Ejercicios de derivadas trigonométricas inversas resueltos
12 ejercicios de derivadas trigonométricas inversas con respuestas y soluciones: arcsen, arccos, arctan y arcsec con la regla de la cadena y del producto.
Derivadas Actualizado 4 min de lectura
De un vistazo
- Ejercicios
- 12, con respuestas y soluciones completas
- Nivel
- Cálculo 1 y AP Calculus AB, unidad 3
- Necesitas
- La regla de la cadena y las cuatro derivadas trigonométricas inversas
- Idea principal
- Usa la fórmula con u en lugar de x y multiplica por u'
- Practica con números nuevos
- Lección de derivadas trigonométricas inversas
En esta página
Estos ejercicios de derivadas de funciones trigonométricas inversas empiezan con las fórmulas básicas, después usan la regla de la cadena, la regla del producto y un logaritmo, y terminan con dos ejercicios que se simplifican de forma sorprendente y una recta tangente. Intenta cada uno primero. Las respuestas están justo después de la lista, y luego vienen las soluciones completas.
Las fórmulas que necesitas:
| Función | Derivada |
|---|---|
| \arcsin x | \dfrac{1}{\sqrt{1 - x^2}} |
| \arccos x | -\dfrac{1}{\sqrt{1 - x^2}} |
| \arctan x | \dfrac{1}{1 + x^2} |
| \operatorname{arcsec} x | \dfrac{1}{\lvert x\rvert\sqrt{x^2 - 1}} |
Cada fórmula sale de la derivación implícita. Consulta la derivada de arcsen x, la derivada de arctan x y la derivada de arcsec x para ver las demostraciones completas.
Ejercicios
Fórmulas básicas
- y = 3\arctan x - 2\arcsin x
- y = \arctan(3x)
- y = \arccos(2x)
Regla de la cadena
- y = \arcsin(x^2)
- y = \arctan\!\left(\sqrt{x}\right)
- y = \arctan(e^x)
- y = \operatorname{arcsec}(3x) para x > \frac{1}{3}
Con otras reglas
- y = x\arctan x
- y = \ln(\arctan x) para x > 0
- y = \arcsin x + \sqrt{1 - x^2}
Simplifica y aplica
- y = \arctan x + \arctan\!\left(\dfrac{1}{x}\right) para x > 0
- Halla la recta tangente a y = \arctan x en x = 1.
Respuestas
| Ejercicio | Respuesta |
|---|---|
| 1 | \dfrac{3}{1 + x^2} - \dfrac{2}{\sqrt{1 - x^2}} |
| 2 | \dfrac{3}{1 + 9x^2} |
| 3 | -\dfrac{2}{\sqrt{1 - 4x^2}} |
| 4 | \dfrac{2x}{\sqrt{1 - x^4}} |
| 5 | \dfrac{1}{2\sqrt{x}\,(1 + x)} |
| 6 | \dfrac{e^x}{1 + e^{2x}} |
| 7 | \dfrac{1}{x\sqrt{9x^2 - 1}} |
| 8 | \arctan x + \dfrac{x}{1 + x^2} |
| 9 | \dfrac{1}{(1 + x^2)\arctan x} |
| 10 | \dfrac{1 - x}{\sqrt{1 - x^2}} = \sqrt{\dfrac{1 - x}{1 + x}} |
| 11 | 0 |
| 12 | y = \dfrac{1}{2}x - \dfrac{1}{2} + \dfrac{\pi}{4} |
Soluciones paso a paso
1. Usa la tabla para cada término:
2. Con u = 3x, u' = 3 y u^2 = 9x^2:
3. Con u = 2x, u' = 2 y u^2 = 4x^2. Mantén el signo menos del arcocoseno:
4. Con u = x^2, u' = 2x y u^2 = x^4:
5. Con u = \sqrt{x}, u' = \frac{1}{2\sqrt{x}} y u^2 = x:
6. Con u = e^x, u' = e^x y u^2 = e^{2x}:
7. Con u = 3x > 1, |u| = 3x y u' = 3:
8. Usa la regla del producto:
9. Usa (\ln u)' = \frac{u'}{u} con u = \arctan x:
10. La derivada de \sqrt{1 - x^2} es \frac{-2x}{2\sqrt{1 - x^2}} = -\frac{x}{\sqrt{1 - x^2}}. Suma las dos partes:
Como 1 - x^2 = (1 - x)(1 + x), esto se simplifica a \sqrt{\frac{1 - x}{1 + x}} para -1 < x < 1.
11. Para el segundo término, u = \frac{1}{x} y u' = -\frac{1}{x^2}:
Así que y' = \frac{1}{1 + x^2} - \frac{1}{1 + x^2} = 0. La función es constante para x > 0. En x = 1 vale \frac{\pi}{4} + \frac{\pi}{4} = \frac{\pi}{2}, así que \arctan x + \arctan\frac{1}{x} = \frac{\pi}{2} para todo x > 0.
12. El punto es \arctan 1 = \frac{\pi}{4}. La pendiente es \frac{1}{1 + 1^2} = \frac{1}{2}:
Errores comunes en estos ejercicios
- Elevar al cuadrado solo x y no toda la función interior. En el ejercicio 2 el denominador es 1 + (3x)^2 = 1 + 9x^2, no 1 + 3x^2.
- Olvidar u' en el numerador. \frac{d}{dx}\arcsin(x^2) necesita el 2x en el numerador.
- Confundir \arcsin x con \frac{1}{\sin x}. \arcsin x es la función inversa, y \frac{1}{\sin x} es \csc x. Sus derivadas son completamente distintas.
- Olvidar el signo menos del arcocoseno. El ejercicio 3 tiene respuesta negativa porque (\arccos x)' = -\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}.
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Estos 12 ejercicios usan números fijos. Para practicar sin límite con funciones nuevas y corrección al instante, prueba la lección de derivadas trigonométricas inversas y la lección de derivadas de funciones inversas. Para repasar primero las funciones trigonométricas normales, usa los ejercicios de derivadas trigonométricas.
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