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Derivadas exponenciais e logarítmicas

Derivada de log x: base 10 e base b, com exemplos

A derivada de log₁₀ x é 1/(x ln 10), e a de log_b x é 1/(x ln b). Veja a demonstração por mudança de base, exemplos com a regra da cadeia e o gráfico.

Derivadas exponenciais e logarítmicas Atualizado 2 min de leitura

Visão geral

\frac{d}{dx}\,\log_{10} x = \frac{1}{x\ln 10}
Derivada de log₁₀ x
\dfrac{1}{x\ln 10} \approx \dfrac{0.4343}{x}
Base qualquer
\dfrac{d}{dx}\log_b x = \dfrac{1}{x\ln b}
Com a regra da cadeia
\dfrac{d}{dx}\log_b u = \dfrac{u'}{u\ln b}
Mudança de base
\log_b x = \dfrac{\ln x}{\ln b}
Domínio
x > 0
Nesta página
  1. Qual logaritmo é "log x"?
  2. Demonstração pela fórmula de mudança de base
  3. Gráfico de log₁₀ x e de sua derivada
  4. Derivadas para as bases mais comuns
  5. Versão com a regra da cadeia e exemplos
  6. Inversa de aˣ
  7. Erros comuns

A derivada de \log_{10} x é \dfrac{1}{x\ln 10}. Para um logaritmo em qualquer base b:

\frac{d}{dx}\,\log_{10} x = \frac{1}{x\ln 10} \qquad\qquad \frac{d}{dx}\,\log_b x = \frac{1}{x\ln b}

É a derivada de ln x, \frac{1}{x}, dividida pela constante \ln b.

Qual logaritmo é "log x"?

A notação depende de onde você está:

  • Nas calculadoras, na química e no ensino médio, \log x significa \log_{10} x.
  • Em muitos livros de cálculo, na matemática mais avançada e na maioria das linguagens de programação, \log x significa \ln x.
  • Na computação, \log x muitas vezes significa \log_2 x.

Se não tiver certeza, olhe o gabarito: uma resposta com \ln 10 indica base 10.

Demonstração pela fórmula de mudança de base

A fórmula de mudança de base transforma qualquer logaritmo em um logaritmo natural:

\log_b x = \frac{\ln x}{\ln b}

Como \frac{1}{\ln b} é uma constante, a regra da constante multiplicativa dá

\frac{d}{dx}\log_b x = \frac{1}{\ln b}\cdot\frac{d}{dx}\ln x = \frac{1}{\ln b}\cdot\frac{1}{x} = \frac{1}{x\ln b}

Para a base 10, \frac{1}{\ln 10} \approx 0.4343. Então um logaritmo na base 10 cresce a cerca de 43\% da taxa do logaritmo natural.

Gráfico de log₁₀ x e de sua derivada

Gráfico de y = log₁₀ x e de sua derivada
O logaritmo na base 10 cresce devagar. Sua inclinação em x = 1 é \frac{1}{\ln 10} \approx 0.434.

Derivadas para as bases mais comuns

Função Derivada Aproximação
\ln x \frac{1}{x} \frac{1}{x}
\log_{10} x \frac{1}{x\ln 10} \frac{0.4343}{x}
\log_2 x \frac{1}{x\ln 2} \frac{1.4427}{x}
\log_3 x \frac{1}{x\ln 3} \frac{0.9102}{x}

Versão com a regra da cadeia e exemplos

\frac{d}{dx}\log_b u = \frac{u'}{u\ln b}

Exemplo 1. \frac{d}{dx}\log_{10}(x^2 + 1) = \frac{2x}{(x^2 + 1)\ln 10}.

Exemplo 2. \frac{d}{dx}\log_2(3x) = \frac{3}{3x\ln 2} = \frac{1}{x\ln 2}. O 3 se cancela, assim como na derivada de ln(2x).

Exemplo 3: regra do produto. Para f(x) = x\log_{10} x,

f'(x) = \log_{10} x + x\cdot\frac{1}{x\ln 10} = \log_{10} x + \frac{1}{\ln 10}

Exemplo 4: decibéis. O nível sonoro é L = 10\log_{10}\frac{I}{I_0}. Então \frac{dL}{dI} = \frac{10}{I\ln 10}, ou seja, cada unidade extra de intensidade importa menos à medida que I cresce.

Inversa de aˣ

\log_b x é a inversa de b^x, cuja derivada é b^x\ln b (veja a derivada de 2ˣ e aˣ). Uma tem \ln b no numerador e a outra no denominador, como prevê a derivada da função inversa.

Erros comuns

  1. Escrever \frac{1}{x} para a base 10. Isso só está certo para o logaritmo natural.
  2. Colocar \log 10 em vez de \ln 10. O fator é sempre um logaritmo natural. (\log_{10} 10 = 1, o que o cancelaria indevidamente.)
  3. Escrever \frac{\ln 10}{x}. O \ln b vai no denominador.

Para mais, veja as funções logarítmicas e os exercícios de derivadas de funções exponenciais e logarítmicas.

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Perguntas frequentes

Qual é a derivada de log x?

Se \log x significa base 10, a derivada é \frac{1}{x\ln 10}. Se significa o logaritmo natural, como em muitos textos avançados, a derivada é \frac{1}{x}.

Qual é a derivada de log na base 2 de x?

É \frac{1}{x\ln 2}, que é aproximadamente \frac{1.443}{x}.

Por que aparece um ln na derivada de um logaritmo na base 10?

Porque \log_{10} x = \frac{\ln x}{\ln 10}. A derivada de \ln x é \frac{1}{x}, e a constante \frac{1}{\ln 10} simplesmente vem junto.

Qual é a derivada de log(x² + 1)?

Na base 10, é \frac{2x}{(x^2 + 1)\ln 10}.

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

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