Enunciado

Encontre uma fórmula para f n ( x ) . Se

f x = l n ⁡ ( x - 1 )

Passo 1

Oie lindx’s bora resolver mais uma?

O enunciado pede que encontremos uma fórmula geral para a n - é s i m a derivada f n ( x ) da função f x = ln ⁡ ( x - 1 ) .

Isso significa que queremos encontrar uma expressão que nos permita calcular a n - é s i m a derivada de f ( x ) para qualquer valor de n .

Para resolver esse problema, começamos encontrando as primeiras derivadas f ( x ) em relação a x .

Uma vez que encontramos algumas dessas derivadas, tentamos observar um padrão que possa nos ajudar a generalizar a n - é s i m a derivada.

No caso da função f x = ln ⁡ ( x - 1 ) , encontramos as primeiras derivadas e observamos um padrão emergindo: os coeficientes das derivadas parecem estar relacionados ao fatorial do número da derivada, e os termos restantes parecem estar relacionados a potências negativas de x - 1 .

Com base nesse padrão observado, pudemos derivar uma fórmula geral para a n - é s i m a derivada f n x que é - 1 n - 1 × ( n - 1 ) ! × x - 1 - n .

Essa fórmula nos permite calcular a n - é s i m a derivada de f ( x ) para qualquer valor de ( n ) .

Passo 2

Vamos começar encontrando as primeiras derivadas:

Primeiramente, vamos calcular a primeira derivada desta função ( n = 1 ) . Então

f ' x = 1 x - 1 = x - 1 - 1

Passo 3

Agora, vamos calcular a segunda derivada da função ( n = 2 ). Então,

f ' ' x = - 1 x - 1 - 1 - 1 = - x - 1 - 2

Passo 4

Agora, vamos calcular a terceira derivada da função ( n = 3 ). Então,

f ' ' ' x = 2 x - 1 - 2 - 1 = 2 x - 1 - 3

Passo 5

Agora, vamos calcular a quarta derivada da função ( n = 4 ) . Então,

f 4 = 2 ⋅ - 3 ⋅ x - 1 - 3 - 1 = - 6 ⋅ x - 1 - 4

Passo 6

Agora que já calculamos as 4 derivadas, podemos notar certos padrões, e são eles:

  1. O sinal está alternando entre positivo e negativo, logo, ele pode ser escrito como - 1 n - 1
  2. Aparece sempre um número antes do fator ( x - 1 ) e esse número pode ser calculado como n - 1 !  
  3. O fator ( x - 1 ) tem sempre um expoente negativo e esse expoente é - n , então, ele pode ser escrito como x - 1 - n

Passo 7

Com tudo que pudemos notar, podemos escrever uma fórmula para f n x .   Então,

f n x = - 1 n - 1 ⋅ n - 1 ! ⋅ x - 1 - n

Resposta

f n x = - 1 n - 1 ⋅ n - 1 ! ⋅ x - 1 - n

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