Mais sobre a regra do produto
Esta calculadora o ajudará a encontrar a derivada de funções usando a Regra do Produto. Para usar a calculadora, você precisa fornecer uma função válida para a qual haja um produto envolvido.
Um exemplo de uma função válida poderia ser algo como f(x) = x*sin(x) ou algo como g(x) = sin(x)*cos(x), apenas para mencionar alguns.
Em seguida, estamos digitando a função para a qual você deseja usar a regra do produto, você deve clicar em, basta clicar no botão "Calcular" e todas as etapas dos cálculos serão fornecidas para você.
Uma das primeiras regras da derivada que você aprenderá é de fato a Regra do Produto, já que a maioria das funções que você constrói a partir de funções elementares usa o produto de funções.
Fórmula da regra do produto
Aprendendo sobre
regra derivada
é talvez o primeiro que você fará ao aprender como
encontre a derivada
de uma função. E uma das primeiras regras que você vai aprender é a regra do produto, sem dúvida.
A regra do produto, simplificando, é uma regra que ajuda a calcular a derivada de um produto de funções. A fórmula da regra do produto é:
\[\displaystyle (f(x) g(x))' = f'(x) g(x) + f(x) g'(x) \]
Etapas para usar a regra do produto
-
Passo 1:
Identifique claramente as funções f(x) e g(x) que formam o produto com o qual você está trabalhando
-
Passo 2:
Faça simplificações, se necessário, mantendo a estrutura do produto
-
Passo 3:
Use a fórmula da regra do produto: \((f(x) g(x))' = f'(x) g(x) + f(x) g'(x) \) que envolve substituir o valor das funções f(x) e g(x), bem como de suas derivadas f'(x) e g'(x)
Ao trabalhar com uma derivada de regra de produto, você basicamente obtém a derivada do produto com base no conhecimento das funções individuais e suas derivadas.
Que outras regras derivadas existem?
Além da regra do produto, existem outras regras importantes como a regra da linearidade, a
Regra Do Quociente
que afirma que \(\frac{d}{dx} \left(\frac{f(x)}{g(x)}\right) = \frac{f'(x)g(x)-f(x)g'(x)}{g^2(x)}\), e o
Regra Da Cadeia
, que afirma que \(\frac{d}{dx} f(g(x)) = f'(g(x))g'(x)\).
Você também encontrará outras regras mencionadas por aí, como a regra da potência, que indica que \(\frac{d}{dx} x^n = n x^{n-1}\), para uma constante \(n\).
Dicas e truques
A regra do produto pode ser considerada uma regra de multiplicação derivada, e a regra do produto desempenha um papel crucial no Cálculo, por isso vale a pena aprendê-la bem.
Observe que no caso de funções multivariáveis, pode-se utilizar a regra da multiplicação de matrizes, para operar a regra do produto.
Exemplo: usando a regra do produto
Calcule a derivada de: \(f(x) = (x-1)(2x+1) \)
Solução:
Consideramos a seguinte função \(\displaystyle f(x)=\left(x-1\right)\left(2x+1\right)\), que precisa ser diferenciada.
\( \displaystyle \frac{d}{dx}\left(\left(2x+1\right)\left(x-1\right)\right)\)
By using the Product Rule: \(\frac{d}{dx}\left( \left(2x+1\right)\left(x-1\right) \right) = \frac{d}{dx}\left(2x+1\right) \cdot \left(x-1\right)+\left(2x+1 \right) \cdot \frac{d}{dx}\left(x-1\right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \frac{d}{dx}\left(2x+1\right) \cdot \left(x-1\right)+\left(2x+1 \right) \cdot \frac{d}{dx}\left(x-1\right)\)
By linearity, we know \(\frac{d}{dx}\left( x-1 \right) = \frac{d}{dx}\left(x\right)-\frac{d}{dx}\left(1\right)\) and \(\frac{d}{dx}\left( 2x+1 \right) = \frac{d}{dx}\left(2x\right)+\frac{d}{dx}\left(1\right)\), so plugging that in:
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(\frac{d}{dx}\left(2x\right)+\frac{d}{dx}\left(1\right)\right) \left(x-1\right)+\left(2x+1 \right) \left(\frac{d}{dx}\left(x\right)-\frac{d}{dx}\left(1\right)\right)\)
Since the derivative of a constant is 0, we find that:
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(\frac{d}{dx}\left(2x\right)\right) \left(x-1\right)+\left(2x+1 \right) \left(\frac{d}{dx}\left(x\right)\right)\)
It is known that \(\frac{d}{dx}\left(x\right) = 1\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(\frac{d}{dx}\left(2x\right)\right) \left(x-1\right)+\left(2x+1 \right)\)
So, we directly get: \(\frac{d}{dx}\left( 2x \right) = 2\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(2\right) \left(x-1\right)+\left(2x+1 \right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle 2x+1+2\left(x-1\right)\)
Note that \((2) \cdot (x-1) = 2x-2\cdot 1 = 2x-2\), due to the fact that we can use the distributive property on each term of the expression on the left, with respect to the terms on the right
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle 2x+1+2x-2\)
Grouping the terms with \(x\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(2+2\right)x+1-2\)
Grouping together numerical values and operating the terms that were grouped with \(x\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle 4x+1-2\)
Reducing the integers that can be subtracted together: \(\displaystyle 1-2 = -1\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle 4x-1\)
Conclusão
: Portanto, conclui-se que a derivada da função é:
\[f'(x) = 4x-1\]
Graficamente, o gráfico a seguir retrata a situação:
Exemplos de regras de produto
Encontre a derivada de: \(f(x) = x \sin(x)\)
Solução:
Neste exemplo, a função dada é \(\displaystyle f(x)=x\sin\left(x\right)\). Vamos encontrar sua derivada
\( \displaystyle \frac{d}{dx}\left(x\sin\left(x\right)\right)\)>
Usamos a Regra do Produto: \(\frac{d}{dx}\left( x\sin\left(x\right) \right) = \frac{d}{dx}\left(x\right) \cdot \sin\left(x\right)+x \cdot \frac{d}{dx}\left(\sin\left(x\right)\right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle \frac{d}{dx}\left(x\right) \cdot \sin\left(x\right)+x \cdot \frac{d}{dx}\left(\sin\left(x\right)\right)\)>
Diferenciando diretamente encontramos: \(\frac{d}{dx}\left( \sin\left(x\right) \right) = \cos\left(x\right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle \frac{d}{dx}\left(x\right) \cdot \sin\left(x\right)+x \cdot \cos\left(x\right)\)>
Então, depois de simplificar, obtemos que:
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle x\cos\left(x\right)+\sin\left(x\right)\)>
Conclusão
: Portanto, descobrimos que a derivada é dada pela seguinte fórmula:
\[f'(x) = x\cos\left(x\right)+\sin\left(x\right)\]>
O seguinte gráfico é construído para a função e sua derivada:
Exemplo: cálculo de outra regra de produto
Diferencie a seguinte função \( f(x) = x (x+1)^2 \).
