Definición de derivada
Históricamente el concepto de derivada es debido a
Newton y a Leibnitz. Sus definiciones surgen a raíz del concepto de limite.
Sin embargo, son varias las
formas en que se ha generado el concepto de derivada, los comunes son los
siguientes:
Definiciones
de Derivada:
Definición: Pendiente de una
curva. La pendiente del gráfico de la función f en el punto
(x , f(x) )
es la derivada de f en x.
Definición:
Tangente a una curva. La
recta tangente al grafico de la
función f en el punto
P = (x , f(x)
) es la recta que pasa por P con pendiente igual a la derivada de f en x.
Definición: Velocidad de una
partícula que se mueve sobre una línea recta.
La velocidad en el instante t
de un objeto, cuya posición sobre una recta viene dada por f(t) en
el instante t, es la
derivada de f en el punto t. El valor absoluto de la velocidad es
el módulo de esa cantidad.
Definición: Amplificación de una
proyección entre rectas. La amplificación en x de una lente que
proyecta el punto x de una recta sobre el punto f(x) de otra recta
es la derivada de f en x.
Definición: Densidad de un material.
La densidad de x de un material distribuido a lo largo de una recta de
forma tal que los x centímetros de la izquierda tengan una masa de f(x)
gramos es igual a la derivada de f en x.
Una
forma clásica de construir el concepto de derivada es
la segunda definición, la de recta tangente a una curva, podríamos
iniciar por tomar una línea que corta a la gráfica de la función en mas de un
punto, como se muestra a continuación:
a medida que los
intervalos de posición en x son mas pequeños como el esquema que se muestra a
continuación, la línea recta tiende a ser mas semejante a una línea tangente
que a una línea recta secante:
Analizando
esta línea tangente podemos ver que:
el triángulo rectángulo
que se forma puede conducirnos a analizar cual es la ecuación de la pendiente
de la línea recta tangente. Nótese la hipotenusa dentro del triangulo rectángulo
corresponde a la línea recta.
Como podemos apreciar la
ecuación que relaciona la línea recta esta dada por la tangente:
pero como sabemos para la
línea recta dicha relación nos da la pendiente de una línea recta
Como hemos dicho esta
relación, de recta tangente se logra solo que los intervalos:
sean pequeños lo que equivale a decir que
se genera el limite cuando
o lo que equivale a decir que se
genera el limite:
fue
a ese limite al que se le dio el nombre de derivada:
donde
es una notación para indicar el
operador de derivada.
Nota:
Como podremos ver
sin embargo no debe de tomarse como
la operación de dividir dx entre dx.
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derivada
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