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→∞ (1 + 3/x)^x. أعطِ قيمة عشرية.

f(x) = (1 + 3/x)^xx → ∞

L =

2.النهاياتصعبة

أوجد النهاية L = lim_x→0 ln(1 + 5x)/sin(x)، مع x بالراديان.

f(x) = ln(1 + 5x)/sin(x)x → 0

L =

3.المشتقاتمتوسطة

لتكن f(x) = x·sin(3x)، حيث x بالراديان. أوجد f′(1,5).

f(x) = x·sin(3x)x = 1,5 rad

f′(1.5) =

4.المشتقاتصعبة

لتكن f(x) = x³ + 6x² + 9x − 6. أوجد الإحداثي x x للقيمة الصغرى المحلية.

f(x) = x³ + 6x² + 9x − 6

x =

5.التحسين (القيم القصوى)متوسطة

صندوق مفتوح (بلا غطاء) بقاعدة مربعة يجب أن يتّسع لـ 62500 cm³. استخدم أقل مادة ممكنة، أي أصغر مساحة للقاعدة والجوانب الأربعة. أوجد الارتفاع h.

V = 62500 cm³

h = cm

6.التحسين (القيم القصوى)صعبة

شركة صغيرة تبيع منتجها بسعر سوق ثابت قدره €30 للوحدة. إنتاج q وحدة يكلّف C(q) = 1100 + 18q + 0,02q² يورو. أوجد أقصى ربح P.

p = €30C = 1100 + 18q + 0,02q²

P = €

7.التكاملاتمتوسطة

احسب I = ∫₀¹ 2x·(x² + 1)² dx.

f(x) = 2x·(x² + 1)²[0, 1]

I =

8.التكاملاتصعبة

احسب I = ∫₀³ x²·eˣ dx.

∫₀³ x²eˣ dx

I =

3المحاليل

1.النهايات

الإجابة: L = 20,09

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).

خذ اللوغاريتم

ln L = lim_x→∞ x·ln(1 + 3/x)

احسب

ln(1 + u)/u → 1 عندما u → 0، لذا x·ln(1 + a/x) → a.

ln L = 1·3 = 3

أزل اللوغاريتم

L = e³ = 20,09

الإجابة

L = 20,09

2.النهايات

الإجابة: L = 5

قاعدة لوبيتال

L = lim_x→0 [5/(1 + 5x)]/[cos x]

عوّض x = 0

L = 5/1 = 5

الإجابة

L = 5

3.المشتقات

الإجابة: f′(1.5) = −1,926

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′(1,5) = −0,9775 + 4,5·(−0,2108) = −1,926

الإجابة

f′(1,5) = −1,926

4.المشتقات

الإجابة: x = −1

المشتقة

f′(x) = 3x² + 12x + 9 = 3·(x² + 4x + 3)

حُلّ f′(x) = 0

x = −3 أو x = −1

أيهما أي

f″(x) = 6x + 12: سالبة عند القيمة العظمى، وموجبة عند الصغرى.

f″(−3) = −6, f″(−1) = 6

x = −1

الإجابة

x = −1

5.التحسين (القيم القصوى)

الإجابة: h = 25 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 + 250000/x

ساوِ المشتقة بالصفر

S″(x) = 2 + 500000/x³ > 0، لذا هذه قيمة صغرى.

x³ = 125000 → x = 50 cm

الارتفاع والمساحة

h = 62500/50² = 25 cm

S = 50² + 250000/50 = 7500 cm²

الإجابة

h = 25 cm

أفضل صندوق مفتوح ارتفاعه نصف عرضه.

6.التحسين (القيم القصوى)

الإجابة: P = 700 €

دالة الربح

P(q) = 30q − (1100 + 18q + 0,02q²) = −0,02q² + 12q − 1100

ساوِ المشتقة بالصفر

P″(q) = −0,04 < 0، لذا هذه قيمة عظمى.

12 − 0,04q = 0 → q = 300

أقصى ربح

P = 12·300 − 0,02·300² − 1100 = €700

الإجابة

P = €700

7.التكاملات

الإجابة: I = 2,333

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.

التعويض

u = x² + 1, du = 2x dx

I = ∫₁² u² du

كامل وعوّض الحدود

I = [u³/3]₁² = (8 − 1)/3 = 2,333

الإجابة

I = 2,333

8.التكاملات

الإجابة: I = 98,43

التكامل بالتجزئة: ∫u·dv = u·v − ∫v·du، وهو ناتج عن قاعدة الضرب. اختر u العامل الذي يصبح أبسط عند اشتقاقه (قوة لـ x، أو ln x)، واختر dv العامل الذي تستطيع تكامله (eˣ أو sin x أو cos x، أو x حين تكون u = ln x). وفي التكامل المحدد قيّم u·v عند الحدّين: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. العامل x² يحتاج إلى جولتين.

الجولة الأولى

∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx

الجولة الثانية

∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ

∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)

النهايات

20,09·(5) − 1·2 = 98,43

الإجابة

I = 98,43

ExamProblems · examproblems.com/courses/calculus-1