أجعل حجم الكتابة متوسط لأفضل قراءة                               التفاضـل

القسم الثالث

قواعد الاشتقاق

 

   أولاً : المشتقة الأولى للمقدار الثابت ص = حـ

البرهان :

        ص =  د(س) =  حـ     (1)

        د(س + هـ) =  حـ       (2)   إحداث تغير قدره هـ  في س ، لاحظ  حـ  ثابت لا يحدث أي تغير في قيمتها

        ت(هـ) = د(س + هـ) د(س) =  حـ حـ = 0     بطرح (1) من (2)  وهذا قيمة التغير في الدالة

                        د(س + هـ) د(س)

        م(هـ) = ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ = 0 لاحظ هـ ≠  صفر وهذا قيمة متوسط التغير للدالة وهو

                                    هـ

                                           د(س + هـ) د(س)

        د¯(س) = غــــــــــــــــا ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ  لاحظ هـ ≠  صفر وهذا قيمة معدل التغير للدالة وهو

                         هـ 0              هـ

  

                    = صفر

 

برهان آخر لمشتقة الثابت

        إن الخط البياني للمعادلة ص = حـ هو خط مستقيم يوازي محور السينات فلأي قيمة على الخط البياني س0 ابتدائية ولأي تغير في س فلا يحدث أي تغير مناظر في ص أي أن مقدار التغير ت(هـ) = صفر وبالتالي م(هـ) = 0 وعليه فإن المشتقة الأولى عند س = س0 = صفر أي ص¯ =  صفر  

فلأي كمية ثابتة تكون المشتقة الأولى صفراً

برهان ثالث لمشتقة الثابت

        الدالة ص = حـ يمثلها بيانياً مستقيم يوازي محور السينات و المماس عند أي نقطة هو المستقيم نفسه أي موازياً محور السينات الذي ميله صفر وعليه يكون ميل منحنى الدالة ص = حـ عند أي نقطة عليه = صفر وعليه فالمشتقة الأولى = صفر

 المعامل التفاضلي الأول(المشتقة الأولى) للمقدار الثابت = صفر فمثلاً 

    ص = 7 ¬  ص¯ =  صفر  

    ص = ل ¬  ص¯ =  صفر  حيث ل ثابت

 

   ثانياً : المشتقة الأولى للدالة ص = د(س) = س     تعرف هذه الدالة بالدالة المحايدة

البرهان :

     د(س) = س      (1)

    د(س + هـ ) = س + هـ   (2)

    د(س + هـ ) ـ  د(س) = هـ   وهذا ت(هـ) مقدار التغير في الدالة

                   د(س + هـ) د(س)          هـ 

    م(هـ) = ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ = ــــــــ  = 1 لاحظ هـ ≠  صفر وهذا قيمة متوسط التغير للدالة وهو

                             هـ                       هـ

                                      د(س + هـ) د(س)

    د¯(س) = غــــــــــــــــا ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ  لاحظ هـ ≠  صفر وهذا قيمة معدل التغير للدالة وهو

                    هـ 0              هـ

  

                = 1

 

 المعامل التفاضلي الأول(المشتقة الأولى) لدالة بالنسبة لنفسها = 1

 

 ثالثاً : المشتقة الأولى للدالة د(س) = سن  ،  د(س) = أ سن    الدالة الأسية

البرهان : د(س) = سن

 

   رابعاً : المشتقة الأولى للمجموع الجبري لدالتين أو أكثر

          ص = ع ± ى       كل من ص ، ع ، ى دوال في المتغير س

          ص¯ = ع¯ ± ى¯    يمكن البرهنة بنفس الطريقة السابق

    يمكن تعميم ذلك على أكثر من دالتين بالصورة

          ص = ع ± ى ± ل          كل من ص ، ع ، ى ، ل دوال في المتغير س

          ص¯ = ع¯ ± ى¯ ±  ل¯   يمكن البرهنة بنفس الطريقة السابق

أمثلـــــــــة

مثال (1)

    إذا كان :  ص = 3 س4 + 5 س2 – 4 س + 7

    فــــإن :  ص¯ = 3 × 4 س3 + 5 × 2 س – 4 + 0

                ص¯ = 12 س3 + 10 س – 4

مثال آخر (2)

    إذا كان :  ف = 3 ن2 + 5 ن – 4  ،  ف المسافة ، ن الزمن   

    فـــــإن :  ف¯= 6 ن + 5    

مثال ثالث (3)

        أوجد ميل المماس للمنحنى ص = س3 + 2 س2 – 6 س + 5 عند النقطة ( 1 ، 2 )  وما قيمة الزاوية التي يصنعها هذا الماس مع الاتجاه الموجب لمحور السينات

الحـــل :

