39. Conceptos teóricos

40.
Ejercicios: Conceptos teóricos

Ejercicio 40.1
Esta sección es para reforzar la teoría de derivación
1
Si f es una función derivable y g una función tal que g(x) = 𝑥𝑓(x), utilice la definición para demostrar que g′(x) = f(x) + xf′(x).
Por definición, g′(x) = lim ⁡ h→0(x + h)f(x + h) − 𝑥𝑓(x) h = f(x) + xf′(x).
2
Si f es una función derivable y g una función tal que g(x) = 3f2(x), utilice la definición para demostrar que g′(x) = 6f(x)f′(x).
g′(x) = 3lim ⁡ h→0[f(x + h) − f(x)][f(x + h) + f(x)] h = 6f(x)f′(x).
3
Encuentre una función f y un número real a tales que lim ⁡ h→0 (2 + h)6 − 64 h = f′(a).
a = 2 y f(x) = x6.
4
Suponga que f es una función que satisface la ecuación:
f(x + y) = f(x) + f(y) + x2y + xy2∀ ⁡x,y ∈ ℝ


Suponga también que lim ⁡ x→0f(x) x = 1. Encuentre f(0), f′(0) y f′(x).

f(0) = 0, f′(0) = 1 y f′(x) = x2 + 1 .
5
Suponga que la función h(x) satisface h′(x) = −𝑥h(x). Muestre que la función y = 𝑥h(x) satisface la ecuación: xy′ = (1 − x2) y

Como y′ = h + xh′ = (1 − x2)h, se obtiene xy′ = x(1 − x2)h = (1 − x2)y.
6
Sea g una función continua que cumple g′(x) = 1 x. Muestre que y = 1 1 + x + g(x) cumple la ecuación diferencial xy′ = y (𝑦𝑔(x) − 1).
y′ = −(1 + 1∕x)y2; por tanto, xy′ = −(x + 1)y2. Además, 𝑦𝑔 − 1 = −y(x + 1), de modo que xy′ = y(𝑦𝑔 − 1).
7
Verifique que si f(x) = arctan⁡ (x + 1 1 − x) −arctan⁡x, entonces f′(x) = 0.
La derivada del primer término es 1∕(1 + x2), igual a la derivada de arctan⁡x; por ello, f′(x) = 0 donde f está definida.
8
Sea f : ℝ −{0} → ℝ derivable tal que f′(x) = f (1 x) para todo x≠0 :
a)
Verifique que f″(x) = −f(x) ⋅ 1 x2.
b)
Hallar condiciones sobre a, b, c tales que ax2 ⋅ f″(x) + 𝑏𝑥 ⋅ f′(x) + c ⋅ f(x) = 0 donde a2 + b2 + c2≠0.
a)
Al derivar f′(x) = f(1∕x), f″(x) = −f′(1∕x)∕x2 = −f(x)∕x2.
b)
a = c, b = 0.
9
Si f es una función tal que f′(x) = e−2x y u = ln⁡ (x2), utilice la regla de la cadena para demostrar que d 𝑑𝑥 [f(u)] = 2 x5.
d 𝑑𝑥f(u) = f′(u)u′ = e−2 ln⁡(x2) 2 x = 2 x5, para x≠0.
10
Encuentre f′(x) si se sabe que d 𝑑𝑥 [f(2x)] = x2.
f′(x) = x2 8 .

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