Enunciado

Encontre a fórmula para f n x .

36. f x = x

Passo 1

E aí, galerinha!

Nesse problema foi dada a função

f x = x

E nosso objetivo é descobrir uma fórmula para qualquer derivada de ordem n de f .

Parece complicado?

Podemos reescrever a função do enunciado como

f x = x 1 / 2

Dessa forma, para calcular sua derivada podemos aplicar a regra da potência.

f x = x a ,     f ' x = a x a - 1

Com isso, vamos aplicar a derivada de f repetidamente até encontrar uma relação de recorrência para f n

Veja só!

Passo 2

Como ele quer a n-ésima derivada a gente tem que ir derivando e tentar enxergar um padrão que vai se repetindo:

Calculando a primeira derivada pela regra da potência.

f ' x = 1 2 ⋅ x - 1 / 2

Se a gente derivar mais uma vez:

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

E denovo:

f ' ' ' x = - 1 2 2 ⋅ - 3 2 ⋅ x - 5 2 = 3 2 3 x - 5 2

E denovo, denovo

f 4 x = 3 2 3 ⋅ - 5 2 ⋅ x - 7 2 = 3 · 5 2 4 x - 7 2

Esse já deu pra perceber né? Cada vez que deriva, um 2 é multiplicado no denominador, um numero impar maior que o anterior é multiplicado no numerador, além do sinal que se altera a cada derivada, então a derivada n-ésima é igual a:

f n x = - 1 n - 1 1 3 5 ⋅ ⋅ ⋅ 2 n - 3 2 n ⋅ x - ( 2 n - 1 ) / 2

E aí! o que achou? Responde Aí!

Resposta

f n x = - 1 n - 1 1 3 5 ⋅ ⋅ ⋅ 2 n - 3 2 n ⋅ x - ( 2 n - 1 ) / 2

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