حلول الأسئلة

السؤال

لتكن a R / { 0 }   ,   x 0 f ( x ) = x 2 a x برهن أن الدالة f لا تمتلك نهاية عظمى محلية.

الحل

f ( x ) = x 2 a x 1 f ' ( x ) = 2 x + a x 2 = 2 x + a x 2 ( f ' ( x ) = 0   نجعل ) [ 2 x + a x 2 = 0 ] a x 2 = 2 x a = 2 x 3 x 3 = a 2 ( 1 ) f '' ( x ) = 2 2 a x 3 = 2 2 a x 3 f '' ( a 2 ) = 2 2 a a 2 = 2 2 a ( 2 a ) = 2 + 4 = 6 > 0   , f '' ( x ) > 0

  • الدالة f لا تمتلك نهاية عظمى محلية مهما كانت قيمة a
  • الدالة f تمتلك نهاية صغرى محلية مهما كانت قيمة a

مشاركة الحل

تمارين (4-3)

تمارين (4-3)

(1)- لتكن f(x)=ax26x+b حيث a{4,8} , bR جد قيمة a إذا كانت:

f(x)=ax26x+bf'(x)=2ax6f''(x)=2a

f محدبة

f''(x)<02a<0a<0a=4

f مقعرة

f''(x)>02a>0a>0a=8

(2)- إذا كانت 2,6 نقطة حرجة لمنحني الدالة f(x)=a(xb)4 فجد a,b وبين نوع النقطة الحرجة

(2,6) للمنحني فهي تحقق معادلة المنحني

f(x)=a(xb)4f'(x)=4(xb)34(2b)3=0]÷(4)

نجعل f'(x)=0 عند x=2 لأن النقطة (2,6) نقطة حرجة.

(2b)3=02b=0b=26=a(2b)4(1)

بالتعويض عن قيمة b في المعادلة (1) نحصلى على:

6=a(22)4a=6f'(x)=4(xb)3f(x)=4(x2)3

(2,6) تمتلك نهاية عظمى محلية.

الشكل

(3)- إذا كان g(x)=112x , f(x)=ax3+bx2+cx وكان كل من f,g متماسان عند نقطة انقلاب المنحني  f وهي (1,11) فجد قيمة الثوابت a,b,cR

الدالتين f(x) , g(x) متماستان عند نقطة انقلاب

ميل الدالتين f(x) , g(x) عند (x=1) متساويان أي f'(x) , g'(x)

f(x)=ax3+bx2+cxf'(x)=3ax2+2bx+cg(x)=112xg(x)=123ax2+2bx+c=123a(1)2+2b(1)+c=123a+2b+c=12

النقطة 1,-11 نقطة انقلاب للدالة f(x) فإن f''(x)=0 عندما x=1

f''(x)=6ax+2b6a+2b=0]÷23a+b=0(2)

النقطة 1,-11 تحقق معادلة المنحني f(x)

f(x)=ax3+bx2+cx11=a+b+c3

وبحل (3) و(2) و(1) آنياً نحصل على:

3a+2b+c=12...1abc=+11... 3  بالطرح2a+b=1...43ab=0...2   بالطرحa+0=1a=1   2 في نعوضb=3ab=3   3 في نعوضa+b+c=11c=11ab=111+3c=9

(4)- إذا كانت 6 تمثل نهاية صغرى محلية لمنحني الدالة f(x)=3x2x3+c فجد قيمة c ثم جد معادلة المماس للمنحني في نقطة انقلابه

f(x)=3x2x3+cf'(x)=6x3x2(f'(x)=0 نجعل)6x3x2=0]÷32xx2=0x(2x)=0x=0 or 2x=0x=2

الشكل

(0,6) نهاية صغرى محلية وتحقق معادلة المنحني

f(x)=3x2x3+c6=3(0)2(0)3+cc=6f'(x)=6x3x2f''(x)=66x(f''(x)=0 نجعل)66x=06=6xx=1f(1)=3(1)2(1)3+6=31+6=8

1,8نقطة انقلاب (نقطة ميل المماس) اي نحسب f'(x) عندما x=1

f'(1)=6(1)3(1)2=63=3   المماس ميلyy1=m(xx1)y8=3(x1)y8=3x3y83x+3=0

معادلة المماس للمنحني عند انقلابه y3x5=0

(5)- إذا كان f(x)=ax3+bx2+cx وكانت f مقعرة (x>1) محدبة (x<1)وللدالة f نقطة نهاية عظمى محلية هي (1,5) فجد قيمة الثوابت a,b,cR

النقطة (1,5) تحقق دالة المنحني

f(x)=ax3+bx2+cx5=a(1)3+b(1)2+c(1)a+bc=5(1)

النقطة (1,5) نقطة نهاية عظمى محلية للدالة f فنجعل f'(x)=0 عندما x=-1
f'(x)=3ax2+2bx+c3a(1)2+2b(1)+c=03a2b+c=0.(2)

