انتقل إلى المحتوى
Topos Uranos

ملخص

يفتتح هذا الدرس الوحدة الأخيرة من الدورة، وهي وحدة تنتقل مما تقوله المشتقة عند نقطة إلى ما تقوله على فترة. ويعرض مسار الوحدة: تضمن مبرهنة فايرشتراس أن الدالة المتصلة على فترة مغلقة ومحدودة تبلغ قيمتها العظمى وقيمتها الصغرى؛ وتحدد مبرهنة فيرما موضعهما حيث تنعدم المشتقة؛ وتحوّل مبرهنات رول ولاغرانج وكوشي إشارة المشتقة إلى معلومات عن فترة كاملة، ومنها تنتج قاعدة لوبيتال والرتابة واختبارات القيم القصوى والتقعر والانحناء والأمثلة وطريقة نيوتن-رافسون. ويعيد بناء تاريخ هذه النتائج، من طريقة فيرما لإيجاد القيم العظمى إلى مبرهنة داربو، في ترتيب يكاد يكون عكس ترتيب الوحدة؛ ويصوغ المسألة التي تسري فيها كلها، أي الانتقال من المحلي إلى الكلي، ويبيّن بمثال في الأعداد الكسرية أن هذا الانتقال يتوقف على تمام الأعداد الحقيقية. ويختم بالإشارة إلى المواضع التي تُستعمل فيها هذه التطبيقات في دورات أخرى من الموقع وفي العلم والتقنية.

أهداف التعلم

  1. وصف مسار الوحدة وشرح ما يبرهنه كل درس وما يستند إليه مما سبقه من نتائج.
  2. شرح السبب في أن الاستنتاجات الكلية عن دالة، مثل وجود قيمة عظمى أو الرتابة أو تقارب طريقة ما، تتطلب، إلى جانب المشتقة، تمام الأعداد الحقيقية.
  3. وضع نتائج الوحدة في سياقها التاريخي، من طريقة فيرما لإيجاد القيم العظمى إلى مبرهنة داربو، والتمييز بين الترتيب الذي اكتُشفت به والترتيب الذي تُبرهن به.
  4. الإشارة إلى المواضع التي تتدخل فيها تطبيقات المشتقات في دورات أخرى وفي التطبيقات العلمية والتقنية.

تقييم الدخول

قبل اجتياز الوحدة يحسن قياس نقطة الانطلاق. هذا التقييم الذاتي لا يمنح علامة: إنه يفيد في معرفة المواضع التي ينبغي التوقف عندها. تتناول الأسئلة التسعة الأولى، بالترتيب، دروس المحتوى التسعة في الوحدة، سؤالًا لكل درس، وتقيس فهم نتيجتها المركزية (ما تضمنه، وبأي فرضيات، وما لا تضمنه)، لا نصًّا يُحفظ؛ وتُقاس المهارات نفسها من جديد في النهاية، في درس الخلاصة، بمعطيات أخرى. وتتحقق الأسئلة الخمسة الأخيرة مما تفترضه هذه الوحدة معلومًا من الوحدتين اللتين سبقتاها: مبرهنة بولزانو، وإشارة المشتقة عند نقطة، والمشتقة الثانية، والاشتقاق الضمني، واللامتناهيات في الصغر المتكافئة.

تقييم الدخول

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

  1. السؤال 1في أي حالة من هذه الحالات تضمن مبرهنة فايرشتراس أن الدالة تبلغ قيمتها العظمى على المجموعة المذكورة؟

  2. السؤال 2دالة ff قابلة للاشتقاق على R\mathbb{R}، مع f(0)=1f(0) = 1 و∣f′(x)∣≤2\abs{f'(x)} \leq 2 لكل xx. ماذا يمكن أن نضمن بشأن f(3)f(3)؟

  3. السؤال 3احسب lim⁡x→0x2sin⁡1xsin⁡x\lim_{x \to 0} \frac{x^2 \sin\frac{1}{x}}{\sin x}.

  4. السؤال 4هل تتزايد تمامًا على R\mathbb{R} الدالةُ f(x)=x+cos⁡xf(x) = x + \cos x؟

  5. السؤال 5دالة ff متصلة على [0,4]\icc{0}{4} وقابلة للاشتقاق عند كل نقطة من (0,4)\ioo{0}{4} ما عدا 11، ولا تنعدم مشتقتها إلا عند 33. إذا كان f(0)=2f(0) = 2 وf(1)=−1f(1) = -1 وf(2)=3f(2) = 3 وf(3)=5f(3) = 5 وf(4)=4f(4) = 4، فما قيمتاها العظمى والصغرى المطلقتان على [0,4]\icc{0}{4}؟

  6. السؤال 6ما نقاط انعطاف f(x)=x5−5x4f(x) = x^5 - 5x^4؟

  7. السؤال 7ما الدائرة اللاثمة للتمثيل البياني لـ f(x)=1xf(x) = \frac{1}{x} عند النقطة (1,1)(1, 1)؟

  8. السؤال 8ما نقاط القطع المكافئ y=x2y = x^2 الأقرب إلى النقطة (0,2)(0, 2)؟

  9. السؤال 9الدالة f(x)=ex−3f(x) = e^x - 3 متزايدة ومقعّرة نحو الأعلى على R\mathbb{R}، وجذرها ln⁡3\ln 3، القريب من 1,09861{,}0986. ماذا تفعل تكرارات نيوتن-رافسون انطلاقًا من x0=0x_0 = 0؟

  10. السؤال 10من وحدات سابقةدالة ff متصلة على [0,1]\icc{0}{1}، مع f(0)=1f(0) = 1 وf(1)=−1f(1) = -1. ماذا يمكن أن نضمن؟

  11. السؤال 11من وحدات سابقةدالة ff معرّفة على فترة مفتوحة تحتوي aa، وf′(a)>0f'(a) > 0. ماذا يمكن أن نضمن؟

  12. السؤال 12من وحدات سابقةاحسب f′′(1)f''(1) من أجل f(x)=x2ln⁡xf(x) = x^2 \ln x.

  13. السؤال 13من وحدات سابقةالمعادلة x2+xy+y2=3x^2 + xy + y^2 = 3 تعرّف قرب النقطة (1,1)(1, 1) دالة قابلة للاشتقاق y(x)y(x)، مع y(1)=1y(1) = 1. ما قيمة y′(1)y'(1)؟

  14. السؤال 14من وحدات سابقةاحسب lim⁡x→0ln⁡(1+x2)1−cos⁡x\lim_{x \to 0} \frac{\ln\left(1 + x^2\right)}{1 - \cos x}.