رياضيات فصل أول

التوجيهي علمي

icon

 أجد dydx  لكل مما يأتي:

                 a)    x2+y2=13  Solution:2x+2ydydx=0  dydx=- xy         


        b)    2x+5y2=siny Solution: 2+10ydydx=cosydydx 10ydydx-cosydydx=-2 dydx(10y-cosy)=-2 dydx=-210y-cosy          


      

أجد dydx لكل مما يأتي:

          a)     3xy2+y3=8Solution: 3y2+3x(2y)dydx+3y2dydx=0 dydx(6xy+3y2)=-3y2 dydx=- 3y26xy+3y2=- y2x+y           


          b)     tan(x-y)=2xy3+1Solution:sec2(x-y)(1-dydx)=2y3+6xy2dydxsec2(x-y)-dydxsec2(x-y)=2y3+6xy2dydx-dydxsec2(x-y)-6xy2dydx=2y3-sec2(x-y)-dydx(sec2(x-y)+6xy2)=2y3-sec2(x-y)dydx=-2y3-sec2(x-y)sec2(x-y)+6xy2            


                   c)     x2=x-yx+ySolution: x2(x+y)=x-y x3+ x2y=x-y 3x2+2xy+x2dydx=1-dydx x2dydx+dydx=1-3x2-2xydydx( x2+1)=1-3x2-2xydydx=1-3x2-2xyx2+1           


a)   أجد ميل مماس منحنى العلاقة:   y2=lnxعند النقطة (e , 1).

           Solution: y2=lnx    ,x1=e  ,y1=1   , m=dydx 2ydydx=1x  dydx=12yx= 12(1)(e)=12e           


b)   أجد ميل مماس منحنى العلاقة:  (y-3)2=4(x-5)عند x = 6  .

                Solution: (y-3)2=4(x-5)      2(y-3)dydx=4          dydx=2y-3   when x=6  (y-3)2=4(6-5)                     (y-3)2=4                    y-3=2 y=5                   or   y-3=-2 y=1dydx=25-3=1        when y=5    dydx=21-3=-1    when y=1               


أجد معادلة المماس لمنحنى العلاقة :  x3+y3-3xy=17 عند النقطة  (2 , 3).  

     Solution: x3+y3-3xy=17 m=dydx 3x2+3y2dydx-3y-3xdydx=0       when x=2 , y=3 3(2)2+3(3)2dydx-3(3)-3(2)dydx=0       dydx=-17 y-y1=m(x-x1) y-3=-17(x-2)           


إذا كان  xy+y2=2x ، فأجد d2ydx2 .

        Solution: xy+y2=2x y+xdydx+2ydydx=2 dydx(x+2y)=2-y dydx=2-yx+2y d2ydx2=-dydx×(x+2y)-(2-y)(1+2dydx)(x+2y)2         =-(2-yx+2y)×(x+2y)-(2-y)(1+2(2-yx+2y))(x+2y)2         =-(2-y)(x+2y)-(2-y)(1+2(2-y))(x+2y)3d2ydx2=-(2-y)(x+5)(x+2y)3          


       أجد d2ydx2 للمعادلة الوسيطية الآتية عندما   . t = 2

                      x=3t2+1  ,  y=t3-2t2

           Solution: x=3t2+1   dxdt=6t y=t3-2t2  dydt=3t2-4t dydx=dydt×dtdx=(3t2-4t)×16t=12t-23 dydx=12t-23 ddt(dydx)=ddt(12t-23)ddt(dydx)=12 d2ydx2=ddt(dydx)dxdt=126t=112twhen t=2 d2ydx2=112(2)=124         


أجد مشتقة كل اقتران مما يأتي باستعمال الاشتقاق اللوغاريتمي:

 a)     y=xx    Solution:                                                          ln y=ln xx    ln y=xln x   ddx( ln y)= ddx(xln x) dydxy=12xlnx +x ×1xdydx=y(12xlnx +1x)   dydx = xx (12xlnx +1x)       ;   y=xx            


b)      y=x-1x4+1  Solution:                                                     ln y= ln (x-1x4+1)12ln y= 12 ln (x-1x4+1)  ln y= 12(ln(x-1)-ln(x4+1)) ddx( ln y)= 12ddx(ln(x-1)-ln(x4+1)) dydxy= 12(1x-1-4x3x4+1) dydx= 12y(1x-1-4x3x4+1)dydx=12x-1x4+1(1x-1-4x3x4+1)           


أجد dydx  لكل مما يأتي: 

