n 回微分の公式を帰納法で証明(A)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: n 回微分の公式を帰納法で証明(B) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
$f(x)=x^2e^x$ とする.すべての自然数 $n$ について
\[ f^{(n)}(x)=\{x^2+2nx+n(n-1)\}e^x \]
が成り立つことを,数学的帰納法で証明せよ.
[1] $n=1$ のとき,$f'(x)=2xe^x+x^2e^x=(x^2+2x)e^x$ で,右辺は $(x^2+2x+0)e^x$ であるから成り立つ.
[2] $n=k$ のとき成り立つと仮定すると $f^{(k)}(x)=\{x^2+2kx+k(k-1)\}e^x$
両辺を微分して
\[ f^{(k+1)}(x)=(2x+2k)e^x+\{x^2+2kx+k(k-1)\}e^x=\{x^2+2(k+1)x+k(k-1)+2k\}e^x \]
$k(k-1)+2k=k(k+1)=(k+1)\{(k+1)-1\}$ であるから,$n=k+1$ のときも成り立つ.
[1],[2] より,すべての自然数 $n$ について成り立つ.
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