الدالة f مقعرة (x>1) محدبة (x<1) نجعل f''(x)=0 عندما x=-1 لأنه توجد نقطة انقلاب

f''(x)=6ax+2b6a(1)+2b=06a+2b=03a+bc=5(1)3a2b+c=0(2)   بالجمع2ab=5(4)]×26a+2b=0(3)4a2b=10(4)6a+2b=0.(3)   بالجمع10a+0=1010a=10a=1   3 في نعوض6a+2b=06(1)+2b=02b=6b=3c=a+b5=1+(3)5c=9

(6)- لتكن aR/{0} , x0f(x)=x2ax برهن أن الدالة f لا تمتلك نهاية عظمى محلية.

f(x)=x2ax1f'(x)=2x+ax2=2x+ax2(f'(x)=0 نجعل)[2x+ax2=0]ax2=2xa=2x3x3=a2(1)f''(x)=22ax3=22ax3f''(a2)=22aa2=22a(2a)=2+4=6>0 ,f''(x)>0

  • الدالة f لا تمتلك نهاية عظمى محلية مهما كانت قيمة a
  • الدالة f تمتلك نهاية صغرى محلية مهما كانت قيمة a

(7)- المستقيم 3xy=7 يمس المنحني y=ax2+bx+c عند (2,1) وكانت له نهاية محلية عند x=12 جد قيمة a,b,cR وما نوع النهاية؟

النقطة (2,1) تحقق معادلة المنحني

y=ax2+bx+c1=a(2)2+b(2)+c4a+2b+c=1

للمنحني نهاية محلية عند x=12 فإن y'=0 عندما x=12

y'=2ax+b2ax+b=02a(12)+b=0a+b=0

نجد معادلة ميل المستقيم المماس من معادلته 3xy=7

ميل المماس = 31=3

نجد ميل منحني الدالة عند نقطة التماس (أي نجد y' عندما x=2)

y'=2ax+b=2a(2)+by'=4a+b

ميل المستقيم المماس = ميل المنحني للدالة عند نقطة التماس

y'=4a+b4a+b=3...3a+b=0...24ab=3(3)   بالطرح3a=3a=1   2 في نعوض1+b=0b=1   1 في نعوض4(1)+2(1)+c=142+c=12+c=1c=3y=x2x3x=12y=(14)123=314

(12,314) تمثل نهاية صغرى محلية.

الشكل

مشاركة الدرس

السؤال

لتكن a R / { 0 }   ,   x 0 f ( x ) = x 2 a x برهن أن الدالة f لا تمتلك نهاية عظمى محلية.

الحل

f ( x ) = x 2 a x 1 f ' ( x ) = 2 x + a x 2 = 2 x + a x 2 ( f ' ( x ) = 0   نجعل ) [ 2 x + a x 2 = 0 ] a x 2 = 2 x a = 2 x 3 x 3 = a 2 ( 1 ) f '' ( x ) = 2 2 a x 3 = 2 2 a x 3 f '' ( a 2 ) = 2 2 a a 2 = 2 2 a ( 2 a ) = 2 + 4 = 6 > 0   , f '' ( x ) > 0

  • الدالة f لا تمتلك نهاية عظمى محلية مهما كانت قيمة a
  • الدالة f تمتلك نهاية صغرى محلية مهما كانت قيمة a

تمارين (4-3)

تمارين (4-3)

(1)- لتكن f(x)=ax26x+b حيث a{4,8} , bR جد قيمة a إذا كانت:

f(x)=ax26x+bf'(x)=2ax6f''(x)=2a

f محدبة

f''(x)<02a<0a<0a=4

f مقعرة

f''(x)>02a>0a>0a=8

(2)- إذا كانت 2,6 نقطة حرجة لمنحني الدالة f(x)=a(xb)4 فجد a,b وبين نوع النقطة الحرجة

(2,6) للمنحني فهي تحقق معادلة المنحني

f(x)=a(xb)4f'(x)=4(xb)34(2b)3=0]÷(4)

نجعل f'(x)=0 عند x=2 لأن النقطة (2,6) نقطة حرجة.

(2b)3=02b=0b=26=a(2b)4(1)

بالتعويض عن قيمة b في المعادلة (1) نحصلى على:

6=a(22)4a=6f'(x)=4(xb)3f(x)=4(x2)3

(2,6) تمتلك نهاية عظمى محلية.

