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Derivadas

Ejercicios de derivación implícita resueltos con respuestas

12 ejercicios de derivación implícita con respuestas y soluciones completas: circunferencias, productos, trigonometría, exponenciales, rectas tangentes e y''.

Derivadas Actualizado 4 min de lectura

De un vistazo

\frac{d}{dx}\big[f(y)\big] = f'(y)\,\frac{dy}{dx}
Ejercicios
12, con respuestas y soluciones completas
Nivel
Cálculo 1 y AP Calculus AB, unidad 3
Idea principal
Deriva ambos lados respecto a x, añade dy/dx a cada término con y, y despeja dy/dx
Practica con números nuevos
Lección de derivación implícita
En esta página
  1. Ejercicios
  2. Respuestas
  3. Soluciones paso a paso
  4. Errores comunes en estos ejercicios
  5. Sigue practicando

Estos ejercicios de derivación implícita empiezan con circunferencias y productos sencillos, después añaden funciones trigonométricas y exponenciales, y terminan con rectas tangentes, tangentes horizontales y una segunda derivada. Intenta cada uno primero. Las respuestas están justo después de la lista, y luego vienen las soluciones completas.

La idea clave: como y depende de x, la regla de la cadena da

\frac{d}{dx}\big[f(y)\big] = f'(y)\,\frac{dy}{dx}

Así, \frac{d}{dx}y^2 = 2y\frac{dy}{dx} y \frac{d}{dx}\sin y = \cos y\frac{dy}{dx}. A continuación, y' significa \frac{dy}{dx}. Para repasar, consulta la regla de derivación implícita o la guía de derivación implícita.

Ejercicios

Halla dy/dx

  1. x^2 + y^2 = 25
  2. xy = 8
  3. \sqrt{x} + \sqrt{y} = 5
  4. x^2 + xy + y^2 = 7
  5. x^3 + y^3 = 6xy

Trigonométricas y exponenciales

  1. \tan y = x
  2. e^y = x^2 + y
  3. \cos(xy) = y

Rectas tangentes y segundas derivadas

  1. Halla la recta tangente a x^2 + y^2 = 25 en (3, -4).
  2. Halla la recta tangente a x^2 + xy + y^2 = 7 en (1, 2).
  3. Halla los puntos donde x^2 + xy + y^2 = 7 tiene recta tangente horizontal.
  4. Halla y'' para x^2 + y^2 = 25, solo en función de y.

Respuestas

Ejercicio Respuesta
1 -\dfrac{x}{y}
2 -\dfrac{y}{x}
3 -\dfrac{\sqrt{y}}{\sqrt{x}}
4 -\dfrac{2x + y}{x + 2y}
5 \dfrac{2y - x^2}{y^2 - 2x}
6 \dfrac{1}{1 + x^2}
7 \dfrac{2x}{e^y - 1}
8 -\dfrac{y\sin(xy)}{1 + x\sin(xy)}
9 y = \dfrac{3}{4}x - \dfrac{25}{4}
10 y = -\dfrac{4}{5}x + \dfrac{14}{5}
11 \left(\dfrac{\sqrt{21}}{3}, -\dfrac{2\sqrt{21}}{3}\right) y \left(-\dfrac{\sqrt{21}}{3}, \dfrac{2\sqrt{21}}{3}\right)
12 -\dfrac{25}{y^3}

Soluciones paso a paso

1. Deriva ambos lados. El lado derecho es una constante:

2x + 2y\,y' = 0 \quad\Rightarrow\quad y' = -\frac{x}{y}

2. El lado izquierdo es un producto, así que usa la regla del producto:

1\cdot y + x\,y' = 0 \quad\Rightarrow\quad y' = -\frac{y}{x}

3. Escribe las raíces como potencias de \frac{1}{2}:

\frac{1}{2\sqrt{x}} + \frac{1}{2\sqrt{y}}\,y' = 0 \quad\Rightarrow\quad y' = -\frac{2\sqrt{y}}{2\sqrt{x}} = -\frac{\sqrt{y}}{\sqrt{x}}

4. El término central necesita la regla del producto:

2x + (y + x\,y') + 2y\,y' = 0

Agrupa los términos con y': y'(x + 2y) = -(2x + y), así que

y' = -\frac{2x + y}{x + 2y}

5. El lado derecho 6xy necesita la regla del producto:

3x^2 + 3y^2\,y' = 6y + 6x\,y'

Pasa los términos con y' a la izquierda y el resto a la derecha: y'(3y^2 - 6x) = 6y - 3x^2. Divide entre 3:

y' = \frac{2y - x^2}{y^2 - 2x}

6. Deriva ambos lados: \sec^2 y\cdot y' = 1, así que y' = \frac{1}{\sec^2 y}. Usa \sec^2 y = 1 + \tan^2 y = 1 + x^2:

y' = \frac{1}{1 + x^2}

Así es exactamente como se demuestra la derivada de arctan x, ya que \tan y = x significa y = \arctan x.

