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定理:関数の積のn階導関数:「ライプニッツLeibnitzの公式」 
 
[『理工系の微分積分学』2章§1II(p.42);小平『解析入門I』§3.4定理3.11:証明付(p.127);
    笠原『微分積分学』2.3[1]定理2.13:証明付(p.48)]
     (※)  

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(Leibnitzの公式の証明)  

  [『理工系の微分積分学』2章§1II(p.42);小平『解析入門I』§3.4定理3.11:証明付(p.127);
    笠原『微分積分学』2.3[1]定理2.13:証明付(p.48)]
      

    nは自然数であるので、自然数の公理より、数学的帰納法で示すことができる。     

    (i) n =1のとき       

     (※)の左辺=( f (x) g (x) ) (1)

           =( f (x) g (x) ) '      ∵1階導関数は普通の導関数 (n階導関数の記法) 

           =f ' (x) g (x) + f (x) g ' (x) ∵関数の積の微分公式    

               

             ∵nC0=1, 1C1=1(Combinationの定義) 

           =f ' (x) g (x) + f (x) g ' (x)   

           ∵0階導関数はもとの関数、1階の導関数は普通の導関数(n階導関数の記法) 

      よって、n =1のとき、(※)が成立    

     

    (ii) l >1として、 n =lのとき(※)が成り立つと仮定する。       

      すなわち、  …(1)  

      n = l + 1 のとき、     

       (※)の左辺=( f (x) g (x) ) (l+1)     

          = [ ( f (x) g (x) ) ( l ) ]'   ∵n階導関数の定義   

            ∵(1)  

             ∵関数和の微分、関数の定数倍の微分 

           ∵関数積の微分 

            

            

            

                  

            

                     

                    ∵nC0=1, nCn=1(Combinationの定義)  

            

                    

            

                    

                     第二項のkの数え方をかえただけ  

          

          

               ∵n個の組合せと(n−1)個の組合せを関係付ける漸化式より  

                     l+1Ck= lCk +lCkー1 

          

                    ∵nC0=nCn=1(Combinationの定義) 

          

       よって、n = kで(※)が成立するならば、n = k+1でも(※)は成立。    

    (i) (ii)から、(※)は全ての自然数nについて成立する。    

           

 

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