تعريف المشتقة الأولى
استخدم تعريف المشتقة لتفاضل الدوال. يُفهم هذا الدرس بشكل أفضل إذا تم استخدامه مع حاصل قسمة الفرق.
تُعرف مشتقة \( f' \) للدالة \( f \) كالتالي:
عندما تكون هذه الغاية موجودة. ومن ثم، لإيجاد المشتقة من تعريفها، نحتاج إلى إيجاد غاية حاصل قسمة الفرق عندما يقترب \( h \) من الصفر.
أمثلة مع حلول تفصيلية
المثال 1
استخدم تعريف المشتقة لإيجاد مشتقة الدالة \( f \) المعطاة بـ:
حيث \( m \) و \( b \) ثوابت.
الحل للمثال 1
نحتاج أولاً إلى حساب حاصل قسمة الفرق:
التبسيط:
تُعطى المشتقة \( f' \) بواسطة غاية \( m \) (وهو ثابت) عندما \( h \to 0 \). ومن ثم:
مشتقة الدالة الخطية \( f(x) = mx + b \) تساوي ميل \( m \) لبيانها، وهو عبارة عن خط مستقيم.
المثال 2
استخدم التعريف لإيجاد مشتقة:
الحل للمثال 2
نحسب أولاً حاصل قسمة الفرق:
فك التعابير في البسط وتجميع الحدود المتشابهة:
التبسيط:
تُعطى مشتقة \( f(x) = ax^2 + bx + c \) بواسطة غاية حاصل قسمة الفرق. ومن ثم:
المثال 3
أوجد المشتقة، باستخدام التعريف، للدالة \( f \) المعطاة بـ:
الحل للمثال 3
نحسب أولاً حاصل قسمة الفرق:
استخدم صيغة المثلثات لتحويل الفرق \( \sin(x + h) - \sin x \) في البسط إلى حاصل ضرب:
أعد كتابة حاصل قسمة الفرق أعلاه على النحو التالي:
تُعطى المشتقة بواسطة غاية حاصل قسمة الفرق. ومن ثم:
استخدم نظريات غاية حاصل ضرب دالتين لكتابة:
الغايا في حاصل الضرب أعلاه تُعطى بواسطة:
و
إذن مشتقة \( f(x) = \sin x \) هي:
المثال 4
استخدم التعريف لتفاضل:
الحل للمثال 4
حاصل قسمة الفرق يُعطى بـ:
اضرب البسط والمقام في \( \sqrt{x+h} + \sqrt{x} \)، وفك، وتجميع الحدود المتشابهة والبسط:
تُعطى مشتقة \( f(x) = \sqrt{x} \) بواسطة غاية حاصل قسمة الفرق. ومن ثم:
المثال 5
استخدم التعريف لتفاضل:
الحل للمثال 5
حاصل قسمة الفرق يُعطى بـ:
اجعل التعبيرين النسبيين في البسط بنفس المقام وأعد الكتابة:
تُعطى مشتقة \( f(x) = \dfrac{1}{x} \) بواسطة غاية حاصل قسمة الفرق. ومن ثم: