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Potencias, raíces y polinomios

Derivada de la raíz cúbica de x: fórmula, demostración y ejemplos

La derivada de la raíz cúbica de x es 1/(3∛(x²)). Demostración con la regla de la potencia y con límites, la tangente vertical en 0 y la regla de la cadena.

Potencias, raíces y polinomios Actualizado 2 min de lectura

De un vistazo

\frac{d}{dx}\,\sqrt[3]{x} = \frac{1}{3\sqrt[3]{x^2}}
Derivada
\dfrac{1}{3\sqrt[3]{x^2}} para x \ne 0
Como potencia
\dfrac{d}{dx}\,x^{1/3} = \tfrac{1}{3}x^{-2/3}
Con la regla de la cadena
\dfrac{d}{dx}\sqrt[3]{u} = \dfrac{u'}{3\sqrt[3]{u^2}}
En x = 0
No es derivable, la tangente es vertical
Dominio
Todos los números reales, a diferencia de \sqrt{x}
En esta página
  1. Gráfica de ∛x y de su derivada
  2. Demostración con la regla de la potencia
  3. Demostración con la definición de límite
  4. Por qué la derivada no existe en 0
  5. Regla de la cadena y otras raíces
  6. Errores comunes

La derivada de \sqrt[3]{x} es \dfrac{1}{3\sqrt[3]{x^2}}, para todo x \ne 0. Escribe la raíz cúbica como la potencia x^{1/3} y la regla de la potencia hace el resto.

\frac{d}{dx}\,\sqrt[3]{x} = \frac{1}{3}x^{-2/3} = \frac{1}{3\sqrt[3]{x^2}}

Gráfica de ∛x y de su derivada

Gráfica de y = ∛x y de su derivada
La raíz cúbica pasa por el origen con una tangente vertical. Su derivada es positiva a ambos lados y se dispara cerca de x = 0.

Fíjate en que la derivada es la misma en x = 1 y en x = -1. Como x^2 es igual para x y para -x, la derivada es una función par.

Demostración con la regla de la potencia

Usando la regla de la potencia con n = \frac{1}{3}:

\frac{d}{dx}\,x^{1/3} = \frac{1}{3}x^{1/3 - 1} = \frac{1}{3}x^{-2/3}

Un exponente negativo pasa la potencia al denominador, y x^{2/3} = \sqrt[3]{x^2}.

Demostración con la definición de límite

Sean a = \sqrt[3]{x + h} y b = \sqrt[3]{x}. Entonces a^3 - b^3 = h. La diferencia de cubos a^3 - b^3 = (a - b)(a^2 + ab + b^2) da

\frac{a - b}{h} = \frac{a - b}{a^3 - b^3} = \frac{1}{a^2 + ab + b^2}

Cuando h \to 0, a \to b, así que el límite es \frac{1}{3b^2} = \frac{1}{3\sqrt[3]{x^2}}. Esto requiere b \ne 0, que es justo por lo que falla en x = 0.

Por qué la derivada no existe en 0

En x = 0 el cociente incremental es \frac{\sqrt[3]{h}}{h} = h^{-2/3}, que tiende a +\infty por ambos lados. La curva es continua pero tiene una tangente vertical, un ejemplo clásico de función continua pero no derivable.

Regla de la cadena y otras raíces

Para la raíz cúbica de una expresión, la regla de la cadena da

\frac{d}{dx}\sqrt[3]{u} = \frac{u'}{3\sqrt[3]{u^2}}

Ejemplo 1. \frac{d}{dx}\sqrt[3]{5x - 1} = \frac{5}{3\sqrt[3]{(5x - 1)^2}}.

Ejemplo 2. \frac{d}{dx}\,6\sqrt[3]{x} = 6 \cdot \frac{1}{3}x^{-2/3} = 2x^{-2/3}.

Ejemplo 3. Cualquier raíz funciona igual: \frac{d}{dx}\sqrt[n]{x} = \frac{1}{n}x^{\frac{1}{n} - 1}. Para n = 4 esto es \frac{1}{4}x^{-3/4}.

Ejemplo 4: una recta tangente. En x = 8, \sqrt[3]{8} = 2 y la pendiente es \frac{1}{3 \cdot 4} = \frac{1}{12}. Así que \sqrt[3]{9} \approx 2 + \frac{1}{12} \approx 2.083. El valor real es aproximadamente 2.080.

Errores comunes

  1. Escribir x^{-1/3}. El nuevo exponente es \frac{1}{3} - 1 = -\frac{2}{3}.
  2. Poner el 3 en el lugar equivocado. El resultado es \frac{1}{3}x^{-2/3}, no 3x^{-2/3}.
  3. Suponer que los x negativos están prohibidos. Las raíces cúbicas de números negativos son reales, así que la derivada existe para todo x salvo 0.

Compárala con la derivada de √x, que solo está definida para x > 0.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es la derivada de la raíz cúbica de x?

Es \frac{1}{3\sqrt[3]{x^2}}, que es lo mismo que \frac{1}{3}x^{-2/3}.

¿Es derivable la raíz cúbica de x en 0?

No. La función es continua en 0, pero el cociente incremental \frac{h^{1/3}}{h} = h^{-2/3} crece sin límite, así que la tangente en el origen es vertical.

¿Cuál es la derivada de x^(2/3)?

Por la regla de la potencia, \frac{2}{3}x^{-1/3} = \frac{2}{3\sqrt[3]{x}}. A diferencia de x^{1/3}, esta cambia de signo en 0, lo que produce una cúspide.

¿Cuál es la derivada de la raíz cúbica de (x² + 1)?

Por la regla de la cadena, \frac{1}{3}(x^2 + 1)^{-2/3} \cdot 2x = \frac{2x}{3\sqrt[3]{(x^2 + 1)^2}}.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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