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Derivadas e integrales
Problema
2021 · Ordinaria · Reserva
4
Examen
a) Calcule la derivada de las siguientes funciones:
f(x)=(5x3+4x2)4ln(2x54x3+x)g(x)=e3x25x(6x2+2)3f(x) = (5x^3 + 4x - 2)^4 \cdot \ln(2x^5 - 4x^3 + x) \quad g(x) = \frac{e^{3x^2-5x}}{(6x^2 + 2)^3}
b) Halle la función h(x)h(x), sabiendo que su derivada es h(x)=4x3+x24x1h'(x) = 4x^3 + x^2 - 4x - 1 y que h(2)=113h(2) = \frac{11}{3}.
DerivadasPrimitivaRegla de la cadena
a) Calcule la derivada de las siguientes funciones:

Para la función f(x)=(5x3+4x2)4ln(2x54x3+x)f(x) = (5x^3 + 4x - 2)^4 \cdot \ln(2x^5 - 4x^3 + x), aplicamos la regla del producto (uv)=uv+uv(uv)' = u'v + uv', donde u=(5x3+4x2)4u = (5x^3 + 4x - 2)^4 y v=ln(2x54x3+x)v = \ln(2x^5 - 4x^3 + x).Calculamos uu' y vv' usando la regla de la cadena:

u=4(5x3+4x2)3(15x2+4)u' = 4(5x^3 + 4x - 2)^3 \cdot (15x^2 + 4)
v=10x412x2+12x54x3+xv' = \frac{10x^4 - 12x^2 + 1}{2x^5 - 4x^3 + x}

Aplicando la regla del producto, obtenemos f(x)f'(x):

f(x)=4(5x3+4x2)3(15x2+4)ln(2x54x3+x)+(5x3+4x2)410x412x2+12x54x3+xf'(x) = 4(5x^3 + 4x - 2)^3 (15x^2 + 4) \ln(2x^5 - 4x^3 + x) + (5x^3 + 4x - 2)^4 \frac{10x^4 - 12x^2 + 1}{2x^5 - 4x^3 + x}

Para la función g(x)=e3x25x(6x2+2)3g(x) = \frac{e^{3x^2-5x}}{(6x^2 + 2)^3}, aplicamos la regla del cociente (uv)=uvuvv2(\frac{u}{v})' = \frac{u'v - uv'}{v^2}, donde u=e3x25xu = e^{3x^2-5x} y v=(6x2+2)3v = (6x^2 + 2)^3.Calculamos uu' y vv' usando la regla de la cadena:

u=e3x25x(6x5)u' = e^{3x^2-5x} \cdot (6x - 5)
v=3(6x2+2)2(12x)=36x(6x2+2)2v' = 3(6x^2 + 2)^2 \cdot (12x) = 36x(6x^2 + 2)^2

Aplicando la regla del cociente, obtenemos g(x)g'(x):

g(x)=e3x25x(6x5)(6x2+2)3e3x25x36x(6x2+2)2((6x2+2)3)2g'(x) = \frac{e^{3x^2-5x}(6x - 5)(6x^2 + 2)^3 - e^{3x^2-5x} \cdot 36x(6x^2 + 2)^2}{((6x^2 + 2)^3)^2}

Factorizando el término común e3x25x(6x2+2)2e^{3x^2-5x}(6x^2 + 2)^2 en el numerador y simplificando el denominador:

g(x)=e3x25x(6x2+2)2[(6x5)(6x2+2)36x](6x2+2)6g'(x) = \frac{e^{3x^2-5x}(6x^2 + 2)^2 \left[ (6x - 5)(6x^2 + 2) - 36x \right]}{(6x^2 + 2)^6}
g(x)=e3x25x[(6x5)(6x2+2)36x](6x2+2)4g'(x) = \frac{e^{3x^2-5x} \left[ (6x - 5)(6x^2 + 2) - 36x \right]}{(6x^2 + 2)^4}

Expandiendo el término entre corchetes:

(6x5)(6x2+2)36x=(36x3+12x30x210)36x=36x330x224x10(6x - 5)(6x^2 + 2) - 36x = (36x^3 + 12x - 30x^2 - 10) - 36x = 36x^3 - 30x^2 - 24x - 10

Por lo tanto, la derivada de g(x)g(x) es:

g(x)=e3x25x(36x330x224x10)(6x2+2)4g'(x) = \frac{e^{3x^2-5x} (36x^3 - 30x^2 - 24x - 10)}{(6x^2 + 2)^4}
b) Halle la función h(x)h(x), sabiendo que su derivada es h(x)=4x3+x24x1h'(x) = 4x^3 + x^2 - 4x - 1 y que h(2)=113h(2) = \frac{11}{3}.

Para encontrar h(x)h(x), integramos h(x)h'(x):

h(x)=(4x3+x24x1)dxh(x) = \int (4x^3 + x^2 - 4x - 1) dx

Realizando la integración, obtenemos:

h(x)=4x44+x334x22x+Ch(x) = 4\frac{x^4}{4} + \frac{x^3}{3} - 4\frac{x^2}{2} - x + C
h(x)=x4+x332x2x+Ch(x) = x^4 + \frac{x^3}{3} - 2x^2 - x + C

Ahora usamos la condición h(2)=113h(2) = \frac{11}{3} para encontrar el valor de la constante de integración CC:

h(2)=(2)4+(2)332(2)22+C=113h(2) = (2)^4 + \frac{(2)^3}{3} - 2(2)^2 - 2 + C = \frac{11}{3}
16+832(4)2+C=11316 + \frac{8}{3} - 2(4) - 2 + C = \frac{11}{3}
16+8382+C=11316 + \frac{8}{3} - 8 - 2 + C = \frac{11}{3}
6+83+C=1136 + \frac{8}{3} + C = \frac{11}{3}

Multiplicamos toda la ecuación por 3 para eliminar las fracciones:

18+8+3C=1118 + 8 + 3C = 11
26+3C=1126 + 3C = 11
3C=11263C = 11 - 26
3C=153C = -15
C=5C = -5

Sustituyendo el valor de CC en la expresión de h(x)h(x), obtenemos la función final:

h(x)=x4+x332x2x5h(x) = x^4 + \frac{x^3}{3} - 2x^2 - x - 5