          1)    x2-2y2=4     Solution:2x-4ydydx=0          dydx=x2y           


         2)    1x2+1y2=110 Solution:-2xx4+-2ydydxy4=0dydxy3=-1x3  dydx=-y3x3            


          3)    (x2+y2)2=50(x2-y2) Solution:2(x2+y2)(2x+2ydydx)=50(2x-2ydydx) (x2+y2)(x+ydydx)=25(x-ydydx)  x3+x2ydydx+y2x+y3dydx=25x-25ydydx x2ydydx+y3dydx+25ydydx=25x-x3-y2x dydx(x2y+y3+25y)=25x-x3-y2x dydx=25x-x3-y2xx2y+y3+25y            


           4)    exy=xey  Solution:exy+exdydx=ey+xeydydxexdydx-xeydydx=ey-exydydx(ex-xey)=ey-exydydx=ey-exyex-xey            


             5)    3x=y-2yxSolution:3xln3=dydx-2dydxx-2y3xln3+2y=dydx-2dydxx dydx(1-2x)=3xln3+2ydydx=3xln3+2y1-2x            


            6)    x+y=5  Solution:12x+dydx2y=0dydx2y=-12xdydx=-yx           


           7)     x=sec1y Solution: 1=sec1ytan1y(-dydxy2)dydx=-y2sec1ytan1y           


         8)     (sinπx +cosπy)3=8  Solution:3(sinπx +cosπy)2(πcosπx -πdydxsinπy)=0  (πcosπx -πdydxsinπy)=12(sinπx +cosπy)2  -πdydxsinπy=13(sinπx +cosπy)2-πcosπx  dydx=πcosπxπsinπy-13(sinπx +cosπy)2(πsinπy)dydx=cotπx-13(sinπx +cosπy)2(πsinπy)           


         9)    xy2+y2x=5Solution:   xy2+y2x=5     with y2xx2+y4=5y2x  2x+4y3dydx=10ydydxx+5y24y3dydx-10ydydxx=5y2-2xdydx(4y3-10yx)=5y2-2xdydx=5y2-2x4y3-10yx           


               10)     x+y=cos(xy) Solution:1+dydx=-sin(xy)(y+xdydx)1+dydx=-y sin(xy)- xdydxsin(xy)dydx+ xdydxsin(xy)=-y sin(xy)-1dydx(1+ xsin(xy))=-y sin(xy)-1dydx=-y sin(xy)+11+ xsin(xy)           


           11)   x2+y2=ln(x+y)2 Solution:x2+y2=2ln(x+y) 2x +2ydydx=21+dydxx+y x2+xydydx+xy+y2dydx=1+dydxxydydx+y2dydx-dydx=1-x2-xydydx(xy+y2-1)=1-x2-xydydx=1-x2-xyxy+y2-1            


           12)     sinx cosy=x2-5ySolution: cosx cosy+ sinx(-dydxsiny)=2x-5dydx- sinx(dydxsiny)+5dydx=2x- cosx cosydydx(-sinx siny+5)=2x- cosx cosydydx=2x- cosx cosy5-sinx siny         


أجد dydx لكلٌّ ممّا يأتي عند القيمة المعطاة:

          13)    2y2+2xy-1=0    , x=12    Solution: 4ydydx+2y+2xdydx=0when x=12 2y2+2(12)y-1=0   2y2+y-1=0  (2y-1)(y+1)=0 y=12     , y=-1  2ydydx+y+xdydx=0        when x=12 , y=122(12)dydx+(12)+(12)dydx=0  32dydx=-12    dydx=-13 when x=12 , y=-12(-1)dydx+(-1)+(12)dydx=0  (-32)dydx=1   dydx=-23               


           14)     y3+2x2=11y  , y=1  Solution:3y2dydx+4x=11dydxwhen y=1 (1)3+2x2=11(1)    x=53(1)2dydx+45=11dydx8dydx=45  dydx=25                


أجد ميل المماس لمنحنى كل علاقة مما يأتي عند النقطة المعطاة

          15)     x2+y2=25   , (3 ,-4) Solution: 2x +2ydxdy=0when x=3 , y=-4 2(3) +2(-4)dxdy=0     dxdy=34             


          16)     x2y=4(2-y)  , (2 , 1)  Solution:2xy+x2dydx=-4dydxwhen x=2 ,   y=12(2)(1)+(2)2dydx=-4dydxdydx=-12            


             17)     esinx+ecosy=e+1  , (π2 , π2) Solution: cosx esinx-sinydydx ecosy=0when   x=π2   ,  y=π2  cos(π2) esin(π2)-sin(π2)dydx ecos(π2)=0 dydx=0 


              18)     x23+y23=5   , (8 , 1)      Solution: x23+ y23=523 x-13+23 y-13 dydx=0when  x=8  , y=1(8)-13+ (1)-13 dydx=0      dydx=-12   


