الثانوية العامة 2026الاستعلام عن النتيجةاعرف الكليات المناسبة لمجموعكتنسيق 2026

الرياضيات البحتة · الصف الثالث الثانوي · الترم الأول

الاشتقاق الضمني والبارامتري

اشتقاق العلاقات الضمنية بين x وy بقاعدة السلسلة، واشتقاق دالة بالنسبة لدالة أخرى، والاشتقاق البارامتري، وإيجاد ميل المماس والمشتقة الثانية، والمماسات الأفقية والرأسية.

آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى

أهداف التعلم

  • تجد dydx\dfrac{dy}{dx} لعلاقة ضمنية بين xx وyy باستخدام قاعدة السلسلة.
  • تجد مشتقة دالة بالنسبة إلى دالة أخرى.
  • تجد dydx\dfrac{dy}{dx} والمشتقة الثانية لدالة معرّفة بوسيط (بارامتر).
  • تستخدم المشتقة لإيجاد ميل المماس ومعادلته وتحديد المماسات الأفقية والرأسية.

شرح الدرس

الاشتقاق الضمني

العلاقة الضمنية معادلة تربط xx وyy دون أن تُعطى yy صراحةً، وقد لا تمثل دالة واحدة (فالدائرة x2+y2=9x^2 + y^2 = 9 تعطي دالتين y=±9−x2y = \pm\sqrt{9 - x^2} لكل نصف منها). ولإيجاد dydx\dfrac{dy}{dx}:

  1. اشتق طرفي المعادلة بالنسبة إلى xx، معتبرًا yy دالة في xx؛ فمشتقة أي تعبير في yy تُضرب في dydx\dfrac{dy}{dx} (قاعدة السلسلة)، مثل ddx(y3)=3y2dydx\dfrac{d}{dx}(y^3) = 3y^2\dfrac{dy}{dx} وddx(sin⁡y)=cos⁡y dydx\dfrac{d}{dx}(\sin y) = \cos y\,\dfrac{dy}{dx}.
  2. استخدم قاعدة الضرب حين يظهر حاصل ضرب xx في yy.
  3. اجمع الحدود التي تحوي dydx\dfrac{dy}{dx} في طرف والباقي في الطرف الآخر، ثم أخرج dydx\dfrac{dy}{dx} عاملًا مشتركًا واقسم.

ناتج الاشتقاق الضمني يحوي عادةً xx وyy معًا. ولإيجاد المشتقة الثانية نشتق الناتج مرة أخرى ضمنيًّا ثم نعوّض عن dydx\dfrac{dy}{dx}.

مشتقة دالة بالنسبة إلى دالة أخرى

إذا كانت y=f(x)y = f(x) وu=g(x)u = g(x) فإن مشتقة yy بالنسبة إلى uu هي dydu=dy/dxdu/dx\dfrac{dy}{du} = \dfrac{dy/dx}{du/dx} بشرط dudx≠0\dfrac{du}{dx} \neq 0.

الاشتقاق البارامتري

إذا عُرّف المنحنى بالمعادلتين x=f(t)x = f(t) وy=g(t)y = g(t) (حيث tt الوسيط) فإن:

dydx=dy/dtdx/dt,dxdt≠0\frac{dy}{dx} = \frac{dy/dt}{dx/dt}, \qquad \frac{dx}{dt} \neq 0

وإذا كان dxdt=0\dfrac{dx}{dt} = 0 وdydt≠0\dfrac{dy}{dt} \neq 0 فالمماس رأسي، وإذا كان dydt=0\dfrac{dy}{dt} = 0 وdxdt≠0\dfrac{dx}{dt} \neq 0 فالمماس أفقي. ولإيجاد المشتقة الثانية نشتق dydx\dfrac{dy}{dx} (وهي دالة في tt) بالنسبة إلى tt ثم نقسم على dxdt\dfrac{dx}{dt}:

d2ydx2=ddt(dydx)dxdt\frac{d^2y}{dx^2} = \frac{\dfrac{d}{dt}\left(\dfrac{dy}{dx}\right)}{\dfrac{dx}{dt}}

وهي لا تساوي d2y/dt2d2x/dt2\dfrac{d^2y/dt^2}{d^2x/dt^2}.

