Derivada de asin(x)
Answer
Derivative of asin(x)
- Rule Used
- Inverse Trigonometric Rule
- Steps
- Recognize an inverse trigonometric function. It is not the reciprocal of the trig function: means , the angle whose sine is x.
- The derivative comes from implicit differentiation of the inverse relation, then a Pythagorean identity that removes the angle.
- Final answer:
d/dx arcsen(x) = d/dx sen^-1(x) = 1 / sqrt(1 - x^2), para -1 < x < 1.
Solución paso a paso instantánea para asin(x)
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Fórmula de arcsen(x) y sen^-1(x)
d/dx arcsen(x) = d/dx sen^-1(x) = 1 / sqrt(1 - x^2), para -1 < x < 1.
En x = ±1 la gráfica de arcsen tiene tangente vertical, así que ahí la derivada no es un número real. La calculadora de esta página ya trae asin(x), que es la misma función. sen(x) y sin(x) también son la misma.
Diferenciación implícita que da 1/sqrt(1-x^2)
Sea y = arcsen(x). Por definición, y es el único ángulo de [-π/2, π/2] cuyo seno es x, de modo que sen(y) = x. Derivar esa ecuación es más corto que derivar la inversa desde la definición por límite.
El lado izquierdo es una composición. La regla de la cadena da cos(y) · y'. El lado derecho es la recta y = x, cuya derivada es 1. Despejar es una división: y' = 1/cos(y), siempre que cos(y) no sea cero.
El coseno es no negativo en el recorrido de arcsen. Eso elige la raíz positiva: cos(y) = sqrt(1 - sen^2(y)) = sqrt(1 - x^2). Sustituirla es toda la demostración. La misma expresión es la derivada de sen^-1(x); la notación no cambia la función.
- Poner y = arcsen(x), así sen(y) = x e y está en [-π/2, π/2].
- Derivar ambos lados: cos(y) · dy/dx = 1.
- Despejar: dy/dx = 1/cos(y).
- Como y permanece en [-π/2, π/2], cos(y) ≥ 0, luego cos(y) = sqrt(1 - sen^2(y)).
- Reemplazar sen(y) por x: cos(y) = sqrt(1 - x^2).
- Concluir d/dx arcsen(x) = 1/sqrt(1 - x^2), para -1 < x < 1.
Ejemplos resueltos, incluido arcsen de un múltiplo
Pendiente de arcsen en el origen
- Sustituir x = 0 en 1/sqrt(1 - x^2).
- El interior de la raíz es 1, y sqrt(1) = 1.
- La pendiente es 1. Cerca de cero, arcsen(x) y la recta y = x comparten tangente.
Respuesta: 1
Derivada de arcsen(2x)
- La derivada exterior es 1/sqrt(1 - u^2) con u = 2x.
- La derivada interior es 2. La regla de la cadena las multiplica.
- 1 - (2x)^2 = 1 - 4x^2, así que el resultado es 2/sqrt(1 - 4x^2).
- El dominio se reduce: |2x| < 1, es decir |x| < 1/2.
Respuesta: 2 / sqrt(1 - 4x^2), para |x| < 1/2
Derivada de x · arcsen(x)
- Es un producto. Usar (uv)' = u'v + uv' con u = x y v = arcsen(x).
- u' = 1 y v' = 1/sqrt(1 - x^2).
- Los dos términos son arcsen(x) y x/sqrt(1 - x^2). Los dos se quedan.
Respuesta: arcsen(x) + x/sqrt(1 - x^2)
Errores que convierten arcsen en cosecante
Leer sen^-1(x) como 1/sen(x)
sen^-1(x) es arcsen(x). El recíproco 1/sen(x) es csc(x), y su derivada es -csc(x) cot(x). Esa respuesta tiene asíntotas verticales en cada múltiplo de π; arcsen no las tiene.
Olvidar el factor de la cadena en arcsen(2x)
1/sqrt(1 - 4x^2) no incluye la derivada del interior. El 2 tiene que elevarse al cuadrado dentro de la raíz y también multiplicar fuera. Elevar al cuadrado solo la x, como en 1 - 2x^2, es la otra forma del mismo error.
Tomar la raíz negativa
cos(y) = ±sqrt(1 - x^2). En el recorrido de arcsen el coseno es positivo, así que la derivada de arcsen es positiva en todo (-1, 1). La fórmula negativa es la derivada de arccos(x).
Evaluar en los extremos
En x = 1 y x = -1 la expresión 1/sqrt(1 - x^2) divide por cero. Arcsen está definido en esos puntos y la derivada no. Un chequeo numérico en x = 0,999 se hace grande; no se estabiliza en una pendiente finita.
Funciones relacionadas
- Derivada de arccos(x) — El negativo de este resultado, porque arcsen(x) + arccos(x) = π/2.
- Derivada de arctan(x) — 1/(1 + x^2), definida para todo real, no solo en (-1, 1).
- Derivada de sen(x) — cos(x). Arcsen invierte el seno; no comparte esta derivada.
- Derivadas de funciones trigonométricas — Las seis fórmulas usuales junto a las tres inversas.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la derivada de sen^-1(x)?
La derivada de sen^-1(x) es 1/sqrt(1 - x^2), para x estrictamente entre -1 y 1. sen^-1(x) es otra forma de escribir arcsen(x).
¿La derivada de arcsen(x) es la misma que la de 1/sen(x)?
No. 1/sen(x) es csc(x), y su derivada es -csc(x) cot(x). La derivada de arcsen(x) es 1/sqrt(1 - x^2).
¿Cuál es el dominio de la derivada de arcsen(x)?
La derivada 1/sqrt(1 - x^2) está definida en el intervalo abierto (-1, 1). Arcsen también está definido en x = ±1, pero ahí la tangente es vertical.
¿Cómo se deriva arcsen(2x)?
Se multiplica 1/sqrt(1 - (2x)^2) por la derivada interior 2. El resultado es 2/sqrt(1 - 4x^2), y exige |x| < 1/2.