أجد معادلة المماس لمنحنى كل علاقة مما يأتي عند النقطة المعطاة:

         19)     x2+xy+y2=13  , (-4 , 3)Solution: 2x+y+xdydx+2ydydx=0when  x= -4  , y=3 2(-4)+(3)+(-4)dydx+2(3)dydx=0    dydx= 52y-y1=-1m(x-x1)y-3=- 25(x+4)            


           20)     x+y-1=ln(x2+y2)  , (1 , 0)   Solution: 1+dydx=2x+2ydydxx2+y2when  x=1  , y=0 1+dydx=2(1)+2(0)dydx(1)2+(0)2 1+dydx=2   dydx=1y-y1=-1m(x-x1)y-0=-(x-1)     y=1-x           


أجد  d2ydx2 لكلٌّ ممّا يأتي 

            21)      x+y=siny      Solution: 1+dydx=cosydydx dydx=1cosy-1 d2ydx2=sinydydx(cosy-1)2 d2ydx2=siny1cosy-1(cosy-1)2=siny(cosy-1)3          


           22)    4y3=6x2+1 Solution:12y2dydx=12xdydx=xy2d2ydx2=y2-2ydydxxy4d2ydx2=y2-2yx(xy2)y4=y2-2x(1y)y4    d2ydx2=y3-2xy5          


        23)     xy+ey=e  Solution: y+xdydx+dydxey=0dydx=-y x+eyd2ydx2=-dydx( x+ey)-y(1+dydxey) (x+ey)2d2ydx2=-(-y x+ey)( x+ey)-y(1+(-y x+ey)ey)  (x+ey)2    d2ydx2=--y-yey+y2ey x+ey  (x+ey)2            


24)  ‏أجد معادلة العمودي على المماس لمنحنى العلاقة:  (x-6)(y+4)=2عند النقطة  (7 , -2)

            Solution: (y+4)+(x-6)dydx=0when  x=7  , y=-2 (-2+4)+(7-6)dydx=0 dydx=-2  y-y1=-1m(x-x1)    y+2=12(x-7)           


‏25)   أثبت أن لمنحنى العلاقة:  3x2+2xy+y2=6مماسين أفقيين، ثم أجد إحداثيي نقطتي التماس.  

                           Solution: 6x+2y+2xdydx+2ydydx=0       when   dydx=0   6x+2y+2x(0)+2y(0)=0   3x+y=0       y=-3x 3x2+2xy+y2=6                        when   y=-3x     3x2+2x(-3x)+(-3x)2=6  3x2-6x2+9x2=6  6x2=6  x= ±1 y=-3              x=1         (1 , -3) y=3              x=-1         (-1 , 3)


‏26)  أجد إحداثيي نقطة على المنحنى:   x+y2=1 بحيث يكون عندها مماس المنحنى موازيًا للمستقيم:  x+2y=0

        Solution: x+y2=1 1+2ydydx=0 1+2ydydx=-12y   dydx=-12y   ....... 1 x+2y=01+2dydx=0 dydx=-12     ....... 2From 1 and 212y=12 y=1When    y=1  x+(1)2=1 x=0      the point=(0 , 1)            


‏27)  أجد إحداثيي نقطة (نقاط) على المنحنى:   y3=x2،  بحيث يكون عندها مماس المنحنى عموديًا على المستقيم :‎       ،   y0 حيث   y+3x-5=0

               Solution:y3=x2 3y2dydx=2xdydx=2x3y2   ....... 1 y+3x-5=0dydx +3 = 0  dydx=-3     ....... 2From  1 & 2  2x3y2×-3 = -1 2x= y2         ....... 3 and    y3=x2 y3=(y22)24y3-y4=0 y3(4-y)=0 y=0   x=0   the point=(0 , 0)y=4   x=8   the point=  (8 , 4)          


28)  إذا كان:xy+yx=10  ، حيث  x> 0  ,  y> 0 ، فأثبت أنَّ dydx=yx  . 

                Solution: xy+yx=10  xy+yx+2=100  xy+yx=98  y-xdydxy2+dydxx-yx2=0         with     x2y2  x2(y-xdydx)+y2(dydxx-y)=0  x2y-x3dydx+y2xdydx-y3=0  dydx(-x3+y2x)=-x2y +y3  dydx=-x2y +y3-x3+y2x=y(-x2+y2)x(-x2+y2)  dydx=yx          


29)  أجد إحداثيي النقطة على منحنى الاقتران:   y=x1x  , x>0  التي يكون عندها ميل المماس صفرًا.

