Análisis 2016 Asturias
Recta tangente paralela a una recta dada
Ejercicio 4.- Dada la curva $y = x - x \ln(x)$, calcule la recta tangente a dicha curva que es paralela a la recta $x + y + 2 = 0$. (2,5 puntos)
Paso 1
Identificar la pendiente de la recta tangente
Para que la recta tangente sea paralela a la recta $x + y + 2 = 0$, ambas deben tener la misma pendiente.
Primero, expresamos la recta dada en su forma explícita ($y = mx + n$) para identificar su pendiente:
$$x + y + 2 = 0 \implies y = -x - 2$$
La pendiente de esta recta es **$m = -1$**. Por tanto, buscamos un punto en la curva donde la pendiente de la recta tangente sea también $-1$.
💡 **Tip:** Dos rectas son paralelas si y solo si sus pendientes son iguales ($m_1 = m_2$).
Paso 2
Calcular la función derivada
La pendiente de la recta tangente a la curva $f(x)$ en un punto de abscisa $x_0$ viene dada por el valor de su derivada en dicho punto, $f'(x_0)$.
Dada la función $f(x) = x - x \ln(x)$, calculamos su derivada respecto a $x$ utilizando la regla de la derivada de un producto para el término $x \ln(x)$:
$$f'(x) = \frac{d}{dx}(x) - \frac{d}{dx}(x \ln(x))$$
$$f'(x) = 1 - \left( 1 \cdot \ln(x) + x \cdot \frac{1}{x} \right)$$
$$f'(x) = 1 - (\ln(x) + 1) = 1 - \ln(x) - 1 = -\ln(x)$$
El dominio de la función y de su derivada es $(0, +\infty)$ debido a la presencia del logaritmo.
$$\boxed{f'(x) = -\ln(x)}$$
Paso 3
Localizar el punto de tangencia
Igualamos la derivada a la pendiente deseada ($m = -1$) para encontrar la abscisa $x_0$ del punto de tangencia:
$$f'(x_0) = -1 \implies -\ln(x_0) = -1$$
$$\ln(x_0) = 1$$
$$x_0 = e^1 = e$$
Ahora, calculamos la ordenada $y_0$ sustituyendo $x_0 = e$ en la función original $f(x)$:
$$y_0 = f(e) = e - e \ln(e)$$
Como $\ln(e) = 1$:
$$y_0 = e - e(1) = 0$$
El punto de tangencia es **$P(e, 0)$**.
💡 **Tip:** Recuerda que $\ln(e) = 1$ y que para despejar la $x$ en una expresión con logaritmo neperiano usamos la base $e$.
Paso 4
Determinar la ecuación de la recta tangente
Utilizamos la ecuación de la recta en forma punto-pendiente:
$$y - y_0 = m(x - x_0)$$
Sustituyendo el punto $P(e, 0)$ y la pendiente $m = -1$:
$$y - 0 = -1(x - e)$$
$$y = -x + e$$
Podemos expresarla también en su forma general o implícita:
$$x + y - e = 0$$
✅ **Resultado final:**
$$\boxed{y = -x + e}$$