QUÉ ES EL CÁLCULO DIFERENCIAL. Explicación Básica.
Summary
TLDREl guión de este video ofrece una explicación amena y didáctica del cálculo diferencial, ideal para niños de cinco años. Se utiliza un plano cartesiano para representar funciones y se describe el cálculo diferencial como técnicas matemáticas para encontrar la pendiente de una función en un punto específico. La derivada se introduce como la pendiente de la línea tangente a la función en un punto, y se ilustra cómo esta concepto es crucial en física, donde la derivada de la posición con respecto al tiempo da la velocidad instantánea de un objeto. El video simplifica el concepto de derivada y su importancia en el cambio rápido de una función en un punto dado.
Takeaways
- 📐 El cálculo diferencial es un conjunto de técnicas matemáticas para encontrar la pendiente de una función en un punto específico.
- 🔍 La pendiente de una función en un punto se refiere a la inclinación de la tangente en ese punto, que indica la tasa de cambio de la función.
- 🚲 La pendiente se relaciona con conceptos cotidianos como la empinada de una cuesta o la velocidad en un momento dado.
- 📉 La derivada de una función en un punto es la pendiente de la línea tangente en ese punto, y representa la rapidez con la que la función cambia.
- 🤔 La derivada es crucial en el ámbito de las ciencias, ya que nos permite entender cómo varía una función en relación con otro factor, como el tiempo en física.
- 📈 La pendiente media entre dos puntos da una idea de la inclinación general de la función en ese intervalo, pero no es lo mismo que la pendiente en un punto específico.
- 🎯 El cálculo diferencial se enfoca en hallar la pendiente en un punto, no la pendiente media entre dos puntos, lo que es un concepto más avanzado.
- 🌟 La derivada es una herramienta fundamental en matemáticas, física y otras disciplinas, permitiendo entender la variación instantánea de una cantidad.
- 🧭 La tangente de un ángulo en un gráfico representa la pendiente en ese punto, y es equivalente a la derivada de la función en ese punto.
- 🕒 En física, la derivada de la función de desplazamiento con respecto al tiempo nos da la velocidad de un objeto en un instante específico.
Q & A
¿Qué es el cálculo diferencial y cómo se relaciona con las matemáticas para niños de 5 años?
-El cálculo diferencial es un conjunto de técnicas matemáticas que se utilizan para encontrar la pendiente de una función en un punto específico. Para niños de 5 años, se puede explicar como una forma de medir lo empinado que está la 'carretera' en un punto, usando una analogía simple de caminar o andar en bicicleta.
¿Cómo se representa visualmente la pendiente de una función en un plano cartesiano?
-La pendiente de una función se representa visualmente a través de líneas rectas tangentes a los puntos de la función en el plano cartesiano. Estas líneas rectas indican la pendiente en cada punto específico.
¿Qué es la derivada y cómo se relaciona con la pendiente de una función?
-La derivada de una función en un punto es la pendiente de la línea recta tangente a esa función en ese punto. Es el concepto matemático que se utiliza para describir la rapidez con la que cambia una función en un punto específico.
¿Cómo se calcula la pendiente media entre dos puntos en una función?
-La pendiente media entre dos puntos, a y b, se calcula dividiendo el incremento en el eje Y (F(x_b) - F(x_a)) entre el incremento en el eje X (x_b - x_a). Esa pendiente media representa la variación promedio de la función entre esos dos puntos.
¿Qué significa el 'incremento de X' en el contexto del cálculo diferencial?
-El 'incremento de X' se refiere a la diferencia entre los valores de X de dos puntos distintos en una función. Es el valor que se utiliza para calcular la pendiente media entre esos puntos.
¿Qué es el 'momento límite' y cómo se relaciona con la derivada de una función?
-El 'momento límite' es el concepto de hacer el incremento de X cada vez más pequeño hasta que tiende a cero. En el cálculo diferencial, este proceso se utiliza para encontrar la pendiente de la función en un punto específico, lo que se conoce como la derivada de la función en ese punto.
¿Por qué es importante conocer la pendiente de una función en un punto específico?
-Conocer la pendiente de una función en un punto específico es importante porque nos da información sobre la rapidez con la que la función cambia en ese punto. Esto es útil en muchas aplicaciones prácticas, como en física para calcular la velocidad o en economía para entender los cambios en una variable.
¿Cómo se relaciona la derivada de una función con la velocidad en física?
-En física, la derivada de una función que representa el desplazamiento de una partícula con respecto al tiempo nos da la velocidad de la partícula en un instante específico. La pendiente de la línea tangente a la gráfica de la función en ese punto es igual a la velocidad en ese instante.
