3. a) Hallar la ecuación de la recta tangente a la gráfica de \[ f(x)=\ln (4 x+1)+\frac{7}{3 x+1} \] en \( x=0 \) b) Si \( y=\operatorname{sh}(x) \), verificar que \( y^{\prime \prime}=y \) c) Si \( f(x)=\operatorname{tg}^{2}(x) \) y \( g(x)=\sec ^{2}(x) \), comprobar que \( f^{\prime}(x)=g^{\prime}(x) \)
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Beyond the Answer
Para hallar la ecuación de la recta tangente a la gráfica de la función dada en \( x=0 \), primero necesitamos calcular la derivada \( f'(x) \). La función es \( f(x)=\ln(4x+1)+\frac{7}{3x+1} \). Evaluamos \( f(0) \) y \( f'(0) \): 1. \( f(0) = \ln(1) + \frac{7}{1} = 7 \). 2. Para \( f'(x) \), aplicamos la regla de la derivada. La derivada se obtiene como: \[ f'(x) = \frac{4}{4x+1} - \frac{21}{(3x+1)^2} \] Evaluamos \( f'(0) \): \[ f'(0) = \frac{4}{1} - \frac{21}{1} = 4 - 21 = -17. \] La ecuación de la recta tangente es \( y - 7 = -17(x - 0) \) o \( y = -17x + 7 \). --- Para verificar que \( y' = \operatorname{sh}(x) \), primero recordemos que \( y = \operatorname{sh}(x) \) a partir de la definición de la función seno hiperbólico. Derivamos \( y \): \[ y' = \operatorname{ch}(x) \] Al derivar nuevamente, encontramos: \[ y'' = \operatorname{sh}(x). \] Esto muestra que \( y^{\prime \prime} = y \), cumpliendo así la relación solicitada. --- Para comprobar que \( f'(x) = g'(x) \) donde \( f(x) = \operatorname{tg}^2(x) \) y \( g(x) = \sec^2(x) \), observamos que: 1. La derivada de \( f(x) \) utilizando la regla de la cadena es: \[ f'(x) = 2 \operatorname{tg}(x) \cdot \operatorname{ch}^2(x). \] 2. Para \( g(x) \): \[ g'(x) = 2\operatorname{tg}(x) \cdot \operatorname{ch}^2(x). \] Por lo tanto, se cumple que \( f'(x) = g'(x) \), lo que valida la relación entre las funciones.
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