طرق نموذجية — حساب التكامل
النوع 1: تحديد دالة أصلية
متى؟ عندما يُطلب «دالة أصلية للدالة f» أو التحقق من أن دالة F هي أصلية للدالة f.
- احفظ الدوال الأصلية المعتادة: بالنسبة لـ xn هي n+1xn+1، لـ x1 هي ln∣x∣، لـ ex هي ex.
- بالنسبة لـ eax+b، الدالة الأصلية هي a1eax+b؛ لـ uu′ هي ln∣u∣.
- إذا كان يجب التحقق من أن F أصلية لـ f، اشتق F وأثبت أن F′=f.
- أضف الثابت +C عندما نتحدث عن «مجموعة الدوال الأصلية».
مثال سريع: دالة أصلية لـ f(x)=e2x هي F(x)=21e2x.
النوع 2: حساب تكامل بدالة أصلية مباشرة
متى؟ عندما يُطلب a∫bf(x)dx وتكون الدالة الأصلية متاحة مباشرة.
- حدد دالة أصلية F للدالة f.
- طبق المبرهنة الأساسية: a∫bf(x)dx=F(b)−F(a).
- عوض بعناية x بـ b ثم بـ a واطرح (انتبه للإشارات).
- بسط النتيجة العددية أو بدلالة e و ln.
مثال سريع: 0∫1exdx=[ex]01=e1−e0=e−1.
النوع 3: التكامل بالتجزيء
متى؟ عندما يكون التكامل جداءً، عادة xex أو lnx، بدون دالة أصلية مباشرة.
- اختر u (التي ستشتقها) و dv (التي ستكاملها). قاعدة عملية: خذ u=x أو u=lnx لأن مشتقتهما تبسط.
- احسب du=u′dx ودالة أصلية v لـ dv.
- طبق a∫budv=[uv]ab−a∫bvdu.
- احسب التكامل المتبقي (غالباً مباشر) واستنتج.
مثال سريع: 0∫1xexdx=[xex]01−0∫1exdx=e−(e−1)=1.
النوع 4: حساب مساحة تحت منحنى
متى؟ عندما تُطلب مساحة المجال المحصور بين منحنى f ومحور الفواصل والمستقيمين x=a و x=b.
- ادرس إشارة f على [a;b].
- إذا كانت f≥0 على كامل الفترة: المساحة =a∫bf(x)dx (بوحدات المساحة).
- إذا كانت f≤0: المساحة =−a∫bf(x)dx، أو a∫b∣f(x)∣dx بتقسيم عند تغيرات الإشارة.
- اضرب في وحدة المساحة إذا حدد المعلم ذلك، ثم أعط القيمة الموجبة.
مثال سريع: بالنسبة لـ f(x)=x على [0;2]، المساحة =0∫2xdx=[2x2]02=2 و.م.
النوع 5: المساحة بين منحنيين
متى؟ عندما نريد المساحة بين Cf و Cg على [a;b].
- حدد أي منحنى في الأعلى بمقارنة f و g (أو بدراسة إشارة f−g).
- افترض f≥g: المساحة =a∫b(f(x)−g(x))dx.
- احسب تكامل الفرق باستخدام دالة أصلية.
- يجب أن تكون النتيجة موجبة؛ وإلا تحقق من أيهما في الأعلى.
مثال سريع: بين f(x)=2x و g(x)=x على [0;1]: المساحة =0∫1xdx=21 و.م.
النوع 6: القيمة المتوسطة لدالة
متى؟ عندما تُطلب القيمة المتوسطة لـ f على [a;b] (غالباً تكلفة أو سعر متوسط).
- طبق الصيغة: m=b−a1a∫bf(x)dx.
- احسب أولاً التكامل بدالة أصلية.
- اقسم النتيجة على طول الفترة b−a.
- فسر m في السياق الاقتصادي (القيمة المتوسطة على الفترة).
مثال سريع: القيمة المتوسطة لـ f(x)=x على [0;4]: m=410∫4xdx=41×8=2.
النوع 7: فائض المستهلك والمنتج
متى؟ مسألة اقتصادية مع دالتي الطلب D(q) والعرض O(q)، سعر التوازن p∗ للكمية q∗.
- حدد نقطة التوازن (q∗,p∗) بحل D(q)=O(q).
- فائض المستهلك: SC=0∫q∗D(q)dq−p∗q∗.
- فائض المنتج: SP=p∗q∗−0∫q∗O(q)dq.
- احسب كل تكامل بدالة أصلية، ثم فسر (مكسب المستهلكين / المنتجين).
مثال سريع: إذا كانت D(q)=10−q، p∗=4 و q∗=6: SC=0∫6(10−q)dq−4×6=42−24=18.