Calculo: septiembre 2011

Ejercicios Propuestos
1. Un ni~no usa una pajilla para beber agua de un vaso conico (con el vertice hacia abajo) a razon de 3 cm3/seg. Si la altura del vaso es de 10 cm y si el diametro de la parte superior es de 6 cm, >con que rapidez baja el nivel del agua cuando la profundidad es de 5 cm? >Cual es la variacion del radio en ese mismo instante?
2. La longitud del largo de un rectangulo disminuye a razon de 2 cm/seg, mientras que el ancho aumenta a razon de 2 cm/seg. Cuando el largo es de 12 cm y el ancho de 5 cm, hallar:
a. la variacion del area del rectangulo
b. la variacion del perimetro del rectangulo
c. la variacion de las longitudes de las diagonales del rectangulo
3. Dos lados de un triangulo miden 4 m y 5 m y el angulo entre ellos aumenta con una rapidez de 0,06 rad/seg. Calcule la rapidez con que el area y la altura del triangulo se incrementan cuando el angulo entre los lados es de ¼=3.
4. Una luz esta en el suelo a 45 metros de un edificio. Un hombre de 2 metros de estatura camina desde la luz hacia el edificio a razon constante de 2 metros por segundo. >A que velocidad esta disminuyendo su sombra sobre el edificio
en el instante en que el hombre esta a 25 metros del edi¯cio?
5. Un globo esta a 100 metros sobre el suelo y se eleva verticalmente a una razon constante de 4 m/seg. Un automovil pasa por debajo viajando por una carretera recta a razon constante de 60 m/seg. >Con que rapidez cambia la distancia entre el globo y el automovil 1=2 segundo despues?

La derivación de las funciones trigonométricas es el proceso matemático de encontrar el ritmo al cual una función trigonometrica cambia respecto de la variable independiente; es decir, la derivada de la función. Las funciones trigonométricas más habituales son las funciones sin(x), cos(x) y tan(x). Por ejemplo, al derivar f(x) = sen(x), se está calculando la función f'(x) tal que da el ritmo de cambio del sen(x) en cada punto x.

Derivada de la función seno

A partir de la definición de la derivada de una función f(x):

$f'(x)=\lim_{h\to 0}{f(x+h)-f(x)\over h}$

Por tanto si f(x) = sin(x)

$f'(x)=\lim_{h\to 0}{\sin(x+h)-\sin(x)\over h}$

A partir de la identidad trigonométrica $sin(A + B) = (sin(A)cos(B) + cos(A)sin(B)$ , se puede escribir

$f'(x)=\lim_{h\to 0}{\sin(x)\cos(h)+\cos(x)\sin(h)-\sin(x)\over h}$

Agrupando los términos cos(x) y sin(x), la derivada pasa a ser

$f'(x)=\lim_{h\to 0}{\cos(x)\sin(h)-\sin(x)(1-\cos(h))\over h}$

Reordenando los términos y el límite se obtiene

$f'(x)=\lim_{h\to 0}{\cos(x)\sin(h)\over h} - \lim_{h\to 0}{\sin(x)(1-\cos(h))\over h}$

Ahora, como sin(x) y cos(x) no varían al variar h, se pueden sacar fuera del límite para obtener

$f'(x)=cos(x)\lim_{h\to 0}{\sin(h)\over h} - \sin(x)\lim_{h\to 0}{(1-\cos(h))\over h}$

El valor de los límites

$\lim_{h\to 0}{\sin(h)\over h} \quad\text{y}\quad \lim_{h\to 0}{(1-\cos(h))\over h}$

Son 1 y 0 respectivamente por Teorema del sándwich. Por tanto, si f(x) = sin(x),

$f'(x)=\cos(x) \,$

[editar] Derivada de la función coseno

Si f(x) = cos(x)

$f'(x)=\lim_{h\to 0}{\cos(x+h)-\cos(x)\over h}$

A partir de la identidad trigonométrica $cos(A + B) = cos(A)cos(B) - sin(A)sin(B)$ , se puede escribir

$f'(x)=\lim_{h\to 0}{\cos(x)\cos(h)-\sin(x)\sin(h)-\cos(x)\over h}$

Operando se obtiene

$f'(x)=\lim_{h\to 0}{\cos(x)(\cos(h)-1)-\sin(x)\sin(h)\over h}$

Como sin(x) y cos(x) no varían al variar h, se pueden sacar fuera del límite para obtener

$f'(x)=\cos(x)\lim_{h\to 0}{\cos(h)-1\over h} - \sin(x)\lim_{h\to 0}{\sin(h)\over h}$

El valor de los límites

$\lim_{h\to 0}{\sin(h)\over h} \quad\text{y}\quad \lim_{h\to 0}{(\cos(h)-1)\over h}$

Son 1 y 0 respectivamente. Por tanto, si f(x) = cos(x),

$f'(x)=-\sin(x) \,$

[editar] Derivada de la función tangente

A partir de la regla del cociente, según la cual si la función que se quiere derivar, $f(x)\,$ , se puede escribir como

$f(x) = \frac{g(x)}{h(x)}$

y $h(x) \ne 0\,$ , entonces la regla dice que la derivada de $g(x)/h(x)\,$ es igual a:

$\frac{d}{dx}f(x) = f'(x) = \frac{g'(x)h(x) - g(x)h'(x)}{[h(x)]^2}$

A partir de la identidad trigonométrica

$\tan(x) = {sin(x)\over\cos(x)}$

haciendo:

$g(x)=\sin(x) \,$

$g'(x)=\cos(x) \,$

$h(x)=\cos(x) \,$

$h'(x)=-\sin(x) \,$

sustituyendo resulta

$f'(x) = \frac{\cos(x)\cos(x) - \sin(x)[-\sin(x)]}{\cos^2(x)}$

operando

$f'(x) = \frac{\cos^2(x) + \sin^2(x)}{\cos^2(x)}$

y aplicando las identidades trigonométricas

$\cos^2(x) + \sin^2(x) = 1 \,$

$\sec^2(x)=\frac{1}{cos^2(x)}\,$

resulta

$f'(x)=\sec^2(x) \,$

BIBLIOGRAFIA: WIKIPEDIA

Calculo

martes, 13 de septiembre de 2011

Razones de Cambio

lunes, 12 de septiembre de 2011

Maximos y Minimos

Razones Trigonometricas

Derivada de la función seno

[editar] Derivada de la función coseno

[editar] Derivada de la función tangente