Hallar la derivada de
Entender por qué fallan las reglas habituales. La regla de la potencia exige un exponente constante, y la regla exponencial exige una base constante. Aquí varían tanto la base como el exponente , así que no se aplica ninguna de las dos y mezclarlas lleva a un disparate. La solución es la derivación logarítmica.
Fijar primero el dominio. Para que esté definida como potencia real con exponente variable hace falta una base positiva:
Todo lo que sigue es válido en , que es justamente donde tiene sentido.
Tomar logaritmo natural en ambos lados. El logaritmo convierte el exponente en un coeficiente, que es justamente lo que se busca:
El lado derecho es ahora un producto corriente de dos funciones conocidas.
Derivar ambos lados respecto de . A la izquierda, es función de , así que la regla de la cadena da : aquí es donde entra la derivación implícita. A la derecha se usa la regla del producto:
de donde
Despejar y volver a sustituir la función original. Multiplicando por y reemplazando :
El resultado tiene que contener la expresión original como factor: es lo típico de la derivación logarítmica, y olvidar el de delante es el error habitual.
Comprobar numéricamente. En la fórmula da . Un cociente de diferencias centradas con sobre en devuelve , así que la derivada es correcta. La misma plantilla sirve para cualquier : su derivada es .
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