Soluzioni
  • La derivata di x^3 vale 3x^2, ossia la derivata della funzione f(x)=x^3 è f'(x)=3x^2, e si può calcolare con la formula di derivazione delle potenze oppure usando la definizione di derivata.

    Quale che sia il metodo scelto, il risultato è sempre lo stesso: la derivata del cubo di x è uguale a 3x2.

    (d)/(dx)[x^3] = 3x^2

    Calcolo della derivata di x3

    Consideriamo la funzione

    f(x) = x^3

    che si presenta nella forma

    f(x) = x^n con n = 3

    In generale la derivata della funzione potenza f(x) = x^n è una derivata fondamentale e vale

    (d)/(dx)[x^n] = n·x^(n-1)

    Nel caso in questione n = 3, dunque per calcolare la derivata di x^3 sostituiamo n con 3 nella formula

    (d)/(dx)[x^3] = 3·x^(3-1) = 3·x^2 = 3x^2

    e otteniamo che la derivata di x alla terza è uguale a 3x2.

    Derivata di x^3 con la definizione

    Per calcolare la derivata di una funzione f(x) con la definizione, si deve:

    • scrivere il rapporto incrementale di f(x) in un generico punto x_0 del suo dominio

    (Δ y)/(Δ x) = (f(x_0+h)-f(x_0))/(h)

    • calcolare il limite del rapporto incrementale per h che tende a zero.

    In una formula:

    f'(x_0) = lim_(h → 0) (f(x_0+h)-f(x_0))/(h)

    Applichiamola per calcolare la derivata di f(x) = x^3.

    Per comodità indichiamo un generico punto del dominio con x anziché con x_0, dunque calcoliamo

    lim_(h → 0) (f(x+h)-f(x))/(h)

    Sostituiamo l'espressione della funzione

    f(x) = x^3

    e la sua valutazione in x+h

    f(x+h) = (x+h)^3

    Ciò che ne risulta è

    (d)/(dx)[x^3] = lim_(h → 0) ((x+h)^3-x^3)/(h) =

    Sviluppiamo il cubo di binomio

    = lim_(h → 0) (x^3+3x^2h+3xh^2+h^3-x^3)/(h) =

    Sommiamo i monomi simili

    = lim_(h → 0) (3x^2h+3xh^2+h^3)/(h) =

    Raccogliamo a fattor comune h

    = lim_(h → 0) (h(3x^2+3xh+h^2))/(h) =

    Semplifichiamo

    = lim_(h → 0) (3x^2+3xh+h^2) =

    e calcoliamo il limite per sostituzione diretta, ossia sostituiamo h con 0

    = 3x^2+3x·0+0^2 = 3x^2

    In definitiva, anche con la definizione di derivata abbiamo ottenuto che la derivata del cubo di x è uguale a 3x2

    (d)/(dx)[x^3] = 3x^2

    ***

    Per concludere, ti segnaliamo:

    - la tabella sulle derivate delle funzioni elementari;

    - la lezione sulle regole di derivazione;

    - il tool sul calcolo delle derivate online, con cui puoi verificare i risultati delle derivate che calcolerai autonomamente.

    Risposta di Galois
 
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