Derivadas

Definição formal[editar | editar código-fonte]

Seja I um intervalo com mais do que um ponto do conjunto \mathbb{R} dos números reais e seja f uma função de I em \mathbb{R} (função esta que é formalmente denotada por f:I\rightarrow \mathbb{R}) . Se o ponto a\in I (lê-se: o ponto a pertence, faz parte do intervalo I), diz-se que f é derivável em a se existir o limite 2 e o mesmo for finito

f'(a)=\lim_{x\rightarrow a}\frac{f(x)-f(a)}{x-a}=\lim_{h\rightarrow0}\frac{f(a+h)-f(a)}h, onde h=x-a\leftrightarrow x=a+h.

Se for esse o caso, aquele limite designa-se por derivada da função f no ponto a e representa-se por f′(a). Note-se que a derivada de f em a, se existir, é única. Isto continuaria a ser verdade se I fosse um conjunto qualquer de números reais e se a fosse um ponto não isolado de I.

Segundo esta definição, a derivada de uma função de uma variável é definida como um processo de limite. Considera-se a inclinação da secante, quando os dois pontos de intersecção com o gráfico de f convergem para um mesmo ponto. No limite, a inclinação da secante é igual à da tangente.

Inclinação da secante ao gráfico de f

Inclinação da tangente à curva como a derivada de f(x)

O declive da secante ao gráfico de f que passa pelos pontos (x,f(x)) e (x + h,f(x + h)) é dado pelo quociente de Newton:

\frac{f(x+h)-f(x)}h.

Uma definição alternativa é: a função f é derivável em a se existir uma função φa de I em R contínua em a tal que

(\forall x\in I):f(x)=f(a)+\varphi_a(x).(x-a).

Então define-se a derivada de f em a como sendo φa(a).

Funções com valores em R^n[editar | editar código-fonte]

Se I for um intervalo de R com mais do que um ponto e se f for uma função de I em \mathbb{R}^n, para algum número natural n, as definições anteriores continuam a fazer sentido. Assim, por exemplo a função

\begin{array}{rccc}f\colon&\mathbb{R}&\longrightarrow&\mathbb{R}^2\\&x&\mapsto&(\cos(x),\operatorname{sen}(x))\end{array} (ou seja: uma função que a cada x do domínio em \mathbb{R} responde com uma coordenada no contradomínio em \mathbb{R}^n. Esta coordenada é (cosx,senx)).

é derivável e

(\forall x\in\mathbb{R}):f'(x)=(-\operatorname{sen}(x),\cos(x)).

De facto, as propriedades acima descritas para o caso