الثانوية العامة 2026الاستعلام عن النتيجةاعرف الكليات المناسبة لمجموعكتنسيق 2026

الرياضيات البحتة · الصف الثالث الثانوي · الترم الأول

المشتقات العليا للدالة

المشتقة الثانية والثالثة والمشتقات ذات الرتب العليا ورموزها، وإيجادها للدوال الصريحة والضمنية والبارامترية، وإثبات علاقات تربط المشتقات، واكتشاف نمط مشتقات الدالة sin x.

آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى

أهداف التعلم

  • تحدد المشتقة الثانية والثالثة وما بعدها لدالة وتستعمل رموزها.
  • تجد المشتقات العليا لدوال صريحة وضمنية وبارامترية.
  • تثبت علاقات تربط الدالة ومشتقاتها بالاشتقاق المتكرر.
  • تكتشف نمط مشتقات دالة الجيب المتتالية.

شرح الدرس

المشتقات ذات الرتب العليا

إذا كانت y=f(x)y = f(x) قابلة للاشتقاق فمشتقتها الأولى y′=f′(x)=dydxy' = f'(x) = \dfrac{dy}{dx} دالة جديدة. وإذا كانت قابلة للاشتقاق فمشتقتها هي المشتقة الثانية:

y′′=f′′(x)=ddx(dydx)=d2ydx2y'' = f''(x) = \frac{d}{dx}\left(\frac{dy}{dx}\right) = \frac{d^2y}{dx^2}

ثم المشتقة الثالثة y′′′=f′′′(x)=d3ydx3y''' = f'''(x) = \dfrac{d^3y}{dx^3}، وهكذا. وتُكتب المشتقة من الرتبة nn (nn عدد صحيح موجب) بالرمز y(n)=f(n)(x)=dnydxny^{(n)} = f^{(n)}(x) = \dfrac{d^ny}{dx^n}.

ويُقرأ d2ydx2\dfrac{d^2y}{dx^2} «د اثنين ص بالنسبة لـ س تربيع»، وهو يختلف عن (dydx)2\left(\dfrac{dy}{dx}\right)^2: الأول المشتقة الثانية والثاني مربع المشتقة الأولى. وكثيرة الحدود من الدرجة mm تنعدم كل مشتقاتها من الرتبة m+1m+1 فما فوق.

المشتقات العليا للدوال الضمنية والبارامترية

  • ضمنيًّا: نجد dydx\dfrac{dy}{dx} ثم نشتق الناتج ضمنيًّا مرة أخرى، ونعوّض عن dydx\dfrac{dy}{dx} لنحصل على d2ydx2\dfrac{d^2y}{dx^2}.
  • بارامتريًّا: إذا كان x=f(t)x = f(t) وy=g(t)y = g(t) فإن:
d2ydx2=ddt(dydx)dxdt\frac{d^2y}{dx^2} = \frac{\dfrac{d}{dt}\left(\dfrac{dy}{dx}\right)}{\dfrac{dx}{dt}}

إثبات علاقات بين المشتقات

لإثبات علاقة تربط yy ومشتقاتها نشتق الدالة (أو العلاقة المعطاة) مرتين أو أكثر ثم نعوّض في العلاقة المطلوبة ونبسّط.

نمط مشتقات دالة الجيب

مشتقات sin⁡x\sin x المتتالية هي cos⁡x\cos x ثم −sin⁡x-\sin x ثم −cos⁡x-\cos x ثم sin⁡x\sin x، وتتكرر كل أربع مشتقات. فنعرف المشتقة من أي رتبة بقسمة الرتبة على 44 وأخذ الباقي.

تعريفات

  • المشتقة الثانية: مشتقة المشتقة الأولى.
  • المشتقة من الرتبة nn: ناتج الاشتقاق المتكرر nn مرة.

أمثلة وتطبيقات

مثال 1: أوجد المشتقة الثانية لـ y=3x4−2x2+7y = 3x^4 - 2x^2 + 7.

الحل: y′=12x3−4xy' = 12x^3 - 4x ثم y′′=36x2−4y'' = 36x^2 - 4.

مثال 2: أوجد المشتقة الثانية لـ y=2x−1x+2y = \dfrac{2x - 1}{x + 2}.

الحل: y′=2(x+2)−(2x−1)(x+2)2=5(x+2)2=5(x+2)−2y' = \dfrac{2(x+2) - (2x-1)}{(x+2)^2} = \dfrac{5}{(x+2)^2} = 5(x+2)^{-2} ثم y′′=−10(x+2)3y'' = -\dfrac{10}{(x+2)^3} للقيم x≠−2x \neq -2.

مثال 3: أوجد المشتقة الثانية لـ y=cos⁡(2x+π3)y = \cos\left(2x + \dfrac{\pi}{3}\right).

الحل: y′=−2sin⁡(2x+π3)y' = -2\sin\left(2x + \dfrac{\pi}{3}\right) ثم y′′=−4cos⁡(2x+π3)y'' = -4\cos\left(2x + \dfrac{\pi}{3}\right).

مثال 4: أوجد المشتقة الثانية لـ y=2x+1y = \sqrt{2x + 1}.

