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Derivadas exponenciais e logarítmicas

Derivada de eˣ: fórmula, demonstração e exemplos

A derivada de eˣ é eˣ. Veja por que com uma demonstração por limite, a forma com a regra da cadeia para e^u, o gráfico e exemplos como e^(3x) e x²eˣ.

Derivadas exponenciais e logarítmicas Atualizado 2 min de leitura

Visão geral

\frac{d}{dx}\,e^x = e^x
Derivada
e^x
Com a regra da cadeia
\dfrac{d}{dx}e^u = e^u\,u'
Todas as derivadas de ordem superior
e^x
Valor de e
e \approx 2.71828
Versão para integrais
\int e^x\,dx = e^x + C
Nesta página
  1. Gráfico de eˣ
  2. Demonstração pela definição de limite
  3. Versão com a regra da cadeia: derivada de e^u
  4. Exemplos resolvidos
  5. Erros comuns

A derivada de e^x é e^x. A função e sua inclinação são iguais em todo ponto, o que faz de e^x a função mais importante do cálculo.

\frac{d}{dx}\,e^x = e^x

Gráfico de eˣ

Gráfico de y = eˣ e de sua reta tangente em x = 0
Em todo ponto, a altura de e^x é igual à sua inclinação. Em x = 0 as duas valem 1, então a reta tangente ali é y = x + 1.

Como e^x > 0 para todo x, a inclinação é sempre positiva, então e^x é sempre crescente. E como a inclinação cresce junto com a altura, a curva se curva para cima cada vez mais rápido.

Demonstração pela definição de limite

Use a definição de derivada por limite:

\frac{d}{dx}e^x = \lim_{h \to 0}\frac{e^{x + h} - e^x}{h} = \lim_{h \to 0}\frac{e^x(e^h - 1)}{h} = e^x\lim_{h \to 0}\frac{e^h - 1}{h}

Para qualquer base a, a derivada de a^x é a^x vezes a constante \lim_{h \to 0}\frac{a^h - 1}{h}. Para a = 2 essa constante é cerca de 0.693. Para a = 3 é cerca de 1.099. O número e \approx 2.71828 é a base em que a constante é exatamente 1:

\lim_{h \to 0}\frac{e^h - 1}{h} = 1 \quad\Longrightarrow\quad \frac{d}{dx}e^x = e^x

Você pode conferir numericamente: com h = 0.001, \frac{e^{0.001} - 1}{0.001} \approx 1.0005.

Versão com a regra da cadeia: derivada de e^u

Quando o expoente é algo diferente de x, use a regra da cadeia:

\frac{d}{dx}e^u = e^u \cdot u'

Copie a exponencial exatamente como está e multiplique pela derivada do expoente.

Função Expoente u Derivada
e^{3x} 3x 3e^{3x}
e^{-x} -x -e^{-x}
e^{x^2} x^2 2xe^{x^2}
e^{\sin x} \sin x \cos x\,e^{\sin x}
e^{\sqrt{x}} \sqrt{x} \frac{e^{\sqrt{x}}}{2\sqrt{x}}

Algumas delas têm página própria: e^(2x), e^(−x) e e^(x²).

Exemplos resolvidos

Exemplo 1: regra do produto. Para f(x) = x^2e^x, a regra do produto dá

f'(x) = 2xe^x + x^2e^x = e^x(x^2 + 2x)

Colocar e^x em evidência facilita encontrar onde f'(x) = 0: em x = 0 e x = -2.

Exemplo 2: regra do quociente. Para g(x) = \frac{e^x}{x}, a regra do quociente dá

g'(x) = \frac{xe^x - e^x}{x^2} = \frac{e^x(x - 1)}{x^2}

Exemplo 3: derivadas de ordem superior. Toda derivada de e^x é e^x, então f^{(n)}(x) = e^x para todo n. É por isso que a série de Maclaurin de e^x é 1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \cdots.

Erros comuns

  1. Usar a regra da potência. \frac{d}{dx}e^x \ne xe^{x - 1}. A regra da potência exige expoente constante.
  2. Esquecer o fator da regra da cadeia. \frac{d}{dx}e^{5x} = 5e^{5x}, não e^{5x}.
  3. Mudar o expoente. A derivada de e^{x^2} mantém e^{x^2}; ela não vira e^{2x}.
  4. Tratar e como variável. e é uma constante, então \frac{d}{dx}e^2 = 0 e \frac{d}{dx}x^e = ex^{e - 1}.

O fato inverso, \int e^x\,dx = e^x + C, está na página da integral de eˣ. A função inversa é o logaritmo natural; veja a derivada de ln x e a função exponencial natural.

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Perguntas frequentes

Qual é a derivada de e^x?

A derivada de e^x é e^x. A função é igual à própria derivada.

Por que a derivada de e^x é igual a e^x?

Porque \frac{d}{dx}e^x = e^x\lim_{h \to 0}\frac{e^h - 1}{h}, e e é exatamente o número que faz esse limite valer 1.

Qual é a derivada de e^(3x)?

Pela regra da cadeia, é 3e^{3x}.

A derivada de e^x é x·e^(x−1)?

Não. Essa é a regra da potência, que só funciona quando o expoente é constante. Aqui o expoente é a variável, então a resposta é e^x.

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

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