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Pendiente y Ecuación de la Recta Tangente

En esta lección aprenderás que la pendiente de la recta tangente a una función en un punto es el valor de la derivada evaluada en ese punto, y cómo usar la forma punto-pendiente para escribir la ecuación completa de la recta tangente con ejemplos resueltos.

Qué significa la pendiente de la recta tangente

La recta tangente a una curva en un punto es la recta que "toca" la curva en ese punto y tiene exactamente la misma inclinación que la curva en ese instante. Esa inclinación es precisamente lo que llamamos la pendiente de la recta tangente, y coincide con el valor de la derivada de la función evaluada en ese punto.

Si tienes una función \( f(x) \) y quieres la pendiente de la recta tangente en el punto donde \( x = a \), el procedimiento es siempre el mismo: encuentra la derivada \( f'(x) \) y luego evalúala en \( x = a \). El número \( f'(a) \) es la pendiente buscada. Este resultado se apoya directamente en la definición de derivada como límite de la razón de cambio.

Gráfica de \( y = x^2 \) con el punto de tangencia marcado en \( x = 1 \).

Cómo escribir la ecuación de la recta tangente

Una vez que conoces la pendiente \( m = f'(a) \) y las coordenadas del punto de tangencia \( (a, f(a)) \), puedes escribir la ecuación de la recta tangente usando la forma punto-pendiente:

\( y - f(a) = f'(a)(x - a) \)

Este proceso siempre tiene tres pasos claros:

1. Evalúa la función en \( x = a \) para obtener la coordenada \( y_1 = f(a) \).

2. Deriva la función y evalúa la derivada en \( x = a \) para obtener la pendiente \( m = f'(a) \).

3. Sustituye \( a \), \( f(a) \) y \( m \) en la forma punto-pendiente y despeja \( y \) si quieres la forma explícita.

Ejemplo resuelto

Encuentra la ecuación de la recta tangente a \( f(x) = x^2 \) en \( x = 1 \).

Primero, evalúa la función: \( f(1) = 1^2 = 1 \), así que el punto de tangencia es \( (1, 1) \).

Luego, deriva usando la regla de la potencia: \( f'(x) = 2x \), por lo que la pendiente es \( f'(1) = 2(1) = 2 \).

Finalmente, sustituye en la forma punto-pendiente: \( y - 1 = 2(x - 1) \), que al simplificar da \( y = 2x - 1 \).

Gráfica de la recta tangente \( y = 2x - 1 \), tangente a \( f(x) = x^2 \) en el punto \( (1, 1) \).

Cuando la función es más compleja

El mismo procedimiento funciona sin importar qué tan complicada sea la función, siempre que sepas derivarla correctamente. Si la función es un producto o un cociente de funciones, necesitarás la regla del producto o la regla del cociente antes de evaluar la derivada en el punto de tangencia. Si la función está compuesta dentro de otra, como \( f(x) = \sin(x^2) \), necesitarás la regla de la cadena para derivarla antes de calcular la pendiente.

Errores comunes al hallar la recta tangente

Un error frecuente es sustituir el valor de \( x = a \) en la función original en lugar de en la derivada al momento de calcular la pendiente. Recuerda: la coordenada \( y_1 \) sale de \( f(a) \), pero la pendiente \( m \) sale de \( f'(a) \), son dos evaluaciones distintas de dos funciones distintas.

Otro error común es confundir la recta tangente con la recta normal. La recta normal es perpendicular a la tangente en el mismo punto, así que su pendiente es el inverso negativo de \( f'(a) \), es decir \( -\dfrac{1}{f'(a)} \), y no debe usarse la pendiente de la tangente al escribir la ecuación de la normal.

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