A regra da potência das derivadas nos permite encontrar a derivada de uma função de maneira mais simples do que quando usamos limites. A regra da potência é usada principalmente quando temos variáveis elevadas a um expoente numérico, como $latex x^2, ~x^{-5}, ~x^{\frac{1}{2}}$, etc.
A seguir, vamos resolver 10 exercícios de derivadas com a regra da potência. Além disso, exploraremos 5 problemas para praticar a aplicação dessa regra.
CÁLCULO
Relevante para…
Resolver alguns exercícios de derivação com a regra da potência.
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Relevante para…
Resolver alguns exercícios de derivação com a regra da potência.
10 Exercícios resolvidos da regra da potência das derivadas
Cada um dos exercícios a seguir tem sua respectiva solução, onde aplicamos a regra da potência para encontrar as derivadas das funções dadas.
EXERCÍCIO 1
Encontre a derivada de $latex f(x)=x^4$.
Solução
Começamos escrevendo a fórmula para a regra da potência:
$latex f'(x^n) = nx^{n-1}$
Neste caso, temos o expoente $latex n=4$. Então, usando a regra da potência, temos:
$$\frac{d}{dx} (x^n) = \frac{d}{dx} (x^4)$$
$$\frac{d}{dx} (x^4) = 4 \cdot x^{4-1}$$
Simplificando, temos:
$$\frac{d}{dx} (x^4) = 4 x^3$$
$$f'(x)= 4 x^3$$
EXERCÍCIO 2
Qual é a derivada da função $latex f(x)=4x^3$?
Solução
Vamos resolver usando a fórmula da regra da potência das derivadas:
$latex f'(x^n) = nx^{n-1}$
Podemos identificar o expoente $latex n=3$. Assim, aplicando a regra da potência, temos:
$$\frac{d}{dx} (x^n) = \frac{d}{dx} (x^3)$$
$$\frac{d}{dx} (4x^3) = 3 \cdot (4x^{3-1})$$
Quando simplificamos a expressão, temos:
$$\frac{d}{dx} (4x^3) = 12 x^2$$
$$f'(x)= 12 x^2$$
EXERCÍCIO 3
Encontre a derivada da função $latex f(x)=7x^8$.
Solução
A fórmula para a regra da potência das derivadas é:
$latex f'(x^n) = nx^{n-1}$
Neste caso, temos o expoente $latex n=8$. Aplicando a regra da potência, temos:
$$\frac{d}{dx} (x^n) = \frac{d}{dx} (7x^8)$$
$$\frac{d}{dx} (7x^8) = 8 \cdot (7x^{8-1})$$
Quando simplificamos esta expressão, temos:
$$\frac{d}{dx} (7x^8) = 56 x^7$$
$$f'(x)= 56 x^7$$
EXERCÍCIO 4
Encontre a derivada da função $latex f(x)=3x^{-5}$.
Solução
Começamos escrevendo a fórmula para a regra da potência:
$latex f'(x^n) = nx^{n-1}$
Neste caso, temos um expoente negativo $latex n=-5$. No entanto, basta aplicar a regra da potência como nos casos anteriores:
$$\frac{d}{dx} (x^n) = \frac{d}{dx} (3x^{-5})$$
$$\frac{d}{dx} (3x^{-5}) = -5 \cdot (3x^{-5-1})$$
Quando simplificamos a expressão, temos:
$$\frac{d}{dx} (3x^{-5}) = -15 x^{-6}$$
$$f'(x)= -15 x^{-6}$$
Podemos usar as leis dos expoentes para escrever da seguinte forma:
$$f'(x) = -\frac{15}{x^6}$$
EXERCÍCIO 5
Qual é a derivada da função $latex f(x)=-5x^{-6}$?
Solução
Vamos usar a regra da potência das derivadas:
$latex f'(x^n) = nx^{n-1}$
Vemos que o expoente é $latex n=-6$. Então, usando a regra da potência com esta função, temos:
$$\frac{d}{dx} (x^n) = \frac{d}{dx} (-5x^{-6})$$
$$\frac{d}{dx} (-5x^{-6}) = -6 \cdot (-5x^{-6-1})$$
Quando simplificamos, temos:
$$\frac{d}{dx} (-5x^{-6}) = 30 x^{-7}$$
$$f'(x)= 30 x^{-7}$$
Podemos escrever da seguinte forma para simplificar:
$$f'(x) = \frac{30}{x^7}$$
EXERCÍCIO 6
Qual é a derivada de $latex f(x)=\frac{1}{x^5}$?