تعريفات

  • العلاقة الضمنية: معادلة بين xx وyy لا تعطي yy صراحةً بدلالة xx.
  • الوسيط (البارامتر): متغير ثالث يُعبَّر به عن xx وyy معًا.

أمثلة وتطبيقات

مثال 1: أوجد dydx\dfrac{dy}{dx} إذا كان x2+xy+y2=7x^2 + xy + y^2 = 7، ثم ميل المماس عند (1,2)(1, 2).

الحل: 2x+y+xdydx+2ydydx=02x + y + x\dfrac{dy}{dx} + 2y\dfrac{dy}{dx} = 0 فـ dydx=−2x+yx+2y\dfrac{dy}{dx} = -\dfrac{2x + y}{x + 2y}. النقطة (1,2)(1,2) تحقق المعادلة (1+2+4=71 + 2 + 4 = 7) والميل −45-\dfrac{4}{5}.

مثال 2: أوجد dydx\dfrac{dy}{dx} إذا كان sin⁡(xy)=x+y\sin(xy) = x + y.

الحل: cos⁡(xy)(y+xdydx)=1+dydx\cos(xy)\left(y + x\dfrac{dy}{dx}\right) = 1 + \dfrac{dy}{dx} ومنه dydx[xcos⁡(xy)−1]=1−ycos⁡(xy)\dfrac{dy}{dx}\left[x\cos(xy) - 1\right] = 1 - y\cos(xy) فـ dydx=1−ycos⁡(xy)xcos⁡(xy)−1\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{1 - y\cos(xy)}{x\cos(xy) - 1}.

مثال 3: أوجد معادلة المماس للمنحنى في المثال 2 عند نقطة الأصل.

الحل: النقطة (0,0)(0,0) تحقق المعادلة. dydx=1−00−1=−1\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{1 - 0}{0 - 1} = -1 فالمماس y=−xy = -x.

مثال 4: أوجد مشتقة y=x3−4xy = x^3 - 4x بالنسبة إلى u=x2+1u = x^2 + 1.

الحل: dydx=3x2−4\dfrac{dy}{dx} = 3x^2 - 4 وdudx=2x\dfrac{du}{dx} = 2x فـ dydu=3x2−42x\dfrac{dy}{du} = \dfrac{3x^2 - 4}{2x} للقيم x≠0x \neq 0.

مثال 5: إذا كان x=4t−1x = 4t - 1 وy=2t2+ty = 2t^2 + t فأوجد dydx\dfrac{dy}{dx} عند t=1t = 1.

الحل: dxdt=4\dfrac{dx}{dt} = 4 وdydt=4t+1\dfrac{dy}{dt} = 4t + 1 فـ dydx=4t+14\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{4t + 1}{4} وعند t=1t = 1 تساوي 54\dfrac{5}{4}.

مثال 6: إذا كان x=2sin⁡θx = 2\sin\theta وy=3cos⁡2θy = 3\cos 2\theta فأوجد dydx\dfrac{dy}{dx} عند θ=π6\theta = \dfrac{\pi}{6}.

الحل: dxdθ=2cos⁡θ\dfrac{dx}{d\theta} = 2\cos\theta وdydθ=−6sin⁡2θ=−12sin⁡θcos⁡θ\dfrac{dy}{d\theta} = -6\sin 2\theta = -12\sin\theta\cos\theta. فـ dydx=−6sin⁡θ\dfrac{dy}{dx} = -6\sin\theta وعند θ=π6\theta = \dfrac{\pi}{6} تساوي −3-3.

مثال 7: عيّن نقاط المماس الأفقي والرأسي للمنحنى x=t2−4tx = t^2 - 4t وy=t3−3ty = t^3 - 3t.

الحل: dydt=3t2−3=0\dfrac{dy}{dt} = 3t^2 - 3 = 0 عند t=±1t = \pm 1 (وdxdt=2t−4≠0\dfrac{dx}{dt} = 2t - 4 \neq 0) فالمماس أفقي عند (−3,−2)(-3, -2) و(5,2)(5, 2). وdxdt=0\dfrac{dx}{dt} = 0 عند t=2t = 2 (وdydt=9≠0\dfrac{dy}{dt} = 9 \neq 0) فالمماس رأسي عند (−4,2)(-4, 2).