¿Cómo se calcula la velocidad instantánea de una partícula en un punto dado?
-La velocidad instantánea de una partícula en un punto dado se calcula tomando la derivada de la función que representa el desplazamiento con respecto al tiempo en ese punto específico. Es igual a la pendiente de la línea tangente a la gráfica de la función en ese punto.
¿Cuál es la diferencia entre la pendiente media y la pendiente en un punto para el cálculo diferencial?
-La pendiente media es la pendiente entre dos puntos específicos en una función, mientras que la pendiente en un punto, que también se conoce como derivada, es la pendiente de la línea tangente a la función en ese punto específico. La derivada se obtiene tomando el límite de la pendiente media cuando los puntos se acercan indefinidamente el uno al otro.
¿Cómo se relaciona el concepto de derivada con el cambio instantáneo en una función?
-El concepto de derivada está directamente relacionado con el cambio instantáneo en una función, ya que describe la rapidez con la que la función cambia en un punto específico. Es una medida de la variación instantánea de una variable con respecto a otra.
Outlines
📚 Introducción al Cálculo Diferencial
El primer párrafo introduce el cálculo diferencial de una manera sencilla, explicado como si se dirigiera a niños de cinco años. Se utiliza un plano cartesiano para representar una función y se discute cómo el cálculo diferencial es un conjunto de técnicas matemáticas para encontrar la pendiente de la función en un punto específico. Se hace una analogía con la pendiente de una carretera y se describe cómo la pendiente puede variar a lo largo de la función. Además, se ilustra cómo la pendiente en un punto se puede visualizar a través de una línea tangente a la función en ese punto.
🔍 La Pendiente y la Derivada
En el segundo párrafo, se profundiza en el concepto de pendiente y se relaciona con la derivada. Se explica que la derivada de una función en un punto es simplemente la pendiente de esa función en ese punto. Se discuten los puntos donde la pendiente es cero y cómo esto indica un punto de inflexión en la función. Además, se introduce el concepto de derivada como el valor que toma la pendiente en un punto específico, y se relaciona con la tangente de un ángulo, demostrando cómo la derivada puede ser vista como la pendiente de la tangente a un punto de la función.
📉 La Pendiente Media y el Gran Salto Cualitativo
El tercer párrafo explora la diferencia entre la pendiente media y la pendiente en un punto, que es lo que se busca en el cálculo diferencial. Se describe cómo la pendiente media entre dos puntos se calcula y cómo esto es diferente a encontrar la pendiente en un solo punto. Luego, se presenta el gran salto cualitativo que ocurrió en el siglo XIX, donde los matemáticos lograron conceptualizar cómo encontrar la pendiente en un punto específico, en lugar de simplemente entre dos puntos.
🚀 Aplicaciones del Cálculo Diferencial en la Física
El cuarto y último párrafo aplica el concepto de derivada a un ejemplo de física, donde la derivada de la función de desplazamiento con respecto al tiempo (posición vs. tiempo) representa la velocidad de una partícula. Se ilustra cómo la derivada en un punto específico da la velocidad instantánea de la partícula en ese momento. Se enfatiza la importancia de la derivada para entender el cambio instantáneo de una variable con respecto a otra y cómo esta información es vital en el análisis de sistemas físicos.
Mindmap
Keywords
💡Cálculo diferencial
💡Pendiente
💡Función
💡Derivada
💡Plano cartesiano
💡Tangente
💡Incremento de X
💡Pendiente media
💡Límite
💡Velocidad
Highlights
El cálculo diferencial es un conjunto de técnicas matemáticas para encontrar la pendiente de una función en un punto específico.
La pendiente de una función representa lo empinada que está la 'carretera' en un punto dado.
La pendiente puede ser positiva, cero o negativa, dependiendo del cambio en el valor de la función.
La derivada es el nombre dado a la pendiente de una función en un punto específico.
La derivada de una función en un punto es la pendiente de la línea tangente a esa función en ese punto.
La pendiente de una función en un punto se visualiza a través de líneas rectas tangentes a la función.
El concepto de derivada es crucial en el cálculo diferencial y tiene aplicaciones prácticas en física y matemáticas.
La derivada de una función en un punto a se denota como la pendiente de la función en ese punto cuando el incremento de X tiende a cero.
La pendiente media entre dos puntos es diferente al cálculo diferencial, que busca la pendiente en un punto específico.
