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Derivadas trigonométricas

Derivada de sen 2x: fórmula, demonstração e exemplos

A derivada de sen 2x é 2cos 2x. Veja a demonstração pela regra da cadeia, a conferência com 2 sen x cos x, a regra geral para sen(ax) e exemplos resolvidos.

Derivadas trigonométricas Atualizado 2 min de leitura

Visão geral

\frac{d}{dx}\,\sin 2x = 2\cos 2x
Derivada
2\cos 2x
Regra geral
\dfrac{d}{dx}\sin(ax) = a\cos(ax)
Derivada segunda
-4\sin 2x
Período
\pi, metade do período de \sin x
Integral de sen 2x
\int\sin 2x\,dx = -\frac{1}{2}\cos 2x + C
Nesta página
  1. Gráfico de sen 2x e de sua derivada
  2. Demonstração pela regra da cadeia
  3. Conferência com a fórmula do arco duplo
  4. Por que o 2 vai para a frente
  5. Exemplos resolvidos
  6. Onde você vai encontrá-la
  7. Erros comuns

A derivada de \sin 2x é 2\cos 2x. A regra da cadeia traz o fator interno 2 para a frente, e a função de dentro 2x permanece igual.

\frac{d}{dx}\,\sin 2x = 2\cos 2x

Gráfico de sen 2x e de sua derivada

Gráfico de y = sen 2x e de sua derivada y = 2cos 2x
\sin 2x oscila duas vezes mais rápido que \sin x, então suas inclinações são duas vezes mais acentuadas. A derivada chega a \pm 2.

Demonstração pela regra da cadeia

Função de fora \sin u, função de dentro u = 2x, então u' = 2. Com a regra da cadeia e a derivada de sen x:

\frac{d}{dx}\sin(2x) = \cos(2x)\cdot 2 = 2\cos 2x

Conferência com a fórmula do arco duplo

Reescreva \sin 2x = 2\sin x\cos x e use a regra do produto:

\frac{d}{dx}(2\sin x\cos x) = 2\left(\cos x\cdot\cos x + \sin x\cdot(-\sin x)\right) = 2(\cos^2 x - \sin^2 x)

A fórmula do arco duplo \cos^2 x - \sin^2 x = \cos 2x transforma isso em 2\cos 2x. Dois métodos, uma resposta.

Por que o 2 vai para a frente

Comprimir o gráfico horizontalmente por um fator 2 o torna duas vezes mais inclinado em todo ponto. É isso que o fator 2 na frente de \cos 2x registra. Em geral:

\frac{d}{dx}\sin(ax) = a\cos(ax), \qquad \frac{d}{dx}\sin(ax + b) = a\cos(ax + b)
Função Derivada
\sin 3x 3\cos 3x
\sin\frac{x}{2} \frac{1}{2}\cos\frac{x}{2}
\sin(2x + 1) 2\cos(2x + 1)
\sin(\pi x) \pi\cos(\pi x)
5\sin 2x 10\cos 2x

Exemplos resolvidos

Exemplo 1: um valor. Em x = \frac{\pi}{6}, a inclinação é 2\cos\frac{\pi}{3} = 2\cdot\frac{1}{2} = 1.

Exemplo 2: um produto. \frac{d}{dx}(x\sin 2x) = \sin 2x + 2x\cos 2x.

Exemplo 3: derivadas de ordem superior. Cada derivada traz mais um 2: \frac{d^2}{dx^2}\sin 2x = -4\sin 2x, \frac{d^3}{dx^3}\sin 2x = -8\cos 2x e \frac{d^4}{dx^4}\sin 2x = 16\sin 2x.

Exemplo 4: uma ligação com sen²x. A derivada de sen²x é \sin 2x. Então \sin^2 x é uma primitiva de \sin 2x, e -\frac{1}{2}\cos 2x também é. Elas diferem por uma constante, já que \sin^2 x = \frac{1}{2} - \frac{1}{2}\cos 2x.

Onde você vai encontrá-la

A função \sin 2x aparece sempre que uma onda se repete duas vezes mais que \sin x. Ela também surge como resposta simplificada, por exemplo como a derivada de \sin^2 x, então conhecer sua derivada poupa tempo nas derivadas segundas. Na física, \sin 2\theta aparece no alcance de um projétil, e sua derivada diz como o alcance muda quando você inclina o ângulo de lançamento.

Erros comuns

  1. Esquecer o 2. \frac{d}{dx}\sin 2x não é \cos 2x.
  2. Mudar a função de dentro. A resposta é 2\cos 2x, não 2\cos x.
  3. Dividir em vez de multiplicar. O \frac{1}{2} aparece quando você integra, não quando deriva. Veja a integral de sen 2x.
  4. Confundir \sin 2x com 2\sin x. \frac{d}{dx}(2\sin x) = 2\cos x. Os gráficos são diferentes.

Para mais treino com a regra da cadeia, tente os exercícios de regra da cadeia.

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Perguntas frequentes

Qual é a derivada de sen 2x?

É 2\cos 2x, pela regra da cadeia.

Por que a derivada de sen 2x não é cos 2x?

Por causa da regra da cadeia. A função de dentro 2x tem derivada 2, e você precisa multiplicar por ela.

Qual é a derivada de 2 sen x cos x?

É 2\cos 2x, já que 2\sin x\cos x = \sin 2x. A regra do produto dá 2(\cos^2 x - \sin^2 x), que é a mesma coisa.

Qual é a derivada de sen(2x + 1)?

É 2\cos(2x + 1). A constante 1 não altera a derivada de dentro.

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

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