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Derivadas exponenciais e logarítmicas

Derivada de ln(x²) e de (ln x)²: fórmulas e exemplos

A derivada de ln(x²) é 2/x, enquanto a derivada de (ln x)² é 2 ln x / x. Veja as duas demonstrações, o gráfico e como distinguir as duas funções.

Derivadas exponenciais e logarítmicas Atualizado 2 min de leitura

Visão geral

\frac{d}{dx}\,\ln(x^2) = \frac{2}{x}
Derivada de ln(x²)
\dfrac{2}{x} para x \ne 0
Derivada de (ln x)²
\dfrac{2\ln x}{x} para x > 0
Propriedade-chave do logaritmo
\ln(x^2) = 2\ln\lvert x\rvert
Domínio de ln(x²)
x \ne 0
Domínio de (ln x)²
x > 0
Nesta página
  1. Derivada de ln(x²): dois caminhos
  2. Derivada de (ln x)²
  3. Gráfico das duas funções
  4. Lado a lado
  5. Mais exemplos
  6. Erros comuns

A derivada de \ln(x^2) é \dfrac{2}{x}. Não a confunda com (\ln x)^2, cuja derivada é \dfrac{2\ln x}{x}.

\frac{d}{dx}\,\ln(x^2) = \frac{2}{x} \qquad\qquad \frac{d}{dx}\,(\ln x)^2 = \frac{2\ln x}{x}

Derivada de ln(x²): dois caminhos

Com a regra da cadeia. A função de dentro é u = x^2, então u' = 2x. Usando "derivada da função de dentro sobre a função de dentro", da derivada de ln x:

\frac{d}{dx}\ln(x^2) = \frac{2x}{x^2} = \frac{2}{x}

Com uma propriedade do logaritmo primeiro. A propriedade da potência dos logaritmos desce o expoente: \ln(x^2) = 2\ln\lvert x\rvert. Como \frac{d}{dx}\ln\lvert x\rvert = \frac{1}{x},

\frac{d}{dx}\,2\ln\lvert x\rvert = \frac{2}{x}

O módulo importa porque x^2 > 0 mesmo quando x < 0. Então \ln(x^2) existe também para x negativo, e a fórmula \frac{2}{x} vale dos dois lados de 0.

Derivada de (ln x)²

Aqui o logaritmo é calculado primeiro e depois elevado ao quadrado. A função de fora é um quadrado, então use a regra da cadeia com a regra da potência por fora:

\frac{d}{dx}(\ln x)^2 = 2(\ln x)^1\cdot\frac{d}{dx}\ln x = \frac{2\ln x}{x}

Você também verá (\ln x)^2 escrito como \ln^2 x. Em geral, ele nunca é igual a \ln(x^2). Em x = e: \ln(e^2) = 2, mas (\ln e)^2 = 1.

Gráfico das duas funções

Gráfico de y = ln(x²) e y = (ln x)²
\ln(x^2) tem dois ramos, um de cada lado do eixo y. (\ln x)^2 só existe para x > 0, toca o zero em x = 1 e nunca é negativa.

O gráfico mostra a diferença de sinal. \ln(x^2) sobe para x > 0 (sua inclinação \frac{2}{x} é positiva) e desce para x < 0. (\ln x)^2 tem mínimo em x = 1, onde sua derivada \frac{2\ln x}{x} vale 0.

Lado a lado

\ln(x^2) (\ln x)^2
O que é elevado ao quadrado a entrada x a saída \ln x
Domínio x \ne 0 x > 0
Simplifica para 2\ln\lvert x\rvert não há forma mais simples
Derivada \frac{2}{x} \frac{2\ln x}{x}
Valor em x = e 2 1

Mais exemplos

Exemplo 1. \frac{d}{dx}\ln(x^3) = \frac{3x^2}{x^3} = \frac{3}{x}. Em geral \frac{d}{dx}\ln(x^n) = \frac{n}{x}.

Exemplo 2. \frac{d}{dx}\ln(x^2 + 1) = \frac{2x}{x^2 + 1}. Aqui nada se cancela, porque a função de dentro não é uma potência pura.

Exemplo 3. \frac{d}{dx}(\ln x)^3 = \frac{3(\ln x)^2}{x}.

Exemplo 4. \frac{d}{dx}\ln\!\left((x^2 + 1)^2\right) = 2\cdot\frac{2x}{x^2 + 1} = \frac{4x}{x^2 + 1}, usando primeiro a propriedade da potência do logaritmo.

Erros comuns

  1. Escrever \frac{1}{x^2}. É preciso multiplicar pela derivada de dentro, 2x.
  2. Tratar \ln^2 x como \ln(x^2). Um eleva a saída ao quadrado, o outro a entrada.
  3. Escrever \frac{2}{x} para (\ln x)^2. Você perdeu o \ln x que a regra da potência deixa para trás.

Para praticar mais a regra da cadeia com logaritmos, veja a derivada de ln(2x), a derivação logarítmica e os exercícios de derivadas de funções exponenciais e logarítmicas.

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Perguntas frequentes

Qual é a derivada de ln(x²)?

A derivada de \ln(x^2) é \frac{2x}{x^2} = \frac{2}{x}, para todo x \ne 0.

Qual é a derivada de (ln x)²?

Pela regra da cadeia, 2\ln x\cdot\frac{1}{x} = \frac{2\ln x}{x}.

ln(x²) é o mesmo que 2 ln x?

Só para x > 0. Em geral \ln(x^2) = 2\ln\lvert x\rvert, porque \ln(x^2) também está definida para x negativo, enquanto \ln x não está.

Qual é a derivada de ln(x² + 1)?

É \frac{2x}{x^2 + 1}. Ao contrário de \ln(x^2), essa não se simplifica mais.

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

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