مثال 8 (مشتقة ثانية ضمنيًّا): أثبت أنه إذا كان x2+y2=25x^2 + y^2 = 25 فإن d2ydx2=−25y3\dfrac{d^2y}{dx^2} = -\dfrac{25}{y^3}.

الحل: dydx=−xy\dfrac{dy}{dx} = -\dfrac{x}{y} ثم d2ydx2=−y−x dydxy2=−y+x2yy2=−y2+x2y3=−25y3\dfrac{d^2y}{dx^2} = -\dfrac{y - x\,\dfrac{dy}{dx}}{y^2} = -\dfrac{y + \dfrac{x^2}{y}}{y^2} = -\dfrac{y^2 + x^2}{y^3} = -\dfrac{25}{y^3}.

مثال 9 (مشتقة ثانية بارامتريًّا): أوجد d2ydx2\dfrac{d^2y}{dx^2} إذا كان x=t2+1x = t^2 + 1 وy=t3−3ty = t^3 - 3t.

الحل: dydx=3t2−32t=32(t−1t)\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{3t^2 - 3}{2t} = \dfrac{3}{2}\left(t - \dfrac{1}{t}\right). نشتق بالنسبة إلى tt: 32(1+1t2)\dfrac{3}{2}\left(1 + \dfrac{1}{t^2}\right) ثم نقسم على 2t2t: d2ydx2=3(t2+1)4t3\dfrac{d^2y}{dx^2} = \dfrac{3(t^2 + 1)}{4t^3} للقيم t≠0t \neq 0.

ملاحظات مهمة

  • لا تنس ضرب مشتقة أي تعبير في yy في dydx\dfrac{dy}{dx}.
  • تأكد أن النقطة تحقق المعادلة الأصلية قبل التعويض بها في المشتقة.
  • في الصيغة البارامترية لا تقسم المشتقتين الثانيتين d2ydt2\dfrac{d^2y}{dt^2} وd2xdt2\dfrac{d^2x}{dt^2}.
  • حين يكون المقام dxdt\dfrac{dx}{dt} صفرًا افحص الحالة على حدة (قد يكون المماس رأسيًّا).

المفاهيم الأساسية

  • في الاشتقاق الضمني يُشتق الطرفان بالنسبة إلى xx وتُضرب مشتقة تعبير yy في dydx\dfrac{dy}{dx}.
  • dydu=dy/dxdu/dx\dfrac{dy}{du} = \dfrac{dy/dx}{du/dx} لمشتقة دالة بالنسبة إلى دالة أخرى.
  • dydx=dy/dtdx/dt\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{dy/dt}{dx/dt} بارامتريًّا.
  • d2ydx2=ddt(dydx)dx/dt\dfrac{d^2y}{dx^2} = \dfrac{\frac{d}{dt}\left(\frac{dy}{dx}\right)}{dx/dt}.

ملخص الدرس

نشتق العلاقة الضمنية بتطبيق قاعدة السلسلة على كل حد يحوي yy ثم نعزل dydx\dfrac{dy}{dx}. وعندما يُعطى المنحنى بوسيط نقسم dydt\dfrac{dy}{dt} على dxdt\dfrac{dx}{dt}، ونحصل على المشتقة الثانية باشتقاق الناتج بالنسبة إلى الوسيط ثم القسمة على dxdt\dfrac{dx}{dt}. وبهذا نجد ميل المماس ومعادلته ونقاط المماس الأفقي والرأسي.

أسئلة للتدريب

  1. أوجد dydx\dfrac{dy}{dx} إذا كان x3+2xy2=10x^3 + 2xy^2 = 10.
  2. أوجد dydx\dfrac{dy}{dx} إذا كان ycos⁡x+sin⁡y=1y\cos x + \sin y = 1.
  3. أوجد مشتقة y=sin⁡xy = \sin x بالنسبة إلى u=cos⁡xu = \cos x.
  4. إذا كان x=3t2x = 3t^2 وy=t3−6ty = t^3 - 6t فأوجد dydx\dfrac{dy}{dx} عند t=2t = 2.
  5. أوجد قيم الوسيط tt التي يكون عندها المماس أفقيًّا للمنحنى x=t2x = t^2 وy=t3−12ty = t^3 - 12t.
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