إيجاد الدالة العكسية
— إذا كانت النقطة (a, b) على f فإن (b, a) على f⁻¹.
المجال والمدى: ℝ
المجال والمدى: ℝ
المجال والمدى: ℝ
المجال والمدى: ℝ
المجال: ℝ − {2}
المجال: [0, ∞)
|
الدالة
|
العكسية
|
قيد |
|---|---|---|
| — | ||
| — | ||
| — | ||
إيجاد الدالة العكسية
بعد أن تعرفنا في الدرس السابق على مفهوم الدالة العكسية، سنتعلم الآن كيفية إيجاد الدالة العكسية خطوة بخطوة.
ولإيجاد الدالة العكسية نمر بأربع خطوات رئيسية.
الخطوة الأولى: التأكد من وجود دالة عكسية
قبل البدء بالحسابات، يجب التأكد أن الدالة تجتاز **اختبار الخط الأفقي**.
أي أن تكون العلاقة **واحد لواحد (One-to-One)**، بحيث يقابل كل قيمة في المدى قيمة واحدة فقط في المجال.
إذا لم تحقق الدالة هذا الشرط، فلا تمتلك دالة عكسية على مجالها بالكامل.
الخطوة الثانية: استبدال المتغيرات
نبدأ باستبدال:
\[ f(x)=y \]
ثم نقوم بتبديل المتغيرين:
- كل \(x\) تصبح \(y\). - وكل \(y\) تصبح \(x\).
الخطوة الثالثة: الحل بالنسبة لـ \(y\)
بعد تبديل المتغيرات، نقوم بحل المعادلة لإيجاد \(y\).
ثم نستبدل \(y\) بالرمز:
\[ f^{-1}(x) \]
وهو رمز الدالة العكسية.
> ملاحظة مهمة: الرمز \(^{-1}\) لا يمثل أسًا سالبًا، وإنما هو رمز يدل على الدالة العكسية.
الخطوة الرابعة: فحص المجال والمدى
بعد الحصول على الدالة العكسية، يجب التأكد من مجالها ومدىها.
وتوجد قاعدة مهمة وهي:
- مجال الدالة العكسية = مدى الدالة الأصلية. - مدى الدالة العكسية = مجال الدالة الأصلية.
المثال الأول
لدينا الدالة:
\[ f(x)=x+5 \]
### التحقق من اختبار الخط الأفقي
الدالة الخطية تجتاز اختبار الخط الأفقي لأنها تحقق العلاقة واحد لواحد.
### تبديل المتغيرات
نكتب:
\[ y=x+5 \]
ثم نبدل \(x\) مع \(y\):
\[ x=y+5 \]
### الحل بالنسبة لـ \(y\)
ننقل العدد 5 للطرف الآخر:
\[ y=x-5 \]
إذن:
\[ f^{-1}(x)=x-5 \]
### المجال والمدى
مجال الدالة العكسية:
\[ (-\infty,\infty) \]
ومداها أيضًا:
\[ (-\infty,\infty) \]
المثال الثاني
لدينا:
\[ f(x)=2x \]
### اختبار الخط الأفقي
الدالة تجتاز الاختبار لأنها خطية ومتزايدة.
### تبديل المتغيرات
نكتب:
\[ y=2x \]
ثم:
\[ x=2y \]
### الحل بالنسبة لـ \(y\)
بقسمة الطرفين على 2:
\[ y=\frac{x}{2} \]
إذن:
\[ f^{-1}(x)=\frac{x}{2} \]
ومجالها ومدىها كلاهما جميع الأعداد الحقيقية.
المثال الثالث
لدينا الدالة:
\[ f(x)=\frac{x+7}{x} \]
### المجال والمدى
بما أن المقام لا يجوز أن يساوي صفرًا، فإن:
\[ x\neq0 \]
إذن مجال الدالة هو جميع الأعداد الحقيقية ما عدا الصفر.
أما مدى الدالة فهو جميع الأعداد الحقيقية ما عدا العدد:
\[ 1 \]
التحقق من اختبار الخط الأفقي
الدالة تحقق اختبار الخط الأفقي، لذلك يمكن إيجاد دالتها العكسية.
تبديل المتغيرات
نكتب:
\[ y=\frac{x+7}{x} \]
ثم نبدل بين \(x\) و\(y\):
\[ x=\frac{y+7}{y} \]
الحل بالنسبة لـ \(y\)
نبسط المعادلة:
\[ x=1+\frac{7}{y} \]
ننقل الواحد للطرف الآخر:
\[ x-1=\frac{7}{y} \]
نضرب الطرفين في \(y\):
\[ y(x-1)=7 \]
ثم نقسم على:
\[ x-1 \]
فنحصل على:
\[ y=\frac{7}{x-1} \]
إذن:
\[ f^{-1}(x)=\frac{7}{x-1} \]
مجال ومدى الدالة العكسية
بما أن المقام لا يجوز أن يساوي صفرًا، فإن:
\[ x\neq1 \]
إذن مجال الدالة العكسية هو جميع الأعداد الحقيقية ما عدا العدد 1.
أما مدى الدالة العكسية فهو جميع الأعداد الحقيقية ما عدا الصفر.
ونلاحظ أن:
- مجال الدالة العكسية يساوي مدى الدالة الأصلية. - مدى الدالة العكسية يساوي مجال الدالة الأصلية.
العلاقة البيانية بين الدالة ودالتها العكسية
عند رسم الدالة الأصلية والدالة العكسية على المستوى الإحداثي، نجد أن المنحنيين متناظران حول المستقيم:
\[ y=x \]
وهذه خاصية عامة تنطبق على جميع الدوال القابلة للعكس.
ملخص الدرس
- لإيجاد الدالة العكسية نتبع أربع خطوات: - التأكد من أن الدالة تجتاز اختبار الخط الأفقي. - استبدال \(f(x)\) بـ \(y\). - تبديل \(x\) و\(y\). - حل المعادلة بالنسبة لـ \(y\)، ثم كتابة الناتج على صورة \(f^{-1}(x)\). - الرمز \(f^{-1}(x)\) يمثل الدالة العكسية وليس مقلوب الدالة. - مجال الدالة العكسية يساوي مدى الدالة الأصلية. - مدى الدالة العكسية يساوي مجال الدالة الأصلية. - تمثل الدالة العكسية انعكاس الدالة الأصلية حول المستقيم \(y=x\).
عن هذا الدرس
شرح درس خطوات إيجاد الدالة العكسية مع أمثلة في ثاني ثانوي، الفصل الثاني، الثانوية — فيديو تعليمي، أمثلة محلولة، اختبار لفهمك من أكاديمية موسى هذا الدرس ضمن الفصل الثاني لمنهج الثانوية ثاني ثانوي في أكاديمية موسى.