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Derivadas exponenciales y logarítmicas

Derivada de eˣ: fórmula, demostración y ejemplos

La derivada de eˣ es eˣ. Descubre por qué con una demostración por límites, la regla de la cadena para e^u, una gráfica y ejemplos como e^(3x) y x²eˣ.

Derivadas exponenciales y logarítmicas Actualizado 2 min de lectura

De un vistazo

\frac{d}{dx}\,e^x = e^x
Derivada
e^x
Con la regla de la cadena
\dfrac{d}{dx}e^u = e^u\,u'
Todas las derivadas sucesivas
e^x
Valor de e
e \approx 2.71828
Versión para integrales
\int e^x\,dx = e^x + C
En esta página
  1. Gráfica de eˣ
  2. Demostración con la definición de límite
  3. Versión con la regla de la cadena: derivada de e^u
  4. Ejemplos resueltos
  5. Errores comunes

La derivada de e^x es e^x. La función y su pendiente son iguales en cada punto, lo que convierte a e^x en la función más importante del cálculo.

\frac{d}{dx}\,e^x = e^x

Gráfica de eˣ

Gráfica de y = eˣ y de su recta tangente en x = 0
En cada punto, la altura de e^x es igual a su pendiente. En x = 0 ambas valen 1, así que la recta tangente ahí es y = x + 1.

Como e^x > 0 para todo x, la pendiente siempre es positiva, así que e^x siempre crece. Y como la pendiente aumenta con la altura, la curva se curva hacia arriba cada vez más deprisa.

Demostración con la definición de límite

Usa la definición de derivada como límite:

\frac{d}{dx}e^x = \lim_{h \to 0}\frac{e^{x + h} - e^x}{h} = \lim_{h \to 0}\frac{e^x(e^h - 1)}{h} = e^x\lim_{h \to 0}\frac{e^h - 1}{h}

Para cualquier base a, la derivada de a^x es a^x por la constante \lim_{h \to 0}\frac{a^h - 1}{h}. Para a = 2 esa constante vale aproximadamente 0.693. Para a = 3 vale aproximadamente 1.099. El número e \approx 2.71828 es la base en la que la constante vale exactamente 1:

\lim_{h \to 0}\frac{e^h - 1}{h} = 1 \quad\Longrightarrow\quad \frac{d}{dx}e^x = e^x

Puedes comprobarlo numéricamente: con h = 0.001, \frac{e^{0.001} - 1}{0.001} \approx 1.0005.

Versión con la regla de la cadena: derivada de e^u

Cuando el exponente es algo distinto de x, usa la regla de la cadena:

\frac{d}{dx}e^u = e^u \cdot u'

Copia la exponencial tal como está y multiplica por la derivada del exponente.

Función Exponente u Derivada
e^{3x} 3x 3e^{3x}
e^{-x} -x -e^{-x}
e^{x^2} x^2 2xe^{x^2}
e^{\sin x} \sin x \cos x\,e^{\sin x}
e^{\sqrt{x}} \sqrt{x} \frac{e^{\sqrt{x}}}{2\sqrt{x}}

Algunas tienen su propia página: e^(2x), e^(−x) y e^(x²).

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: regla del producto. Para f(x) = x^2e^x, la regla del producto da

f'(x) = 2xe^x + x^2e^x = e^x(x^2 + 2x)

Sacar e^x como factor común facilita encontrar dónde f'(x) = 0: en x = 0 y x = -2.

Ejemplo 2: regla del cociente. Para g(x) = \frac{e^x}{x}, la regla del cociente da

g'(x) = \frac{xe^x - e^x}{x^2} = \frac{e^x(x - 1)}{x^2}

Ejemplo 3: derivadas sucesivas. Todas las derivadas de e^x son e^x, así que f^{(n)}(x) = e^x para todo n. Por eso la serie de Maclaurin de e^x es 1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \cdots.

Errores comunes

  1. Usar la regla de la potencia. \frac{d}{dx}e^x \ne xe^{x - 1}. La regla de la potencia necesita un exponente constante.
  2. Olvidar el factor de la regla de la cadena. \frac{d}{dx}e^{5x} = 5e^{5x}, no e^{5x}.
  3. Cambiar el exponente. La derivada de e^{x^2} conserva e^{x^2}; no se convierte en e^{2x}.
  4. Tratar e como una variable. e es una constante, así que \frac{d}{dx}e^2 = 0 y \frac{d}{dx}x^e = ex^{e - 1}.

El resultado inverso, \int e^x\,dx = e^x + C, está en la página de la integral de eˣ. La función inversa es el logaritmo natural; consulta la derivada de ln x y la función exponencial natural.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es la derivada de e^x?

La derivada de e^x es e^x. La función es su propia derivada.

¿Por qué la derivada de e^x es e^x?

Porque \frac{d}{dx}e^x = e^x\lim_{h \to 0}\frac{e^h - 1}{h}, y e es exactamente el número que hace que ese límite valga 1.

¿Cuál es la derivada de e^(3x)?

Por la regla de la cadena es 3e^{3x}.

¿La derivada de e^x es x·e^(x−1)?

No. Esa es la regla de la potencia, que solo funciona cuando el exponente es constante. Aquí el exponente es la variable, así que el resultado es e^x.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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