式を変形してから n 回微分(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 式を変形してから n 回微分(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
関数 $y=\dfrac{1}{x^2-3x+2}$ について
\begin{enumerate}
\item[(1)] $y=\dfrac{a}{x-2}+\dfrac{b}{x-1}$ となる定数 $a$,$b$ を求めよ.
\item[(2)] 第 $n$ 次導関数 $y^{(n)}$ を求めよ.
\end{enumerate}
(1) $\dfrac{a}{x-2}+\dfrac{b}{x-1}=\dfrac{(a+b)x-(a+2b)}{(x-1)(x-2)}$ が $\dfrac{1}{(x-1)(x-2)}$ に等しいから,$(a+b)x-(a+2b)=1$ は $x$ についての恒等式である.両辺の係数を比較して
\[ a+b=0,\qquad -(a+2b)=1 \]
これを解いて $a=1$,$b=-1$
(2) (1) より $y=\dfrac{1}{x-2}-\dfrac{1}{x-1}$
$c$ を定数とすると,$\left(\dfrac{1}{x-c}\right)'=-\dfrac{1}{(x-c)^2}$ である.また,$\left(\dfrac{1}{x-c}\right)^{(k)}=\dfrac{(-1)^kk!}{(x-c)^{k+1}}$ が成り立つと仮定すると
\[ \left(\frac{1}{x-c}\right)^{(k+1)}=(-1)^kk!\cdot\{-(k+1)\}(x-c)^{-k-2}=\frac{(-1)^{k+1}(k+1)!}{(x-c)^{k+2}} \]
となる.よって,数学的帰納法により,すべての自然数 $n$ について $\left(\dfrac{1}{x-c}\right)^{(n)}=\dfrac{(-1)^nn!}{(x-c)^{n+1}}$
したがって
\[ y^{(n)}=(-1)^nn!\left\{\frac{1}{(x-2)^{n+1}}-\frac{1}{(x-1)^{n+1}}\right\} \]
⭐ お気に入り 0
ログインするとお気に入り・印刷リスト・PDF出力が使えます