3 votos

¿Qué describe la derivada de una función en un punto?

Entiendo que la derivada de una función $f$ en un punto $x=x_{0}$ se define como el límite $$f'(x_{0})=\lim_{\Delta x\rightarrow 0}\frac{f(x_{0}+\Delta x)-f(x_{0})}{\Delta x}$$ donde $\Delta x$ es un pequeño cambio en el argumento $x$ a medida que "pasamos" de $x=x_{0}$ a un punto vecino $x=x_{0}+\Delta x$ . Lo que me confunde es cómo interpretar correctamente su significado, es decir, qué hace la derivada $f'(x_{0})$ ¿realmente describir?

En Wikipedia dice que " la derivada de una función cuantifica la velocidad a la que cambia el valor de la función cuando cambiamos la entrada " (o palabras en ese sentido). Sin embargo, la función tiene un constante valor, $f(x_{0})$ en un punto determinado $x=x_{0}$ entonces, ¿cómo se puede discutir de manera significativa la tasa de cambio del valor de la función en ese punto?

¿Sería correcto interpretar la derivada de una función en un punto como una descripción de la "rapidez" con la que cambia su valor a medida que nos desplazamos desde ese punto a los puntos vecinos (infinitesimalmente cercanos)? (Así, en el ejemplo anterior, al pasar del punto $x_{0}$ a $x_{0}+\Delta x$ el valor de la función $f$ cambia por una cantidad $f'(x_{0})\Delta x$ para un cambio infinitesimal $\Delta x$ ). ¿Es entonces simplemente que el valor de la derivada en ese punto es igual a la pendiente de la recta tangente a la función (curva) en ese punto? (En general, la derivada de una función es a su vez una función cuyo valor en cada punto es igual a la pendiente de la recta tangente a la curva en ese punto).

2voto

Creo que te quedas con la idea de que una tasa necesita un intervalo de tiempo asociado al que se aplica. Esto no es cierto, creo que la mayoría de la gente probablemente piensa intuitivamente esto, pero considere el siguiente escenario.

Piensa en una pelota que se lanza desde un edificio. En cada momento posible, la pelota viaja a una velocidad diferente porque se acelera constantemente debido a la fuerza de la gravedad. La velocidad, por supuesto, es una tasa, específicamente, es la tasa a la que la posición de la pelota está cambiando. Así que, por mucho que se busque, no hay ningún intervalo, por pequeño que sea, en el que la velocidad de la pelota sea un número concreto. Sólo viajará a una velocidad específica en un momento del tiempo. Por lo tanto, la derivada de la posición de la pelota, en algún momento t es ese punto exacto en el espacio donde la pelota estará viajando a esa velocidad. ¿Ves? no se necesita ningún intervalo.

Si te ayuda a pensar en la tasa como una diferencia a lo largo de un tiempo infinitesimal, entonces hazlo, la definición de límite anterior dice que un momento específico y esta diferencia infinitesimal son la misma cosa. Eso es parte de la razón por la que los resultados de la calc son tan geniales. Creo que una vez que empieces a sentir que esos dos son la misma cosa no necesitarás asociar los índices con un intervalo al que se aplican. Mucha suerte.

0voto

browngreen Puntos 181

Su comprensión de la derivada es correcta. Lo único que yo reformularía ligeramente es que en lugar de decir

"al pasar del punto $x_{0}$ a $x_{0}+\Delta x$ el valor de la función $f$ cambia por una cantidad $f'(x_{0})\Delta x$ para un cambio infinitesimal $\Delta x$ "

Yo escribiría

"al pasar del punto $x_{0}$ a $x_{0}+\Delta x$ la cantidad que el valor de la función $f$ cambia se acerca a $f'(x_{0})\Delta x$ como $\Delta x$ enfoques 0 "

La razón por la que digo esto es porque en muchos casos, no hay un valor real de $\Delta x$ de manera que el cambio en $f$ de $x_{0}$ a $x_{0}+\Delta x$ realmente es igual a $f'(x_{0})\Delta x$ ya que no existe un número real que sea infinitesimalmente pequeño.

0voto

Gurjeet Singh Puntos 199

Tu interpretación de la derivada como tasa de cambio es correcta, pero hay una sutileza.

Veamos $f(x)=x^2$ donde $f:\mathbb R \to\mathbb R$ .

$f'(x)=2x$ así que $f'(1)=2$ .

¿Significa esto que la derivada $f'(1)$ es el número real $2$ ?

No es así. El $2$ en este caso es la función que toma $x$ a $2x$ . Sólo que cuando hablamos de la derivada solemos decir que toma $dx$ a $2dx$ .

De hecho, $f'(x_0)$ es a su vez una función lineal cuya gráfica es la recta tangente a la gráfica de $f$ en el punto $x_0$ . La entrada de esta función se denomina espacio tangente y $x_0$ es el origen de este espacio de entrada.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X