Cálculo Ejemplos

$f (x) = \sqrt{4 - x}$

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

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

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

Paso 1.1.2

Diferencia con la regla de la cadena, que establece que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ es $f' (g (x)) g' (x)$ donde $f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ y $g (x) = 4 - x$ .

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Paso 1.1.2.1

Para aplicar la regla de la cadena, establece $u$ como $4 - x$ .

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

Paso 1.1.2.2

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

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

Paso 1.1.2.3

Reemplaza todos los casos de $u$ con $4 - x$ .

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

Paso 1.1.3

Para escribir $- 1$ como una fracción con un denominador común, multiplica por $\frac{2}{2}$ .

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

Paso 1.1.4

Combina $- 1$ y $\frac{2}{2}$ .

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

Paso 1.1.5

Combina los numeradores sobre el denominador común.

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

Paso 1.1.6

Simplifica el numerador.

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Paso 1.1.6.1

Multiplica $- 1$ por $2$ .

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

Paso 1.1.6.2

Resta $2$ de $1$ .

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

Paso 1.1.7

Combina fracciones.

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Paso 1.1.7.1

Mueve el negativo al frente de la fracción.

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

Paso 1.1.7.2

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

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

Paso 1.1.7.3

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

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

Paso 1.1.8

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

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

Paso 1.1.9

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

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

Paso 1.1.10

Suma $0$ y $\frac{d}{d x} [- x]$ .

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

Paso 1.1.11

Como $- 1$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $- x$ con respecto a $x$ es $- \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Paso 1.1.12

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

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

Paso 1.1.13

Combina fracciones.

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Paso 1.1.13.1

Multiplica $- 1$ por $1$ .

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

Paso 1.1.13.2

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

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

Paso 1.1.13.3

Mueve el negativo al frente de la fracción.

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

Paso 1.2

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

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

Paso 2

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

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Paso 2.1

Establece la primera derivada igual a $0$ .

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

Paso 2.2

Establece el numerador igual a cero.

$1 = 0$

Paso 2.3

Como $1 \neq 0$ , no hay soluciones.

No hay solución

Paso 3

No hay valores de $x$ en el dominio del problema original donde la derivada es $0$ o indefinida.

No se obtuvieron puntos críticos

Paso 4

Obtén dónde la derivada es indefinida.

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Paso 4.1

Convierte las expresiones con exponentes fraccionarios en radicales.

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Paso 4.1.1

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

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

Paso 4.1.2

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

$- \frac{1}{2 \sqrt{4 - x}}$

Paso 4.2

Establece el denominador en $\frac{1}{2 \sqrt{4 - x}}$ igual que $0$ para obtener el lugar donde no está definida la expresión.

$2 \sqrt{4 - x} = 0$

Paso 4.3

Resuelve $x$

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Paso 4.3.1

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

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

Paso 4.3.2

Simplifica cada lado de la ecuación.

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Paso 4.3.2.1

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

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

Paso 4.3.2.2

Simplifica el lado izquierdo.

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Paso 4.3.2.2.1

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

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Paso 4.3.2.2.1.1

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

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

Paso 4.3.2.2.1.2

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

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

Paso 4.3.2.2.1.3

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

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Paso 4.3.2.2.1.3.1

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

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

Paso 4.3.2.2.1.3.2

Cancela el factor común de $2$ .

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Paso 4.3.2.2.1.3.2.1

Cancela el factor común.

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

Paso 4.3.2.2.1.3.2.2

Reescribe la expresión.

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

Paso 4.3.2.2.1.4

Simplifica.

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

Paso 4.3.2.2.1.5

Aplica la propiedad distributiva.

$4 \cdot 4 + 4 (- x) = 0^{2}$

Paso 4.3.2.2.1.6

Multiplica.

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Paso 4.3.2.2.1.6.1

Multiplica $4$ por $4$ .

$16 + 4 (- x) = 0^{2}$

Paso 4.3.2.2.1.6.2

Multiplica $- 1$ por $4$ .

$16 - 4 x = 0^{2}$

Paso 4.3.2.3

Simplifica el lado derecho.

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Paso 4.3.2.3.1

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

$16 - 4 x = 0$

Paso 4.3.3

Resuelve $x$

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Paso 4.3.3.1

Resta $16$ de ambos lados de la ecuación.

$- 4 x = - 16$

Paso 4.3.3.2

Divide cada término en $- 4 x = - 16$ por $- 4$ y simplifica.

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Paso 4.3.3.2.1

Divide cada término en $- 4 x = - 16$ por $- 4$ .

$\frac{- 4 x}{- 4} = \frac{- 16}{- 4}$

Paso 4.3.3.2.2

Simplifica el lado izquierdo.

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Paso 4.3.3.2.2.1

Cancela el factor común de $- 4$ .

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Paso 4.3.3.2.2.1.1

Cancela el factor común.

$\frac{- 4 x}{- 4} = \frac{- 16}{- 4}$

Paso 4.3.3.2.2.1.2

Divide $x$ por $1$ .

$x = \frac{- 16}{- 4}$

Paso 4.3.3.2.3

Simplifica el lado derecho.

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Paso 4.3.3.2.3.1

Divide $- 16$ por $- 4$ .

$x = 4$

Paso 4.4

Establece el radicando en $\sqrt{4 - x}$ menor que $0$ para obtener el lugar donde no está definida la expresión.

$4 - x < 0$

Paso 4.5

Resuelve $x$

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Paso 4.5.1

Resta $4$ de ambos lados de la desigualdad.

$- x < - 4$

Paso 4.5.2

Divide cada término en $- x < - 4$ por $- 1$ y simplifica.