        ص = س3 + 2 س2 – 6 س + 5

        ص¯ = 3 س2 + 4 س – 6    ميل المماس عند أي نقطة على المنحنى

        [ ص¯ ]( 1 ، 2 ) = 3 × 1 + 4× 1 – 6

        [ ص¯ ]( 1 ، 2 ) = 1

        ميل المماس المطلوب = 1

        طـاهـ = 1  حيث هـ الزاوية المطلوبة

        هـ = 45ه  

 

 

   خامساً : المشتقة الأولى للدالة  ص = ع × ى أو د(س) = ع(س) × ى(س) ـ

البرهان :

أي أن المشتقة الأولى لحاصل ضرب دالتين يساوي الأولى × مشتقة الثانية + الثانية × مشتقة الأولى

مثال :

    إذا كانت المشتقة الأولى للدالة حاس هي حتاس فإن

        ص = س حاس                ص = س حتاس + 1 حاس = س حتاس + حاس

 

   سادساً : المشتقة الأولى لقسمة دالتين ع(س) ، ى(س)

 

     

مثل(1) : إذا كانت د(س) = (س + 1)(س3 –4)  فأوجد د¯(س)

الحـــل :

            د¯(س) = (س + 1) × ( 3س2 0) + (1 + 0) × (س3 4)

            د¯(س) = (س + 1) × ( 3س2) + (1) × (س3 4)

            د¯(س) = 3س2(س + 1) + س3 4

            د¯(س) = 3س3 + 3س2 + س3 4

            د¯(س) = 4س3 + 3س2 4

يمكن وضع د(س) بصورة كثيرة حدود بالصورة التالية ومن ثم الاشتقاق ويكون هذا حلاً للمسألة كالآتي : ـ

              د(س) =  س4 +  س3 4 س –4   ( ناتج ضرب القوسين)

            د¯(س) = 4س3 + 3س2 4 × 1 0

            د¯(س) = 4س3 + 3س2 4

   سابعاً : المشتقة الأولى لدالة الدالة  ص = ع ن

لاحـظ : لا يمكن اختصار د ع مع  د ع فليس لها معنى مستقل في حين إمكانيته في D ع  ،  D ع لوجود معنى لها بقيمة التغير في ع

يمكن وضع القاعدة السابقة على الصورة :ـ   ص = ع  ن  فإن ص¯ =  ن ع ن-1 × ع¯

وكثيراً ما نجد الصورة :ـ  د(س) = [ ق(س)]ن حيث يكون  د¯(س) = ن [ ق(س) ]ن-1 ×  ق¯(س)

ومن الجدير بالذكر هنا القول بأن ص = س ن  يكون ص¯ = ن س ن × 1   حيث 1 مشتقة س كما نعلم وعليه يجب القول دوماً بأن :ـ

مشتقة الدالة الآسية يساوي الأس مضروباً في الدالة بالأس السابق ـ 1 والناتج مضروباً في مشتقة الأساس

 مثال (1) :

إذا كانت ص = ( 3 س4 + 2 س –1 )5  فإن

 ص¯ = 5( 3 س4 + 2 س 1 )4( 12 س3 + 2 )

ص¯ = 10 (3 س4 + 2 س 1)4 (10 س3 + 1)

وهناك من يعجبه الحل بوضع ع مساوياً ما بداخل القوس ويعوض ويشتق كما يلي : ـ

 ثامناً : المشتقة الأولى  للدالة الضمنيـة

ما ذا يحدث إذا اشتقينا الدالة ص3 وهي دالة في س ، الأمر بسيط بالقاعدة السابقة 3 ص2 × ص¯  وهذا ما يقودنا للدالة الضمنية وهي الدالة التي تربط المتغيرين س ، ص في صورة معادلة غير محلولة بالنسبة إلى ص كالمعادلة س2 + س ص + ص2 = 5 وبالطبع الدالة ص = ع5 دالة صريحة إذا كانت كل من ع ، ص دوال للمتغير س وسبق اشتقاقها وفي الدوال الضمنية نشتق غالباً بالنسبة للمتغير س كما في المثال التالي

مثال : أوجد قيمة المشتقة الأولى ( ص¯ ) للدالة الضمنية : س2 + ص2 + 6 س – 8 ص – 24 = 0  ( هذه معادلة دائرة )

الحل : س2 + ص2 + 6 س – 8 ص – 24 = 0

        2 س + 2 ص ص¯ + 6 – 8 ص¯ = 0 بالقسمة على 2 نحصل على

         س + ص ص¯ + 3 – 4 ص¯ = 0

        ص ص¯ – 4 ص¯ =  – س –  3

           ص¯ ( ص –  4 ) = –  ( س + 3 )    بالقسمة على – 1

           ص¯ ( 4 –  ص ) =  ( س + 3 )

           ص¯  =  ( س + 3 ) ÷ ( 4 –  ص )