Si x pasa de a a a + h, con h ≠ 0, el cambio de la función partido por el cambio de x es
(f(a + h) − f(a)) / h.
Ese cociente es la pendiente de la recta secante que une (a, f(a)) con (a + h, f(a + h)).
La derivada en a es el límite de esas pendientes cuando h tiende a 0:
f′(a) = limh→0 (f(a + h) − f(a)) / h.
f′(a) se lee «efe prima de a». Es un número: la pendiente de la tangente. No es la ecuación de la recta; la recta se escribe después, con el punto y esa pendiente.
Si la derivada vale m y el punto de tangencia es (a, f(a)), la tangente es
y − f(a) = m (x − a).
Así f′(3) = 6. La tangente pasa por (3, 9) con pendiente 6:
y − 9 = 6(x − 3).
Comprobación en x = 4: y − 9 = 6·1 = 6, luego y = 15. La curva en x = 4 vale 16, distinta: la tangente toca, no se queda pegada a la parábola.
Sin álgebra, con tres incrementos:
6,1 y 5,9 y 6,01 se acercan a 6, el mismo número que el límite 6 + h.
Parar en 6h + h2 y no dividir entre h. Ese polinomio tiende a 0, y se concluiría mal que la derivada es 0. Después de dividir queda 6 + h, que tiende a 6.
Otro fallo: escribir la tangente como y − 3 = 6(x − 9), cambiando las coordenadas. El punto es (3, 9), así que se resta 9 a y y 3 a x.
Parábola y = x2 y la tangente en (3, 9). La secante de un h pequeño va casi encima de la tangente.
Cambia h, distinto de 0. Verás el cociente y la secante. Cuando h se acerca a 0, la pendiente se acerca a 6 y la recta a la tangente y − 9 = 6(x − 3).
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(3 + h)2 − 9 = 9 + 6h + h2 − 9 = h(6 + h). Al dividir entre h, que no es 0, queda 6 + h. El límite borra la h y deja 6.
La pendiente es el 6. El punto de contacto es el de la curva: x = 3, y = 9. La fórmula punto-pendiente resta cada coordenada de la del punto, no las intercambia.
Con h = 0,1 el cociente es 6 + 0,1 = 6,1. Con h = −0,1 es 5,9. Son pendientes de secantes. La derivada es el límite, 6, no uno de esos dos valores sueltos.
Escribe el razonamiento completo. Si necesitas un boceto, dibújalo en el lienzo de esta misma página.
En f(x) = x2, el cociente en x = 3 es 6 + h y el límite es 6. La tangente es y − 9 = 6(x − 3). En x = 4 esa recta vale 15 y la curva vale 16.
Calcula (f(3 − 0,2) − 9) / (−0,2) para f(x) = x2. Comprueba que coincide con 6 + h.
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