7. Deriva: e^y\,y' = 2x + y'. Agrupa y':

y'(e^y - 1) = 2x \quad\Rightarrow\quad y' = \frac{2x}{e^y - 1}

8. El lado izquierdo es una regla de la cadena con un producto dentro:

-\sin(xy)\cdot(y + x\,y') = y'

Desarrolla: -y\sin(xy) - x\sin(xy)\,y' = y'. Agrupa y' a la derecha:

-y\sin(xy) = y'\big(1 + x\sin(xy)\big) \quad\Rightarrow\quad y' = -\frac{y\sin(xy)}{1 + x\sin(xy)}

9. Del ejercicio 1, y' = -\frac{x}{y}. En (3, -4) la pendiente es -\frac{3}{-4} = \frac{3}{4}:

y + 4 = \frac{3}{4}(x - 3) \quad\Rightarrow\quad y = \frac{3}{4}x - \frac{25}{4}

10. Primero comprueba el punto: 1 + 2 + 4 = 7. Del ejercicio 4, la pendiente en (1, 2) es

y' = -\frac{2(1) + 2}{1 + 2(2)} = -\frac{4}{5}
y - 2 = -\frac{4}{5}(x - 1) \quad\Rightarrow\quad y = -\frac{4}{5}x + \frac{14}{5}

11. Una tangente horizontal necesita y' = 0, así que el numerador de la respuesta del ejercicio 4 debe ser cero: 2x + y = 0, es decir, y = -2x. Sustituye en la curva:

x^2 + x(-2x) + (-2x)^2 = 3x^2 = 7 \quad\Rightarrow\quad x = \pm\sqrt{\tfrac{7}{3}} = \pm\frac{\sqrt{21}}{3}

Después y = -2x da los dos puntos de la tabla de respuestas. En ambos puntos el denominador x + 2y = -3x no es cero, así que la pendiente es realmente 0.

12. Parte de y' = -\frac{x}{y} y usa la regla del cociente:

y'' = -\frac{1\cdot y - x\,y'}{y^2}

Sustituye y' = -\frac{x}{y}:

y'' = -\frac{y + \frac{x^2}{y}}{y^2} = -\frac{y^2 + x^2}{y^3}

Sobre la curva, x^2 + y^2 = 25, así que y'' = -\frac{25}{y^3}.

Errores comunes en estos ejercicios

  • Olvidar y' en los términos con y. \frac{d}{dx}y^2 es 2y\,y', no 2y. Todo término con y debe llevar ese factor.
  • Tratar xy como una sola variable. En el ejercicio 2, \frac{d}{dx}(xy) necesita la regla del producto, que da dos términos.
  • Derivar la constante como si fuera algo. En el ejercicio 1, la derivada de 25 es 0.
  • No sustituir y' en una segunda derivada. En el ejercicio 12, reemplaza y' por -\frac{x}{y} antes de simplificar.

Sigue practicando

Estos 12 ejercicios usan números fijos. Para practicar sin límite con curvas nuevas y corrección al instante, prueba la lección de derivación implícita. La derivación implícita respecto al tiempo es la herramienta principal en los ejercicios de razones de cambio relacionadas, y es la forma de demostrar las derivadas de funciones trigonométricas inversas.

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Preguntas frecuentes

¿Cuándo se usa la derivación implícita?

Úsala cuando y está mezclada con x y no puedes despejar y fácilmente, como en x^3 + y^3 = 6xy. También funciona cuando sí podrías despejar y, como en una circunferencia, y a menudo es más rápida.

¿Por qué se multiplica por dy/dx en la derivación implícita?

Porque y es una función de x. Derivar y^2 respecto a x es un ejercicio de regla de la cadena: la función de fuera es un cuadrado y la de dentro es y, así que el resultado es 2y\cdot\frac{dy}{dx}.

¿Cómo se halla una recta tangente con derivación implícita?

Halla \frac{dy}{dx} implícitamente, sustituye las dos coordenadas del punto para obtener la pendiente y usa la ecuación punto-pendiente. Los ejercicios 9 y 10 lo muestran.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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