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Regras de derivação

Regra da cadeia para derivadas: fórmula, exemplos e casos comuns

A regra da cadeia: a derivada de f(g(x)) é f'(g(x))·g'(x). A fórmula nas duas notações, tabela de casos comuns, exemplos resolvidos e erros.

Regras de derivação Atualizado 3 min de leitura

Visão geral

\frac{d}{dx}\,f(g(x)) = f'(g(x))\,g'(x)
Aplica-se a
Composições, uma função dentro de outra função
Em palavras
Derivada da função de fora (sem mexer na de dentro) vezes a derivada da função de dentro
Notação de Leibniz
\frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du} \cdot \frac{du}{dx}
Como reconhecer
Qualquer coisa diferente de x sozinho dentro de uma potência, raiz, função trigonométrica, exponencial ou logaritmo
Versão para integrais
Integração por substituição (mudança de variável)
Nesta página
  1. A fórmula da regra da cadeia
  2. Casos comuns da regra da cadeia
  3. Exemplos resolvidos
  4. Como reconhecer uma composição
  5. Erros comuns

A regra da cadeia deriva uma composição, uma função dentro de outra. Você deriva a função de fora, deixa a função de dentro como está e multiplica pela derivada da função de dentro. Quase toda derivada não trivial a utiliza.

A fórmula da regra da cadeia

Se g é diferenciável em x e f é diferenciável em g(x), então

\frac{d}{dx}\,f(g(x)) = f'(g(x))\,g'(x)

Na notação de Leibniz, com y = f(u) e u = g(x):

\frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du} \cdot \frac{du}{dx}

Pense em taxas que se multiplicam: se y varia 3 vezes mais rápido que u, e u varia 2 vezes mais rápido que x, então y varia 3 \cdot 2 = 6 vezes mais rápido que x.

Casos comuns da regra da cadeia

Aqui u é qualquer função diferenciável de x e u' é sua derivada.

Função Derivada
u^n n\,u^{n-1}\,u'
\sqrt{u} \frac{u'}{2\sqrt{u}}
e^u e^u\,u'
\ln u \frac{u'}{u}
\sin u \cos u \cdot u'
\cos u -\sin u \cdot u'
\tan u \sec^2 u \cdot u'

Exemplos resolvidos

Exemplo 1: potência de um polinômio. De fora: u^5. De dentro: u = x^2 + 1, u' = 2x:

\frac{d}{dx}\,(x^2 + 1)^5 = 5(x^2 + 1)^4 \cdot 2x = 10x(x^2 + 1)^4

Exemplo 2: trigonometria. De fora: \sin u. De dentro: u = 3x:

\frac{d}{dx}\,\sin(3x) = \cos(3x) \cdot 3 = 3\cos(3x)

Exemplo 3: exponencial. De fora: e^u. De dentro: u = x^2:

\frac{d}{dx}\,e^{x^2} = e^{x^2} \cdot 2x = 2x\,e^{x^2}

Exemplo 4: uma raiz quadrada. Escreva \sqrt{4x - 1} = (4x - 1)^{1/2}:

\frac{1}{2}(4x - 1)^{-1/2} \cdot 4 = \frac{2}{\sqrt{4x - 1}}

Exemplo 5: logaritmo. De fora: \ln u. De dentro: u = \cos x:

\frac{d}{dx}\,\ln(\cos x) = \frac{-\sin x}{\cos x} = -\tan x

Exemplo 6: três camadas. \sin^2(5x) significa [\sin(5x)]^2. Retire as camadas de fora para dentro: quadrado, depois seno, depois 5x:

\frac{d}{dx}\,\sin^2(5x) = 2\sin(5x) \cdot \cos(5x) \cdot 5 = 10\sin(5x)\cos(5x)

Como reconhecer uma composição

Pergunte: "Para calcular isto num número, qual operação eu faria por último?" Essa última operação é a função de fora. Tudo aquilo sobre o que ela age é a função de dentro.

  • (3x + 1)^4: o último passo é elevar à 4ª potência. A de dentro é 3x + 1.
  • e^{\sin x}: o último passo é e^{(\ )}. A de dentro é \sin x.
  • \sin x^2 normalmente significa \sin(x^2): a de dentro é x^2. Já \sin^2 x significa (\sin x)^2: a de dentro é \sin x.

Se a função de dentro é apenas x, a derivada de dentro é 1 e a regra da cadeia não muda nada.

Erros comuns

  1. Esquecer a derivada de dentro. \frac{d}{dx}\,(3x + 1)^4 = 4(3x + 1)^3 \cdot 3, e não 4(3x + 1)^3. Este é o erro de derivação mais comum de todos.
  2. Alterar a função de dentro. A derivada de fora é calculada na função de dentro original: \frac{d}{dx}\sin(x^2) = \cos(x^2) \cdot 2x, e não \cos(2x).
  3. Confundir com a regra do produto. \sin(x^2) é uma composição, enquanto x^2\sin x é um produto. Veja a regra do produto.
  4. Parar depois de uma camada. Em e^{\sin(2x)} há três camadas, e a resposta 2\cos(2x)\,e^{\sin(2x)} precisa das três derivadas.

A regra da cadeia também é o motor por trás da derivação implícita, das taxas relacionadas e da integração por substituição. Para uma explicação mais longa com mais exercícios, leia o guia completo da regra da cadeia.

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Perguntas frequentes

O que é a regra da cadeia, em palavras simples?

Para uma função dentro de outra, derive a função de fora deixando a de dentro como está e depois multiplique pela derivada da função de dentro.

Como saber quando usar a regra da cadeia?

Use-a sempre que uma função for aplicada a algo diferente de x sozinho, como (3x+1)^5, \sin(x^2) ou e^{4x}. Se for preciso calcular um valor interno primeiro, há uma composição.

Como fica a regra da cadeia na notação de Leibniz?

Se y depende de u e u depende de x, então \frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du}\cdot\frac{du}{dx}.

Como usar a regra da cadeia mais de uma vez?

Retire as camadas de fora para dentro e multiplique uma derivada por camada. Para \sin^2(5x) isso dá 2\sin(5x)\cdot\cos(5x)\cdot 5.

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

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