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一般のライプニッツの法則

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数学の微分積分学において一般化されたライプニッツの法則 (generalized Leibniz rule), 一般のライプニッツの法則(いっぱんのライプニッツのほうそく、英: general Leibniz rule[1];一般ライプニッツ則)あるいは単にライプニッツの法則は、積の法則(これもまたライプニッツの法則と呼ばれる)の一般化であり、f, g を n回微分可能な関数とするとき、それらの積 fg の n階微分が

で与えられることを述べるものである。ここで (n
k
)
は二項係数である。ドイツの哲学者・数学者のゴットフリート・ライプニッツの名に因む。

この法則は、積の法則と数学的帰納法を用いることで証明できる。

例

n = 1 のとき (積の微分法則)
n = 2 のとき
n = 3 のとき

各項の係数は二項定理と同様に二項係数となり、パスカルの三角形から求めることができる。

多因子版

f1, …, fm が m個の n階微分可能函数のとき、

と書ける。

ここで、 は多項係数である。

多変数版

多重指数記法を使い、より一般に

の形に規則を述べることもできる。この式は、微分作用素の合成の表象を計算する公式の導出に用いられる。実は、P, Q を(係数が十分多くの回数微分可能であるような)微分作用素とし、R ≔ P ∘ Q とするとき、R もまた微分作用素であり、R の表象が で与えられるから、ここに直接計算によって

を得る。この公式はふつう、ライプニッツの公式 (Leibniz fomula) と呼ばれる。これを用いて表象の合成が定義できて、表象全体の成す空間には環の構造が入る。

関連項目

注釈

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