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Análisis matemático IDerivadasTema 1

La derivada es una velocidad, no una fórmula

Derivar no es aplicar una tabla: es medir cuánto cambia una cosa cuando otra cambia un poquito. La tabla sale de ahí, y el signo y el cero también.

La derivada se aprende como una tabla: xnx^n da nxn1n x^{n-1}, el seno da el coseno, y así. Con eso se aprueban los ejercicios de derivar y se falla en todos los demás, porque los enunciados interesantes no dicen «derivá»: dicen «¿a qué velocidad crece?», «¿cuándo deja de subir?», «¿cuánto cambia el costo si produzco una unidad más?».

La derivada contesta una sola pregunta: cuánto cambia la salida cuando la entrada cambia un poquito. La tabla es la respuesta ya calculada para las funciones de siempre.

De la pendiente promedio a la instantánea

Entre dos puntos, el cambio promedio es una división: lo que cambió la función sobre lo que cambió xx. Es la pendiente de la recta que une los dos puntos.

f(x+h)f(x)h\frac{f(x+h) - f(x)}{h}

Si achicás hh, el segundo punto se acerca al primero y esa recta se acomoda hasta apoyarse en la curva. La derivada es el límite de esa pendiente:

f(x)=limh0f(x+h)f(x)hf'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{f(x+h) - f(x)}{h}

Con h=0h=0 la cuenta sería 0/00/0, y por eso todo esto necesita la idea de límite: no se llega a tocar el punto, se mira adónde va el cociente.

Verla moverse

Movete por la curva y mirá el número de la pendiente. Donde la curva sube, es positivo; donde baja, negativo; y en los dos puntos donde la curva da la vuelta, pasa por cero. Ese cero es lo único que hace falta para encontrar máximos y mínimos, y es la razón de que derivar sirva para optimizar.f(x) = a * x ^ 3 + b * x

Antes de seguir, predecí

La derivada de una función es negativa en todo un intervalo. ¿Qué hace la función ahí?

Las unidades dicen qué es

Una derivada siempre tiene unidades de salida sobre entrada, y eso alcanza para saber qué significa en cada problema.

FunciónSu derivadaCómo se llama
Posición en metros, tiempo en segundosm/sVelocidad
Velocidad en m/s, tiempo en segundosm/s²Aceleración
Costo en pesos, unidades producidaspesos por unidadCosto marginal
Población, tiempo en añospersonas por añoTasa de crecimiento
Volumen en litros, tiempo en minutoslitros por minutoCaudal
En un problema con enunciado, la pregunta «¿qué unidad tiene la respuesta?» suele decidir sola si hay que derivar o integrar.

Es el mismo razonamiento que hace que en cinemática la velocidad sea la derivada de la posición y la aceleración la de la velocidad: no son tres conceptos, es el mismo aplicado dos veces.

Cuándo no hay derivada

El límite del cociente puede no existir, y entonces la función no es derivable en ese punto aunque sea continua.

  • Una punta. x|x| en el cero: por la izquierda la pendiente es 1-1 y por la derecha 11. Los dos laterales existen y no coinciden, así que no hay derivada.
  • Tangente vertical. x3\sqrt[3]{x} en el cero: la pendiente se va a infinito.
  • Una discontinuidad. Si la función salta, ni hablar: derivable implica continua, aunque continua no implica derivable.

Cierre

Autoevaluación

¿Lo entendiste?

¿Qué representa geométricamente f'(a)?
La derivada de una función vale cero en un punto. ¿Qué se sabe?
Una función es continua en x = 0 pero no derivable ahí. ¿Qué ejemplo lo muestra?
Si el costo total está en pesos y la producción en unidades, ¿qué unidad tiene la derivada?