Concepto de derivada
La derivada de una función $f$ en un punto $x = a$ mide la tasa de variación instantánea de $f$ en ese punto. Geométricamente, es la pendiente de la recta tangente a la gráfica de $f$ en el punto $(a, f(a))$.
Definición como límite
La derivada de $f$ en $a$ se define como el siguiente límite, si existe y es finito:
Una definición equivalente, haciendo tender la variable al punto, es:
Si el límite existe, decimos que $f$ es derivable en $a$.
Interpretación geométrica
- La recta secante que pasa por $(a, f(a))$ y $(a + h, f(a+h))$ tiene pendiente $\frac{f(a+h) - f(a)}{h}$.
- Cuando $h \to 0$, el punto $(a+h, f(a+h))$ se aproxima a $(a, f(a))$ y la secante tiende a la recta tangente.
- Por tanto, $f'(a)$ es la pendiente de la tangente a la gráfica en $x = a$.
Función derivada
Si $f$ es derivable en todos los puntos de un intervalo $I$, queda definida la función derivada $f'$, que a cada $x \in I$ le asigna el valor $f'(x)$.
resuelto: derivada de $f(x) = x^2$ en $x = 3$ usando la definición
Aplicamos la definición con $a = 3$:
Simplificando (dividiendo numerador y denominador entre $h \neq 0$):
La pendiente de la recta tangente a $y = x^2$ en el punto $(3, 9)$ es $6$.
Derivabilidad y continuidad
- Si $f$ es derivable en $a$, entonces $f$ es continua en $a$.
- El recíproco no es cierto: la función $f(x) = |x|$ es continua en $0$, pero no es derivable en $0$, porque las pendientes laterales no coinciden ($-1$ por la izquierda y $1$ por la derecha).
Errores comunes
- Confundir $f'(a)$ con $f(a)$: la derivada es un límite de cocientes incrementales, no el valor de la función.
- Olvidar que el límite debe existir y ser finito para que exista la derivada.
- Intentar derivar en puntos que no pertenecen al dominio de la función.