AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1202

Условие

Найти общее выражение для производной порядка \(\displaystyle{n}\) от функции \(\displaystyle{y=e^{ax}}\).

Решение

\[ \begin{aligned} & y'=a\cdot{e^{ax}};\\ & y''=a^2\cdot{e^{ax}};\\ &y'''=a^3\cdot{e^{ax}}. \end{aligned} \]

На основании полученных результатов можем выдвинуть предположение о том, что \(\displaystyle{y^{(n)}=a^n\cdot{e^{ax}}}\). Докажем эту формулу, используя метод математической индукции.

При \(\displaystyle{n=1}\) формула верна, т.е. \(\displaystyle{y'=a\cdot{e^{ax}}}\).

Пусть формула верна при \(\displaystyle{n=k}\), т.е. \(\displaystyle{y^{(k)}=a^k\cdot{e^{ax}}}\).

Докажем истинность формулы при \(\displaystyle{n=k+1}\), т.е. докажем, что \(\displaystyle{y^{(k+1)}=a^{k+1}\cdot{e^{ax}}}\).

\[ y^{(k+1)} =\left(y^{(k)}\right)' =\left(a^k\cdot{e^{ax}}\right)' =a^{k+1}\cdot{e^{ax}}. \]

При \(\displaystyle{n=k+1}\) формула верна. Следовательно, согласно методу математической индукции формула \(\displaystyle{y^{(n)}=a^n\cdot{e^{ax}}}\) истинна при всех \(\displaystyle{n\in{N}}\).

Ответ:

\(\displaystyle{y^{(n)}=a^n\cdot{e^{ax}}}\)

Источники задачи

Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №3Производная и дифференциал. Дифференциальное исчисление
Параграф №5Повторное дифференцирование
Задача №1029