El cálculo diferencial es una lucha intelectual que ha desafiado la inteligencia humana y se ha desarrollado a lo largo de los siglos.
La derivada nos da la rapidez con la que una función cambia en un punto específico, lo que es vital en física y matemáticas.
La derivada es importante para entender el comportamiento instantáneo de una función, como la velocidad en física.
La pendiente de una función en un punto se relaciona con la tangente del ángulo formado por la función en ese punto.
El concepto de derivada es esencial para entender el cambio instantáneo de variables en física, como la aceleración o la velocidad.
El cálculo diferencial es una herramienta matemática que permite predecir y analizar cambios en sistemas dinámicos.
El cálculo diferencial se utiliza para encontrar la pendiente de una función, lo que es fundamental en el estudio de la optimización y la aproximación.
La derivada es una medida de la sensibilidad de una función a pequeños cambios en su entrada.
El cálculo diferencial es una parte fundamental del análisis matemático y tiene implicaciones en áreas como la economía y la ingeniería.
La derivada de una función en un punto es el límite de la pendiente de la función entre dos puntos cuando estos se acercan el uno al otro.
Transcripts
[Aplausos]
Qué es el cálculo diferencial y
explicado como si fuera para niños de 5
años vamos a por ello venga
venga venga vamos eh Mirad estoy
dibujando aquí un plano cartesiano y
ahora en
él represento una función Ahí está oh
oh qué bonito Qué bonito venga vamos
función santarina eh la representación
de la función F dex a
ver podemos decir así de forma resumida
que el cálculo diferencial es el
conjunto de técnicas
matemáticas para ser capaces de
hallar la pendiente de la
función en donde nos dé la
gana por
ejemplo en este punto Cuál es la
pendiente de de esta función
eh Aquí Cuál es la pendiente aquí Cuál
es la pendiente
eh yo que sé Aquí Cuál es la pendiente
Qué es la pendiente Juan Qué es la
pendiente Pues mira la pendiente Si tú
has caminado bueno caminado si tú has
montado en bicicleta eh la pendiente
es una una medida de de lo empinada que
está la carretera por donde te muevas si
nosotros avanzamos desde desde la
izquierda hasta la derecha hacia la
derecha Eh Pues mira eh la pendiente ves
mi mano la pendiente la voy marcando con
mi mano pendiente positiva eh la
pendiente va disminuyendo Aquí llegamos
a un punto en donde la pendiente es cero
ni subimos ni bajamos y de aquí en
adelante pues la pendiente es negativa
no hace falta pedalear y llegamos aquí
la pendiente nuevamente cero etcétera
etcétera etcétera esto es la
pendiente la pendiente concepto de
pendiente por cierto
eh voy a dibujar en cada uno de estos
puntos que he marcado podría llenarlo
todo de más puntos pero con esto nos
Vale Voy a dibujar en cada uno de estos
puntos unas líneas rectas que son
tangentes a estos puntos y la de esas
líneas rectas coincide con la pendiente
que tiene la función en cada uno de
estos puntos No no estoy ligando a la
gente verdad aquí la función tiene un
valor para la pendiente la pendiente de
esa función en este punto pues lo que
sea pues esa pendiente es la misma
pendiente que tiene esta línea recta que
es
tangente a esta función en ese
punto y aquí y aquí otro tanto Mira
eh esta este punto es especial Porque la
pendiente de esa función aquí es cero es
decir la línea recta que es tangente a
la función en este punto es es así
horizontal horizontal Pues bien
visualmente nos damos una idea de la
pendiente de la función en ese punto a
través de la línea recta Aquí también
venga eh Aquí voy a trazar también esta
línea recta que nos da una idea visual
de la pendiente aquí también venga venga
Qué bonito Qué bonito Eh Qué bonito Eh
sabéis una cosa la pendiente la
pendiente ya ya vemos lo que es la
pendiente lo empinado que está la lo
empinada que esté eh estas líneas rectas
que he
trazado la pendiente tiene otro
nombre que te suena seguro si es que
estás viendo Este vídeo es que quieres
algo con el cálculo diferencial y seguro
que has escuchado el nombre de derivada
la derivada la derivada de una
función y más en concreto de una función
en un
punto pues la derivada de una función en
un
punto No es más que la pendiente de lo
que estamos hablando en vez de decir
pendiente qué pendiente tiene esta esta
línea recta qué pendiente tiene y esta y
esta y esta y todas las que me de la
gana por aquí Bueno pues a ese valor se
