|
Despre derivatele de ordinul n
Unul dintre cele mai frecvente tipuri de subiecte de admitere din
ultimii ani include calculul derivatelor de ordinul n pentru functii
apartinand unor tipuri diferite. In materialul de fata, vom prezenta modul
in care se determina acestea pentru anumite clase de functii.
Fireste ca in toate cazurile vom considera o functie [pic], I fiind
un interval, care este de n ori derivabila pe I (de cele mai multe ori,
este chiar indefinit derivabila pe I, adica derivabila de n ori, [pic]). In
cele mai multe cazuri, nu vom mai specifica domeniul de
definitie/derivabilitate pentru functiile care apar; aceasta ramane
misiunea utilizatorilor.
1. Functii polinomiale.
[pic]
Avem succesiv:
[pic]
[pic]
...
[pic]
[pic]
Cu alte cuvinte, dupa n derivari succesive, un polinom de gradul n se
reduce la o constanta, iar dupa inca o derivare se "stinge" (adica se
anuleaza).
Ex. rezolvat 1. Sa se arate ca daca polinomul [pic] admite radacina
[pic]de multiplicitate [pic], atunci [pic]este radacina a primelor (m-1)
derivate ale lui f.
Solutie. Se scrie f sub forma:
[pic] (1.1)
Derivam aceasta relatie si obtinem:
[pic]
Daca notam:
[pic]
rezulta:
[pic] (1.2)
Rationamentul continua cu derivarea succesiva a relatiilor obtinute,
rezultand dupa efectuarea unor notatii similare:
[pic] (1.3)
...
[pic] ceea ce incheie demonstratia.
Ex. rezolvat 2. (admitere in clasa a XI-a, 1987) Sa se determine
parametrii [pic]astfel incat polinomul [pic] sa fie divizibil cu [pic].
Solutie. Divizibilitatea cu [pic] echivaleaza cu [pic]radacina dubla si
deci (conform exercitiului precedent) se pun conditiile [pic]. Dar:
[pic]
Rezolvand sistemul, gasim: [pic].
2. Functii rationale.
Trebuie spus de la bun inceput ca nu toate functiile rationale se
deriveaza 'frumos' de n ori. Un bun exemplu este [pic]; calculul
derivatei de ordinul n pentru o astfel de functie depaseste cadrul
programei de liceu.
Care sunt atunci acele functii rationale de care ne vom ocupa? Pai
numai cele de forma [pic] unde [pic] admite numai radacini reale. In
acest caz, putem scrie:
[pic] unde [pic] sunt radacinile lui Q.
Dupa cum se cunoaste (vezi manualul de Analiza de clasa a XII-a),
functia f admite o descompunere in elemente simple de forma:
[pic]
unde C(x) este un polinom (catul impartirii lui P la Q).
2.1 Derivata de ordinul n a functiei [pic], [pic]
Calculam succesiv:
[pic]
[pic]
...
Procedam prin metoda inductiei matematice: presupunem ca pentru
[pic] avem [pic] (*) ; trebuie sa aratam ca [pic].
Derivam relatia (*) si rezulta:
[pic]
Am obtinut asadar relatia:
|