Demonstração da derivada da função cosseno

Demonstração da derivada da função cosseno

Neste post apresenta-se a Demonstração da derivada da função cosseno. Para isto utiliza-se a definição de derivada:

 

\displaystyle\frac{d}{dx}\big[f(x)\big]=\displaystyle\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{f(x+h)-f(x)}{h} .

Assim, tem-se:

 \displaystyle\frac{d}{dx}\big[cos(x)\big]=\displaystyle\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{cos(x+h)-cos(x)}{h} .

Aplicando a propriedade trigonométrica da soma de arcos, obtém-se:

\displaystyle\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{cos(x+h)-cos(x)}{h}=\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{cos(x)cos(h)-sen(x)sen(h)-cos(x)}{h} .

O próximo passo é utilizar a propriedade da soma dos limites dividindo o problema em dois limites:

\displaystyle\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{cos(x)cos(h)-sen(x)sen(h)-cos(x)}{h}=\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{cos(x)cos(h)-cos(x)}{h}- 

\displaystyle \lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{sen(x)sen(h)}{h} .

Colocando em evidencia tem-se: 

\displaystyle\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{cos(x)\left (cos(h)-1 \right )}{h}-\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{sen(x)sen(h)}{h} .

Aplicando no primeiro limite o truque matemático de multiplicar o numerador e denominador pela mesma expressão fica-se com:

\displaystyle\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{cos(x) \Big(cos(h)-1\Big) \Big(cos(h)+1 \Big)}{h\Big(cos(h)+1\Big)}-\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{sen(x)sen(h)}{h}=

\displaystyle\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{cos(x) \Big(cos^{2}(h)-1\Big)}{h\Big(cos(h)+1\Big)}-\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{sen(x)sen(h)}{h} .

Fazendo o uso da Identidade Trigonométrica \displaystyle sen^{2}(h)+cos^{2}(h)=1 obtém-se:

\displaystyle\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{cos(x) \Big(-sen^{2}(h)\Big)}{h\Big(cos(h)+1\Big)}-\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{sen(x)sen(h)}{h}= 

\displaystyle-\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{cos(x)sen(h)sen(h)}{h\Big(cos(h)+1\Big)}-\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{sen(x)sen(h)}{h} .

Conhecendo a propriedade da multiplicação de Limites pode-se separar os limites da seguinte forma:

\displaystyle-\lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{cos(x)sen(h)}{cos(h)+1}\cdot \lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{sen(h)}{h}-\lim\limits_{h\rightarrow 0}sen(x)\cdot \lim\limits_{h\rightarrow 0}\frac{sen(h)}{h} .

Percebe-se que o segundo limite e o quarto são limites fundamentais. Para os demais apenas aplica-se a definição:

\displaystyle-\frac{cos(x)\cdot 0}{1+1}\cdot 1-sen(x)\cdot 1=-sen(x) .

Publicado em 03/04/2017, em Derivadas.