le llama también la derivada de la
función Pues en este punto o en este
otro o en este otro Mira la derivada de
esta función en este punto a ver el
valor de x aquí x sub a el valor de X
aquí x sub B Pues sí repito otra vez la
derivada de esta función en este punto
punto de coordenadas x sub b y F de X
sub B este punto es lo que tiene de
coordenadas aquí estaría el valor f x
sub B la imagen de X sub B aquí está
aquí están las coordenadas del punto
bien retomo
retomo la
derivada de esta función en este punto o
para x = x sub B es
0 veis la pendiente es cer0 pendiente y
derivada de la función en el punto lo
mismo lo mismo cálculo diferencial
cálculo
diferencial no sé si me estoy explicando
la
pendiente la función la derivada de la
función el punto eh otra otra cosa Mirad
eh Mirad Mirad Mirad veis este ángulo
que voy a llamar
Alfa aquí el ángulo es cero Bueno pues
otra forma otra forma de entender lo
mismo el mismo concepto la
pendiente aquí la derivada de la función
para x = a aquí otra forma es decir el
valor de la tangente de este ángulo la
tangente de este ángulo la tangente de
ese ángulo es la pendiente aquí y además
la pendiente es la derivada la derivada
de esta función para x = a a Oh la
derivada de la función en este punto de
coordenadas x sub a f de X sub
Ah Bien bien
bien
bien un punto un punto clave un punto
enorme algo que ha desafiado a la
inteligencia del ser
humano ha sido la consecución de este
concepto lo de lo que te estoy
explicando
ahora esto Cómo se ha conseguido
incluso Todavía no he dicho por qué Por
qué es importante Qué importancia tiene
conocer la la la pendiente de esta línea
recta A quién le importa esto la línea
esta recta que indica la pendiente de la
función pues por ejemplo en ese punto
que no he hablado nada
de Para qué para qué eh un momento un
momento un momento eh yo estaba hablando
de la dificultad de conseguir eh de
conseguir manejar estos
conceptos 19 siglos 19
siglos las personas más inteligentes del
mundo si es que uno es inteligente
dedicándose a esos temas No sé igual son
todos idiotas
claro Bueno estamos hablando de de
filósofos de matemáticos de de físicos
est esta
gentuza voy a voy a atreverme tal vez a
intentar explicar de dónde de dónde
viene este concepto la pendiente de esa
línea recta que es tangente a a ese
punto De dónde viene esto Cómo cómo se
ha conseguido Qué significa lo más
importante Qué significa qué significa
venga borro borro y trato de dar una
explicación Aunque lo más importante
claro para niños pues ya ya está dicho
esto Tal vez es más complicado es más
complicado voy a centrarme ahora mismo
en un trocito de la función que había
dibujado antes eh Mirad Mirad
Mirad voy a voy a elegir aquí un punto
en el eje de las X en el eje de las x
esto serí
x sub a y por ejemplo aquí x sub B bien
bien bien bien bien bien bien Mirad eh
Mirad no hay ningún problema con con
decir cuál es la pendiente de la
función entre este punto y este otro o
mirando el eje de las x entre esta x sub
a y esta x sub B la
vendrá dada por esto y podemos hablar de
pendiente media de la función entre x
sub a y x sub b o o los puntos a y
b la pendiente será la pendiente que
tenga esta esta línea recta que que es
secante a b y a o este
triángulo lo veis voy a fijarme en el
Triángulo toma triángulo toma triángulo
esto sería a esto sería B Eh pues pues
sí si yo llamo a
esto incremento de X incremento de X es
decir x sub B men x sub a y a esto lo
llamo incremento de I es decir es decir
mira F de X sub a eh aquí tendríamos
aquí
tendríamos F x sub B FX sub B men FX sub
a sería incremento incremento de I la
pendiente de la función entre estos dos
puntos pendiente
media va a ser igual Mira voy a voy voy
a ponerlo así pendiente entre a y b va a
ser igual a a este cociente esto
dividido entre esto Ya está ya está ya
está claro
habíamos dicho que el objetivo del
cálculo
diferencial
era poder Hallar el valor de la
pendiente No no no el valor de la
pendiente de la función entre dos puntos
no no el valor de la pendiente de la
función en un punto en un punto No no en
dos Aquí tenemos el valor de la
pendiente entre dos puntos la pendiente
media es Esto no es cálculo
diferencial esto es matemáticas
primitivas lo que manejaban los griegos
por
ejemplo que me Perdonen que me Perdonen
por haberles llamado primitivos Bueno
pues pues aquí está la lucha intelectual
en medio de la cuestión el gran
salto
cualitativo 19 siglos fijaos si nosotros
