De afgeleide van
f (x) = xn

Trefwoorden/keywords: afgeleide/derivative, differentiëren/differentiation, f (x) = xn
Vergelijking
Grafiek
De grafiek van f (x) = xn voor n = 1 (de rode lijn),
n = 2 (de groene lijn) en n = 3 (de blauwe lijn)
Voor het differentiëren van deze functie gaan we uit van de definitie van de afgeleide. Laten we eerst eens een aanloopje nemen door het differentiëren van y = x0 = c:
Vergelijking
Vervolgens differentiëren we y = x1 = x:
Vergelijking
En vervolgens differentiëren we y = x2:
Vergelijking
We gaan nog een stapje verder door y = x3 te differentiëren:
Vergelijking
En als laatste pakken we ook nog y = x4:
Vergelijking
Onmiskenbaar ontstaat de volgende regelmaat:
Vergelijking
De uitdaging is dus om de afgeleide te vinden voor een willekeurige exponent n:
Vergelijking
Newton
Newton

Ik heb hiervoor telkens de haakjes weggewerkt van (x + ∆x), maar dat gaat nu niet recht-toe-recht-aan werken omdat er als exponent geen getal staat maar de variabele n. Lang geleden heeft Newton daar reeds een regenachtige dag aan besteed (of een hele mooie stralende dag) en daar is het binomium van Newton uit voortgekomen:

Vergelijking

Die breuk met die faculteiten heten de binomiaalcoëfficiënten en die noteren we als volgt:
Vergelijking
En dat spreken we uit als “n boven k”. Het binomium gaat daardoor over in:
Vergelijking
Hiermee keren we terug naar ons oorspronkelijke differentieerprobleem:
Vergelijking
Ik ga nu de eerste twee termen van de somreeks uitschrijven en dat brengt ons bij het eindresultaat:
Vergelijking
Er is ook nog een andere aanpak van dit differentieerprobleem mogelijk met behulp van logaritmisch differentiëren:
Vergelijking
Vergelijking
De afgeleide wordt dan:
Vergelijking
Grafiek
De grafiek van f' (x) voor n = 1 (de rode lijn),
n = 2 (de groene lijn) en n = 3 (de blauwe lijn)