia: practícala con los ejercicios de la regla de la potencia.

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La definición por límite

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es la definición de derivada como límite?

Es f'(x) = \lim_{h\to 0}\frac{f(x+h) - f(x)}{h}, el límite de las pendientes de las rectas secantes cuando el segundo punto se acerca al primero. Cuando el límite existe, es la pendiente de la recta tangente en x.

¿Por qué sale 0/0 en la definición de derivada?

Porque el numerador f(x+h) - f(x) y el denominador h tienden a 0. Siempre pasa con una función continua, así que debes simplificar y cancelar el factor h antes de hacer h\to 0.

¿Cómo se reconoce una derivada escrita como límite?

Compárala con \lim_{h\to 0}\frac{f(a+h) - f(a)}{h}. En el ejercicio 11, \frac{(2+h)^4 - 16}{h} sigue ese patrón con f(x) = x^4 y a = 2, así que el límite es f'(2) = 32.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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