問題は、次の2つの関数の第 $n$ 次導関数を求めることです。 (1) $y = x^n$ (2) $y = e^{2x}$

解析学微分導関数指数関数べき乗
2025/4/21

1. 問題の内容

問題は、次の2つの関数の第 nn 次導関数を求めることです。
(1) y=xny = x^n
(2) y=e2xy = e^{2x}

2. 解き方の手順

(1) y=xny = x^n の場合:
まず、いくつか微分を計算してみます。
y=nxn1y' = nx^{n-1}
y=n(n1)xn2y'' = n(n-1)x^{n-2}
y=n(n1)(n2)xn3y''' = n(n-1)(n-2)x^{n-3}
...
y(n)=n(n1)(n2)(n(n1))xnn=n(n1)(n2)1=n!y^{(n)} = n(n-1)(n-2)\dots(n-(n-1))x^{n-n} = n(n-1)(n-2)\dots1 = n!
(2) y=e2xy = e^{2x} の場合:
同様に、いくつか微分を計算してみます。
y=2e2xy' = 2e^{2x}
y=2(2e2x)=22e2xy'' = 2(2e^{2x}) = 2^2e^{2x}
y=2(22e2x)=23e2xy''' = 2(2^2e^{2x}) = 2^3e^{2x}
...
y(n)=2ne2xy^{(n)} = 2^n e^{2x}

3. 最終的な答え

(1) y=xny = x^n のとき、y(n)=n!y^{(n)} = n!
(2) y=e2xy = e^{2x} のとき、y(n)=2ne2xy^{(n)} = 2^n e^{2x}

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