الثانوية العامة 2026الاستعلام عن النتيجةاعرف الكليات المناسبة لمجموعكتنسيق 2026

الرياضيات البحتة · الصف الثالث الثانوي · الترم الأول

تزايد وتناقص الدوال

اختبار المشتقة الأولى لتحديد فترات تزايد الدالة وتناقصها، والنقاط الحرجة، وجدول إشارة المشتقة، وتطبيقه على كثيرات الحدود والكسرية والمثلثية واللوغاريتمية والأسية وبعض البراهين.

آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى

أهداف التعلم

  • تربط بين إشارة المشتقة الأولى وسلوك الدالة تزايدًا وتناقصًا.
  • تحدد النقاط الحرجة وتبني جدول إشارة المشتقة.
  • تعين فترات التزايد والتناقص لدوال كثيرات حدود وكسرية ومثلثية ولوغاريتمية وأسية.
  • تستخدم المشتقة لإثبات أن دالة متزايدة أو متناقصة.

شرح الدرس

اختبار المشتقة الأولى

لتكن ff دالة قابلة للاشتقاق على فترة مفتوحة ]a,b[]a, b[:

  • إذا كان f′(x)>0f'(x) > 0 لكل xx في الفترة فإن ff متزايدة عليها.
  • إذا كان f′(x)<0f'(x) < 0 لكل xx في الفترة فإن ff متناقصة عليها.
  • إذا كان f′(x)=0f'(x) = 0 على الفترة كلها فإن ff ثابتة عليها.

والسبب أن f′(x)f'(x) ميل المماس: فالمماس الذي يصنع زاوية حادة مع الاتجاه الموجب لمحور xx ميله موجب والمنحنى صاعد، والمماس الذي يصنع زاوية منفرجة ميله سالب والمنحنى هابط.

النقاط الحرجة

تسمى النقطة x=cx = c من مجال الدالة نقطة حرجة إذا كان f′(c)=0f'(c) = 0 أو كانت f′(c)f'(c) غير موجودة. الفصل بين فترات التزايد والتناقص لا يكون إلا عند النقاط الحرجة (أو عند النقاط التي لا تنتمي لمجال الدالة).

منحنى الدالة x تكعيب ناقص 3x: متزايد قبل x يساوي سالب 1 ومتناقص بين سالب 1 و1 ومتزايد بعد 1، مع القيمة العظمى المحلية والصغرى المحلية

خطوات تحديد فترات التزايد والتناقص

  1. أوجد f′(x)f'(x) وبسّطها وحلّلها إن أمكن.
  2. أوجد قيم xx التي تجعل f′(x)=0f'(x) = 0 أو غير موجودة (أصفار البسط وأصفار المقام)، وقيم xx التي لا تنتمي إلى مجال ff.
  3. رتّب هذه القيم على خط الأعداد وكوّن جدول إشارة f′f' بأخذ قيمة اختبار من كل فترة.
  4. استنتج: إشارة f′f' موجبة تعني تزايدًا وسالبة تعني تناقصًا.

تعريفات

  • الدالة المتزايدة على فترة: كلما زادت xx زادت f(x)f(x).
  • الدالة المتناقصة على فترة: كلما زادت xx نقصت f(x)f(x).
  • النقطة الحرجة: x=cx = c في المجال حيث f′(c)=0f'(c) = 0 أو غير موجودة.

أمثلة وتطبيقات

مثال 1: حدد فترات تزايد وتناقص f(x)=x3−3xf(x) = x^3 - 3x.

الحل: f′(x)=3x2−3=3(x−1)(x+1)f'(x) = 3x^2 - 3 = 3(x-1)(x+1) والنقطتان الحرجتان x=±1x = \pm 1.

الفترةx<−1x < -1−1<x<1-1 < x < 1x>1x > 1
إشارة f′f'++−-++
سلوك ffمتزايدةمتناقصةمتزايدة

فالدالة متزايدة على ]−∞,−1[]-\infty, -1[ وعلى ]1,∞[]1, \infty[ ومتناقصة على ]−1,1[]-1, 1[.