Solução:
Finalmente, para este exemplo, a função dada é \(\displaystyle f(x)=x\left(x+1\right)^2\). Como existe um produto de função, podemos usar a regra do produto para diferenciação.
\( \displaystyle \frac{d}{dx}\left(\left(x+1\right)^2x\right)\)>
Usamos a Regra do Produto: \(\frac{d}{dx}\left( \left(x+1\right)^2x \right) = \frac{d}{dx}\left(\left(x+1\right)^2\right) \cdot x+\left(x+1\right)^2 \cdot \frac{d}{dx}\left(x\right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle \frac{d}{dx}\left(\left(x+1\right)^2\right) \cdot x+\left(x+1\right)^2 \cdot \frac{d}{dx}\left(x\right)\)>
Sabemos que \(\frac{d}{dx}\left(x\right) = 1\)
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle \frac{d}{dx}\left(\left(x+1\right)^2\right) \cdot x+\left(x+1\right)^2 \)>
Usando a regra da potência para um expoente constante: \(\frac{d}{dx}\left( \left(x+1\right)^2 \right) = 2x+1\cdot \frac{d}{dx}\left(x+1\right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle \left(2x+1\cdot \frac{d}{dx}\left(x+1\right)\right) x+\left(x+1\right)^2 \)>
Por linearidade, conhecemos \(\frac{d}{dx}\left( x+1 \right) = \frac{d}{dx}\left(x\right)+\frac{d}{dx}\left(1\right)\), então inserindo isso:
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle \left(2x+1\left(\frac{d}{dx}\left(x\right)+\frac{d}{dx}\left(1\right)\right)\right) x+\left(x+1\right)^2 \)>
A derivada de uma constante é 0, então:
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle \left(2x+1\left(\frac{d}{dx}\left(x\right)\right)\right) x+\left(x+1\right)^2 \)>
Sabemos que \(\frac{d}{dx}\left(x\right) = 1\)
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle \left(2x+1\right) x+\left(x+1\right)^2 \)>
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle \left(x+1\right)^2+2\left(x+1\right)x\)>
Expandindo os termos: \(\left(x+1\right)^2 = \left(x+1\right)\left(x+1\right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle \left(x+1\right)\left(x+1\right)+2\left(x+1\right)x\)>
Observe que \((x+1) \cdot (x+1) = x^2+1x+1x+1^2 = x^2+2x+1\), pois podemos usar a propriedade distributiva em cada termo da expressão da esquerda, em relação aos termos da direita
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle x^2+2x+1+2\left(x+1\right)x\)>
Observe que \((x+1) \cdot (x) = x^2+1x = x^2+x\), devido ao fato de podermos usar a propriedade distributiva em cada termo da expressão da esquerda, em relação aos termos da direita
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle x^2+2x+1+2\left(x^2+x\right)\)>
Obtemos \((2) \cdot (x^2+x) = 2x^2+2x = 2x^2+2x\), usando a propriedade distributiva em cada termo da expressão à esquerda, em relação aos termos à direita
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle x^2+2x+1+2x^2+2x\)>
Agrupando os termos com \(x\), \(x^2\)
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle \left(2+2\right)x+\left(1+2\right)x^2+1\)>
Juntando os inteiros e simplificando os termos que foram agrupados com \(x\), \(x^2\)
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle 4x+3x^2+1\)>
\( \displaystyle = \,\,\)>
\(\displaystyle \left(3x+1\right)\left(x+1\right)\)>
Conclusão
: Com base no que foi calculado acima, verifica-se que a derivada correspondente é:
\[f'(x) = \left(3x+1\right)\left(x+1\right)\]>
O seguinte gráfico é obtido para a função dada no intervalo \([-5, 5]\):
Mais calculadoras derivadas
Poucas pessoas discordarão dessa diferenciação junto com a integração e o ponto central do Cálculo.
Calculando uma derivada
é uma habilidade crucial que você precisará aprender como um estudante de cálculo.
Você pode aprender diferentes 'sabores' de diferenciação, incluindo
diferenciação parcial
assim como
diferenciação implícita
, que são usados em diferentes contextos de aplicativos.
As aplicações incluem
Linha tangente
cálculo, que é o mesmo que um
Aproximação Linear
, bem como o uso de derivadas de ordem superior, começando com
derivadas de segunda ordem
.