التفاضل والتكامل 1: حزمة المراجعة المكثفة

أوراق القوانين، وأهم خطوات الحل لكل موضوع، و8 مسألة تدريبية، مع الحلول الكاملة في الخلف.

مسائل جديدة العودة إلى المقرّر

في نافذة الطباعة اختر «حفظ بصيغة PDF» لحفظ نسخة على جهازك.

1القوانين وطرق الحل

النهايات

التعويض المباشر: جرّب x = a أولًا؛ 0/0 يعني أنه يجب التبسيط
حلّل واختصر: xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
المرافق: (√x − √a)(√x + √a) = x − a
النهايات عند اللانهاية: اقسم على أعلى قوة لـ x؛ الدرجات المتساوية تعطي نسبة المعاملات الرئيسية
نهاية خاصة: lim_x→∞ (1 + a/x)^bx = e^ab
قاعدة لوبيتال: lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)

المشتقات

قاعدة القوة: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
قاعدة الضرب: (uv)′ = u′v + uv′
قاعدة القسمة: (u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
قاعدة السلسلة: f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
مشتقات شائعة: (eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x

الطريقة

حدّد البنية: مجموع، أو ضرب، أو قسمة، أو تركيب.
طبّق قاعدة القوة على كل قوة لـ x.
استخدم قاعدة الضرب أو القسمة أو السلسلة حيث يلزم.
بسّط، وعوّض عند النقطة إذا طُلب ذلك.

التحسين (القيم القصوى)

الطريقة: اكتب Q(x) بمتغيّر واحد، وحلّ Q′(x) = 0، وتحقّق من Q″ أو من نقاط الطرفين
القيمة العظمى: Q′(x) = 0, Q″(x) < 0
القيمة الصغرى: Q′(x) = 0, Q″(x) > 0
أسطوانة مغلقة: V = πr²h, A = 2πr² + 2πrh
الربح: P = R − C, R = p·q, maximum where MR = MC

التكاملات

قاعدة القوة: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
التكامل المحدد: ∫_a^b f dx = F(b) − F(a)
تكاملات شائعة: ∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
المساحة بين منحنيين: ∫_a^b (f − g) dx

الطريقة

أعد كتابة الدالة المكاملة كمجموع حدود بسيطة حيثما أمكن.
طبّق قاعدة القوة: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1)، والتكاملات القياسية لـ e^x و 1/x و sin و cos.
استخدم التعويض عندما ترى دالة ومشتقتها معًا.
للتكامل المحدود احسب F(b) − F(a).

2مسائل تدريبية

1.النهاياتمتوسطة

أوجد النهاية L = lim_x→∞ (√(x² − 10x) − x).

f(x) = √(x² − 10x) − xx → ∞

L =

2.النهاياتصعبة

أوجد النهاية L = lim_x→0 (1 − cos 4x)/(3x²)، مع x بالراديان.

f(x) = (1 − cos 4x)/(3x²)x → 0

L =

3.المشتقاتمتوسطة

لتكن f(x) = x·sin(3x)، حيث x بالراديان. أوجد f′(0,5).

f(x) = x·sin(3x)x = 0,5 rad

f′(0.5) =

4.المشتقاتصعبة

لتكن f(x) = x³ − 1,5x² − 6x − 4. أوجد الإحداثي x x للقيمة الصغرى المحلية.

f(x) = x³ − 1,5x² − 6x − 4

x =

5.التحسين (القيم القصوى)متوسطة

صندوق مفتوح (بلا غطاء) بقاعدة مربعة يجب أن يتّسع لـ 13500 cm³. استخدم أقل مادة ممكنة، أي أصغر مساحة للقاعدة والجوانب الأربعة. أوجد ضلع القاعدة x.

V = 13500 cm³

x = cm

6.التحسين (القيم القصوى)صعبة

شركة تبيع q وحدة أسبوعيًا. السعر الذي تستطيع البيع به p = 180 − 0,2q يورو للوحدة، والتكلفة C(q) = 8300 + 65q يورو. أوجد الإنتاج الأسبوعي q الذي يجعل الربح أكبر ما يمكن.

p = 180 − 0,2qC = 8300 + 65q

q = وحدة

7.التكاملاتمتوسطة

تُدوَّر المنطقة تحت y = 0,5x من x = 0 إلى x = 3 حول المحور x. أوجد حجم الجسم V (مخروط).

y = 0,5x0 ≤ x ≤ 3

V =

8.التكاملاتصعبة

أوجد المساحة A للمنطقة المحصورة بين y = 0,5x² و y = 2x.

y = 0,5x²y = 2x

A =

3المحاليل

1.النهايات

الإجابة: L = −5

النهايات: جرّب أولًا التعويض المباشر. إذا أعطى 0/0، فبسّط أولًا: حلّل واختصر العامل المشترك، أو اضرب في المرافق. عندما x → ∞، اقسم البسط والمقام على أعلى قوة لـ x. قاعدة لوبيتال: إذا أعطت f/g الصيغة 0/0 أو ∞/∞، فإن lim f/g = lim f′/g′، باشتقاق البسط والمقام كلٌّ على حدة (لا بقاعدة القسمة).