مثال 2: حدد فترات تزايد وتناقص f(x)=x2−4x+3f(x) = x^2 - 4x + 3.

الحل: f′(x)=2(x−2)f'(x) = 2(x-2) والنقطة الحرجة x=2x = 2. متناقصة عندما x<2x < 2 ومتزايدة عندما x>2x > 2.

مثال 3: حدد فترات تزايد وتناقص f(x)=xx2+1f(x) = \dfrac{x}{x^2 + 1}.

الحل: f′(x)=(x2+1)−x(2x)(x2+1)2=1−x2(x2+1)2f'(x) = \dfrac{(x^2+1) - x(2x)}{(x^2+1)^2} = \dfrac{1 - x^2}{(x^2+1)^2}. المقام موجب دائمًا فإشارة f′f' هي إشارة (1−x)(1+x)(1-x)(1+x). متزايدة على ]−1,1[]-1, 1[ ومتناقصة على ]−∞,−1[]-\infty, -1[ وعلى ]1,∞[]1, \infty[.

مثال 4: حدد فترات تزايد وتناقص f(x)=x3−6x2+9x+1f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x + 1.

الحل: f′(x)=3(x−1)(x−3)f'(x) = 3(x-1)(x-3). عند x=0x = 0 تكون f′=9>0f' = 9 > 0، وعند x=2x = 2 تكون f′=−3<0f' = -3 < 0، وعند x=4x = 4 تكون f′=9>0f' = 9 > 0. فهي متزايدة على ]−∞,1[]-\infty, 1[ وعلى ]3,∞[]3, \infty[ ومتناقصة على ]1,3[]1, 3[.

مثال 5: أثبت أن f(x)=x3+xf(x) = x^3 + x متزايدة على R\mathbb{R}.

الحل: f′(x)=3x2+1>0f'(x) = 3x^2 + 1 > 0 لكل xx فالدالة متزايدة على R\mathbb{R} ولا نقاط حرجة لها.

مثال 6 (دالة مثلثية): حدد فترات تزايد وتناقص f(x)=2x+4cos⁡xf(x) = 2x + 4\cos x حيث 0<x<2π0 < x < 2\pi.

الحل: f′(x)=2−4sin⁡x=0f'(x) = 2 - 4\sin x = 0 عندما sin⁡x=12\sin x = \dfrac{1}{2} أي x=π6x = \dfrac{\pi}{6} أو x=5π6x = \dfrac{5\pi}{6}. عند x=0.1x = 0.1 تكون f′>0f' > 0، وعند x=π2x = \dfrac{\pi}{2} تكون f′=−2<0f' = -2 < 0، وعند x=πx = \pi تكون f′=2>0f' = 2 > 0. متزايدة على ]0,π6[\left]0, \dfrac{\pi}{6}\right[ وعلى ]5π6,2π[\left]\dfrac{5\pi}{6}, 2\pi\right[ ومتناقصة على ]π6,5π6[\left]\dfrac{\pi}{6}, \dfrac{5\pi}{6}\right[.

مثال 7 (لوغاريتمية): حدد فترات تزايد وتناقص f(x)=x2−8ln⁡xf(x) = x^2 - 8\ln x.

الحل: المجال x>0x > 0 وf′(x)=2x−8x=2(x2−4)xf'(x) = 2x - \dfrac{8}{x} = \dfrac{2(x^2-4)}{x} وتنعدم عند x=2x = 2 (فقط في المجال). متناقصة على ]0,2[]0, 2[ ومتزايدة على ]2,∞[]2, \infty[.

مثال 8 (أسية): حدد فترات تزايد وتناقص f(x)=x e−xf(x) = x\,e^{-x}.

