Cálculo Ejemplos

$f (x) = {(x^{2} - 4)}^{\frac{2}{3}}$

Paso 1

Obtén la primera derivada.

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Paso 1.1

Obtén la primera derivada.

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Paso 1.1.1

Diferencia con la regla de la cadena, que establece que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ es $f' (g (x)) g' (x)$ donde $f (x) = x^{\frac{2}{3}}$ y $g (x) = x^{2} - 4$ .

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Paso 1.1.1.1

Para aplicar la regla de la cadena, establece $u$ como $x^{2} - 4$ .

$f' (x) = \frac{d}{d u} (u^{\frac{2}{3}}) \frac{d}{d x} (x^{2} - 4)$

Paso 1.1.1.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ es $n u^{n - 1}$ donde $n = \frac{2}{3}$ .

$f' (x) = \frac{2}{3} u^{\frac{2}{3} - 1} \frac{d}{d x} (x^{2} - 4)$

Paso 1.1.1.3

Reemplaza todos los casos de $u$ con $x^{2} - 4$ .

$f' (x) = \frac{2}{3} \cdot {(x^{2} - 4)}^{\frac{2}{3} - 1} \frac{d}{d x} (x^{2} - 4)$

Paso 1.1.2

Para escribir $- 1$ como una fracción con un denominador común, multiplica por $\frac{3}{3}$ .

$f' (x) = \frac{2}{3} \cdot {(x^{2} - 4)}^{\frac{2}{3} - 1 \cdot \frac{3}{3}} \frac{d}{d x} (x^{2} - 4)$

Paso 1.1.3

Combina $- 1$ y $\frac{3}{3}$ .

$f' (x) = \frac{2}{3} \cdot {(x^{2} - 4)}^{\frac{2}{3} + \frac{- 1 \cdot 3}{3}} \frac{d}{d x} (x^{2} - 4)$

Paso 1.1.4

Combina los numeradores sobre el denominador común.

$f' (x) = \frac{2}{3} \cdot {(x^{2} - 4)}^{\frac{2 - 1 \cdot 3}{3}} \frac{d}{d x} (x^{2} - 4)$

Paso 1.1.5

Simplifica el numerador.

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Paso 1.1.5.1

Multiplica $- 1$ por $3$ .

$f' (x) = \frac{2}{3} \cdot {(x^{2} - 4)}^{\frac{2 - 3}{3}} \frac{d}{d x} (x^{2} - 4)$

Paso 1.1.5.2

Resta $3$ de $2$ .

$f' (x) = \frac{2}{3} \cdot {(x^{2} - 4)}^{\frac{- 1}{3}} \frac{d}{d x} (x^{2} - 4)$

Paso 1.1.6

Combina fracciones.

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Paso 1.1.6.1

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$f' (x) = \frac{2}{3} \cdot {(x^{2} - 4)}^{- \frac{1}{3}} \frac{d}{d x} (x^{2} - 4)$

Paso 1.1.6.2

Combina $\frac{2}{3}$ y ${(x^{2} - 4)}^{- \frac{1}{3}}$ .

$f' (x) = \frac{2 {(x^{2} - 4)}^{- \frac{1}{3}}}{3} \cdot \frac{d}{d x} (x^{2} - 4)$

Paso 1.1.6.3

Mueve ${(x^{2} - 4)}^{- \frac{1}{3}}$ al denominador mediante la regla del exponente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f' (x) = \frac{2}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}} \cdot \frac{d}{d x} (x^{2} - 4)$

Paso 1.1.7

Según la regla de la suma, la derivada de $x^{2} - 4$ con respecto a $x$ es $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 4]$ .

$f' (x) = \frac{2}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}} \cdot (\frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 4))$

Paso 1.1.8

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 2$ .

$f' (x) = \frac{2}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}} \cdot (2 x + \frac{d}{d x} (- 4))$

Paso 1.1.9

Como $- 4$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $- 4$ con respecto a $x$ es $0$ .

$f' (x) = \frac{2}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}} \cdot (2 x + 0)$

Paso 1.1.10

Combina fracciones.

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Paso 1.1.10.1

Suma $2 x$ y $0$ .

$f' (x) = \frac{2}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}} \cdot (2 x)$

Paso 1.1.10.2

Combina $2$ y $\frac{2}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}}$ .

$f' (x) = \frac{2 \cdot 2}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}} \cdot x$

Paso 1.1.10.3

Multiplica $2$ por $2$ .

$f' (x) = \frac{4}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}} \cdot x$

Paso 1.1.10.4

Combina $\frac{4}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}}$ y $x$ .

$f' (x) = \frac{4 x}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}}$

Paso 1.2

La primera derivada de $f (x)$ con respecto a $x$ es $\frac{4 x}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}}$ .

$\frac{4 x}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}}$

Paso 2

Establece la primera derivada igual a $0$ , luego resuelve la ecuación $\frac{4 x}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}} = 0$ .