Solução
A fórmula da regra da potência é:
$latex f'(x^n) = nx^{n-1}$
Neste caso, temos uma variável no denominador. Assim, podemos usar as leis dos expoentes para escrever da seguinte forma:
$latex f(x)=x^{-5}$
Assim, vemos que temos o expoente $latex n=-5$. Usando a regra da potência, temos:
$$\frac{d}{dx} (x^n) = \frac{d}{dx} (x^{-5})$$
$$\frac{d}{dx} (x^{-5}) = -5 \cdot x^{-5-1}$$
Simplificando, temos:
$$\frac{d}{dx} (x^{-5}) = -5 x^{-6}$$
$$f'(x)= -5 x^{-6}$$
Usamos as leis dos expoentes novamente para escrever da seguinte forma:
$$f'(x) = -\frac{5}{x^6}$$
EXERCÍCIO 7
Determine a derivada de $latex f(x)=\frac{2}{3x^2}$.
Solução
Começamos escrevendo a fórmula para a regra da potência:
$latex f'(x^n) = nx^{n-1}$
Usamos as leis dos expoentes para escrever assim:
$latex f(x)=\frac{2}{3} x^{-2}$
Agora, temos o expoente $latex n=-2$. Usando a regra da potência, temos:
$$\frac{d}{dx} (x^n) = \frac{d}{dx} (\frac{2}{3} x^{-2})$$
$$\frac{d}{dx} (\frac{2}{3} x^{-2}) = -2 \cdot (\frac{2}{3} x^{-2-1})$$
Simplificando, temos:
$$\frac{d}{dx} (\frac{2}{3} x^{-2}) = -\frac{4}{3} x^{-3}$$
$$f'(x)= -\frac{4}{3} x^{-3}$$
Por fim, podemos escrever da seguinte forma:
$$f'(x)= -\frac{4}{3x^3}$$
EXERCÍCIO 8
Encontre a derivada da função $latex f(x)=x^{\frac{1}{3}}$
Solução
A regra de potência é:
$latex f'(x^n) = nx^{n-1}$
Neste caso, temos o expoente $latex n=\frac{1}{3}$. Quando usamos a regra da potência, temos:
$$\frac{d}{dx} (x^n) = \frac{d}{dx} (x^{\frac{1}{3}})$$
$$\frac{d}{dx} (x^{\frac{1}{3}}) = \frac{1}{3} \cdot (x^{\frac{1}{3}-1})$$
Simplificando, temos:
$$\frac{d}{dx} (x^{\frac{1}{3}}) = \frac{1}{3} x^{-\frac{2}{3}}$$
$$f'(x)= \frac{1}{3} x^{-\frac{2}{3}}$$
Usando as leis dos expoentes, podemos escrever da seguinte forma:
$$f'(x)= \frac{1}{3 x^{\frac{2}{3}}}$$
$$f'(x)= \frac{1}{3 \sqrt[3]{x^2}}$$
EXERCÍCIO 9
Encontre a derivada de $latex f(x)=\sqrt{x}$.
Solução
Temos a seguinte regra:
$latex f'(x^n) = nx^{n-1}$
Podemos usar as leis dos expoentes para reescrever o radical:
$$ \sqrt{x}=x^{\frac{1}{2}}$$
Agora, vemos que o expoente é $latex n = \frac{1}{2}$. Então, usando a regra da potência na função, temos:
$$\frac{d}{dx} (x^n) = \frac{d}{dx} (x^{\frac{1}{2}})$$
$$\frac{d}{dx} (x^{\frac{1}{2}}) = \frac{1}{2} \cdot ( x^{\frac{1}{2}-1})$$
Simplificando, temos:
$$f'(x) = \frac{1}{2} x^{-\frac{1}{2}}$$
Usando as leis dos expoentes, escrevemos da seguinte forma:
$$f'(x) = \frac{1}{2x^{\frac{1}{2}}}$$
$$f'(x) = \frac{1}{2\sqrt{x}}$$
EXERCÍCIO 10
Encontre a derivada de $latex f(x)=\frac{1}{\sqrt{x}}$.
Solução
Temos a seguinte regra:
$latex f'(x^n) = nx^{n-1}$
Usamos as leis dos expoentes para escrever a função assim:
$$ \frac{1}{\sqrt{x}}=x^{-\frac{1}{2}}$$
O expoente da função é $latex n = -\frac{1}{2}$. Então, aplicando a regra da potência na função, temos:
$$\frac{d}{dx} (x^n) = \frac{d}{dx} (x^{-\frac{1}{2}})$$
$$\frac{d}{dx} (x^{-\frac{1}{2}}) = -\frac{1}{2} \cdot ( x^{-\frac{1}{2}-1})$$
Simplificando, temos:
$$f'(x) = -\frac{1}{2} x^{-\frac{3}{2}}$$
Podemos usar as leis dos expoentes novamente para escrever:
$$f'(x) = -\frac{1}{2x^{\frac{3}{2}}}$$
$$f'(x) = -\frac{1}{2\sqrt{x^3}}$$
5 Exercícios da regra da potência das derivadas para resolver
Aplique a regra da potência para encontrar as derivadas das seguintes funções.
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