الحل: f′(x)=e−x−xe−x=e−x(1−x)f'(x) = e^{-x} - xe^{-x} = e^{-x}(1 - x) وe−x>0e^{-x} > 0. فـ f′>0f' > 0 عندما x<1x < 1 (متزايدة) وf′<0f' < 0 عندما x>1x > 1 (متناقصة).

مثال 9 (مشتقة غير موجودة): حدد فترات تزايد وتناقص f(x)=(x−1)2/3f(x) = (x-1)^{2/3}.

الحل: f′(x)=23(x−1)−1/3f'(x) = \dfrac{2}{3}(x-1)^{-1/3} غير موجودة عند x=1x = 1 وهي نقطة حرجة (تنتمي إلى المجال). عندما x<1x < 1 تكون f′<0f' < 0 وعندما x>1x > 1 تكون f′>0f' > 0. فهي متناقصة على ]−∞,1[]-\infty, 1[ ومتزايدة على ]1,∞[]1, \infty[.

مثال 10 (إثبات): أثبت أن f(x)=tan⁡x−xf(x) = \tan x - x متزايدة على ]0,π4[\left]0, \dfrac{\pi}{4}\right[.

الحل: f′(x)=sec⁡2x−1=tan⁡2x>0f'(x) = \sec^2 x - 1 = \tan^2 x > 0 لكل xx في الفترة (لأن tan⁡x≠0\tan x \neq 0 عندما 0<x<π40 < x < \dfrac{\pi}{4}) فالدالة متزايدة.

ملاحظات مهمة

  • «متزايدة على فترة» تعني أن قيم الدالة تزداد بزيادة xx، ولا يلزم أن يكون المنحنى مستقيمًا.
  • افصل الفترات عند القيم التي لا تنتمي إلى المجال (مثل أصفار المقام) ولا تصل الاستنتاج عبرها.
  • قد تنعدم f′f' عند نقطة واحدة وتبقى الدالة متزايدة على الفترة كلها (مثل f(x)=x3f(x) = x^3 عند x=0x = 0).
  • النقاط الحرجة مرشحة للقيم القصوى المحلية، وهو موضوع الدرس التالي.

المفاهيم الأساسية

  • f′>0f' > 0 تعني تزايد الدالة، وf′<0f' < 0 تعني تناقصها، وf′=0f' = 0 على فترة تعني ثباتها.
  • النقطة الحرجة: f′(c)=0f'(c) = 0 أو غير موجودة.
  • نستخدم جدول إشارة المشتقة بقيم اختبار لتحديد الفترات.

ملخص الدرس

تحدد إشارة المشتقة الأولى فترات تزايد الدالة وتناقصها. نوجد النقاط الحرجة، ونرتبها مع قيم لا تنتمي للمجال على خط الأعداد، ونختبر إشارة f′f' في كل فترة، ويمكن استخدام المشتقة نفسها لإثبات أن دالة متزايدة أو متناقصة.

أسئلة للتدريب

  1. حدد فترات تزايد وتناقص f(x)=x3−9x2+15xf(x) = x^3 - 9x^2 + 15x.
  2. حدد فترات تزايد وتناقص f(x)=xx−2f(x) = \dfrac{x}{x - 2} حيث x≠2x \neq 2.
  3. حدد فترات تزايد وتناقص f(x)=x−2sin⁡xf(x) = x - 2\sin x حيث 0<x<2π0 < x < 2\pi.
  4. أثبت أن f(x)=x−ln⁡xf(x) = x - \ln x متناقصة على ]0,1[]0, 1[ ومتزايدة على ]1,∞[]1, \infty[.
  5. إذا كانت f′(x)>g′(x)f'(x) > g'(x) لكل xx حقيقي فأثبت أن h(x)=f(x)−g(x)h(x) = f(x) - g(x) متزايدة على R\mathbb{R}.
حلّ أسئلة هذا الدرساختبر فهمك بأسئلة اختيار من متعدد وأسئلة مقالية مع نموذج إجابة، أو خض اختبارًا تفاعليًا سريعًا
أبلغ عن خطأ في هذا الدرس