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Paso 2.1

Establece la primera derivada igual a $0$ .

$\frac{4 x}{3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}} = 0$

Paso 2.2

Establece el numerador igual a cero.

$4 x = 0$

Paso 2.3

Divide cada término en $4 x = 0$ por $4$ y simplifica.

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Paso 2.3.1

Divide cada término en $4 x = 0$ por $4$ .

$\frac{4 x}{4} = \frac{0}{4}$

Paso 2.3.2

Simplifica el lado izquierdo.

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Paso 2.3.2.1

Cancela el factor común de $4$ .

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Paso 2.3.2.1.1

Cancela el factor común.

$\frac{4 x}{4} = \frac{0}{4}$

Paso 2.3.2.1.2

Divide $x$ por $1$ .

$x = \frac{0}{4}$

Paso 2.3.3

Simplifica el lado derecho.

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Paso 2.3.3.1

Divide $0$ por $4$ .

$x = 0$

Paso 3

Obtén los valores en el lugar donde la derivada es indefinida.

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Paso 3.1

Convierte las expresiones con exponentes fraccionarios en radicales.

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Paso 3.1.1

Aplica la regla $x^{\frac{m}{n}} = \sqrt[n]{x^{m}}$ para reescribir la exponenciación como un radical.

$\frac{4 x}{3 \sqrt[3]{{(x^{2} - 4)}^{1}}}$

Paso 3.1.2

Cualquier número elevado a la potencia de $1$ es la misma base.

$\frac{4 x}{3 \sqrt[3]{x^{2} - 4}}$

Paso 3.2

Establece el denominador en $\frac{4 x}{3 \sqrt[3]{x^{2} - 4}}$ igual que $0$ para obtener el lugar donde no está definida la expresión.

$3 \sqrt[3]{x^{2} - 4} = 0$

Paso 3.3

Resuelve $x$

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Paso 3.3.1

Para eliminar el radical en el lazo izquierdo de la ecuación, eleva al cubo ambos lados de la ecuación.

${(3 \sqrt[3]{x^{2} - 4})}^{3} = 0^{3}$

Paso 3.3.2

Simplifica cada lado de la ecuación.

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Paso 3.3.2.1

Usa $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ para reescribir $\sqrt[3]{x^{2} - 4}$ como ${(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}$ .

${(3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}})}^{3} = 0^{3}$

Paso 3.3.2.2

Simplifica el lado izquierdo.

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Paso 3.3.2.2.1

Simplifica ${(3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}})}^{3}$ .

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Paso 3.3.2.2.1.1

Aplica la regla del producto a $3 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}}$ .

$3^{3} {({(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}})}^{3} = 0^{3}$

Paso 3.3.2.2.1.2

Eleva $3$ a la potencia de $3$ .

$27 {({(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}})}^{3} = 0^{3}$

Paso 3.3.2.2.1.3

Multiplica los exponentes en ${({(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3}})}^{3}$ .

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Paso 3.3.2.2.1.3.1

Aplica la regla de la potencia y multiplica los exponentes, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$27 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3} \cdot 3} = 0^{3}$

Paso 3.3.2.2.1.3.2

Cancela el factor común de $3$ .

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Paso 3.3.2.2.1.3.2.1

Cancela el factor común.

$27 {(x^{2} - 4)}^{\frac{1}{3} \cdot 3} = 0^{3}$

Paso 3.3.2.2.1.3.2.2

Reescribe la expresión.

$27 {(x^{2} - 4)}^{1} = 0^{3}$

Paso 3.3.2.2.1.4

Simplifica.

$27 (x^{2} - 4) = 0^{3}$

Paso 3.3.2.2.1.5

Aplica la propiedad distributiva.

$27 x^{2} + 27 \cdot - 4 = 0^{3}$

Paso 3.3.2.2.1.6

Multiplica $27$ por $- 4$ .

$27 x^{2} - 108 = 0^{3}$

Paso 3.3.2.3

Simplifica el lado derecho.

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Paso 3.3.2.3.1

Elevar $0$ a cualquier potencia positiva da como resultado $0$ .

$27 x^{2} - 108 = 0$

Paso 3.3.3

Resuelve $x$

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Paso 3.3.3.1

Suma $108$ a ambos lados de la ecuación.

$27 x^{2} = 108$

Paso 3.3.3.2

Divide cada término en $27 x^{2} = 108$ por $27$ y simplifica.

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Paso 3.3.3.2.1

Divide cada término en $27 x^{2} = 108$ por $27$ .

$\frac{27 x^{2}}{27} = \frac{108}{27}$

Paso 3.3.3.2.2

Simplifica el lado izquierdo.

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Paso 3.3.3.2.2.1

Cancela el factor común de $27$ .

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Paso 3.3.3.2.2.1.1

Cancela el factor común.

