Para [matemáticas] f (x) = \ log_e \ {{\ cos ^ {- 1} ({\ dfrac {1} {\ sqrt {x}}}}) \} [/ matemáticas], ¿cuál es la derivada de [matemáticas] f (x) [/ matemáticas]?

Cuando encontré la pregunta, la función decía “\ log_e {\ cos ^ {- 1} {\ dfrac {1}} {\ sqrt {x}}}” y no se procesó. Intenté leerlo como [math] \ log_e \ left [\ cos ^ {- 1} \ left (\ dfrac {1} {\ sqrt {x}} \ right) \ right] [/ math], luego alguien lo editó en [math] \ dfrac {1} {\ sqrt x} [/ math], luego se editó en [math] \ cos ^ {- 1} \ dfrac {1} {\ sqrt x} [/ math] y finalmente a [matemáticas] \ log_e \ cos ^ {- 1} \ dfrac {1} {\ sqrt x} [/ matemáticas], que es esencialmente lo que escribí, con algunos paréntesis eliminados. Luego se convirtió en [matemáticas] \ log_e (\ cos ^ {- 1} \ dfrac {1} {\ sqrt x}) [/ matemáticas] mientras escribía la última oración, luego [matemáticas] \ log_e (\ cos ^ {- 1} (\ dfrac {1} {\ sqrt x})) [/ math] luego [math] \ log_e (\ cos ^ {- 1} \ {\ dfrac {1} {\ sqrt x}) \} [/ math] luego [math] \ log_e (\ cos ^ {- 1} \ {\ dfrac {1} {\ sqrt x} \}) [/ math]. Deje de alterar esta pregunta, tenga en cuenta que los corchetes suelen ir más hacia afuera que los corchetes que van más hacia afuera que los paréntesis (es decir, [matemática] \ {[()] \} [/ matemática]), y que las fracciones en línea NO deben ser \ dfrac , y si usa \ dfrac, debe hacer que sus paréntesis sean altos con \ left y \ right.

Con todo eso fuera del camino, déjame manejar a esa bestia. En primer lugar, lo dividimos en una composición de tres funciones. De hecho, si:

[matemáticas] f_1 (x): = \ log_ex, \ qquad f_2 (x): = \ cos ^ {- 1} (x), \ qquad f_3 (x) = \ dfrac {1} {\ sqrt x}, [ /matemáticas]

entonces evidentemente:

[matemáticas] f (x) = f_1 \ circ f_2 \ circ f_3 (x). [/ matemáticas]

Entonces solo tenemos que aplicar la regla de composición varias veces. Primero, recordemos los tres derivados:

[matemáticas] f_1 ′ (x) = \ frac1x, \ qquad f_2 ′ (x) = – \ frac {1} {\ sqrt {1-x ^ 2}}, \ qquad f_3 ′ (x) = – \ frac { 1} {2 \ sqrt {x ^ 3}}. [/ Math]

Esto supone que por [matemáticas] \ cos ^ {- 1} [/ matemáticas] te refieres a los arcos, y no a [matemáticas] \ frac {1} {\ cos x} [/ matemáticas], de lo contrario esa función sería la composición de 4 funciones [matemática] g_1 = f_1, g_2 (x) = \ frac1x, g_3 (x) = \ cos x, g_4 = f_3 [/ math], para que pueda manejar eso de una manera similar a lo que haré ahora . Ahora aplicamos la regla de composición:

[matemáticas] \ begin {align *} (f_1 \ circ f_2 \ circ f_3) ‘(x) = {} & f_1 ′ (f_2 \ circ f_3 (x)) \ cdot (f_2 \ circ f_3)’ (x) = { } \\ {} = {} & f_1 ′ (f_2 \ circ f_3 (x)) \ cdot f_2 ′ (f_3 (x)) \ cdot f_3 ′ (x) = {} \\ {} = {} & \ frac { 1} {f_2 \ circ f_3 (x)} \ cdot \ left (- \ frac {1} {\ sqrt {1- (f_3 (x)) ^ 2}} \ right) \ cdot \ left (- \ frac { 1} {2 \ sqrt {x ^ 3}} \ right) = {} \\ {} = {} & \ frac {1} {\ cos ^ {- 1} \ left (\ frac {1} {\ sqrt x} \ right)} \ cdot \ frac {1} {\ sqrt {1-x}} \ cdot \ frac {1} {2 \ sqrt {x ^ 3}}. \ end {align *} [/ math]

ACTUALIZACIÓN: Se corrigió el error de corchete mientras escribía la respuesta o corrigía los errores del código matemático en la pantalla final. Me deshice de la \ dfrac yo mismo.

[matemáticas] f (x) = \ dfrac {1} {\ sqrt {x}} = x ^ {- \ frac {1} {2}} [/ matemáticas]

Usando la regla de poder,

[matemáticas] \ dfrac {d} {dx} f (x) = – \ dfrac {1} {2} x ^ {- \ frac {1} {2} -1} [/ matemáticas]

[matemáticas] f ‘(x) = – \ dfrac {1} {2} x ^ {- \ frac {3} {2}} [/ matemáticas]

[matemáticas] f ‘(x) = – \ dfrac {1} {2} \ dfrac {1} {x ^ {\ frac {3} {2}}} [/ matemáticas]

[matemáticas] f ‘(x) = – \ dfrac {1} {2 x ^ {\ frac {3} {2}}} [/ matemáticas]

[matemáticas] f ‘(x) = – \ dfrac {1} {2 \ sqrt {x ^ 3}} [/ matemáticas]

https://www.math.hmc.edu/calculu

Use la regla de la cadena [matemáticas] \ frac {d} {dx} [f (g (x))] = f ‘(g (x)) \ cdot g’ (x) [/ matemáticas].

Diferenciar [matemática] \ log x = \ frac1x [/ matemática], luego diferenciar para [matemática] \ arccos [/ matemática], luego [matemática] x ^ n [/ matemática], bastante simple.

[matemáticas] \ displaystyle \ Rightarrow f (x) = \ log_ {e} (\ arccos (\ dfrac {1} {\ sqrt {x}})) [/ math]

[matemáticas] \ displaystyle = \ ln (\ arccos ({x} ^ {- \ frac {1} {2}})) [/ matemáticas]

Ahora, usa la regla de la cadena para encontrar la derivada. La función más interna es [matemática] {x} ^ {- \ frac {1} {2}} [/ matemática], la siguiente más interna es [matemática] \ arccos (x) [/ matemática], y la más externa es [matemática ] \ ln (x) [/ math]:

[matemáticas] \ displaystyle f ‘(x) = \ dfrac {1} {\ arccos ({x} ^ {- \ frac {1} {2}})} \ cdot – \ dfrac {1} {\ sqrt {1 – {{x} ^ {- \ frac {1} {2}}} ^ {2}}} \ cdot – \ dfrac {1} {2} {x} ^ {- \ frac {3} {2}} [/matemáticas]

[matemáticas] \ displaystyle \ boxed {= \ dfrac {{x} ^ {- \ frac {3} {2}}} {2 \ arccos ({x} ^ {- \ frac {1} {2}}) \ sqrt {1 – x ^ {- 1}}}} [/ math]