我们都知道,xnx^nxn的导数为nxn−1nx^{n-1}nxn−1,那怎么证明呢?
(xn)′=limΔx→0(x+Δx)n−xnΔx=xn−1limΔx→0(1+Δxx)n−1Δxx(x^n)'=\lim\limits_{\Delta x\rightarrow 0}\dfrac{(x+\Delta x)^n-x^n}{\Delta x}=x^{n-1}\lim\limits_{\Delta x\rightarrow 0}\dfrac{(1+\frac{\Delta x}{x})^n-1}{\frac{\Delta x}{x}}(xn)′=Δx→0limΔx(x+Δx)n−xn=xn−1Δx→0limxΔx(1+xΔx)n−1
根据无穷小替换,x→0x\rightarrow 0x→0时,(1+x)a−1∼ax(1+x)^a-1\sim ax(1+x)a−1∼ax
所以xn−1limΔx→0(1+Δxx)n−1Δxx=xn−1limΔx→0n⋅ΔxxΔxx=nxn−1x^{n-1}\lim\limits_{\Delta x\rightarrow 0}\dfrac{(1+\frac{\Delta x}{x})^n-1}{\frac{\Delta x}{x}}=x^{n-1}\lim\limits_{\Delta x\rightarrow 0}\dfrac{n\cdot\frac{\Delta x}{x}}{\frac{\Delta x}{x}}=nx^{n-1}xn−1Δx→0limxΔx(1+xΔx)n−1=xn−1Δx→0limxΔxn⋅xΔx=nxn−1
所以xnx^nxn的导数为nxn−1nx^{n-1}nxn−1