$\frac{27 x^{2}}{27} = \frac{108}{27}$

Paso 3.3.3.2.2.1.2

Divide $x^{2}$ por $1$ .

$x^{2} = \frac{108}{27}$

Paso 3.3.3.2.3

Simplifica el lado derecho.

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Paso 3.3.3.2.3.1

Divide $108$ por $27$ .

$x^{2} = 4$

Paso 3.3.3.3

Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.

$x = \pm \sqrt{4}$

Paso 3.3.3.4

Simplifica $\pm \sqrt{4}$ .

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Paso 3.3.3.4.1

Reescribe $4$ como $2^{2}$ .

$x = \pm \sqrt{2^{2}}$

Paso 3.3.3.4.2

Extrae los términos de abajo del radical, bajo el supuesto de que tienes números reales positivos.

$x = \pm 2$

Paso 3.3.3.5

La solución completa es el resultado de las partes positiva y negativa de la solución.

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Paso 3.3.3.5.1

Primero, usa el valor positivo de $\pm$ para obtener la primera solución.

$x = 2$

Paso 3.3.3.5.2

Luego, usa el valor negativo de $\pm$ para obtener la segunda solución.

$x = - 2$

Paso 3.3.3.5.3

La solución completa es el resultado de las partes positiva y negativa de la solución.

$x = 2, - 2$

Paso 3.4

La ecuación es indefinida cuando el denominador es igual a $0$ , el argumento de una raíz cuadrada es menor que $0$ o el argumento de un logaritmo es menor o igual que $0$ .

$x = - 2, x = 2$

Paso 4

Evalúa ${(x^{2} - 4)}^{\frac{2}{3}}$ en cada valor $x$ donde la derivada sea $0$ o indefinida.

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Paso 4.1

Evalúa en $x = 0$ .

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Paso 4.1.1

Sustituye $0$ por $x$ .

${({(0)}^{2} - 4)}^{\frac{2}{3}}$

Paso 4.1.2

Simplifica.

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Paso 4.1.2.1

Elevar $0$ a cualquier potencia positiva da como resultado $0$ .

${(0 - 4)}^{\frac{2}{3}}$

Paso 4.1.2.2

Resta $4$ de $0$ .

${(- 4)}^{\frac{2}{3}}$

Paso 4.2

Evalúa en $x = - 2$ .

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Paso 4.2.1

Sustituye $- 2$ por $x$ .

${({(- 2)}^{2} - 4)}^{\frac{2}{3}}$

Paso 4.2.2

Simplifica.

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Paso 4.2.2.1

Simplifica la expresión.

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Paso 4.2.2.1.1

Eleva $- 2$ a la potencia de $2$ .

${(4 - 4)}^{\frac{2}{3}}$

Paso 4.2.2.1.2

Resta $4$ de $4$ .

$0^{\frac{2}{3}}$

Paso 4.2.2.1.3

Reescribe $0$ como $0^{3}$ .

${(0^{3})}^{\frac{2}{3}}$

Paso 4.2.2.1.4

Aplica la regla de la potencia y multiplica los exponentes, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$0^{3 (\frac{2}{3})}$

Paso 4.2.2.2

Cancela el factor común de $3$ .

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Paso 4.2.2.2.1

Cancela el factor común.

$0^{3 (\frac{2}{3})}$

Paso 4.2.2.2.2

Reescribe la expresión.

$0^{2}$

Paso 4.2.2.3

Elevar $0$ a cualquier potencia positiva da como resultado $0$ .

$0$

Paso 4.3

Evalúa en $x = 2$ .

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Paso 4.3.1

Sustituye $2$ por $x$ .

${({(2)}^{2} - 4)}^{\frac{2}{3}}$

Paso 4.3.2

Simplifica.

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Paso 4.3.2.1

Simplifica la expresión.

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Paso 4.3.2.1.1

Eleva $2$ a la potencia de $2$ .

${(4 - 4)}^{\frac{2}{3}}$

Paso 4.3.2.1.2

Resta $4$ de $4$ .

$0^{\frac{2}{3}}$

Paso 4.3.2.1.3

Reescribe $0$ como $0^{3}$ .

${(0^{3})}^{\frac{2}{3}}$

Paso 4.3.2.1.4

Aplica la regla de la potencia y multiplica los exponentes, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$0^{3 (\frac{2}{3})}$

Paso 4.3.2.2

Cancela el factor común de $3$ .

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Paso 4.3.2.2.1

Cancela el factor común.

$0^{3 (\frac{2}{3})}$

Paso 4.3.2.2.2

Reescribe la expresión.

$0^{2}$

Paso 4.3.2.3

Elevar $0$ a cualquier potencia positiva da como resultado $0$ .

$0$

Paso 4.4

Enumera todos los puntos.

$(0, {(- 4)}^{\frac{2}{3}}), (- 2, 0), (2, 0)$

Paso 5