           Solution:y=x1x  lny=lnx1x lny=1xlnx  dydxy=-1x2lnx + 1x×1x dydx=yx2(1-lnx)   When dydx=0 0=yx2(1-lnx)   0=y(1-lnx) y=0   Rejected 0=1-lnx 1=lnx   x=e ,  y=e1e                


30)   أجد إحداثيات جميع النقاط على منحنى الدائرة:  x2+y2=100 التي يكون عندها ميل المماس 34 .

          Solution: x2+y2=100   .... 12x+2ydydx=0    When dydx=342x+2y(34)=0    y=-43x          .... 2 From  1 ,  2 : x2+(-43x)2=100  259x2=100x=6  ,y=-43(6) =-8  (6 ,-8)x=-6  ,y=-43(-6) =8  (-6 ,8)              


31)  يمُثل الاقتران:  s(t)=t1t  , t>0 موقع جُسَيْم يتحرّك في مسار مستقيم؛ حيث s الموقع بالأمتار، وt  الزمن بالثواني.

        أجد سرعة الجُسَيْم وتسارعه. 

                   Solution:s(t)=t1t  , t>0 ln(s(t))=ln(t1t) ln(s(t))=1tln(t) s'(t)s(t)=-1t2ln(t) + 1t×1t s'(t)=s(t)t2(1-ln(t)) v(t)=t(1t-2)(1-ln(t)) a(t)=v'(t)=((1t-2)t(1t-3)+  (-1t2)t(1t-2)×lnt)(1-ln(t))+(t(1t-2)(-1t))          


32)  إذا كان  y=lnx، حيث  x > 0 ، فأثبت أنَّ  dydx=1xباستخدام الاشتقاق الضمني .

Solution:y=ln xdydx=1x              


أجد مشتقة مشتقة كل من الاقترانات الآتية باستعمال الاشتقاق اللوغاريتمي

           33)      y=(x2+3)x Solution:lny=ln(x2+3)xlny=xln(x2+3)dydxy=ln(x2+3) +2xx2+3dydx=y(ln(x2+3) +2xx2+3)dydx=2x(x2+3)x-1 +(x2+3)x(ln(x2+3)            


             34)   y=(x4+1)x+22x2+2x+1Solution:ln y=ln((x4+1)x+22x2+2x+1)ln y=ln((x4+1)x+2)-ln(2x2+2x+1)  ln y=ln((x4+1)+ln(x+2)12-ln(2x2+2x+1)  lny=ln((x4+1)+12ln(x+2)-ln(2x2+2x+1)  dydxy=4x3x4+1+12(x+2)-4x+22x2+2x+1dydx=((x4+1)x+22x2+2x+1)(4x3x4+1+12(x+2)-4x+22x2+2x+1)          


             35)     y=x2(x+1)(x+2)Solution:lny=ln(x2(x+1)(x+2))12 lny=12ln(x2(x+1)(x+2))lny=12ln(x2)+ln(x+1)+ln(x+2)lny=ln(x)+ln(x+1)+ln(x+2)dydxy=1x+1x+1+1x+2dydx=x2(x+1)(x+2)(1x+1x+1+1x+2)         


           36)    y=xsinx    x>0Solution:lny=lnxsinx lny=sinx lnx dydxy=cosx lnx +sinx ×1xdydx=xsinx(cosx lnx +sinx x) 


أجد  d2ydx2 لكل معادلة وسيطية مما يأتي عند قيمة   x المعطاة:

            37)     x=sint  , y=cost , t=π4Solution: x=sint   dxdt=cost y=cost  dydt=-sint dydx=dydt×dtdx      =-sint ×1cost=-tantddt(dydx)=-sec2t d2ydx2=ddt(dydx)dxdt=-sec2t costWhen  t=π4d2ydx2=-sec2(π4) cos(π4)=-22


             38)    x=e-t , y=t3+t+1  ,t=0  Solution: x=e-t           dxdt=-e-t  y=t3+t+1   dydt=3t2+1 dydx=dydt×dtdx      =(3t2+1) ×1-e-t=-et(3t2+1) ddt(dydx)=ddt(-et(3t2+1))              =-et(3t2+1)+-et(6t)d2ydx2=ddt(dydx)dxdt=-et(3t2+1)+-et(6t) -e-tWhen  t=0d2ydx2=-e(0)(3(0)2+1)+-e(0)(6(0)) -e-(0)=-e(0) -e-(0)=1


إذا كانت العلاقة:  x3+y3=6xy فأجيب عن السؤالين الآتيين تباعًا

39)  أجد معادلة المماس عند نقطة تقاطع منحنى المعادلة مع منحنى:   y=x  في الربع الأوّل.

