a) Calcule las derivadas de las siguientes funciones:Para la función f(x)=(−7+x2)3⋅e5−x, aplicamos la regla del producto (uv)′=u′v+uv′.
Primero, calculamos las derivadas de u(x)=(−7+x2)3 y v(x)=e5−x.
Utilizando la regla de la cadena, la derivada de u(x) es u′(x)=3(−7+x2)2⋅(2x)=6x(−7+x2)2.
Para v(x), aplicando la regla de la cadena, su derivada es v′(x)=e5−x⋅(−1)=−e5−x.
Sustituyendo en la regla del producto, obtenemos:
f′(x)=6x(−7+x2)2e5−x+(−7+x2)3(−e5−x)
Sacando factor común e5−x(−7+x2)2:
f'(x) = e^{5-x}(-7 + x^2)^2 [6x - (-7 + x^2)] \\
f'(x) = e^{5-x}(-7 + x^2)^2 [6x + 7 - x^2] \\
f'(x) = (-x^2 + 6x + 7)(-7 + x^2)^2 e^{5-x}
Para la función g(x)=8−x3ln(x4−2x2), aplicamos la regla del cociente (vu)′=v2u′v−uv′.
Calculamos las derivadas de u(x)=ln(x4−2x2) y v(x)=8−x3.
Utilizando la regla de la cadena, la derivada de u(x) es u′(x)=x4−2x24x3−4x.
La derivada de v(x) es v′(x)=−3x2.
Sustituyendo en la regla del cociente, obtenemos:
g′(x)=(8−x3)2(x4−2x24x3−4x)(8−x3)−(ln(x4−2x2))(−3x2) Simplificando la expresión de la derivada:
g′(x)=(x4−2x2)(8−x3)2(4x3−4x)(8−x3)+3x2(x4−2x2)ln(x4−2x2) b) Represente gráficamente la región acotada comprendida entre la recta y=−2x+6 y la parábola y=−x2+2x+3 y calcule su área.Para calcular el área, primero encontramos los puntos de intersección entre la recta y=−2x+6 y la parábola y=−x2+2x+3. Igualamos las ecuaciones:
−2x+6=−x2+2x+3 Reorganizamos la ecuación para formar una ecuación cuadrática:
x2−4x+3=0 Factorizando o usando la fórmula cuadrática, encontramos los puntos de intersección en x=1 y x=3.Para determinar qué función está por encima de la otra en el intervalo [1,3], elegimos un punto de prueba, por ejemplo x=2:
Para la recta: y(−2)=−2(2)+6=2.
Para la parábola: yp(2)=−(2)2+2(2)+3=−4+4+3=3.
Como yp(2)>yr(2), la parábola está por encima de la recta en el intervalo [1,3].El área se calcula mediante la integral definida de la diferencia de las funciones en el intervalo de intersección:
A = \int_{1}^{3} [(-x^2 + 2x + 3) - (-2x + 6)] dx \\
A = \int_{1}^{3} (-x^2 + 4x - 3) dx
Calculamos la antiderivada de la función integrada:
F(x)=−3x3+24x2−3x=−3x3+2x2−3x Evaluamos la antiderivada en los límites de integración:
A = F(3) - F(1) \\
A = \left(-\frac{3^3}{3} + 2(3^2) - 3(3)\right) - \left(-\frac{1^3}{3} + 2(1^2) - 3(1)\right) \\
A = (-9 + 18 - 9) - \left(-\frac{1}{3} + 2 - 3\right) \\
A = (0) - \left(-\frac{1}{3} - 1\right) \\
A = 0 - \left(-\frac{4}{3}\right) \\
A = \frac{4}{3}
El área de la región acotada es 34 unidades cuadradas.