The derivative of ax^n from two perspectives.
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@ -2477,6 +2477,54 @@ $ax^n$ & $nax^{n-1}$\\\bottomrule
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\end{table}
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\end{remark*}
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Outro fato é que $ax^n$ tem derivada $anx^{n - 1}$. É um exercício
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interessante provar esse fato por dois ângulos diferentes, que são as
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definições de derivada que temos. Uma diz que
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f'(x) = \lim \fr{f(x + h) - f(x)}{h}
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sendo $h \to 0$ e a outra diz que
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f'(x) = \lim \fr{f(x) - f(c)}{x - c}
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com $x \to c$. Ambas são equivalentes, como sabemos, e obter a
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derivada por ambas nos dá a informação de que às vezes é mais fácil
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trabalhar com uma do que com a outra. Por exemplo, a derivada de
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$ax^n$ é
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\begin{align*}
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f'(x) &= \lim \fr{a(x + h)^n - ax^n}{h}\\
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&= a \lim \fr{x^n + C(n,1)x^{n-1}h + C(n,2)x^{n-2}h^2 + ... + C(n,n)h^n - ax^n}{h}\\
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&= a \lim \fr{\cancel{x^n} + C(n,1)x^{n-1}h + C(n,2)x^{n-2}h^2 + ... + C(n,n)h^n - \cancel{ax^n}}{h}\\
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&= a n x^{n - 1},
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\end{align*}
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como desejado. Já usando a outra definição, estamos interessados em
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\begin{align*}
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f'(x) &= \lim \fr{ax^n - ac^n}{x - c}\\
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&= a \lim \fr{x^n - c^n}{x - c}\\
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\end{align*}
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e vamos ter que computar uma divisão de polinômios. A divisão de $x^n
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- c^n$ por $x - c$ resulta no quociente $x^{n - 1} + c x^{n - 2} + c^2
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x^{n - 3} + ... + c^i x^{n - (i + 1)} + ... + c^{n - 1}$. O padrão é
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mais facilmente compreendido se você dividir $x^3 - c^3$ por $x - c$ e
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depois $x^4 - c^4$ por $x - c$. Feita a divisão, temos uma função
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contínua em toda a linha real e daí obtemos
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\begin{align*}
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f'(x) &= a \lim \fr{x^n - c^n}{x - c}\\
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&= a (x^{n - 1} + c x^{n - 2} + c^2 x^{n - 3} + \cdots + c^i x^{n - (i + 1)} + ... + c^{n - 1})\\
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&= a (c^{n - 1} + c c^{n - 2} + c^2 c^{n - 3} + \cdots + c^i c^{n - (i + 1)} + ... + c^{n - 1})\\
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&= a (c^{n - 1} + c^{n - 1} + \cdots + c^{n - 1})\\
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&= a n c^{n - 1}.
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\end{align*}
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Note que temos $n$ termos $c^{n - 1}$ porque o contador vai de $n - 1$
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a zero. Obtemos assim a mesma derivada, mas por percursos algébricos
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diferentes, sendo o segundo menos óbvio que o primeiro.
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\begin{theorem*}[regra da soma]
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Se $f$ e $g$ são deriváveis, então
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