Livro de Matemática

Regra da cadeia

A regra da cadeia é utilizada para encontrar a derivada de funções compostas, que são mais elaboradas.

Suponhamos duas funções f(x) = cosx e u(x) = x³. Podemos fazer uma composição destas funções da seguinte forma f(u(x)) ou f(x³) = cos(x³). A função f(u(x)) é uma função composta, f ° u.
Para calcularmos a derivada da função composta f(u(x)) fazemos a derivada da função de dentro vezes a derivada da função de fora.

f(u(x)) = cos(x³)

f'(u(x)) =
du
dx
df
du

Ou seja, f'(u(x)) = u'(x) • f'(u).

(x³)’ • (cosu)’
3x²(-senu)
3x²(-senx³)
-3x²senx³
f'(u(x)) = -3x²senx³

Exemplo 1

Encontre a derivada da função f(x) = (x² + 1)50.


A função f(x) = (x² + 1)50 é composta com a função u(x) = x² + 1. Portanto, tem-se:

f(u) = u50 e u(x) = x² + 1.

A derivada é calculada fazendo:

f'(u(x)) =
du
dx
df
du
dy
dx
=
du
dx
dy
du
dy
dx
= u'(x) • f'(u)
dy
dx
= (x² + 1)’ • (u50)’
dy
dx
= 2x50u49
dy
dx
= 100x(x² + 1)49

Exemplo 2

Encontre a derivada da função f(x) = ln(3x³ – 7x).


A função f(x) = ln(3x³ – 7x) é uma função composta pelas funções f(u) = ln(u) e u(x) = 3x³ – 7x.

Vamos derivar a função u(x).

du
dx
= 9x² – 7

Agora derivamos a função f(u) = ln(u).

dy
du
=
1
u

Portanto, a derivada que procuramos é:

dy
dx
=
du
dx
dy
du
dy
dx
= 9x² – 7
1
3x³ – 7x
dy
dx
=
9x² – 7
3x³ – 7x

Exemplo 3

Encontre a derivada da função f(x) = ln(cosx).


Verificando a tabela de derivadas temos que:

y = ln(u) =
u’
u

Logo,

y = ln(cosx) = y’ =
(cosx)’
cosx
y’ =
-senx
cosx

y’ = -tgx

Exemplo 4

Encontre a derivada da função f(x) = ln(x + lnx).


Lembre-se de que é possível resolver a derivada de uma função composta verificando uma regra possível na tabela de derivadas ou multiplicando a derivada da função interna pela derivada da função externa.

Função interna = x + lnx
Função externa = ln(x + lnx)

Derivada da função interna

(x + lnx)’ = 1 +
1
x
=
x + 1
x

Derivada da função externa:

(ln(x + lnx))’ =
1
x + lnx

A derivada da função f(x) = ln(x + lnx) é:

f'(x) =
x + 1
x
1
x + lnx
f'(x) =
x + 1
x(x + lnx)

Exemplo 5

Encontre a derivada da função f(x) = senx² e h(x) = sen²x.


f(x) = senx²
f(x) = sen(x²)

f(u) = sen(u)
u(x) = x²

f'(u) = cos(u)

u'(x) = 2x;

f'(x) = u'(x) • f'(u)
f'(x) = 2x • cos(u)
f'(x) = 2xcos(x²)


h(x) = sen²x
h(x) = (senx)²

h(u) = u²
u(x) = senx

h'(u) = 2u
u'(x) = cosx

h'(x) = u'(x) • h'(u)
h'(x) = cosx • 2u
h'(x) = cosx2(senx)
h'(x) = 2cosx.senx

Exemplo 6

Encontre a derivada da função f(x) = ex5 – 7.


Pela tabela de derivadas temos:

y = eu   y’ = eu • u’
y = ex5 – 7   y’ = ex5 – 7 • (x5 – 7)’
y’ = ex5 – 7 • 5x4 = 5x4ex5 – 7

Exemplo 7

Encontre a derivada da função f(x) = eex.


f(x) = eex

f(u) = eu
f'(u) = eu

u(x) = ex
u'(x) = ex

f'(x) = f'(u) • u'(x)
f'(x) = eu • ex
f'(x) = eex • ex
f'(x) = ex + ex