         Solution: x3+y3=6xy        ..... 1 y=x                     ..... 2 x3+(x)3=6x(x)  2x3- 6x2=0 2x2(x- 3)=0 x=0   y=0 x=3   y=3           m=dydx When x=3  , y=3 3x2+3y2dydx=6y +6xdydx (3)2+(3)2dydx=2(3) +2(3)dydx dydx=-1  y-y1=m(x-x1)y-3=-1(x-3)   y=6-x           


40)  أجد إحداثيي نقطة على منحنى العلاقة  x3+y3=6xyفي الربع الأوّل؛ بحيث يكون عندها مماس المنحنى أفقيًا.

            Solution: x3+y3=6xy  ,    dydx=0       .... 1 x2+y2dydx=2y +2xdydx x2+y2(0)=2y +2x(0) x2=2y y=x22             .... 2 x3+(x22)3=6x(x22) x3+x68=3x3x6-16x3=0 x3( x3-16)=0  x=0        y=0                         (0 , 0)x=163   y=(163)22       (163 ,(163)22 )             


سنجد معادلة المماس من بمعلومية نقطة التماس وهي (x ,2-x2)

 Solution:x2+y2=2           ... 12x +2y dydx=0but dydx=tan(3π4)=-12x +2y(-1)=0 y=x             ... 2From  1  and  2 y2+y2=2   y2=1 when  y=1     then x=1                  then  (1 , 1) y-y1=m(x-x1) y-1=-1(x-1)when  y=-1     then x=-1      then  (-1 ,- 1)y-y1=m(x-x1)y+1=-1(x+1)            


تبرير: إذا كان:  x2-y2=1،  فأجيب عن الأسئلة الأربعة الآتية تباعًا:

42)  أجد dydx

            Solution:x2-y2=12x-2ydydx=0    dydx=xy   


43)  يُمكن التعبير عن منحنى العلاقة:   x2-y2=1بالمعادلة الوسيطية:

         x=sect ,  y=tant. حيث : -π2tπ2 . أستعمل هذه الحقيقة لإيجاد dydx  بدلالة t .

          Solution: x=sect     dxdt=sect tant y=tant      dydt=sec2t dydx=dydt×dtdx      =(sec2t ) ×1sect tant=sect tant           


44)   أثبت أن المقدارين : الجبريين اللذين يُمثّلان dydx الناتجين  في الفرعين السابقين متكافئان ، مُبرَّرًا إجابتي.

                 Solution:dydx=xy         from 42dydx=secttant     from 43but   x= sect        y= tant So 42=43          


45)  أجد إحداثيات النقاط التي يكون عندها ميل المماس 2.

           Solution:dydx=sect tant=2sect tant=1costsintcost=2 1sint=2 12=sint   t=π6 , 5π6when t=π6 x= secπ6 = 23 , and  y=tanπ6=13    ( 23 , 13)when t=5π6 x= sec5π6 = -23 , and  y=tan5π6=-13    ( -23 , -13)           


46)  تبرير: إذا مثل  l  أيَّ مماس لمنحنى المعادلة: x+y=k حيث k  ثابت موجب،  

       فأثبت أن مجموع المقطع   x  والمقطع y للمستقيم  l  يساوي  k مُبرَّرًا إجابتي.

       سنجد معادلة المماس l عند النقطة (a ,b)

        Solution:x+y=k12x+dydx2y=0dydx=-yxNow m=dydx=-yx at (a , b)y-y1=m(x-x1)y-b=-yx(x-a)now when  b=0 y=-yx(x-a)a=x+xy     .... 1now when  a=0 y-b=-yx(x)b=y+xy     .... 2 1 + 2 =a+ba+b = x+xy + y+xy         = x+2xy + y =ka+b=k           


47)  تحدّ: إذا كان مماس منحنى الاقتران:  y=(x-3)xعند النقطة (4 , 1) يقطع المحور x في النقطة  B  ،

            والمحور y   في النقطة  C ؛ فأجد مساحة OBC حيث O نقطة الأصل.

            سنجد معادلة المماس  عند النقطة  (4 , 1)

                         Solution:y=(x-3)x lny=ln (x-3)x  lny=x ln( x-3)  dydxy=ln (x-3)2x + xx-3when x=4  , y=1 dydx1=ln (4-3)24  + 44-3dydx=0+2=2Now m=dydx=2 y-1=2(x-4)now when  y=0 0-1=2(x-4)            x=72now when x=0 y-1=2(0-4)            y=-7 now A=12(72)(-7 )=494  =2(-12+ln 4+1)(4+4ln 4 )