practicecalculus
Potências, raízes e polinômios

Derivada de 1/x²: fórmula, demonstração e exemplos

A derivada de 1/x² é -2/x³. Veja as demonstrações pela regra da potência e do quociente, a regra da cadeia para 1/u², o gráfico e exemplos resolvidos.

Potências, raízes e polinômios Atualizado 2 min de leitura

Visão geral

\frac{d}{dx}\,\frac{1}{x^2} = -\frac{2}{x^3}
Derivada
-\dfrac{2}{x^3} para x \ne 0
Como potência
\dfrac{d}{dx}\,x^{-2} = -2x^{-3}
Com a regra da cadeia
\dfrac{d}{dx}\,\dfrac{1}{u^2} = -\dfrac{2u'}{u^3}
Derivada segunda
\dfrac{6}{x^4}
Versão para integrais
\int \frac{1}{x^2}\,dx = -\frac{1}{x} + C
Nesta página
  1. Gráfico de 1/x² e de sua derivada
  2. Demonstração pela regra da potência
  3. Demonstração pela regra do quociente
  4. Demonstração pela definição de limite
  5. A versão com a regra da cadeia: derivada de 1/u²
  6. Mais exemplos resolvidos
  7. Como memorizar
  8. Erros comuns

A derivada de \dfrac{1}{x^2} é -\dfrac{2}{x^3}. Suba a potência para o numerador como x^{-2} e a regra da potência resolve tudo em um passo.

\frac{d}{dx}\,\frac{1}{x^2} = -\frac{2}{x^3}, \qquad x \ne 0

Gráfico de 1/x² e de sua derivada

Gráfico de y = 1/x² e de sua derivada y = -2/x³
À esquerda, \frac{1}{x^2} sobe em direção à assíntota, então a derivada é positiva. À direita ela desce, então a derivada é negativa.

O gráfico de \frac{1}{x^2} é simétrico em relação ao eixo y, então suas inclinações em x e em -x são opostas. É por isso que a derivada é uma função ímpar.

Demonstração pela regra da potência

\frac{d}{dx}\,x^{-2} = -2x^{-2 - 1} = -2x^{-3} = -\frac{2}{x^3}

Esta é a regra da potência com n = -2. O único cuidado é com a subtração: -2 - 1 = -3.

Demonstração pela regra do quociente

Com numerador 1 e denominador x^2, a regra do quociente dá

\frac{0 \cdot x^2 - 1 \cdot 2x}{(x^2)^2} = \frac{-2x}{x^4} = -\frac{2}{x^3}

Mesmo resultado, mais trabalho. Reescrever como potência é o hábito mais rápido.

Demonstração pela definição de limite

\frac{\frac{1}{(x + h)^2} - \frac{1}{x^2}}{h} = \frac{x^2 - (x + h)^2}{h\,x^2(x + h)^2} = \frac{-2x - h}{x^2(x + h)^2}

Quando h \to 0, isso se torna \frac{-2x}{x^4} = -\frac{2}{x^3}.

A versão com a regra da cadeia: derivada de 1/u²

\frac{d}{dx}\,u^{-2} = -2u^{-3}\cdot u' = -\frac{2u'}{u^3}

Exemplo 1. \frac{d}{dx}\,\frac{1}{(3x - 2)^2} = -\frac{2 \cdot 3}{(3x - 2)^3} = -\frac{6}{(3x - 2)^3}.

Exemplo 2. \frac{d}{dx}\,\frac{1}{(x^2 + 4)^2} = -\frac{2 \cdot 2x}{(x^2 + 4)^3} = -\frac{4x}{(x^2 + 4)^3}.

Exemplo 3. \frac{d}{dx}\,\frac{1}{\cos^2 x} = -\frac{2(-\sin x)}{\cos^3 x} = \frac{2\sin x}{\cos^3 x}. Como \frac{1}{\cos^2 x} = \sec^2 x, isso coincide com a derivada de sec²x, 2\sec^2 x\tan x.

Mais exemplos resolvidos

Exemplo 4: uma forma da física. A gravidade e a intensidade luminosa seguem F = \frac{k}{r^2}. A taxa de variação em relação à distância é \frac{dF}{dr} = -\frac{2k}{r^3}. Dobrar a distância reduz a força a um quarto e a taxa de variação a um oitavo.

Exemplo 5: derivada segunda. \frac{d}{dx}\left(-2x^{-3}\right) = 6x^{-4} = \frac{6}{x^4}. Ela é positiva em todo o domínio, então os dois ramos têm concavidade para cima.

Como memorizar

Pense em \frac{1}{x^2} como uma potência que por acaso está no denominador. Suba-a como x^{-2}, aplique a regra da potência como em qualquer outra potência e depois desça o resultado de volta se quiser uma fração. Os mesmos três passos funcionam para \frac{1}{x^3}, \frac{1}{x^{10}} ou \frac{1}{\sqrt{x}}. Uma checagem rápida de sinal também ajuda: para x positivo a curva está descendo, então a derivada precisa ser negativa ali, e -\frac{2}{x^3} é.

Erros comuns

  1. Escrever -2x^{-1}. Descer uma unidade a partir de -2 leva a -3.
  2. Inverter a derivada do denominador. \frac{1}{2x} não é a derivada de \frac{1}{x^2}.
  3. Perder o sinal de menos. O expoente -2 desce como um coeficiente negativo.

No sentido inverso, \int \frac{1}{x^2}\,dx = -\frac{1}{x} + C está na página da integral de 1/x². Compare com a derivada de 1/x.

Pratique agora

A regra da potência

Resolva problemas reais sobre este tópico com feedback instantâneo, dicas e uma resolução passo a passo para cada resposta. Grátis, sem cadastro para começar.

Praticar esta lição

Perguntas frequentes

Qual é a derivada de 1/x²?

É -\frac{2}{x^3}. Escreva \frac{1}{x^2} = x^{-2} e use a regra da potência: -2x^{-3}.

Qual é a derivada de 3/x²?

É 3 \cdot \left(-\frac{2}{x^3}\right) = -\frac{6}{x^3}.

Qual é a derivada de 1/(x + 1)²?

Pela regra da cadeia, -2(x + 1)^{-3} \cdot 1 = -\frac{2}{(x + 1)^3}.

A derivada de 1/x² é igual a 1/(2x)?

Não. Derivar o denominador e inverter não funciona. A resposta correta é -\frac{2}{x^3}.

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

Criamos lições interativas de cálculo e escrevemos cada página para ser clara e correta. Viu algo errado? Avise e nós corrigimos.