Ii CAL1 • Derivacion

CALC_DER_220

Schaum - Reglas para derivar funciones

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Enunciado

En los problemas 53 y 54, hallar la $n$-ésima derivada de la función dada:
$$ y = \frac{1}{x^2} $$

Solución Paso a Paso

1. Datos del problema:
  • Función original: $y = x^{-2}$
  • Objetivo: Hallar la expresión general para $y^{(n)}$


2. Fórmulas o propiedades usadas:
  • Regla de la potencia: $\frac{d}{dx}[x^k] = k \cdot x^{k-1}$
  • Definición de factorial: $n! = n \cdot (n-1) \cdot \dots \cdot 1$


3. Desarrollo paso a paso:
Para encontrar un patrón, calculamos las primeras derivadas de $y = x^{-2}$:
  • Primera derivada ($n=1$):
    $$ y' = -2x^{-3} = \frac{-2}{x^3} $$
  • Segunda derivada ($n=2$):
    $$ y'' = (-2)(-3)x^{-4} = \frac{(-1)^2 \cdot (3 \cdot 2 \cdot 1)}{x^4} = \frac{(-1)^2 \cdot 3!}{x^4} $$
  • Tercera derivada ($n=3$):
    $$ y''' = (-2)(-3)(-4)x^{-5} = \frac{(-1)^3 \cdot (4 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 1)}{x^5} = \frac{(-1)^3 \cdot 4!}{x^5} $$


Observamos el patrón para la $n$-ésima derivada:
  1. El signo se alterna, representado por $(-1)^n$.
  2. El numerador corresponde al factorial de $(n+1)$.
  3. El exponente del denominador es siempre $n+2$.


4. Resultado final:
Asumiendo el patrón identificado para cualquier número natural $n$:
$$ \boxed{y^{(n)} = \frac{(-1)^n (n+1)!}{x^{n+2}}} $$

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