تم عرض مسائل تتعلق بـ نظرية القيمة المتوسطة، مع حلول تفصيلية.
فيما يلي، يمثل \( C \) ثابت التكامل إن وجد.
نظرية القيمة المتوسطة: مراجعة
إذا كانت الدالة \( f \) متصلة على الفترة \( [a, b] \) وقابلة للإشتقاق على الفترة \( (a, b) \)، فإنه يوجد عدد حقيقي واحد على الأقل \( c \) في الفترة \( (a, b) \) بحيث:
تعبر نظرية القيمة المتوسطة عن العلاقة بين ميل المماس للمنحنى عند النقطة \( x = c \) وميل القاطع للمنحنى المار بالنقطتين \( (a, f(a)) \) و \( (b, f(b)) \).
مسائل مع حلول تفصيلية
انقر على كل مسألة لعرض حلها التفصيلي خطوة بخطوة.
المسألة 1
أوجد قيمة \( c \) التي تحقق استنتاج نظرية القيمة المتوسطة للدالة:
على الفترة \( [-2, 2] \).
عرض حل المسألة 1
\( f(x) \) هي دالة كثير حدود وهي متصلة وقابلة للإشتقاق لجميع الأعداد الحقيقية. لنحسب قيمة \( f(x) \) عند \( x = -2 \) و \( x = 2 \):
احسب \( \dfrac{f(b) - f(a)}{b - a} \):
لنوجد الآن \( f'(x) \):
نصيغ الآن معادلة بناءً على \( f'(c) = \dfrac{f(b) - f(a)}{b - a} \):
نحل المعادلة بالنسبة لـ \( c \) لنحصل على حلين:
يُعرض أدناه رسم بياني للدالة \( f \)، وقاطع، والمماسين اللذين يوافقان الحلين اللذين تم العثور عليهما. القاطع والمماسان متوازيان لأن ميولهما متساوية وفقاً لنظرية القيمة المتوسطة.
المسألة 2
استخدم نظرية القيمة المتوسطة لإثبات أنه لأي عددين حقيقيين \( a \) و \( b \):
عرض حل المسألة 2
الدالة \( f(x) = \cos x \) متصلة وقابلة للإشتقاق لجميع الأعداد الحقيقية. بتطبيق نظرية القيمة المتوسطة على الفترة بين \( a \) و \( b \) (بفرض أن \( a \neq b \)):
حيث \( c \) يقع بين \( a \) و \( b \). بما أن \( f'(x) = -\sin x \)، لدينا:
نأخذ القيمة المطلقة لطرفي المعادلة:
بما أن \( |\sin c| \le 1 \) لأي عدد حقيقي \( c \)، فلدينا:
من خصائص القيمة المطلقة، \( \left| \dfrac{x}{y} \right| = \dfrac{|x|}{|y|} \):
نضرب طرفي المتباينة في \( |a - b| \) لنحصل على:
ملاحظة: إذا كان \( a = b \)، فإن المتباينة تتحقق بشكل بديهي لأن \( 0 \le 0 \).