Derivada de xeˣ: fórmula, passo a passo e exemplos
A derivada de xeˣ é eˣ(x + 1). Veja os passos com a regra do produto, o mínimo em x = −1, o padrão da derivada de ordem n, o gráfico e exemplos resolvidos.
Derivadas exponenciais e logarítmicas Atualizado 3 min de leitura
Visão geral
- Derivada
- e^x(x + 1)
- Derivada segunda
- e^x(x + 2)
- Derivada de ordem n
- e^x(x + n)
- Mínimo
- x = -1, valor -\frac{1}{e} \approx -0.368
- Integral
- \int xe^x\,dx = e^x(x - 1) + C
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A derivada de xe^x é e^x(x + 1). É um produto de x por e^x, então a regra do produto é a ferramenta certa.
Passo a passo com a regra do produto
Com f = x e g = e^x, a regra do produto (fg)' = f'g + fg' dá:
- f' = 1.
- g' = e^x, já que a derivada de eˣ é ela mesma.
- Junte: 1\cdot e^x + x\cdot e^x = e^x + xe^x.
- Coloque e^x em evidência: e^x(x + 1).
A forma fatorada é mais útil. Como e^x nunca é zero, a derivada só se anula onde x + 1 = 0.
Gráfico de xeˣ e de sua derivada
Mínimo e ponto de inflexão
Mínimo. A derivada e^x(x + 1) é negativa para x < -1 e positiva para x > -1. Então x = -1 é um ponto de mínimo, com valor
Ponto de inflexão. A derivada segunda é
Ela muda de sinal em x = -2, então o gráfico passa de concavidade para baixo para concavidade para cima ali. O ponto é \left(-2, -\frac{2}{e^2}\right) \approx (-2, -0.271).
O padrão da derivada de ordem n
Toda vez que você deriva e^x(x + k), obtém e^x(x + k) + e^x = e^x(x + k + 1). Então:
| Derivada | Resultado |
|---|---|
| f'(x) | e^x(x + 1) |
| f''(x) | e^x(x + 2) |
| f'''(x) | e^x(x + 3) |
| f^{(n)}(x) | e^x(x + n) |
Exemplos resolvidos
Exemplo 1: versão com decaimento. Para f(x) = xe^{-x}, use a regra da cadeia em e^{-x} (veja e^(−x)):
Agora o ponto crítico é um máximo, em x = 1.
Exemplo 2: uma potência maior. Para g(x) = x^2e^x,
Os pontos críticos estão em x = 0 e x = -2.
Exemplo 3: um expoente multiplicado. Para h(x) = xe^{3x},
Exemplo 4: uma reta tangente. Em x = 0, xe^x = 0 e a inclinação é e^0(0 + 1) = 1. A reta tangente é y = x.
Erros comuns
- Multiplicar as duas derivadas. 1\cdot e^x = e^x não é a regra do produto; isso perde o termo xe^x.
- Dar xe^x como resposta. A derivada de e^x é e^x, mas o produto com x ainda exige a regra do produto.
- Não fatorar. Deixar e^x + xe^x está correto, mas fatorar torna muito mais fácil encontrar os pontos críticos.
No sentido inverso, \int xe^x\,dx = e^x(x - 1) + C por integração por partes; veja a integral de xeˣ. Confira: \frac{d}{dx}e^x(x - 1) = e^x(x - 1) + e^x = xe^x. Pratique com os exercícios de regra do produto e do quociente.
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