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Pensamiento Matemático · 5.º Derivar dos y tres veces: aceleración y curvatura

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Derivar dos y tres veces: aceleración y curvatura

✦ Segunda y terceras derivadas: cálculo por derivación sucesiva, lectura de concavidad y la cadena posición-velocidad-aceleración · Pensamiento Matemático · en 3 minutos

Roadwise Consulting

Firmado y verificado · Fernando Castro

Objetivo: Calcular e interpretar derivadas de orden superior.

3 min 17–18 años
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Derivar dos y tres veces: aceleración y curvatura

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La derivada también se puede derivar

Curvatura de Riemann.png
Imagen libre de Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0, autor: Fmercury1980)
AM1 Clase13b Derivadas de orden superior aceleracion e impulso
Video de apoyo verificado.

Derivar una función dos veces seguidas da la SEGUNDA derivada, escrita f″(x) o d²y/dx². Tres veces, la tercera f‴(x), y así sucesivamente.

Hallar las derivadas sucesivas de f(x) = x⁴

  1. Primera

    f′(x) = 4x³.

Paso 1 de 5

Interpretación física: del posición a la aceleración

Si s(t) es la posición de un objeto, su primera derivada v(t)=s′(t) es la velocidad, y la SEGUNDA a(t)=v′(t)=s″(t) es la aceleración. Derivadas sucesivas = tasas de tasas.

De la posición a la aceleración

  1. Posición s(t): dónde está
  2. Deriva, y sale la velocidad: qué tan rápido cambia
  3. Deriva de nuevo, y sale la aceleración

    Si la velocidad va en aumento, ¿la aceleración es positiva o negativa?

Interpretación geométrica: concavidad

  • La segunda derivada positiva: la curva es cóncava hacia arriba (forma de copa).
  • La segunda derivada negativa: cóncava hacia abajo (como una colina).
  • Donde la segunda derivada cambia de signo hay un posible punto de inflexión.
x² es cóncava arriba: su segunda derivada es 2 (positiva)

f(x) = x^2 · f(x) = 2*x · f(x) = 2

Practica ahora

La segunda derivada f″ mide…

Si f(x)=x³, entonces f′=3x² y f″=6x. ¿Cuánto es f″(2)?

Si s(t) es posición, s″(t) es…

La quinta derivada de un polinomio de grado 4 es 0.

Une el símbolo con su lectura

      Error al derivar dos veces f(x)=x⁴.

      Marca la línea o las líneas con error y pulsa Comprobar.

      Un auto frena hasta parar. ¿Su aceleración (la segunda derivada de la posición) es positiva o negativa mientras reduce la velocidad?

      Negativa respecto a la marcha: la velocidad disminuye.

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      ¿Todavía no te queda claro?

      No pasa nada: vamos a verlo de otra manera

      Elige el ángulo que más te ayude. Nada es obligatorio ni cuenta como nota.

      Otra explicaciónExplicámelo más fácil

      Derivar es una máquina que puedes usar dos veces

      Toma la función, saca su derivada (eso es una velocidad). Ahora TOMA ESA DERIVADA como si fuera la función nueva y vuélvela a derivar: eso te dice cómo cambia la velocidad, o sea la aceleración. No hay magia nueva: es repetir lo que ya sabes.

      ↑ Volver al objeto

      Repasa esto primeroRepasa la potencia

      Para orden superior solo necesitas bajar exponentes una y otra vez: x⁴, luego 4x³, luego 12x², luego 24x, luego 24, luego 0. Si la potencia falla, repásala antes.

      ↑ Volver al objeto

      Practica un pocoPráctica

      f(x)=x⁴. Sus derivadas son 4x³, 12x², 24x. ¿Cuánto vale la tercera derivada en x=1?

      Si la segunda derivada es negativa, la gráfica es…

      ↑ Volver al objeto

      Rutas vivas

      ¿Y ahora qué? Elige el camino por lo que necesitas

      No es un listado al azar: cada camino responde una pregunta distinta y te dice por qué.

      Conecta con

      Otra forma de comprenderlo

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