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Unidades de AP Calculus

AP Calculus Unidade 3: regra da cadeia e derivação implícita

Revisão da Unidade 3 de AP Calculus AB e BC: regra da cadeia, derivação implícita, derivadas de inversas e de trigonométricas inversas e derivadas segundas.

Unidades de AP Calculus Atualizado 4 min de leitura

Visão geral

Peso na prova AB
5–10%
Peso na prova BC
5–10%
Ideias centrais
Regra da cadeia, derivação implícita, funções inversas, derivadas segundas
Só no BC
Nada, AB e BC cobrem os mesmos tópicos da Unidade 3
Vem antes de
Unidade 4, derivadas em contexto, e Unidade 5, análise de funções
Nesta página
  1. O que a Unidade 3 cobre
  2. As ideias principais
  3. Questões de exemplo
  4. Como estudar a Unidade 3

AP Calculus Unidade 3, Derivação de funções compostas, implícitas e inversas (Differentiation: Composite, Implicit, and Inverse Functions), completa o kit de regras de derivação. A regra da cadeia permite derivar uma função dentro de outra. A derivação implícita trata curvas que não estão escritas como y = f(x). As funções inversas ganham sua própria fórmula de derivada. É uma unidade curta, mas você vai usá-la todos os dias até o fim do curso.

AP Calculus AB AP Calculus BC
Peso na prova 5–10% 5–10%
Tópicos extras nenhum nenhum

O que a Unidade 3 cobre

O College Board divide a unidade nos tópicos abaixo. Cada linha leva a uma lição em que você pratica com números novos a cada vez.

Tópico O que você aprende Prática
A regra da cadeia Derivar f(g(x)) Regra da cadeia: caso geral
Regra da cadeia com potências e trigonometria (3x + 1)^5, \sin(x^2), \cos^3 x Regra da cadeia: potências
Regra da cadeia com exponenciais e^{x^2}, \ln(\sin x) Regra da cadeia: exponenciais
Derivação implícita Encontrar \frac{dy}{dx} para x^2 + y^2 = 25 Derivação implícita
Derivada de funções inversas g'(b) = \frac{1}{f'(a)} quando f(a) = b Derivadas de funções inversas
Funções trigonométricas inversas Derivadas de \arcsin x, \arctan x e das demais Derivadas de trigonométricas inversas
Escolha do procedimento Escolher a regra certa para uma expressão mista Prática de regras de derivação
Derivadas de ordem superior f''(x), incluindo derivadas segundas implícitas Prática de regras de derivação

As ideias principais

A regra da cadeia funciona de fora para dentro. Para y = f(g(x)):

\frac{dy}{dx} = f'(g(x))\cdot g'(x)

Derive a função de fora sem mexer na de dentro e depois multiplique pela derivada da de dentro. Leia a página completa da regra da cadeia para ver uma demonstração e mais variações.

A derivação implícita encontra inclinações em curvas. Derive os dois lados em relação a x. Toda vez que derivar um termo em y, multiplique por \frac{dy}{dx}. Depois isole \frac{dy}{dx}.

Reta tangente a x² + y² = 25 em (3, 4)
A derivação implícita dá \frac{dy}{dx} = -\frac{x}{y}, então a inclinação em (3, 4) é -\frac{3}{4}.

Funções inversas invertem a inclinação. Se f e g são inversas, seus gráficos são simétricos em relação a y = x, então as inclinações em pontos correspondentes são inversas uma da outra. Veja a regra da função inversa.

Depois vêm as derivadas segundas. A derivada segunda f''(x) é a taxa de variação de f'(x). Na Unidade 4 ela vira aceleração e na Unidade 5 ela informa a concavidade.

Questões de exemplo

1. Regra da cadeia. \frac{d}{dx}\sin(x^3) = \cos(x^3)\cdot 3x^2 = 3x^2\cos(x^3).

2. Derivação implícita. Para x^2 + y^2 = 25, derive os dois lados:

2x + 2y\frac{dy}{dx} = 0 \quad\Rightarrow\quad \frac{dy}{dx} = -\frac{x}{y}

Em (3, 4) a inclinação é -\frac{3}{4}.

3. Uma derivada segunda implícita. Derive \frac{dy}{dx} = -\frac{x}{y} com a regra do quociente e substitua:

\frac{d^2y}{dx^2} = -\frac{y - x\frac{dy}{dx}}{y^2} = -\frac{y + \frac{x^2}{y}}{y^2} = -\frac{x^2 + y^2}{y^3} = -\frac{25}{y^3}

4. Função inversa a partir de uma tabela. Seja f(x) = x^3 + x e seja g sua inversa. Como f(1) = 2 e f'(x) = 3x^2 + 1:

g'(2) = \frac{1}{f'(1)} = \frac{1}{4}

5. Trigonométrica inversa com regra da cadeia. \frac{d}{dx}\arctan(2x) = \frac{1}{1 + (2x)^2}\cdot 2 = \frac{2}{1 + 4x^2}.

Como estudar a Unidade 3

  • Diga em voz alta qual é a função de dentro. Antes de derivar, identifique a função interna. A maioria dos erros com a regra da cadeia vem de esquecer de multiplicar pela derivada dela.
  • Simplifique derivadas segundas implícitas. Depois de derivar duas vezes, substitua \frac{dy}{dx} de volta e use a equação original para simplificar, como na questão de exemplo 3.
  • Pratique inversas a partir de tabelas. Primeiro encontre a linha em que f(a) = b. É comum substituir b em f' por engano.
  • Misture as regras. As questões reais da prova combinam a regra da cadeia com a do produto ou a do quociente. Faça listas mistas, não uma regra de cada vez.
  • Resolva listas de exercícios. Tente os exercícios de regra da cadeia, os exercícios de derivação implícita e os exercícios de derivadas de trigonométricas inversas, todos com resolução completa.

Para o mapa completo do curso, veja o guia de AP Calculus AB ou o guia de AP Calculus BC.

AP e Advanced Placement são marcas registradas do College Board, que não tem vínculo com a PracticeCalculus e não endossa este guia. Os nomes e pesos das unidades vêm do referencial do curso (course framework) do College Board; confira lá se houver mudanças.

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Regra da cadeia: qualquer função

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Perguntas frequentes

Sobre o que é a Unidade 3 de AP Calculus?

A Unidade 3 estende as regras de derivação a funções compostas com a regra da cadeia, a curvas como circunferências com a derivação implícita, a funções inversas e trigonométricas inversas e a derivadas segundas e de ordem superior.

Quanto a Unidade 3 vale na prova de AP?

A Unidade 3 vale de 5 a 10 por cento da nota de múltipla escolha tanto em AP Calculus AB quanto em BC. A regra da cadeia aparece em taxas relacionadas, integração por substituição, equações diferenciais e séries, então conta muito mais do que o peso oficial.

Como encontrar a derivada de uma função inversa na prova de AP?

Normalmente você não tem uma fórmula para a inversa. Encontre a entrada a com f(a) = b e depois use g'(b) = \frac{1}{f'(a)}. Tabelas com valores de f e f' são o formato preferido para essa questão.

Quais derivadas de trigonométricas inversas eu preciso saber?

Decore \frac{d}{dx}\arcsin x = \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} e \frac{d}{dx}\arctan x = \frac{1}{1 + x^2}. O programa também inclui \arccos, \operatorname{arccot}, \operatorname{arcsec} e \operatorname{arccsc}, mas arco seno e arco tangente são as que mais aparecem.

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

Criamos lições interativas de cálculo e escrevemos cada página para ser clara e correta. Viu algo errado? Avise e nós corrigimos.