Subjects calculo diferencial

Derivacion Logaritmica 1E580E

Step-by-step solutions with LaTeX - clean, fast, and student-friendly.

Use the AI math solver

Question: User: P2. (Derivación logarítmica en productos y cocientes complejos): Calcule y' mediante derivación logarítmica para: y = ((x^2 + 1)^3\sqrt{2x + 5})/((3x − 1)^4), x > 1/3. Graph/shape: A centered mathematical expression showing a rational function with a numerator (x^2 + 1)^3 times \sqrt{2x + 5}, divided by (3x − 1)^4; position_hint=center.Has primero la derivacion normal, y despues la derivacion logaritmica
1. **Planteamiento del problema:** Calcular la derivada de $$y = \frac{(x^2 + 1)^3 \sqrt{2x + 5}}{(3x - 1)^4}$$ para $x > \frac{1}{3}$. 2. **Derivación normal:** Usamos la regla del cociente: $$y = \frac{u}{v} \quad \Rightarrow \quad y' = \frac{u'v - uv'}{v^2}$$ con $$u = (x^2 + 1)^3 \sqrt{2x + 5} = (x^2 + 1)^3 (2x + 5)^{1/2}$$ y $$v = (3x - 1)^4$$ 3. Derivamos $u$ usando la regla del producto: $$u = f \cdot g$$ con $$f = (x^2 + 1)^3, \quad g = (2x + 5)^{1/2}$$ Derivadas: $$f' = 3(x^2 + 1)^2 \cdot 2x = 6x (x^2 + 1)^2$$ $$g' = \frac{1}{2} (2x + 5)^{-1/2} \cdot 2 = \frac{1}{(2x + 5)^{1/2}}$$ Entonces: $$u' = f'g + fg' = 6x (x^2 + 1)^2 (2x + 5)^{1/2} + (x^2 + 1)^3 \cdot \frac{1}{(2x + 5)^{1/2}}$$ 4. Derivamos $v$: $$v' = 4(3x - 1)^3 \cdot 3 = 12 (3x - 1)^3$$ 5. Aplicamos la regla del cociente: $$y' = \frac{u'v - uv'}{v^2} = \frac{\left[6x (x^2 + 1)^2 (2x + 5)^{1/2} + (x^2 + 1)^3 \frac{1}{(2x + 5)^{1/2}}\right] (3x - 1)^4 - (x^2 + 1)^3 (2x + 5)^{1/2} \cdot 12 (3x - 1)^3}{(3x - 1)^8}$$ 6. Simplificamos cancelando $(3x - 1)^3$ en numerador y denominador: $$y' = \frac{\left[6x (x^2 + 1)^2 (2x + 5)^{1/2} + (x^2 + 1)^3 \frac{1}{(2x + 5)^{1/2}}\right] \cancel{(3x - 1)^4} - (x^2 + 1)^3 (2x + 5)^{1/2} \cdot 12 \cancel{(3x - 1)^3}}{\cancel{(3x - 1)^8} / (3x - 1)^3} = \frac{\left[6x (x^2 + 1)^2 (2x + 5)^{1/2} + (x^2 + 1)^3 \frac{1}{(2x + 5)^{1/2}}\right] (3x - 1) - 12 (x^2 + 1)^3 (2x + 5)^{1/2}}{(3x - 1)^5}$$ 7. **Derivación logarítmica:** Tomamos logaritmo natural en ambos lados: $$\ln y = \ln \left[ \frac{(x^2 + 1)^3 (2x + 5)^{1/2}}{(3x - 1)^4} \right] = \ln (x^2 + 1)^3 + \ln (2x + 5)^{1/2} - \ln (3x - 1)^4$$ 8. Usamos propiedades de logaritmos: $$\ln y = 3 \ln (x^2 + 1) + \frac{1}{2} \ln (2x + 5) - 4 \ln (3x - 1)$$ 9. Derivamos ambos lados respecto a $x$: $$\frac{y'}{y} = 3 \cdot \frac{2x}{x^2 + 1} + \frac{1}{2} \cdot \frac{2}{2x + 5} - 4 \cdot \frac{3}{3x - 1}$$ Simplificando: $$\frac{y'}{y} = \frac{6x}{x^2 + 1} + \frac{1}{2x + 5} - \frac{12}{3x - 1}$$ 10. Finalmente despejamos $y'$: $$y' = y \left( \frac{6x}{x^2 + 1} + \frac{1}{2x + 5} - \frac{12}{3x - 1} \right) = \frac{(x^2 + 1)^3 (2x + 5)^{1/2}}{(3x - 1)^4} \left( \frac{6x}{x^2 + 1} + \frac{1}{2x + 5} - \frac{12}{3x - 1} \right)$$