الشكل

(3)- إذا كان g(x)=112x , f(x)=ax3+bx2+cx وكان كل من f,g متماسان عند نقطة انقلاب المنحني  f وهي (1,11) فجد قيمة الثوابت a,b,cR

الدالتين f(x) , g(x) متماستان عند نقطة انقلاب

ميل الدالتين f(x) , g(x) عند (x=1) متساويان أي f'(x) , g'(x)

f(x)=ax3+bx2+cxf'(x)=3ax2+2bx+cg(x)=112xg(x)=123ax2+2bx+c=123a(1)2+2b(1)+c=123a+2b+c=12

النقطة 1,-11 نقطة انقلاب للدالة f(x) فإن f''(x)=0 عندما x=1

f''(x)=6ax+2b6a+2b=0]÷23a+b=0(2)

النقطة 1,-11 تحقق معادلة المنحني f(x)

f(x)=ax3+bx2+cx11=a+b+c3

وبحل (3) و(2) و(1) آنياً نحصل على:

3a+2b+c=12...1abc=+11... 3  بالطرح2a+b=1...43ab=0...2   بالطرحa+0=1a=1   2 في نعوضb=3ab=3   3 في نعوضa+b+c=11c=11ab=111+3c=9

(4)- إذا كانت 6 تمثل نهاية صغرى محلية لمنحني الدالة f(x)=3x2x3+c فجد قيمة c ثم جد معادلة المماس للمنحني في نقطة انقلابه

f(x)=3x2x3+cf'(x)=6x3x2(f'(x)=0 نجعل)6x3x2=0]÷32xx2=0x(2x)=0x=0 or 2x=0x=2

الشكل

(0,6) نهاية صغرى محلية وتحقق معادلة المنحني

f(x)=3x2x3+c6=3(0)2(0)3+cc=6f'(x)=6x3x2f''(x)=66x(f''(x)=0 نجعل)66x=06=6xx=1f(1)=3(1)2(1)3+6=31+6=8

1,8نقطة انقلاب (نقطة ميل المماس) اي نحسب f'(x) عندما x=1

f'(1)=6(1)3(1)2=63=3   المماس ميلyy1=m(xx1)y8=3(x1)y8=3x3y83x+3=0

معادلة المماس للمنحني عند انقلابه y3x5=0

(5)- إذا كان f(x)=ax3+bx2+cx وكانت f مقعرة (x>1) محدبة (x<1)وللدالة f نقطة نهاية عظمى محلية هي (1,5) فجد قيمة الثوابت a,b,cR

النقطة (1,5) تحقق دالة المنحني

f(x)=ax3+bx2+cx5=a(1)3+b(1)2+c(1)a+bc=5(1)

النقطة (1,5) نقطة نهاية عظمى محلية للدالة f فنجعل f'(x)=0 عندما x=-1
f'(x)=3ax2+2bx+c3a(1)2+2b(1)+c=03a2b+c=0.(2)

الدالة f مقعرة (x>1) محدبة (x<1) نجعل f''(x)=0 عندما x=-1 لأنه توجد نقطة انقلاب

f''(x)=6ax+2b6a(1)+2b=06a+2b=03a+bc=5(1)3a2b+c=0(2)   بالجمع2ab=5(4)]×26a+2b=0(3)4a2b=10(4)6a+2b=0.(3)   بالجمع10a+0=1010a=10a=1   3 في نعوض6a+2b=06(1)+2b=02b=6b=3c=a+b5=1+(3)5c=9

(6)- لتكن aR/{0} , x0f(x)=x2ax برهن أن الدالة f لا تمتلك نهاية عظمى محلية.

f(x)=x2ax1f'(x)=2x+ax2=2x+ax2(f'(x)=0 نجعل)[2x+ax2=0]ax2=2xa=2x3x3=a2(1)f''(x)=22ax3=22ax3f''(a2)=22aa2=22a(2a)=2+4=6>0 ,f''(x)>0

  • الدالة f لا تمتلك نهاية عظمى محلية مهما كانت قيمة a
  • الدالة f تمتلك نهاية صغرى محلية مهما كانت قيمة a

(7)- المستقيم 3xy=7 يمس المنحني y=ax2+bx+c عند (2,1) وكانت له نهاية محلية عند x=12 جد قيمة a,b,cR وما نوع النهاية؟

النقطة (2,1) تحقق معادلة المنحني

y=ax2+bx+c1=a(2)2+b(2)+c4a+2b+c=1

للمنحني نهاية محلية عند x=12 فإن y'=0 عندما x=12

y'=2ax+b2ax+b=02a(12)+b=0a+b=0

نجد معادلة ميل المستقيم المماس من معادلته 3xy=7

ميل المماس = 31=3

نجد ميل منحني الدالة عند نقطة التماس (أي نجد y' عندما x=2)

y'=2ax+b=2a(2)+by'=4a+b

ميل المستقيم المماس = ميل المنحني للدالة عند نقطة التماس

y'=4a+b4a+b=3...3a+b=0...24ab=3(3)   بالطرح3a=3a=1   2 في نعوض1+b=0b=1   1 في نعوض4(1)+2(1)+c=142+c=12+c=1c=3y=x2x3x=12y=(14)123=314

(12,314) تمثل نهاية صغرى محلية.

الشكل