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Derivadas trigonométricas

Derivada de sec²x: fórmula, demostración y ejemplos

La derivada de sec²x es 2sec²x tan x. Dos demostraciones, una con la regla de la cadena y otra con 1 + tan²x, y ejemplos como sec²(3x).

Derivadas trigonométricas Actualizado 2 min de lectura

De un vistazo

\frac{d}{dx}\,\sec^2 x = 2\sec^2 x\tan x
Derivada
2\sec^2 x\tan x para x \ne \frac{\pi}{2} + k\pi
En función de sen y cos
\dfrac{2\sin x}{\cos^3 x}
Con la regla de la cadena
\dfrac{d}{dx}\sec^2 u = 2\sec^2 u\tan u\cdot u'
Relación con tan x
\sec^2 x es la derivada de \tan x, así que esto es \frac{d^2}{dx^2}\tan x
Integral de sec²x
\int \sec^2 x\,dx = \tan x + C
En esta página
  1. Gráfica de sec²x y de su derivada
  2. Demostración 1: regla de la cadena sobre (sec x)²
  3. Demostración 2: usando 1 + tan²x
  4. Demostración 3: en función de cos x
  5. Por qué es la segunda derivada de tan x
  6. Variantes con la regla de la cadena
  7. Dónde te la encontrarás
  8. Errores comunes

La derivada de \sec^2 x es 2\sec^2 x\tan x. Lee \sec^2 x como (\sec x)^2 y aplica la regla de la cadena una vez.

\frac{d}{dx}\,\sec^2 x = 2\sec^2 x\tan x

Gráfica de sec²x y de su derivada

Gráfica de y = sec²x y de su derivada y = 2sec²x tan x
La rama en forma de U de \sec^2 x tiene su mínimo en x = 0, donde la derivada cruza el cero.

Demostración 1: regla de la cadena sobre (sec x)²

La función exterior es el cuadrado y la interior es \sec x. Usando la regla de la cadena y la derivada de sec x:

\frac{d}{dx}(\sec x)^2 = 2\sec x\cdot\frac{d}{dx}\sec x = 2\sec x\cdot\sec x\tan x = 2\sec^2 x\tan x

Demostración 2: usando 1 + tan²x

La identidad \sec^2 x = 1 + \tan^2 x ofrece un segundo camino. El 1 desaparece, y \tan^2 x es un cuadrado de \tan x:

\frac{d}{dx}\left(1 + \tan^2 x\right) = 2\tan x\cdot\sec^2 x

Los dos caminos coinciden, lo que es una buena comprobación de la identidad.

Demostración 3: en función de cos x

\sec^2 x = (\cos x)^{-2}, así que

\frac{d}{dx}(\cos x)^{-2} = -2(\cos x)^{-3}\cdot(-\sin x) = \frac{2\sin x}{\cos^3 x}

Sepárala como 2\cdot\frac{1}{\cos^2 x}\cdot\frac{\sin x}{\cos x} = 2\sec^2 x\tan x.

Por qué es la segunda derivada de tan x

La derivada de tan x es \sec^2 x. Así que derivar \sec^2 x es lo mismo que derivar \tan x dos veces:

\frac{d^2}{dx^2}\tan x = 2\sec^2 x\tan x

Su signo te indica la concavidad de \tan x: cóncava hacia abajo para -\frac{\pi}{2} < x < 0 y cóncava hacia arriba para 0 < x < \frac{\pi}{2}.

Variantes con la regla de la cadena

\frac{d}{dx}\sec^2 u = 2\sec^2 u\tan u\cdot u'

Ejemplo 1. \frac{d}{dx}\sec^2(3x) = 6\sec^2(3x)\tan(3x).

Ejemplo 2. \frac{d}{dx}\sec^2(x^2) = 4x\sec^2(x^2)\tan(x^2).

Ejemplo 3: un valor. En x = \frac{\pi}{4}, \sec^2\frac{\pi}{4} = 2 y \tan\frac{\pi}{4} = 1, así que la pendiente es 2\cdot 2\cdot 1 = 4.

Ejemplo 4: un producto. \frac{d}{dx}(x\sec^2 x) = \sec^2 x + 2x\sec^2 x\tan x.

Dónde te la encontrarás

La derivada de \sec^2 x aparece sobre todo en dos lugares. El primero es al estudiar la concavidad y los puntos de inflexión de \tan x, ya que \sec^2 x es su primera derivada. El segundo es en integración, donde reconocer 2\sec^2 x\tan x como una derivada permite deshacerla rápidamente con un cambio de variable: tomar u = \tan x convierte \int 2\tan x\sec^2 x\,dx en \int 2u\,du = \tan^2 x + C. Como \tan^2 x y \sec^2 x solo difieren en 1, es la misma familia de antiderivadas.

Errores comunes

  1. Quedarse en 2\sec x. Esa es solo la derivada exterior. Multiplica por \sec x\tan x.
  2. Responder \tan x. \tan x es la integral de \sec^2 x, no su derivada. Consulta la integral de sec²x.
  3. Tratar \sec^2 x como \sec(x^2). \frac{d}{dx}\sec(x^2) = 2x\sec(x^2)\tan(x^2), que es distinto.

Los cuadrados del seno y del coseno siguen el mismo patrón: consulta la derivada de sen²x y la derivada de cos²x.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es la derivada de sec²x?

Es 2\sec^2 x\tan x.

¿Cuál es la segunda derivada de tan x?

La primera derivada es \sec^2 x, y su derivada es 2\sec^2 x\tan x. Así que \frac{d^2}{dx^2}\tan x = 2\sec^2 x\tan x.

¿Cuál es la derivada de sec²(2x)?

Por la regla de la cadena, 2\sec(2x)\cdot\sec(2x)\tan(2x)\cdot 2 = 4\sec^2(2x)\tan(2x).

¿La derivada de sec²x es tan x?

No, eso es al revés. \tan x es la antiderivada de \sec^2 x. La derivada de \sec^2 x es 2\sec^2 x\tan x.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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