اضرب في المرافق

f(x) = −10x/(√(x² − 10x) + x)

اقسم على x

f(x) = −10/(√(1 + (−10)/x) + 1)

اجعل x → ∞

L = −10/(1 + 1) = −5

الإجابة

L = −5

2.النهايات

الإجابة: L = 2,667

التطبيق الأول

4·sin 4x/(6x) → 0/0

التطبيق الثاني

16·cos 4x/6

عوّض x = 0

L = 16/6 = 2,667

الإجابة

L = 2,667

3.المشتقات

الإجابة: f′(0.5) = 1,104

الاشتقاق: المشتقة f′(x) هي ميل المنحنى عند x. قاعدة القوة: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. قاعدة الضرب: (uv)′ = u′v + uv′. قاعدة السلسلة: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). حيث f′(x) = 0 يكون للمنحنى مماس أفقي: قيمة عظمى أو صغرى أو نقطة سرج.

قاعدتا الضرب والسلسلة

f′(x) = sin(3x) + 3x·cos(3x)

عوّض

f′(0,5) = 0,9975 + 1,5·0,07074 = 1,104

الإجابة

f′(0,5) = 1,104

4.المشتقات

الإجابة: x = 2

المشتقة

f′(x) = 3x² − 3x − 6 = 3·(x² − x − 2)

حُلّ f′(x) = 0

x = −1 أو x = 2

أيهما أي

f″(x) = 6x − 3: سالبة عند القيمة العظمى، وموجبة عند الصغرى.

f″(−1) = −9, f″(2) = 9

x = 2

الإجابة

x = 2

5.التحسين (القيم القصوى)

الإجابة: x = 30 cm

التحسين (القيم القصوى): اكتب الكمية المراد تحسينها كدالة في متغيّر واحد، مستخدمًا القيد لحذف المتغيّر الآخر. اجعل المشتقة صفرًا وحلّ. تحقّق من أن النقطة الحرجة قيمة عظمى أو صغرى (بالمشتقة الثانية أو بتغيّر إشارة المشتقة الأولى) وأنها تقع داخل المجال المسموح؛ فنقطة طرفية مثل ضلع طوله صفر ليست هي الإجابة.

المساحة كدالة في x

S(x) = x² + 54000/x

ساوِ المشتقة بالصفر

S″(x) = 2 + 108000/x³ > 0، لذا هذه قيمة صغرى.

x³ = 27000 → x = 30 cm

الارتفاع والمساحة

h = 13500/30² = 15 cm

S = 30² + 54000/30 = 2700 cm²

الإجابة

x = 30 cm

أفضل صندوق مفتوح ارتفاعه نصف عرضه.

6.التحسين (القيم القصوى)

الإجابة: q = 287,5 وحدة

دالة الربح

P(q) = (180 − 0,2q)·q − (8300 + 65q) = −0,2q² + 115q − 8300

ساوِ المشتقة بالصفر

P″(q) = −0,4 < 0، لذا هذه قيمة عظمى.

q = 115/0,4 = 287,5

السعر والربح

p = 180 − 0,2·287,5 = €122,5

P = 115·287,5 − 0,2·287,5² − 8300 = €8231

الإجابة

q = 287,5

7.التكاملات

الإجابة: V = 7,069

أحجام الدوران: تدوير المنطقة تحت y = f(x) من x = a إلى x = b حول المحور x يولّد جسمًا مقطعه عند x قرص نصف قطره f(x). وجمع الأقراص يعطي V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. وحين تقع المنطقة بين منحنى خارجي R(x) ومنحنى داخلي r(x)، تكون كل شريحة حلقة (واشر): V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. ربّع نصفي القطرين قبل أن تطرحهما.

طريقة الأقراص

V = π∫₀³ 0,25x² dx

كامل

V = π·0,25·3³/3 = 7,069

الإجابة

V = 7,069

تحقق: للمخروط الذي نصف قطره 1,5 وارتفاعه 3 الحجم (1/3)πr²h = 7,069.

8.التكاملات

الإجابة: A = 5,333

التكاملات المحددة: ∫ₐᵇ f(x) dx هو المساحة ذات الإشارة بين المنحنى والمحور x من a إلى b. أوجد دالة أصلية F (حيث F′ = f) واحسب F(b) − F(a). قاعدة القوة: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). المساحة بين منحنيين هي ∫(العلوي − السفلي) dx.

نقاط التقاطع

0,5x² = 2x → x = 0, x = 4

كامل العلوي ناقص السفلي

A = [x² − 0,1667x³]₀⁴ = 5,333

الإجابة

A = 5,333

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1