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La regla del cociente: de dónde sale y cómo se aplica

La regla del cociente da la derivada de una función que es el cociente de otras dos. Si ff y gg son derivables en un punto y gg no se anula en él, (fg)′=f′ g−f g′g2.\left(\frac{f}{g}\right)'=\frac{f'\,g-f\,g'}{g^{2}}. Se lee así: derivada del numerador por el denominador, menos el numerador por la derivada del denominador, todo dividido entre el denominador al cuadrado. A diferencia de la regla del producto, aquí el orden importa, porque la resta no es conmutativa.

De dónde sale. El cociente puede escribirse como un producto, fg=f⋅g−1\tfrac{f}{g}=f\cdot g^{-1}. Por la regla de la cadena, (g−1)′=−g−2 g′=−g′g2\left(g^{-1}\right)'=-g^{-2}\,g'=-\tfrac{g'}{g^{2}}, y por la regla del producto (fg)′=f′⋅1g+f⋅(−g′g2)=f′ g−f g′g2,\left(\frac{f}{g}\right)'=f'\cdot\frac{1}{g}+f\cdot\left(-\frac{g'}{g^{2}}\right)=\frac{f'\,g-f\,g'}{g^{2}}, tras reducir a denominador común. La regla no es, por tanto, un resultado independiente: es la del producto aplicada a ff y a 1/g1/g.

Un ejemplo. Para x2+1x−3\tfrac{x^{2}+1}{x-3} se tiene f=x2+1f=x^{2}+1, con f′=2xf'=2x, y g=x−3g=x-3, con g′=1g'=1. Entonces (x2+1x−3)′=2x (x−3)−(x2+1)(x−3)2=x2−6x−1(x−3)2.\left(\frac{x^{2}+1}{x-3}\right)'=\frac{2x\,(x-3)-\left(x^{2}+1\right)}{(x-3)^{2}}=\frac{x^{2}-6x-1}{(x-3)^{2}}. Conviene desarrollar el numerador, pero no el denominador: dejarlo como un cuadrado muestra que es positivo, de modo que el signo de la derivada, que decide dónde crece y dónde decrece la función, es el del numerador.

Cuándo no hace falta. Si el denominador es constante, basta derivar el numerador y dividir: (x35)′=3x25\left(\tfrac{x^{3}}{5}\right)'=\tfrac{3x^{2}}{5}. Si el numerador es constante, es más cómodo escribir cg=c g−1\tfrac{c}{g}=c\,g^{-1} y aplicar la regla de la cadena: (1x2+1)′=−2x(x2+1)2\left(\tfrac{1}{x^{2}+1}\right)'=-\tfrac{2x}{\left(x^{2}+1\right)^{2}}. Y si el cociente se puede simplificar, se simplifica antes: x2−1x−1=x+1\tfrac{x^{2}-1}{x-1}=x+1 para x≠1x\neq1, cuya derivada es 11.

Errores frecuentes. El más habitual es derivar por separado numerador y denominador, (fg)′≠f′g′\left(\tfrac{f}{g}\right)'\neq\tfrac{f'}{g'}: con xx=1\tfrac{x}{x}=1, cuya derivada es 00, esa fórmula daría 11. También son frecuentes invertir el orden de la resta, que cambia el signo del resultado, y olvidar elevar al cuadrado el denominador.

Una aplicación. La derivada de la tangente sale de la regla del cociente: (sen⁡xcos⁡x)′=cos⁡xcos⁡x−sen⁡x (−sen⁡x)cos⁡2x=1cos⁡2x=1+tan⁡2x.\left(\frac{\operatorname{sen}x}{\cos x}\right)'=\frac{\cos x\cos x-\operatorname{sen}x\,(-\operatorname{sen}x)}{\cos^{2}x}=\frac{1}{\cos^{2}x}=1+\tan^{2}x.

Con la calculadora. La calculadora de derivadas aplica la regla del cociente y deriva por separado el numerador y el denominador, con el detalle de cada regla. Pueden probarse (x^2+1)/(x-3), tan(x) o x/(x^2+1).

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