Subjects cálculo

Derivada Raiz Aba57D

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Question: User: P1. Considere la función $f(x) = \frac{1}{\sqrt{x}}$. a) Calcule $f'(x)$ mediante la definición formal de límite para todo $x > 0$. b) Verifique su resultado utilizando la regla de potencias para $f(x) = x^{-\frac{1}{2}}$.
1. **Planteamiento del problema:** Calcular la derivada de la función $f(x) = \frac{1}{\sqrt{x}}$ para $x > 0$. 2. **Parte a) Derivada mediante la definición formal de límite:** La definición formal de la derivada es: $$f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{f(x+h) - f(x)}{h}$$ 3. Sustituimos $f(x) = \frac{1}{\sqrt{x}}$: $$f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{\frac{1}{\sqrt{x+h}} - \frac{1}{\sqrt{x}}}{h}$$ 4. Para simplificar, combinamos las fracciones en el numerador: $$= \lim_{h \to 0} \frac{\frac{\sqrt{x} - \sqrt{x+h}}{\sqrt{x+h} \sqrt{x}}}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{\sqrt{x} - \sqrt{x+h}}{h \sqrt{x+h} \sqrt{x}}$$ 5. Multiplicamos numerador y denominador por el conjugado $\sqrt{x} + \sqrt{x+h}$ para eliminar raíces en el numerador: $$= \lim_{h \to 0} \frac{(\sqrt{x} - \sqrt{x+h})(\sqrt{x} + \sqrt{x+h})}{h \sqrt{x+h} \sqrt{x} (\sqrt{x} + \sqrt{x+h})} = \lim_{h \to 0} \frac{x - (x+h)}{h \sqrt{x+h} \sqrt{x} (\sqrt{x} + \sqrt{x+h})}$$ 6. Simplificamos el numerador: $$= \lim_{h \to 0} \frac{-h}{h \sqrt{x+h} \sqrt{x} (\sqrt{x} + \sqrt{x+h})}$$ 7. Cancelamos $h$ en numerador y denominador: $$= \lim_{h \to 0} \frac{\cancel{-h}}{\cancel{h} \sqrt{x+h} \sqrt{x} (\sqrt{x} + \sqrt{x+h})} = \lim_{h \to 0} \frac{-1}{\sqrt{x+h} \sqrt{x} (\sqrt{x} + \sqrt{x+h})}$$ 8. Evaluamos el límite cuando $h \to 0$: $$= \frac{-1}{\sqrt{x} \sqrt{x} (\sqrt{x} + \sqrt{x})} = \frac{-1}{x (2 \sqrt{x})} = \frac{-1}{2 x^{3/2}}$$ 9. **Parte b) Verificación usando la regla de potencias:** Recordemos que $f(x) = x^{-\frac{1}{2}}$. La regla de potencias dice que si $f(x) = x^n$, entonces $f'(x) = n x^{n-1}$. 10. Aplicamos la regla: $$f'(x) = -\frac{1}{2} x^{-\frac{1}{2} - 1} = -\frac{1}{2} x^{-\frac{3}{2}} = -\frac{1}{2 x^{3/2}}$$ 11. **Conclusión:** Ambos métodos coinciden y la derivada es: $$f'(x) = -\frac{1}{2 x^{3/2}}$$