انتقل إلى المحتوى
Topos Uranos

ملخص

يفتتح هذا الدرس الوحدة المخصّصة للمشتقات. فهو يعرض مسار الوحدة، التي تعرّف المشتقة بأنها نهاية نسبة التزايد، وتكتبها تحليلًا بعامل متصل، هو تحليل كاراثيودوري، وتستخرج منه، دون أن تقسم أبدًا على كميات قد تنعدم، قواعدَ الاشتقاق وقاعدة السلسلة ومشتقة الدالة العكسية، حتى تبلغ المشتقات المتتالية والتفاضل ومعدلات التغير. ويعيد بناء تاريخ المشتقة، من طريقة فيرما في المماسات إلى تعريف كوشي، مرورًا بتدفقات نيوتن وترميز لايبنتس ونقد بيركلي وبرنامج لاغرانج، الذي أعطى المشتقة اسمها وترميزها؛ ويصوغ المسألة التي نشأت منها، أي المماس لمنحنى كيفما كان والسرعة في لحظة، ويبيّن بمثال كيف يحلّ التحليل محلّ القسمة على تزايد منعدم. ويختم بالإشارة إلى المواضع التي تُستعمل فيها المشتقات في الوحدة اللاحقة، وفي دورات أخرى من الموقع، وفي العلم والتقنية.

أهداف التعلم

  1. وصف مسار الوحدة وشرح ما يبرهنه كل درس وما يستند إليه من نتائج سابقة.
  2. شرح لماذا يقتضي المماس لمنحنى كيفما كان والسرعة اللحظية تعريفَ المشتقة نهايةً، ولماذا يتيح تحليل كاراثيودوري البرهان على القواعد دون القسمة على كميات قد تنعدم.
  3. وضع مراحل مفهوم المشتقة في سياقها التاريخي، من طريقة فيرما إلى تعريف كوشي، وتحديد المسألة أو النقد الذي دفع كل مرحلة منها.
  4. الإشارة إلى المواضع التي تتدخل فيها المشتقات في الوحدة اللاحقة، وفي دورات أخرى، وفي التطبيقات العلمية والتقنية.

تقييم الدخول

قبل اجتياز الوحدة يحسن قياس نقطة البداية. وهذا التقييم الذاتي لا تُمنح عليه درجة: إنما يفيد في معرفة المواضع التي ينبغي التوقف عندها. فالأسئلة التسعة الأولى تتناول، بالترتيب، دروس المحتوى التسعة في الوحدة، سؤالًا لكل درس، وتقيس مهارة في الحساب أو في الاستدلال، لا عبارة تُستظهر؛ وتُقاس المهارات نفسها مرة أخرى في النهاية، في درس الخلاصة، بمعطيات أخرى. أما الأسئلة الخمسة الأخيرة فتتحقق مما تعدّه هذه الوحدة معلومًا من الوحدة التي سبقت ومن الجبر والهندسة 1 و2: نهاية مثلثية، ونهاية شهيرة للدالة الأسية، وo⁡\operatorname{o} الصغيرة، والدالة العكسية، وجيب تمام قوس الجيب.

تقييم الدخول

قبل أن تبدأ الوحدة، قِس نقطة انطلاقك. إنه تقييم ذاتي قصير: لا يُمنح عليه درجة، وتُحفظ نتيجته في متصفحك فقط.

  1. السؤال 1الدالة f(x)=12x+1f(x) = \frac{1}{2x + 1} معرّفة عند 00. انطلاقًا من تعريف المشتقة، ما المستقيم المماس لمنحناها البياني عند النقطة (0,1)(0, 1)؟

  2. السؤال 2احسب مشتقة f(x)=x2+5x−1f(x) = \frac{x^2 + 5}{x - 1} عند 33.

  3. السؤال 3احسب مشتقة f(x)=excos⁡xf(x) = e^x \cos x عند π4\frac{\pi}{4}.

  4. السؤال 4احسب مشتقة f(x)=cos⁡2(2x)f(x) = \cos^2(2x) عند π8\frac{\pi}{8}.

  5. السؤال 5في أيّ هذه الفترات تضمن مبرهنة بولزانو أن للمعادلة x3+2x=5x^3 + 2x = 5 حلًّا؟

  6. السؤال 6الدالة f(x)=x5+xf(x) = x^5 + x متصلة ومتزايدة تمامًا على R\mathbb{R}. ما قيمة (f−1)′(2)\left(f^{-1}\right)'(2)؟

  7. السؤال 7احسب مشتقة F(x)=(x2+1)xF(x) = \left(x^2 + 1\right)^x عند 11.

  8. السؤال 8احسب المشتقة من الرتبة 55 لـf(x)=xe2xf(x) = x e^{2x} عند 00.

  9. السؤال 9يحافظ مستطيل على مساحته البالغة 66 من السنتيمترات المربعة بينما تزداد قاعدته بمعدل 33 من السنتيمترات في الثانية. بأيّ سرعة يتغير ارتفاعه في اللحظة التي يكون فيها طول القاعدة 22 من السنتيمترات؟

  10. السؤال 10من وحدات سابقةاحسب lim⁡h→0cos⁡h−1h\lim_{h \to 0} \frac{\cos h - 1}{h}.

  11. السؤال 11من وحدات سابقةاحسب lim⁡h→0e−2h−1h\lim_{h \to 0} \frac{e^{-2h} - 1}{h}.

  12. السؤال 12من وحدات سابقةأيّ هذه الدوال هي o⁡(h)\operatorname{o}(h) عندما h→0h \to 0؟

  13. السؤال 13من وحدات سابقةإذا كان f(x)=2x3+3f(x) = 2x^3 + 3، فما قيمة f−1(19)f^{-1}(19)؟

  14. السؤال 14من وحدات سابقةما قيمة cos⁡(arcsin⁡(−35))\cos\left(\arcsin\left(-\frac{3}{5}\right)\right)؟