diff --git a/calculus.tex b/calculus.tex index a012f3c..04db7da 100644 --- a/calculus.tex +++ b/calculus.tex @@ -2477,6 +2477,54 @@ $ax^n$ & $nax^{n-1}$\\\bottomrule \end{table} \end{remark*} +Outro fato é que $ax^n$ tem derivada $anx^{n - 1}$. É um exercício +interessante provar esse fato por dois ângulos diferentes, que são as +definições de derivada que temos. Uma diz que + + f'(x) = \lim \fr{f(x + h) - f(x)}{h} + +sendo $h \to 0$ e a outra diz que + + f'(x) = \lim \fr{f(x) - f(c)}{x - c} + +com $x \to c$. Ambas são equivalentes, como sabemos, e obter a +derivada por ambas nos dá a informação de que às vezes é mais fácil +trabalhar com uma do que com a outra. Por exemplo, a derivada de +$ax^n$ é +% +\begin{align*} + f'(x) &= \lim \fr{a(x + h)^n - ax^n}{h}\\ + &= 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}\\ + &= 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}\\ + &= a n x^{n - 1}, +\end{align*} +% +como desejado. Já usando a outra definição, estamos interessados em +% +\begin{align*} + f'(x) &= \lim \fr{ax^n - ac^n}{x - c}\\ + &= a \lim \fr{x^n - c^n}{x - c}\\ +\end{align*} +% +e vamos ter que computar uma divisão de polinômios. A divisão de $x^n +- c^n$ por $x - c$ resulta no quociente $x^{n - 1} + c x^{n - 2} + c^2 +x^{n - 3} + ... + c^i x^{n - (i + 1)} + ... + c^{n - 1}$. O padrão é +mais facilmente compreendido se você dividir $x^3 - c^3$ por $x - c$ e +depois $x^4 - c^4$ por $x - c$. Feita a divisão, temos uma função +contínua em toda a linha real e daí obtemos +% +\begin{align*} + f'(x) &= a \lim \fr{x^n - c^n}{x - c}\\ + &= a (x^{n - 1} + c x^{n - 2} + c^2 x^{n - 3} + \cdots + c^i x^{n - (i + 1)} + ... + c^{n - 1})\\ + &= a (c^{n - 1} + c c^{n - 2} + c^2 c^{n - 3} + \cdots + c^i c^{n - (i + 1)} + ... + c^{n - 1})\\ + &= a (c^{n - 1} + c^{n - 1} + \cdots + c^{n - 1})\\ + &= a n c^{n - 1}. +\end{align*} +% +Note que temos $n$ termos $c^{n - 1}$ porque o contador vai de $n - 1$ +a zero. Obtemos assim a mesma derivada, mas por percursos algébricos +diferentes, sendo o segundo menos óbvio que o primeiro. + \begin{theorem*}[regra da soma] Se $f$ e $g$ são deriváveis, então %