معدل التغيير و التفاضل و الاشتقاق
أهداف الدرس
- فهم مفهوم متوسط معدل التغير
- حساب متوسط معدل التغير بين نقطتين
- فهم الانتقال من معدل التغير المتوسط إلى اللحظي
- إدراك العلاقة بين معدل التغير والتفاضل
ما هو معدل التغير؟
معدل التغير يقيس كيف تتغير الدالة عندما تتغير قيمة المتغير المستقل.
الفكرة الأساسية:
- متوسط معدل التغير: كيف تتغير الدالة في المتوسط بين نقطتين
- معدل التغير اللحظي: كيف تتغير الدالة عند نقطة واحدة محددة
متوسط معدل التغير بين x₁ و x₂:
$$\text{معدل التغير} = \frac{f(x_2) - f(x_1)}{x_2 - x_1}$$استكشاف تفاعلي: من المتوسط إلى اللحظي
شاهد كيف يتحول معدل التغير المتوسط إلى معدل التغير اللحظي
متوسط معدل التغير
استكشف كيف يتغير معدل التغير المتوسط بين نقطتين على الدالة:
الدالة f(x) = -x³ + 3x
الخط القاطع (ميله = معدل التغير)
متوسط معدل التغير بين نقطتين
-1
1
من المتوسط إلى اللحظي
إيجاد القمم والقيعان
فهم العلاقة: معدل التغير والمشتقة
| معدل التغير | سلوك الدالة | المعنى |
|---|---|---|
| موجب | تصاعدية | الدالة تزداد |
| سالب | تنازلية | الدالة تتناقص |
| صفر | قمة أو قاع | نقطة حرجة |
القاعدة المهمة: المشتقة ونقاط القمة والقاع
عندما تكون المشتقة (معدل التغير اللحظي) = صفر:
f'(x) = 0
• فإننا عند قمة أو قاع أو نقطة انقلاب
• لإيجاد القمم والقيعان: نحسب المشتقة ونجعلها تساوي صفر
أمثلة محلولة
حساب متوسط معدل التغير
1
أوجد متوسط معدل التغير للدالة $f(x) = -x^3 + 3x$ بين $x_1 = 0$ و $x_2 = 1$
الحل:
نحسب $f(1) = -(1)^3 + 3(1) = -1 + 3 = 2$
نحسب $f(0) = -(0)^3 + 3(0) = 0$
متوسط معدل التغير = $\frac{f(1) - f(0)}{1 - 0} = \frac{2 - 0}{1} = 2$
التفسير: الدالة تزداد بمعدل 2 وحدة لكل وحدة في x بين 0 و 1.
نحسب $f(1) = -(1)^3 + 3(1) = -1 + 3 = 2$
نحسب $f(0) = -(0)^3 + 3(0) = 0$
متوسط معدل التغير = $\frac{f(1) - f(0)}{1 - 0} = \frac{2 - 0}{1} = 2$
التفسير: الدالة تزداد بمعدل 2 وحدة لكل وحدة في x بين 0 و 1.
إيجاد المشتقة
2
أوجد مشتقة الدالة $f(x) = -x^3 + 3x$
الحل:
$f'(x) = \frac{d}{dx}(-x^3 + 3x)$
$f'(x) = -3x^2 + 3$
التفسير: هذه المشتقة تعطينا معدل التغير اللحظي عند أي نقطة x.
$f'(x) = \frac{d}{dx}(-x^3 + 3x)$
$f'(x) = -3x^2 + 3$
التفسير: هذه المشتقة تعطينا معدل التغير اللحظي عند أي نقطة x.
إيجاد القمم والقيعان
3
أوجد القمم والقيعان للدالة $f(x) = -x^3 + 3x$
الحل:
نضع المشتقة = 0
$f'(x) = -3x^2 + 3 = 0$
$-3x^2 = -3$
$x^2 = 1$
$x = \pm 1$
عند $x = 1$: $f(1) = 2$ (قمة محلية)
عند $x = -1$: $f(-1) = -2$ (قاع محلي)
التفسير: الدالة لها قمة عند (1, 2) وقاع عند (-1, -2).
نضع المشتقة = 0
$f'(x) = -3x^2 + 3 = 0$
$-3x^2 = -3$
$x^2 = 1$
$x = \pm 1$
عند $x = 1$: $f(1) = 2$ (قمة محلية)
عند $x = -1$: $f(-1) = -2$ (قاع محلي)
التفسير: الدالة لها قمة عند (1, 2) وقاع عند (-1, -2).
معدل التغير اللحظي
4
أوجد معدل التغير اللحظي للدالة $f(x) = -x^3 + 3x$ عند $x = 1$
الحل:
نستخدم المشتقة: $f'(x) = -3x^2 + 3$
عند $x = 1$: $f'(1) = -3(1)^2 + 3 = -3 + 3 = 0$
التفسير: معدل التغير اللحظي = 0 يعني أننا عند قمة محلية.
نستخدم المشتقة: $f'(x) = -3x^2 + 3$
عند $x = 1$: $f'(1) = -3(1)^2 + 3 = -3 + 3 = 0$
التفسير: معدل التغير اللحظي = 0 يعني أننا عند قمة محلية.
ملاحظة مهمة: معدل التغير اللحظي هو أساس التفاضل. عندما نقرب النقطتين من بعضهما حتى تصبح المسافة بينهما صغيرة جداً (تقترب من الصفر)، نحصل على المشتقة عند تلك النقطة.
انضم لعائلة الهندسة و الرياضيات
👨💻
جاري تحميل التعليقات...