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Regla de la cadena es el nombre que se da a la técnica de derivación de una función compuesta. Sean y , con derivable en y derivable en , entonces es derivable en y vale la siguiente regla de derivación
| (3.437) |
Antes de mostrar la validez de esta regla, estudiemos un ejemplo de su aplicación.
La derivada con respecto a de puede calcularse de las siguientes maneras:
mediante la regla de la cadena.
La función es la composición de la función con la función , i.e. . Tenemos y . Entonces, se sigue por la regla de la cadena
| (3.438) | |||
| (3.439) | |||
| (3.440) | |||
| (3.441) |
por cálculo directo.
Observando que , tenemos
| (3.442) | |||
| (3.443) | |||
| (3.444) |
La validez de la regla de la cadena puede mostrarse como sigue. Sean diferenciables las funciones , con . Queremos calcular
| (3.445) |
donde . De la ecuación (3.418), tenemos
| (3.446) |
en la que cuando . Por otro lado, como es diferenciable en , se sigue que
| (3.447) | |||
| (3.448) |
en la que cuando . Sustituyendo la segunda ecuación en la primera, obtenemos
| (3.449) | |||
| (3.450) | |||
| (3.451) |
Por tanto, se sigue que
| (3.452) | |||
| (3.453) | |||
| (3.454) | |||
| (3.455) |
Sean y , con derivable en y derivable en . Entonces, es derivable en y vale la siguiente regla de derivación
| (3.456) |
En secciones anteriores, ya vimos que
| (3.457) |
para cualquier entero999Más precisamente, para y .. Ahora, si y es un número real, tenemos
| (3.458) | |||
| (3.459) |
De ahí, derivando ambos lados de esta última ecuación y observando que , obtenemos
| (3.460) | |||
| (3.461) | |||
| (3.462) | |||
| (3.463) |
Es decir, la regla de la potencia
| (3.464) |
vale para todo real, con y .
Estudiemos los siguientes casos:
| (3.465) | |||
| (3.466) | |||
| (3.467) |
| (3.468) |
La regla de la cadena aplicada a la derivada de una función potencia es
| (3.469) |
Vamos a calcular la derivada con respecto a de
| (3.470) |
Vamos a usar (3.469), con
| (3.471) |
y . Se sigue que
| (3.472) | |||
| (3.473) | |||
| (3.474) |
La regla de la cadena puede extenderse para calcular la derivada de una composición encadenada de tres o más funciones. Por ejemplo,
| (3.475) | |||
| (3.476) |
En este caso, la regla es válida para todo punto tal que es derivable en , es derivable en y es derivable en .
Vamos a calcular la derivada con respecto a de . Por la regla de la cadena, tenemos
| (3.477) | |||
| (3.478) | |||
| (3.479) |
| (3.480) | |||
| (3.481) | |||
| (3.482) | |||
| (3.483) | |||
| (3.484) | |||
| (3.485) | |||
| (3.486) | |||
| (3.487) | |||
| (3.488) | |||
| (3.489) | |||
| (3.490) | |||
| (3.491) | |||
| (3.492) | |||
| (3.493) | |||
| (3.494) | |||
| (3.495) |
Calcule la derivada con respecto a de
| (3.496) |
De la regla de la cadena aplicada a la función exponencial, tenemos
| (3.497) |
Entonces, con , se sigue
| (3.498) | |||
| (3.499) |
Ahora aplicamos la regla de la cadena para la función raíz cuadrada, i.e.
| (3.500) |
con . Se sigue, entonces,
| (3.501) | |||
| (3.502) |
Por tanto, concluimos que
| (3.503) |
Demuestre que la función logística
| (3.504) |
satisface la ecuación diferencial
| (3.505) |
Vamos a calcular la derivada con respecto a de la función logística, i.e.
| (3.506) | |||
| (3.507) | |||
| (3.508) | |||
| (3.509) |
Por otro lado, tenemos
| (3.510) | |||
| (3.511) | |||
| (3.512) |
Es decir, de hecho tenemos
| (3.513) |
Suponga que el costo de producción de una unidad empresarial está modelado por la función
| (3.514) |
donde es el costo en función de la producción . Determine el costo marginal cuando .
El costo marginal es la función derivada del costo con respecto a la producción. Calculando, tenemos
| (3.515) | |||
| (3.516) | |||
| (3.517) |
Luego, el costo marginal cuando es
| (3.518) | |||
| (3.519) |
Muestre que para próximo a .
Basta calcular la linealización de en , es decir,
| (3.520) |
Para calcular la derivada , usamos la regla de la cadena, es decir,
| (3.521) |
con . De ello sigue que
| (3.522) | |||
| (3.523) |
Luego, . Por otro lado, . Por lo tanto, la linealización de en es
| (3.524) |
Es decir, para próximo a .
Calcule la derivada con respecto a de las siguientes funciones
a) ; b) ; c)
Calcule la derivada con respecto a de las siguientes funciones
a) ; b) .
Calcule las siguientes derivadas
a) ; b)
Calcule la derivada con respecto a de las siguientes funciones
a) ; b) ; c) ; d) ; e) ;
f)
Encuentre la ecuación de la recta tangente al gráfico de la función
| (3.525) |
en el punto .
Aprovecho para agradecer a todas/os que de forma asidua o esporádica contribuyen enviando correcciones, sugerencias y críticas.

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