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Derivadas trigonométricas

Derivada de tg x: fórmula, demonstração e exemplos

A derivada de tg x é sec²x. Veja a demonstração pela regra do quociente, a forma 1 + tg²x, a regra da cadeia para tg(u) e exemplos como tg(4x) e tg²x.

Derivadas trigonométricas Atualizado 2 min de leitura

Visão geral

\frac{d}{dx}\,\tan x = \sec^2 x
Derivada
\sec^2 x para x \ne \frac{\pi}{2} + k\pi
Outras formas
\dfrac{1}{\cos^2 x} = 1 + \tan^2 x
Com a regra da cadeia
\dfrac{d}{dx}\tan u = \sec^2 u \cdot u'
Inclinação em x = 0
\sec^2 0 = 1
Versão para integrais
\int \sec^2 x\,dx = \tan x + C
Nesta página
  1. Gráfico de tg x e de sua derivada
  2. Demonstração pela regra do quociente
  3. A versão com a regra da cadeia: derivada de tg(u)
  4. Exemplos resolvidos
  5. Como memorizar
  6. Erros comuns

A derivada de \tan x é \sec^2 x. Você também a verá escrita como \frac{1}{\cos^2 x} ou 1 + \tan^2 x. As três são a mesma função.

\frac{d}{dx}\,\tan x = \sec^2 x

Gráfico de tg x e de sua derivada

Gráfico de y = tg x e de sua derivada y = sec²x
Um ramo de \tan x entre suas assíntotas. A inclinação é mínima em x = 0, onde vale 1, e cresce sem limite perto de \pm\frac{\pi}{2}.

Como \sec^2 x nunca fica abaixo de 1, a função tangente é sempre crescente entre as assíntotas. Ela nunca tem tangente horizontal.

Demonstração pela regra do quociente

Escreva \tan x = \frac{\sin x}{\cos x} e use a regra do quociente:

\frac{d}{dx}\tan x = \frac{\cos x\cdot\cos x - \sin x\cdot(-\sin x)}{\cos^2 x} = \frac{\cos^2 x + \sin^2 x}{\cos^2 x}

A identidade pitagórica transforma o numerador em 1:

\frac{d}{dx}\tan x = \frac{1}{\cos^2 x} = \sec^2 x

Se, em vez disso, você separar a fração antes de simplificar, obtém \frac{\cos^2 x}{\cos^2 x} + \frac{\sin^2 x}{\cos^2 x} = 1 + \tan^2 x. Essa forma é útil quando a resposta deve ser escrita só em termos de \tan x.

A versão com a regra da cadeia: derivada de tg(u)

\frac{d}{dx}\,\tan u = \sec^2 u\cdot u'
Função Função de dentro u Derivada
\tan(4x) 4x 4\sec^2(4x)
\tan(x^2) x^2 2x\sec^2(x^2)
\tan\sqrt{x} \sqrt{x} \frac{\sec^2\sqrt{x}}{2\sqrt{x}}
\tan(e^x) e^x e^x\sec^2(e^x)

Exemplos resolvidos

Exemplo 1: uma potência da tangente. \frac{d}{dx}\tan^2 x = 2\tan x\cdot\sec^2 x. Aqui a tangente é a função de dentro e o quadrado é a de fora.

Exemplo 2: um produto. \frac{d}{dx}(x\tan x) = \tan x + x\sec^2 x, pela regra do produto.

Exemplo 3: uma reta tangente. Em x = \frac{\pi}{4}, \tan\frac{\pi}{4} = 1 e a inclinação é \sec^2\frac{\pi}{4} = (\sqrt{2})^2 = 2:

y = 1 + 2\left(x - \frac{\pi}{4}\right)

Exemplo 4: derivada segunda. \frac{d}{dx}\sec^2 x = 2\sec^2 x\tan x, calculada na página da derivada de sec²x. Ela é negativa para x < 0 e positiva para x > 0, então \tan x tem um ponto de inflexão na origem.

Como memorizar

A tangente é a inclinação de uma reta que sai da origem com ângulo x. Quando o ângulo se aproxima de um ângulo reto, essa inclinação dispara, e \sec^2 x também. Em x = 0 o gráfico da tangente passa pela origem com um ângulo de 45 graus, o que corresponde a uma derivada igual a 1.

Erros comuns

  1. Escrever \sec x em vez de \sec^2 x. O quadrado importa. \frac{d}{dx}\sec x = \sec x\tan x, um resultado diferente.
  2. Escrever \sec^2 x\tan x. Essa é a derivada de \frac{1}{2}\sec^2 x, não de \tan x.
  3. Aplicar a fórmula em uma assíntota. \tan x e sua derivada não existem em x = \frac{\pi}{2} + k\pi.

Lida de trás para frente, a fórmula dá \int\sec^2 x\,dx = \tan x + C, veja a integral de sec²x. Para \int\tan x\,dx, veja a integral de tg x.

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Perguntas frequentes

Qual é a derivada de tg x?

A derivada de \tan x é \sec^2 x = \frac{1}{\cos^2 x}.

Por que a derivada de tg x é sec² x?

Escreva \tan x = \frac{\sin x}{\cos x}. A regra do quociente dá \frac{\cos^2 x + \sin^2 x}{\cos^2 x} = \frac{1}{\cos^2 x} = \sec^2 x.

Qual é a derivada de tg(2x)?

Pela regra da cadeia, 2\sec^2(2x).

Qual é a derivada de tg²x?

É 2\tan x\sec^2 x. A função de fora é o quadrado e a de dentro é \tan x.

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

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