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Reglas de derivación

Derivada de la función inversa: fórmula y ejemplos resueltos

La derivada de la función inversa: la derivada de f⁻¹ en x es 1/f'(f⁻¹(x)). La fórmula, por qué las pendientes son recíprocas y ejemplos con arcsen y ln.

Reglas de derivación Actualizado 3 min de lectura

De un vistazo

(f^{-1})'(x) = \frac{1}{f'\big(f^{-1}(x)\big)}
Se aplica a
Una función f inyectiva y derivable, en los puntos donde f'(f^{-1}(x)) \ne 0
Forma puntual
Si f(a) = b, entonces (f^{-1})'(b) = \frac{1}{f'(a)}
Forma de Leibniz
\frac{dx}{dy} = \frac{1}{dy/dx}
Significado gráfico
Reflejar respecto a y = x intercambia el avance vertical y el horizontal, así que las pendientes se vuelven recíprocas
Permite obtener
Las derivadas de \ln x, \sqrt{x}, \arcsin x y \arctan x
En esta página
  1. La fórmula de la derivada de la función inversa
  2. Por qué funciona la regla
  3. Ejemplos resueltos
  4. Derivadas que se obtienen con la regla
  5. Errores comunes

La regla de la derivada de la función inversa da la derivada de una función inversa a partir de la derivada de la función original. Si f tiene pendiente m en el punto (a, b), entonces f^{-1} tiene pendiente \frac{1}{m} en el punto simétrico (b, a). Para usarla no necesitas la fórmula de la inversa.

La fórmula de la derivada de la función inversa

Sea f una función inyectiva y derivable, con inversa f^{-1}. Si f'(f^{-1}(x)) \ne 0, entonces f^{-1} es derivable en x y

(f^{-1})'(x) = \frac{1}{f'\big(f^{-1}(x)\big)}

La forma puntual suele ser más cómoda. Si f(a) = b y f'(a) \ne 0:

(f^{-1})'(b) = \frac{1}{f'(a)}

En notación de Leibniz, con y = f(x) y x = f^{-1}(y), se escribe \frac{dx}{dy} = \frac{1}{dy/dx}.

Gráficas de y = x² e y = √x reflejadas respecto a y = x
En (2, 4) la parábola tiene pendiente 4. En el punto simétrico (4, 2) la raíz cuadrada tiene pendiente \frac{1}{4}.

Por qué funciona la regla

Parte de la identidad f(f^{-1}(x)) = x y deriva ambos lados con la regla de la cadena:

f'\big(f^{-1}(x)\big) \cdot (f^{-1})'(x) = 1

Divide entre f'(f^{-1}(x)) y obtienes la regla. Geométricamente, reflejar una gráfica respecto a y = x intercambia x e y, lo que intercambia el avance vertical y el horizontal, así que cada pendiente se convierte en su recíproca.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: sin fórmula para la inversa. Sea f(x) = x^3 + x + 1, que es creciente y, por tanto, inyectiva. Calcula (f^{-1})'(3).

Paso 1. Resuelve f(a) = 3: a^3 + a + 1 = 3 da a = 1.

Paso 2. Deriva: f'(x) = 3x^2 + 1, así que f'(1) = 4.

Paso 3. Toma el recíproco: (f^{-1})'(3) = \frac{1}{4}.

Ejemplo 2: la derivada de \ln x. Aquí f(x) = e^x, f'(x) = e^x y f^{-1}(x) = \ln x:

\frac{d}{dx}\ln x = \frac{1}{e^{\ln x}} = \frac{1}{x}

Ejemplo 3: la derivada de \arcsin x. Aquí f(x) = \sin x en \left[-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right], así que f'(x) = \cos x:

\frac{d}{dx}\arcsin x = \frac{1}{\cos(\arcsin x)} = \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}, \qquad -1 < x < 1

El último paso usa \cos\theta = \sqrt{1 - \sin^2\theta}, que es positivo en ese intervalo. Consulta arcoseno.

Ejemplo 4: la derivada de \arctan x. Con f(x) = \tan x y f'(x) = \sec^2 x = 1 + \tan^2 x:

\frac{d}{dx}\arctan x = \frac{1}{1 + \tan^2(\arctan x)} = \frac{1}{1 + x^2}

Derivadas que se obtienen con la regla

Función f Inversa f^{-1} Derivada de la inversa
x^2 para x \ge 0 \sqrt{x} \frac{1}{2\sqrt{x}}
e^x \ln x \frac{1}{x}
\sin x \arcsin x \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}
\cos x \arccos x -\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}
\tan x \arctan x \frac{1}{1 + x^2}

Errores comunes

  1. Evaluar f' en el punto equivocado. (f^{-1})'(b) usa f'(a) con f(a) = b, no f'(b). En el ejemplo 1, f'(3) = 28 daría el resultado incorrecto \frac{1}{28}.
  2. Confundir f^{-1} con \frac{1}{f}. f^{-1} es la función inversa, no la recíproca. \sin^{-1}x significa \arcsin x, no \csc x.
  3. Ignorar dónde f' = 0. Si f'(a) = 0, la inversa tiene una tangente vertical en b y no es derivable allí. Para f(x) = x^3, la inversa \sqrt[3]{x} no es derivable en 0.

El mismo resultado se obtiene con la derivación implícita: escribe x = f(y) y deriva ambos lados. Para saber más sobre \ln x y e^x, lee la guía de derivadas de funciones exponenciales y logarítmicas.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es la fórmula de la derivada de la función inversa?

(f^{-1})'(x) = \frac{1}{f'(f^{-1}(x))}. De forma equivalente, si f(a) = b, entonces (f^{-1})'(b) = \frac{1}{f'(a)}.

¿Cómo se calcula la derivada de la inversa en un punto?

Busca el valor a con f(a) = b, calcula f'(a) y toma su recíproco. No hace falta encontrar f^{-1}.

¿Por qué la derivada de la inversa es un recíproco?

La gráfica de f^{-1} es la gráfica de f reflejada respecto a la recta y = x. La reflexión intercambia el avance vertical y el horizontal, así que una pendiente m pasa a ser \frac{1}{m}.

¿La derivada de f inversa es lo mismo que 1 entre f prima?

No en el mismo punto. (f^{-1})'(x) es igual a \frac{1}{f'} evaluada en f^{-1}(x), no en x. Usar el punto equivocado es el error más frecuente.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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