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Derivadas exponenciais e logarítmicas

Derivada de e^(−x): fórmula, passo a passo e exemplos

A derivada de e^(−x) é −e^(−x). Veja os passos com a regra da cadeia, a conferência pela regra do quociente, derivadas de ordem superior e exemplos.

Derivadas exponenciais e logarítmicas Atualizado 2 min de leitura

Visão geral

\frac{d}{dx}\,e^{-x} = -e^{-x}
Derivada
-e^{-x}
Derivada segunda
e^{-x}
Derivada de ordem n
(-1)^n e^{-x}
Mesma função que
\dfrac{1}{e^x}
Versão para integrais
\int e^{-x}\,dx = -e^{-x} + C
Nesta página
  1. Passo a passo com a regra da cadeia
  2. Conferência pela regra do quociente
  3. Gráfico de e^(−x) e de sua derivada
  4. Derivadas de ordem superior
  5. Exemplos resolvidos
  6. Erros comuns

A derivada de e^{-x} é -e^{-x}. A exponencial continua a mesma, e a derivada do expoente -x, que é -1, coloca um sinal de menos na frente.

\frac{d}{dx}\,e^{-x} = -e^{-x}

Passo a passo com a regra da cadeia

Pense em e^{-x} como e^u com u = -x. A regra da cadeia dá

\frac{d}{dx}e^{-x} = e^{-x}\cdot\frac{d}{dx}(-x) = e^{-x}\cdot(-1) = -e^{-x}

O passo de fora usa o fato de que a derivada de eˣ é e^x.

Conferência pela regra do quociente

Como e^{-x} = \frac{1}{e^x}, a regra do quociente deve concordar:

\frac{d}{dx}\frac{1}{e^x} = \frac{0\cdot e^x - 1\cdot e^x}{(e^x)^2} = \frac{-e^x}{e^{2x}} = -e^{-x}

Mesmo resultado, com mais trabalho. A regra da cadeia é o caminho rápido.

Gráfico de e^(−x) e de sua derivada

Gráfico de y = e^(−x) e de sua derivada y = −e^(−x)
A função e^{-x} é sempre positiva e sempre decrescente. Sua derivada é a imagem espelhada abaixo do eixo x.

O gráfico de e^{-x} é o gráfico de e^x refletido em relação ao eixo y. Refletir da esquerda para a direita transforma toda inclinação de subida em descida, então a derivada é negativa. Quando x \to \infty, tanto a função quanto sua inclinação diminuem em direção a 0. Esse é o formato do decaimento exponencial.

Derivadas de ordem superior

Cada derivada traz mais um -1, então os sinais se alternam:

Derivada Resultado
f'(x) -e^{-x}
f''(x) e^{-x}
f'''(x) -e^{-x}
f^{(n)}(x) (-1)^n e^{-x}

Como f''(x) = f(x), a função e^{-x} resolve a equação diferencial y'' = y, assim como e^x. E f'(x) = -f(x) diz que ela diminui a uma taxa igual ao seu próprio tamanho, que é a regra que define o decaimento exponencial.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1: regra do produto. Para f(x) = xe^{-x}, a regra do produto dá

f'(x) = e^{-x} + x(-e^{-x}) = e^{-x}(1 - x)

Então f cresce para x < 1, decresce para x > 1 e tem valor máximo f(1) = \frac{1}{e} \approx 0.368.

Exemplo 2: decaimento exponencial. Uma grandeza A(t) = 50e^{-0.2t} varia à taxa

A'(t) = 50\cdot(-0.2)e^{-0.2t} = -10e^{-0.2t}

Em t = 0 ela está diminuindo 10 unidades por unidade de tempo.

Exemplo 3: uma soma. Para g(x) = e^x + e^{-x},

g'(x) = e^x - e^{-x}

Divida as duas por 2 e você obtém a derivada de cosh x, que é \sinh x.

Erros comuns

  1. Esquecer o sinal de menos. \frac{d}{dx}e^{-x} = e^{-x} está errado. A derivada de dentro é -1.
  2. Escrever -xe^{-x - 1}. Isso usa a regra da potência em uma exponencial.
  3. Perder o controle dos sinais nas derivadas de ordem superior. As derivadas de ordem par são positivas, as de ordem ímpar são negativas.
  4. Errar o sinal da integral. \int e^{-x}\,dx = -e^{-x} + C, não e^{-x} + C. Veja a integral de e^(−x).

Para praticar mais a regra da cadeia com exponenciais, tente os exercícios de derivadas de funções exponenciais e logarítmicas.

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Regra da cadeia: e e ln

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Perguntas frequentes

Qual é a derivada de e^(−x)?

A derivada de e^{-x} é -e^{-x}.

Qual é a derivada de 1/e^x?

Como \frac{1}{e^x} = e^{-x}, a derivada é -e^{-x} = -\frac{1}{e^x}.

Qual é a derivada segunda de e^(−x)?

Derive -e^{-x} de novo: -(-e^{-x}) = e^{-x}. A derivada segunda é igual à função original.

Qual é a derivada de x·e^(−x)?

Pela regra do produto, e^{-x} - xe^{-x} = e^{-x}(1 - x).

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

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