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Cálculo de derivadas y recta tangente
Problema
2024 · Ordinaria · Titular
3
Examen
BLOQUE B
a) Calcule la derivada de las funciones siguientes:
f(x)=(x2+2)3e2xg(x)=ln(1x3)(12x2)2f(x) = (x^2 + 2)^3 \cdot e^{-2x} \quad g(x) = \frac{\ln(1 - x^3)}{(1 - 2x^2)^2}
b) Halle los valores de aa y bb para que sea horizontal la recta tangente a la gráfica de la función h(x)=x3+ax2+3x+bh(x) = x^3 + ax^2 + 3x + b en el punto P(1,2)P(1, 2).
DerivadasRecta tangenteParámetros
a) Calcule la derivada de las funciones siguientes:

Para la función f(x)=(x2+2)3e2xf(x) = (x^2 + 2)^3 \cdot e^{-2x}, aplicamos la regla del producto (uv)=uv+uv(uv)' = u'v + uv', donde u=(x2+2)3u = (x^2 + 2)^3 y v=e2xv = e^{-2x}.Primero calculamos las derivadas de uu y vv:

u=3(x2+2)2(2x)=6x(x2+2)2u' = 3(x^2 + 2)^2 \cdot (2x) = 6x(x^2 + 2)^2
v=e2x(2)=2e2xv' = e^{-2x} \cdot (-2) = -2e^{-2x}

Aplicando la regla del producto:

f(x)=6x(x2+2)2e2x+(x2+2)3(2e2x)f'(x) = 6x(x^2 + 2)^2 \cdot e^{-2x} + (x^2 + 2)^3 \cdot (-2e^{-2x})

Sacamos factor común 2e2x(x2+2)22e^{-2x}(x^2+2)^2:

f(x)=2e2x(x2+2)2[3x(x2+2)]f'(x) = 2e^{-2x}(x^2 + 2)^2 [3x - (x^2 + 2)]
f(x)=2e2x(x2+2)2(x2+3x2)f'(x) = 2e^{-2x}(x^2 + 2)^2 (-x^2 + 3x - 2)

Para la función g(x)=ln(1x3)(12x2)2g(x) = \frac{\ln(1 - x^3)}{(1 - 2x^2)^2}, aplicamos la regla del cociente (uv)=uvuvv2\left(\frac{u}{v}\right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2}, donde u=ln(1x3)u = \ln(1 - x^3) y v=(12x2)2v = (1 - 2x^2)^2.Primero calculamos las derivadas de uu y vv:

u=11x3(3x2)=3x21x3u' = \frac{1}{1 - x^3} \cdot (-3x^2) = \frac{-3x^2}{1 - x^3}
v=2(12x2)(4x)=8x(12x2)v' = 2(1 - 2x^2) \cdot (-4x) = -8x(1 - 2x^2)

Aplicando la regla del cociente:

g(x)=(3x21x3)(12x2)2ln(1x3)(8x(12x2))((12x2)2)2g'(x) = \frac{\left(\frac{-3x^2}{1 - x^3}\right)(1 - 2x^2)^2 - \ln(1 - x^3) \cdot (-8x(1 - 2x^2))}{((1 - 2x^2)^2)^2}
g(x)=3x2(12x2)21x3+8x(12x2)ln(1x3)(12x2)4g'(x) = \frac{\frac{-3x^2(1 - 2x^2)^2}{1 - x^3} + 8x(1 - 2x^2)\ln(1 - x^3)}{(1 - 2x^2)^4}

Multiplicamos el numerador y el denominador por (1x3)(1 - x^3) para simplificar:

g(x)=3x2(12x2)2+8x(12x2)(1x3)ln(1x3)(1x3)(12x2)4g'(x) = \frac{-3x^2(1 - 2x^2)^2 + 8x(1 - 2x^2)(1 - x^3)\ln(1 - x^3)}{(1 - x^3)(1 - 2x^2)^4}

Sacamos factor común (12x2)(1 - 2x^2) en el numerador:

g(x)=(12x2)[3x2(12x2)+8x(1x3)ln(1x3)](1x3)(12x2)4g'(x) = \frac{(1 - 2x^2)[-3x^2(1 - 2x^2) + 8x(1 - x^3)\ln(1 - x^3)]}{(1 - x^3)(1 - 2x^2)^4}
g(x)=3x2+6x4+8x(1x3)ln(1x3)(1x3)(12x2)3g'(x) = \frac{-3x^2 + 6x^4 + 8x(1 - x^3)\ln(1 - x^3)}{(1 - x^3)(1 - 2x^2)^3}
b) Halle los valores de aa y bb para que sea horizontal la recta tangente a la gráfica de la función h(x)=x3+ax2+3x+bh(x) = x^3 + ax^2 + 3x + b en el punto P(1,2)P(1, 2).

Para que la recta tangente a la gráfica de h(x)h(x) en el punto P(1,2)P(1, 2) sea horizontal, se deben cumplir dos condiciones:1. El punto P(1,2)P(1, 2) debe pertenecer a la gráfica de h(x)h(x), es decir, h(1)=2h(1) = 2.2. La pendiente de la recta tangente en x=1x = 1 debe ser cero, es decir, h(1)=0h'(1) = 0.Primero, calculamos la derivada de h(x)h(x):

h(x)=3x2+2ax+3h'(x) = 3x^2 + 2ax + 3

Ahora, aplicamos la condición h(1)=0h'(1) = 0:

h(1)=3(1)2+2a(1)+3=0h'(1) = 3(1)^2 + 2a(1) + 3 = 0
3+2a+3=03 + 2a + 3 = 0
2a+6=02a + 6 = 0
2a=62a = -6
a=3a = -3

Finalmente, aplicamos la condición h(1)=2h(1) = 2 con el valor de a=3a = -3:

h(1)=(1)3+a(1)2+3(1)+b=2h(1) = (1)^3 + a(1)^2 + 3(1) + b = 2
1+(3)(1)+3+b=21 + (-3)(1) + 3 + b = 2
13+3+b=21 - 3 + 3 + b = 2
1+b=21 + b = 2
b=1b = 1

Los valores de aa y bb son a=3a = -3 y b=1b = 1.