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Paso 4.5.2.1

Divide cada término de $- x < - 4$ por $- 1$ . Cuando multipliques o dividas ambos lados de una desigualdad por un valor negativo, cambia la dirección del signo de desigualdad.

$\frac{- x}{- 1} > \frac{- 4}{- 1}$

Paso 4.5.2.2

Simplifica el lado izquierdo.

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Paso 4.5.2.2.1

La división de dos valores negativos da como resultado un valor positivo.

$\frac{x}{1} > \frac{- 4}{- 1}$

Paso 4.5.2.2.2

Divide $x$ por $1$ .

$x > \frac{- 4}{- 1}$

Paso 4.5.2.3

Simplifica el lado derecho.

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Paso 4.5.2.3.1

Divide $- 4$ por $- 1$ .

$x > 4$

Paso 4.6

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 $0$ .

$x \geq 4$

$[4, \infty)$

$x \geq 4$

$[4, \infty)$

Paso 5

Después de buscar el punto que hace que la derivada $f' (x) = - \frac{1}{2 {(4 - x)}^{\frac{1}{2}}}$ sea igual a $0$ o indefinida, el intervalo para verificar dónde $f (x) = \sqrt{4 - x}$ está aumentando y dónde está disminuyendo es $(- \infty, 4) \cup (4, \infty)$ .

$(- \infty, 4) \cup (4, \infty)$

Paso 6

Sustituye un valor del intervalo $(- \infty, 4)$ en la derivada para determinar si la función está aumentando o disminuyendo.

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Paso 6.1

Reemplaza la variable $x$ con $3$ en la expresión.

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

Paso 6.2

Simplifica el resultado.

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Paso 6.2.1

Simplifica el denominador.

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Paso 6.2.1.1

Multiplica $- 1$ por $3$ .

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

Paso 6.2.1.2

Resta $3$ de $4$ .

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

Paso 6.2.1.3

Uno elevado a cualquier potencia es uno.

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

Paso 6.2.2

Multiplica $2$ por $1$ .

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

Paso 6.2.3

La respuesta final es $- \frac{1}{2}$ .

$- \frac{1}{2}$

Paso 6.3

En $x = 3$ la derivada es $- \frac{1}{2}$ . Dado que esto es negativo, la función está disminuyendo en $(- \infty, 4)$ .

Decrecimiento en $(- \infty, 4)$ desde $f' (x) < 0$

Paso 7

Sustituye un valor del intervalo $(4, \infty)$ en la derivada para determinar si la función está aumentando o disminuyendo.

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Paso 7.1

Reemplaza la variable $x$ con $5$ en la expresión.

$f' (5) = - \frac{1}{2 {(4 - (5))}^{\frac{1}{2}}}$

Paso 7.2

Simplifica el resultado.

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Paso 7.2.1

Simplifica el denominador.

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Paso 7.2.1.1

Multiplica $- 1$ por $5$ .

$f' (5) = - \frac{1}{2 {(4 - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Paso 7.2.1.2

Resta $5$ de $4$ .

$f' (5) = - \frac{1}{2 {(- 1)}^{\frac{1}{2}}}$

Paso 7.2.1.3

Reescribe ${(- 1)}^{\frac{1}{2}}$ como $\sqrt{{(- 1)}^{1}}$ .

$f' (5) = - \frac{1}{2 \sqrt{- 1}}$

Paso 7.2.1.4

Evalúa el exponente.

$f' (5) = - \frac{1}{2 \sqrt{- 1}}$

Paso 7.2.1.5

Reescribe $\sqrt{- 1}$ como $i$ .

$f' (5) = - \frac{1}{2 i}$

Paso 7.2.2

Multiplica el numerador y el denominador de $\frac{1}{2 i}$ por el conjugado de $2 i$ para hacer real el denominador.

$f' (5) = - (\frac{1}{2 i} \cdot \frac{i}{i})$

Paso 7.2.3

Multiplica.

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Paso 7.2.3.1

Combinar.

$f' (5) = - \frac{1 i}{2 i i}$

Paso 7.2.3.2

Multiplica $i$ por $1$ .

$f' (5) = - \frac{i}{2 i i}$

Paso 7.2.3.3

Simplifica el denominador.

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Paso 7.2.3.3.1

Agrega paréntesis.

$f' (5) = - \frac{i}{2 (i i)}$

Paso 7.2.3.3.2

Eleva $i$ a la potencia de $1$ .

$f' (5) = - \frac{i}{2 (i i)}$

Paso 7.2.3.3.3

Eleva $i$ a la potencia de $1$ .

$f' (5) = - \frac{i}{2 (i i)}$

Paso 7.2.3.3.4

Usa la regla de la potencia $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar exponentes.

$f' (5) = - \frac{i}{2 i^{1 + 1}}$

Paso 7.2.3.3.5

Suma $1$ y $1$ .

$f' (5) = - \frac{i}{2 i^{2}}$

Paso 7.2.3.3.6

Reescribe $i^{2}$ como $- 1$ .

$f' (5) = - \frac{i}{2 \cdot - 1}$

Paso 7.2.4

Multiplica $2$ por $- 1$ .

$f' (5) = - \frac{i}{- 2}$

Paso 7.2.5

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$f' (5) = \frac{i}{2}$

Paso 7.2.6

La respuesta final es $\frac{i}{2}$ .

$\frac{i}{2}$

Paso 7.3

En $x = 5$ la derivada es $\frac{i}{2}$ . Como esta contiene un número imaginario, la función no existe en $(4, \infty)$ .

La función no es real en $(4, \infty)$ ya que $f' (x)$ es imaginario

Paso 8

Enumera los intervalos en los que la función aumenta y disminuye.

Decrecimiento en: $(- \infty, 4)$

Paso 9