Demostración de la derivada del producto paso a paso

La regla del producto para derivadas establece que si tienes dos funciones \( u(x) \) y \( v(x) \), entonces la derivada del producto \( u(x) \cdot v(x) \) con respecto a \( x \) se puede calcular mediante la fórmula:

\[(uv)’ = u’v + uv’\]

Aquí hay una explicación paso a paso de la demostración de esta regla:

Dadas dos funciones \( u(x) \) y \( v(x) \), consideramos la función \( f(x) = u(x) \cdot v(x) \).

1. Expresión del cambio infinitesimal en el producto:

Considera un pequeño cambio en \( x \), denotado por \( \Delta x \). Entonces, el cambio en \( f \) debido a \( \Delta x \) es aproximadamente igual a la suma de dos términos:

\[ \Delta f \approx u(x + \Delta x) \cdot v(x + \Delta x) – u(x) \cdot v(x) \]

2. Expandir y simplificar:

Expandimos el producto y simplificamos términos semejantes:

\[ \Delta f \approx u(x + \Delta x) \cdot v(x + \Delta x) – u(x) \cdot v(x) \]
\[ \Delta f \approx u(x + \Delta x) \cdot v(x + \Delta x) – u(x) \cdot v(x + \Delta x) + u(x) \cdot v(x + \Delta x) – u(x) \cdot v(x) \]

3. Dividir por \( \Delta x \) y tomar el límite cuando \( \Delta x \) tiende a cero:

\[ f'(x) = \lim_{{\Delta x \to 0}} \frac{u(x + \Delta x) \cdot v(x + \Delta x) – u(x) \cdot v(x + \Delta x) + u(x) \cdot v(x + \Delta x) – u(x) \cdot v(x)}{\Delta x} \]

4. Reorganizar términos y factorizar:

\[ f'(x) = \lim_{{\Delta x \to 0}} \frac{u(x + \Delta x) \cdot v(x + \Delta x) – u(x) \cdot v(x + \Delta x)}{\Delta x} + \frac{u(x) \cdot v(x + \Delta x) – u(x) \cdot v(x)}{\Delta x} \]

Factorizamos \( u(x + \Delta x) \) en el primer término y \( v(x) \) en el segundo término.

5. Usar el límite y definición de derivada:

Aplicamos el límite cuando \( \Delta x \) tiende a cero y reconocemos las definiciones de las derivadas de \( u \) y \( v \):

\[ f'(x) = u'(x) \cdot v(x) + u(x) \cdot v'(x) \]

Este es el resultado de la demostración, y es la regla del producto para derivadas. La derivada del producto de dos funciones es igual a la derivada de la primera función multiplicada por la segunda, más la primera función multiplicada por la derivada de la segunda.

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