queremos saber por ejemplo Cuál es la
pendiente en en el punto
a esto es esto es dibujando eso si esto
es el punto a si nosotros queremos saber
cuál es la pendiente de la función en
a o lo que es lo mismo la pendiente de
esta línea recta que que es tangente a
la función en ese este punto la función
FX Mirad lo que hay que
hacer esta distancia hay que hacerla
cada vez más pequeña es decir incremento
de X cada vez tiene que ser más pequeño
Qué pasa cuando incremento de X es cada
vez más pequeño Pues que el punto B va a
ir acercándose al punto
a y Cuanto más se acerque el punto B al
punto a pues más cerca estaremos saber
cuál es la pendiente de esta función en
ese
punto el comportamiento de esta línea
recta que es secante a la función aquí y
aquí va a ir aproximándose
a esta línea
recta que ya no es secante es tangente
al punto
a ya no aparece aquí ningún punto B
bueno
Qué pasa cuando esto se va haciendo cada
vez más y más pequeño Pues que el punto
B se va acercando a a Juan y esto Pues
en nuestro caso va Va disminuyendo
disminuyendo disminuyendo incremento de
I va disminuyendo incremento de X va
disminuyendo
sí y y Cuánto cuánto podemos hacer que
esto disminuya porque nos gustaría que
que muchísimo es a tope Nos gustaría que
B llegase a a y se fundies los dos como
en un acto
amoroso tener aquí a b
también chicos chicos
eh Cuando esto se hace muy pequeño muy
pequeño muy pequeño muy pequeño pues
pues la
pendiente de esta de esta recta secante
tiende hacia el valor de esta
recta el valor de la pendiente de esta
de esta
recta tangente a la función en ese punto
y hay un momento hay un momento límite
un momento límite un momento límite
cuando cuando esto tiende a
cero de de lo que estamos
manejando
en el que se puede
afirmar que sí
sí lo que tenemos aquí es esa pendiente
esa
pendiente esta la pendiente de esta
línea recta es decir en el límite en el
límite en esa en esa situación en donde
incremento de X tiende a cero pues es
posible afirmar que ello es igual a lo
que estamos buscando la pendiente de la
función en el punto a y Qué significa
qué significa esto Qué significa Esto
bueno eh un momento aquí tenemos ya lo
había dicho antes la
derivada la derivada de la función
respecto a X en el punto que que
estábamos tratando x a x Ahí
está Qué significa esto Qué significa
esto Por qué es importante tal vez
debería de Haberlo dicho antes sí Por
qué es importante esto en el mundo de
las
funciones Pues porque ello nos da la
rapidez con la que la función cambia en
el punto que consideremos con qué
rapidez está cambiando la función eso es
lo que es la derivada de la función en
ese punto la
de la función en ese punto la pendiente
de la línea recta que es tangente a la
función en ese
punto la rapidez con la que cambia la
función en el punto que nos dé la gana
esto es vital esto es
vital termino ya con un ejemplo de
física
mayúsculo voy a poner en el eje
horizontal el tiempo en el eje vertical
el desplazamiento y aquí
grafico pues el desplazamiento de una
partícula respecto al tiempo la función
desplazamiento vale vale vale vale vale
eh
Mirad qué
significa la derivada de esta función
por ejemplo en este punto a Qué
significa eh este punto a
correspondiente a un instante t sub a
Qué
significa esta pendiente la pendiente de
la función en ese punto Mira voy a voy a
dibujar una línea recta tangente a esta
función eh en ese punto para que podamos
visualizar la pendiente esto que estamos
hablando eh la pendiente de esta línea
recta qué es
esto en física aquí en este ejemplo en
particular es la velocidad estamos
hablando de la velocidad nenes
efectivamente la pendiente de esta línea
recta es la
velocidad de esa partícula que conocemos
perfectamente su posición para cualquier
instante la velocidad en este instante t
sub
a ahí está la estáis viendo el valor de
esa pendiente y y el valor de esa
pendiente
pues podemos obtenerlo a través de la
tangente de del ángulo que podamos medir
aquí
eh la velocidad instantánea en a es
igual a la tangente de ese ángulo
tangente de ese ángulo es igual
a la pendiente en a igual a derivada
respecto del tiempo de
de
de la función para para t = a t sub veis
veis cambio
instantáneo cambio instantáneo de la
función para cierto valor para cierto
punto a e cuando t es ig a a tenemos la
variación de la posición la variación
instantánea de la posición Y esto es la
velocidad la velocidad
basta lo dejamos
aquí
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