Relación entre la gráfica de una función y la de su derivada

Las operaciones de derivar y de integrar transforman funciones en funciones; por ejemplo, la derivada de la función
A(x)=x exp(-x2)
es la función
B(x)=(1-2x2)exp(-x2)
. Aunque estas operaciones son complicadas de hacer, la relación entre la gráfica de una función y la gráfica de su derivada es muy simple: la altura de la curva derivada es la pendiente de la otra curva. En concreto, si la función crece, su derivada es positiva, y si disminuye, su derivada es negativa.

Por poner un ejemplo, en este dibujo la función B (azul) es la derivada de la función A (roja). Para entender la relación conviene rascar con el ratón encima de la gráfica: cuando la B es positiva (cuando la letra B está por encima del eje horizontal) la A correspondiente está en un tramo de la curva roja que sube.

Cuando la B es negativa, la A está en un tramo de bajada.

Cuando la B pasa por el eje horizontal, la A está en un punto en que la curva es casi horizontal.

Y para averiguar en qué punto la curva A es más empinada, sólo tenemos que rascar hasta que la B quede lo más arriba posible.


La misma relación entre dos curvas se ve un poco más clara en este otro dibujo. Aquí la curva de arriba (la línea negra escalonada) es la derivada de la curva de abajo (la quebrada). Moviendo la bolita amarilla de arriba veremos que la altura de la escalonada en un punto (está marcada con una línea blanca) es igual a la pendiente de la quebrada (la pendiente está marcada con otra línea blanca).

En este dibujo sólo se pueden poner funciones escalonadas. Para cambiar la función, hay que rascar despacito en la parte de abajo, empezando por la izquierda.
Hay otra manera de explicar la relación entre la gráfica de una función y la gráfica de su derivada. Consiste en decir que la subida de la gráfica de la función de abajo (esta subida está marcada con una flecha) entre dos puntos (del punto verde al punto amarillo) es igual al área que intercepta la gráfica de su derivada (la función de arriba) entre esos puntos.

Más fácil: la relación entre las dos curvas es que la longitud de la flecha de abajo siempre es igual al área pintada de arriba.

Esto es otra manera de decir lo mismo que decíamos antes con lo de las pendientes.

Nota: cuando la derivada está bajo cero, las áreas se cuentan negativas. En el dibujo las áreas negativas están pintadas de azul. Desde luego, sólo se verán áreas azules arriba si abajo dibujamos una función que baje.