Si è calcolata a parte la derivata del quadrato; questo risultato si estende facilmente a una qualsiasi potenza $ y = x^{n} $.
$ D_x x^n = n x^{n-1} $ | |
Alla maniera di Leibniz | Alla maniera NSA |
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Consideriamo la funzione $y = x^n$ ... $ \begin{cases} y = x^n \\ y + dy = (x + dx)^n \end{cases} $ sostituiamo y con $x^n$ e sviluppiamo la potenza del binomio ... $ x^n + dy = x^n + nx^{n-1}{dx} + C_{n,2}x^{n-2}{dx}^2 + ... + {dx}^n $ eliminiamo $ x^n $ $ dy = nx^{n-1}{dx} + C_{n,2}x^{n-2}{dx}^2 + ... + {dx}^n $ per ricavare la derivata dividiamo per dx ... $ \frac{dy}{dx} = \frac{nx^{n-1}{dx} + C_{n,2}x^{n-2}{dx}^2 + ... + {dx}^n}{dx} $ $ \frac{dy}{dx} = nx^{n-1} + C_{n,2}x^{n-2}{dx} ...$ (più infinitesimi di ordine superiore) A questo punto ci interessa solo la parte reale, in altri termini: $ \frac{dy}{dx} \simeq nx^{n-1} $ In parole: la derivata della potenza è data dal prodotto tra l'esponente e la potenza con esponente diminuito di 1. |
Nella NSA la definizione di derivata è: $ f'(x) = st \left( \frac{f(x + dx) - f(x)}{dx} \right) $ e per calcolare la derivata della potenza, basta sostituire $ x^{n}\ a\ f(x)$, ottenendo: $ f'(x) = st \left( \frac{(x + dx)^n - x^n}{dx} \right) $ e quindi elevando alla ennesima potenza secondo il binomio di Newton: $ f'(x) = st \left( \frac{(x + dx)^n - x^n}{dx} \right) = st \left( \frac{x^n + n x^{n-1}{dx} + C_{n, 2} x^{n-2}{dx}^2 + ... + {dx}^n - x^n}{dx} \right) $ I due termini $ x^n $ si elidono a vicenda e resta $ st \left( \frac{nx^{n-1}{dx} + C_{n, 2}x^{n-2}{dx}^2 + ... + {dx}^n}{dx} \right) $ e dividendo con la proprietà distributiva per $ dx $, resta solo: $ f'(x) = st \left( n x^{n-1} + C_{n, 2}{x^{n-2}{dx}} + ... \right) = nx^{n-1} $ come volevasi dimostrare. |
Questo risultato è valido per tutti gli esponenti interi positivi, per i quali è valido il binomio di Newton. È notevole che la formula rimane valida anche per esponenti negativi (frazioni) e per esponenti razionali (radicali).