Ejercicio

$derivdef\left(\sin\left(x\right)\right)$

Solución explicada paso por paso

1

Calcular la derivada $\sin\left(x\right)$ usando la definición. Aplicamos la definición de derivada: $\displaystyle f'(x)=\lim_{h\to0}\frac{f(x+h)-f(x)}{h}$. La función $f(x)$ es la función que queremos derivar, la cual es $\sin\left(x\right)$. Reemplazando $f(x+h)$ y $f(x)$ en el límite, obtenemos

$\lim_{h\to0}\left(\frac{\sin\left(x+h\right)-\sin\left(x\right)}{h}\right)$
2

Utilizando la identidad del seno de la suma de dos ángulos: $\sin(\alpha\pm\beta)=\sin(\alpha)\cos(\beta)\pm\cos(\alpha)\sin(\beta)$, donde el ángulo $\alpha$ equivale a $x$, y el ángulo $\beta$ equivale a $h$

$\lim_{h\to0}\left(\frac{\sin\left(x\right)\cos\left(h\right)+\cos\left(x\right)\sin\left(h\right)-\sin\left(x\right)}{h}\right)$
3

Factorizar la expresión por $\sin\left(x\right)$

$\lim_{h\to0}\left(\frac{\sin\left(x\right)\left(\cos\left(h\right)-1\right)+\cos\left(x\right)\sin\left(h\right)}{h}\right)$
4

Expandir la fracción $\frac{\sin\left(x\right)\left(\cos\left(h\right)-1\right)+\cos\left(x\right)\sin\left(h\right)}{h}$ en $2$ fracciones más simples con $h$ como denominador en común

$\lim_{h\to0}\left(\frac{\sin\left(x\right)\left(\cos\left(h\right)-1\right)}{h}+\frac{\cos\left(x\right)\sin\left(h\right)}{h}\right)$
5

Usamos la propiedad del límite de la suma de dos o más funciones: $\displaystyle\lim_{x\to c}(f(x)\pm g(x))=\lim_{x\to c}(f(x))\pm\lim_{x\to c}(g(x))$

$\lim_{h\to0}\left(\frac{\sin\left(x\right)\left(\cos\left(h\right)-1\right)}{h}\right)+\lim_{h\to0}\left(\frac{\cos\left(x\right)\sin\left(h\right)}{h}\right)$
6

Aplicando el Teorema del Sandwich, el cual dice que: Sea $I$ un intervalo que contiene al punto $c$, y sean $f(x)$, $g(x)$, y $h(x)$ funciones definidas en $I$. Si para todo $x$ distinta de $c$ dentro del intervalo $I$ se cumple que $g(x)\leq f(x)\leq h(x)$ y también que: $\displaystyle\lim_{x\to c}{g(x)}=\lim_{x\to c}{h(x)}=L$, entonces: $\displaystyle\lim_{x\to c}{f(x)}=L$

$\lim_{h\to0}\left(\frac{\sin\left(x\right)\left(\cos\left(h\right)-1\right)}{h}\right)+\cos\left(x\right)$
7

Si tenemos una constante dentro del límite que estamos calculando, podemos sacarla del límite: $\displaystyle \lim_{t\to 0}{\left(at\right)}=a\cdot\lim_{t\to 0}{\left(t\right)}$

$\sin\left(x\right)\lim_{h\to0}\left(\frac{\cos\left(h\right)-1}{h}\right)+\cos\left(x\right)$
8

Si directamente evaluamos el límite $\sin\left(x\right)\lim_{h\to0}\left(\frac{\cos\left(h\right)-1}{h}\right)$ cuando $h$ tiende a $0$, podemos ver que nos da como resultado una forma indeterminada

$\frac{0}{0}$
9

Podemos resolver este límite aplicando la regla de L'Hôpital, la cual consiste en encontrar la derivada tanto del numerador como del denominador por separado

$\lim_{h\to 0}\left(\frac{\frac{d}{dh}\left(\cos\left(h\right)-1\right)}{\frac{d}{dh}\left(h\right)}\right)$
10

Después de derivar tanto el numerador como el denominador, y simplificar, el límite resulta en

$\sin\left(x\right)\lim_{h\to0}\left(-\sin\left(h\right)\right)$
11

Si tenemos una constante dentro del límite que estamos calculando, podemos sacarla del límite: $\displaystyle \lim_{t\to 0}{\left(at\right)}=a\cdot\lim_{t\to 0}{\left(t\right)}$

$-\sin\left(x\right)\lim_{h\to0}\left(\sin\left(h\right)\right)$
12

Evaluar el límite reemplazando todas las ocurrencias de $\lim_{h\to0}\left(\sin\left(h\right)\right)$ por $h$

$- 0\sin\left(x\right)$
13

$x+0=x$, donde $x$ es cualquier expresión

$\cos\left(x\right)$

Respuesta final al problema

$\cos\left(x\right)$

¿Cómo debo resolver este problema?

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