الحل: y′=(2x+1)−1/2y' = (2x+1)^{-1/2} ثم y′′=−(2x+1)−3/2=−1(2x+1)2x+1y'' = -(2x+1)^{-3/2} = -\dfrac{1}{(2x+1)\sqrt{2x+1}} حيث x>−12x > -\dfrac{1}{2}.

مثال 5: أوجد المشتقة الثالثة لـ y=x5−3x3+2xy = x^5 - 3x^3 + 2x.

الحل: y′=5x4−9x2+2y' = 5x^4 - 9x^2 + 2 ثم y′′=20x3−18xy'' = 20x^3 - 18x ثم y′′′=60x2−18y''' = 60x^2 - 18.

مثال 6: إذا كان x2+y2=4x^2 + y^2 = 4 فأثبت أن y y′′+(y′)2+1=0y\,y'' + (y')^2 + 1 = 0.

الحل: نشتق الطرفين: 2x+2y y′=02x + 2y\,y' = 0 أي x+y y′=0x + y\,y' = 0. نشتق مرة أخرى: 1+(y′)2+y y′′=01 + (y')^2 + y\,y'' = 0 وهو المطلوب.

مثال 7: إذا كان y=tan⁡xy = \tan x فأثبت أن y′′=2y (1+y2)y'' = 2y\,(1 + y^2).

الحل: y′=sec⁡2x=1+tan⁡2x=1+y2y' = \sec^2 x = 1 + \tan^2 x = 1 + y^2 ثم y′′=2y y′=2y (1+y2)y'' = 2y\,y' = 2y\,(1 + y^2).

مثال 8: إذا كان x=t3x = t^3 وy=t2y = t^2 فأوجد d2ydx2\dfrac{d^2y}{dx^2} عند t=1t = 1.

الحل: dydx=2t3t2=23t\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{2t}{3t^2} = \dfrac{2}{3t} ثم ddt(23t)=−23t2\dfrac{d}{dt}\left(\dfrac{2}{3t}\right) = -\dfrac{2}{3t^2} ونقسم على dxdt=3t2\dfrac{dx}{dt} = 3t^2: d2ydx2=−29t4\dfrac{d^2y}{dx^2} = -\dfrac{2}{9t^4} وعند t=1t = 1 تساوي −29-\dfrac{2}{9}.

مثال 9: أوجد المشتقة الخامسة والعشرين لـ y=sin⁡xy = \sin x.

الحل: 25=4×6+125 = 4 \times 6 + 1 فالمشتقة كالأولى: y(25)=cos⁡xy^{(25)} = \cos x.

ملاحظات مهمة

  • d2ydx2\dfrac{d^2y}{dx^2} ليست (dydx)2\left(\dfrac{dy}{dx}\right)^2.
  • في الصورة البارامترية لا تقسم d2ydt2\dfrac{d^2y}{dt^2} على d2xdt2\dfrac{d^2x}{dt^2}.
  • بسّط المشتقة الأولى قبل اشتقاقها مرة ثانية لتقليل الأخطاء، وانتبه إلى مجال الدالة.
  • مشتقة الثابت تساوي صفرًا، ولذلك تنعدم مشتقات كثيرة الحدود بعد رتبة معينة.

المفاهيم الأساسية

  • y(n)=dnydxny^{(n)} = \dfrac{d^ny}{dx^n} ناتج الاشتقاق المتكرر nn مرة.
  • ضمنيًّا نعيد الاشتقاق ونعوّض عن dydx\dfrac{dy}{dx}.
  • بارامتريًّا d2ydx2=ddt(dydx)dxdt\dfrac{d^2y}{dx^2} = \dfrac{\frac{d}{dt}\left(\frac{dy}{dx}\right)}{\frac{dx}{dt}}.
  • مشتقات sin⁡x\sin x دورية بدور 44.

ملخص الدرس

المشتقات العليا نتيجة الاشتقاق المتكرر: الثانية مشتقة الأولى، والثالثة مشتقة الثانية، وهكذا. نجدها للدوال الصريحة بالاشتقاق المتتالي، وللضمنية بإعادة الاشتقاق ضمنيًّا، وللبارامترية بالقسمة على dxdt\dfrac{dx}{dt} بعد اشتقاق dydx\dfrac{dy}{dx} بالنسبة للوسيط. ونثبت علاقات بين الدالة ومشتقاتها بالتعويض.

أسئلة للتدريب

  1. أوجد المشتقة الثالثة لـ y=x4−5x2+3xy = x^4 - 5x^2 + 3x.
  2. أوجد d2ydx2\dfrac{d^2y}{dx^2} للدالة y=x+1x−1y = \dfrac{x + 1}{x - 1}.
  3. إذا كان y=sin⁡2xy = \sin 2x فأثبت أن y′′+4y=0y'' + 4y = 0.
  4. إذا كان x=2tx = 2t وy=t3y = t^3 فأوجد d2ydx2\dfrac{d^2y}{dx^2}.
  5. أوجد d2ydx2\dfrac{d^2y}{dx^2} إذا كان xy=4xy = 4.
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