Exercícios de derivadas trigonométricas inversas, com respostas
12 exercícios de derivadas de funções trigonométricas inversas com respostas e resoluções: arcsen, arccos, arctg e arcsec com as regras da cadeia e do produto.
Derivadas Atualizado 4 min de leitura
Visão geral
- Exercícios
- 12, com respostas e resoluções completas
- Nível
- Cálculo 1 e AP Calculus AB, Unidade 3
- Pré-requisitos
- A regra da cadeia e as quatro derivadas trigonométricas inversas
- Ideia principal
- Use a fórmula com u no lugar de x e depois multiplique por u'
- Pratique com novos números
- Lição de derivadas trigonométricas inversas
Nesta página
Estes exercícios de derivadas de funções trigonométricas inversas começam com as fórmulas básicas, depois usam a regra da cadeia, a regra do produto e um logaritmo, e terminam com dois exercícios que se simplificam de um jeito surpreendente e uma reta tangente. Tente cada um primeiro. As respostas vêm logo depois da lista, e em seguida as resoluções completas.
As fórmulas de que você precisa:
| Função | Derivada |
|---|---|
| \arcsin x | \dfrac{1}{\sqrt{1 - x^2}} |
| \arccos x | -\dfrac{1}{\sqrt{1 - x^2}} |
| \arctan x | \dfrac{1}{1 + x^2} |
| \operatorname{arcsec} x | \dfrac{1}{\lvert x\rvert\sqrt{x^2 - 1}} |
Cada fórmula vem da derivação implícita. Veja a derivada de arcsen x, a derivada de arctg x e a derivada de arcsec x para as demonstrações completas.
Exercícios
Fórmulas básicas
- y = 3\arctan x - 2\arcsin x
- y = \arctan(3x)
- y = \arccos(2x)
Regra da cadeia
- y = \arcsin(x^2)
- y = \arctan\!\left(\sqrt{x}\right)
- y = \arctan(e^x)
- y = \operatorname{arcsec}(3x) para x > \frac{1}{3}
Com outras regras
- y = x\arctan x
- y = \ln(\arctan x) para x > 0
- y = \arcsin x + \sqrt{1 - x^2}
Simplifique e aplique
- y = \arctan x + \arctan\!\left(\dfrac{1}{x}\right) para x > 0
- Encontre a reta tangente a y = \arctan x em x = 1.
Respostas
| Exercício | Resposta |
|---|---|
| 1 | \dfrac{3}{1 + x^2} - \dfrac{2}{\sqrt{1 - x^2}} |
| 2 | \dfrac{3}{1 + 9x^2} |
| 3 | -\dfrac{2}{\sqrt{1 - 4x^2}} |
| 4 | \dfrac{2x}{\sqrt{1 - x^4}} |
| 5 | \dfrac{1}{2\sqrt{x}\,(1 + x)} |
| 6 | \dfrac{e^x}{1 + e^{2x}} |
| 7 | \dfrac{1}{x\sqrt{9x^2 - 1}} |
| 8 | \arctan x + \dfrac{x}{1 + x^2} |
| 9 | \dfrac{1}{(1 + x^2)\arctan x} |
| 10 | \dfrac{1 - x}{\sqrt{1 - x^2}} = \sqrt{\dfrac{1 - x}{1 + x}} |
| 11 | 0 |
| 12 | y = \dfrac{1}{2}x - \dfrac{1}{2} + \dfrac{\pi}{4} |
Resolução passo a passo
1. Use a tabela em cada termo:
2. Com u = 3x, u' = 3 e u^2 = 9x^2:
3. Com u = 2x, u' = 2 e u^2 = 4x^2. Mantenha o sinal de menos do arccos:
4. Com u = x^2, u' = 2x e u^2 = x^4:
5. Com u = \sqrt{x}, u' = \frac{1}{2\sqrt{x}} e u^2 = x:
6. Com u = e^x, u' = e^x e u^2 = e^{2x}:
7. Com u = 3x > 1, |u| = 3x e u' = 3:
8. Use a regra do produto:
9. Use (\ln u)' = \frac{u'}{u} com u = \arctan x:
10. A derivada de \sqrt{1 - x^2} é \frac{-2x}{2\sqrt{1 - x^2}} = -\frac{x}{\sqrt{1 - x^2}}. Some as duas partes:
Como 1 - x^2 = (1 - x)(1 + x), isso se simplifica para \sqrt{\frac{1 - x}{1 + x}} quando -1 < x < 1.
11. No segundo termo, u = \frac{1}{x} e u' = -\frac{1}{x^2}:
Então y' = \frac{1}{1 + x^2} - \frac{1}{1 + x^2} = 0. A função é constante para x > 0. Em x = 1 ela vale \frac{\pi}{4} + \frac{\pi}{4} = \frac{\pi}{2}, então \arctan x + \arctan\frac{1}{x} = \frac{\pi}{2} para todo x > 0.
12. O ponto é \arctan 1 = \frac{\pi}{4}. A inclinação é \frac{1}{1 + 1^2} = \frac{1}{2}:
Erros comuns nestes exercícios
- Elevar ao quadrado só o x, e não a função de dentro inteira. No exercício 2 o denominador é 1 + (3x)^2 = 1 + 9x^2, não 1 + 3x^2.
- Esquecer o u' no numerador. \frac{d}{dx}\arcsin(x^2) precisa do 2x no numerador.
- Confundir \arcsin x com \frac{1}{\sin x}. \arcsin x é a função inversa, e \frac{1}{\sin x} é \csc x. As derivadas são completamente diferentes.
- Esquecer o sinal de menos do arccos. O exercício 3 tem resposta negativa porque (\arccos x)' = -\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}.
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Estes 12 exercícios usam números fixos. Para prática ilimitada com novas funções e correção imediata, experimente a lição de derivadas trigonométricas inversas e a lição de derivadas de funções inversas. Para revisar antes as funções trigonométricas comuns, use os exercícios de derivadas trigonométricas.
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