Dérivabilité et étude de fonctions — Résumé de cours
1ère Année Collège — Atlasmaths.ma
Cours complet
Contenu du cours
I. الاشتقاقية
تعريف
تكون الدالة f قابلة للاشتقاق في a إذا كانت x→alimx−af(x)−f(a) موجودة ومنتهية. هذه النهاية هي f′(a).
مشتقات الدوال الاعتيادية
f(x)
f′(x)
xn
nxn−1
x1
−x21
x
2x1
ex
ex
ln(x)
x1
sin(x)
cos(x)
cos(x)
−sin(x)
tan(x)
1+tan2(x)=cos2(x)1
قواعد الاشتقاق
(f+g)′=f′+g′
(k⋅f)′=k⋅f′
(f⋅g)′=f′g+fg′
(f/g)′=g2f′g−fg′
(f∘g)′=g′⋅(f′∘g) أو (f(g(x)))′=g′(x)⋅f′(g(x))
II. المماس
معادلة المماس للمنحنى Cf في النقطة التي أفصولها a هي:
y=f′(a)(x−a)+f(a)
III. مبرهنة Rolle ومبرهنة التزايدات المنتهية
مبرهنة Rolle
إذا كانت f متصلة على [a,b] وقابلة للاشتقاق على ]a,b[ و f(a)=f(b)، فإنه يوجد c∈]a,b[ بحيث f′(c)=0.
مبرهنة التزايدات المنتهية (TAF)
إذا كانت f متصلة على [a,b] وقابلة للاشتقاق على ]a,b[، فإنه يوجد c∈]a,b[ بحيث:
f(b)−f(a)=f′(c)⋅(b−a)
IV. طريقة دراسة دالة
مجموعة التعريف
النهايات عند حدود مجموعة التعريف
المشتقة وجدول التغيرات
النقط الخاصة (تقاطع المنحنى مع المحاور)
المقاربات (أفقية، عمودية، مائلة)
التمثيل المبياني
📈 Figure clé
Tangente horizontale au maximum local de f(x)=x3−3x
🔑 Formules clés à retenir
(eu)′=u′⋅eu
(lnu)′=uu′
(un)′=n⋅u′⋅un−1
(u)′=2uu′
المماس : y=f′(a)(x−a)+f(a)
مبرهنة التزايدات المنتهية : f(b)−f(a)=f′(c)(b−a)
⚠️
Astuces & Pièges à éviter
Les erreurs classiques — à lire avant les exercices !
🔴 أخطاء شائعة
❌
مشتقة ln(u) : نسيان الشرط u>0 :(lnu)′=uu′ معرفة فقط عندما يكون u>0. تحقق دائمًا من أن u لا تنعدم وتبقى موجبة على مجال الدراسة.
❌
مبرهنة التزايدات المنتهية (TAF) مصاغة بشكل خاطئ : تنص مبرهنة التزايدات المنتهية على أنه يوجدc∈]a,b[ — لا نعرف أي c. لا يمكننا اختيار c=2a+b إلا إذا كانت الدالة f خاصة.
❌
مشتقة (eu)′=u′⋅eu : طبق قاعدة اشتقاق دالة مركبة بشكل صحيح — اضرب في مشتقة u. لا تنس u′ !
🟢 نصائح احترافية
✅
استخدام مبرهنة التزايدات المنتهية للمتراجحات :∣f(b)−f(a)∣≤M⋅∣b−a∣ حيث M=max∣f′∣ على [a,b]. مفيد جدًا لإثبات أن متتالية كوشي أو لتأطير خطأ التقريب.
✅
خطة دراسة شاملة في الثانية بكالوريا : مجال التعريف → الزوجية/الدورية → النهايات + المقاربات → f′(x) والتغيرات → نقط الانعطاف (f′′) → الرسم. لا تتجاهل دراسة التقعر!
💡
التقعر بواسطة f′′ :f′′>0 → محدبة (المنحنى فوق مماساته)، f′′<0 → مقعرة (تحت مماساته). نقطة الانعطاف هي حيث تتغير إشارة f′′ — مهمة للرسم الدقيق.
🧭
Méthodes types
Pour chaque type de question : la démarche à suivre, étape par étape.
طرق نموذجية — القابلية للاشتقاق ودراسة الدوال
النوع 1 : دراسة القابلية للاشتقاق في نقطة
متى؟ عندما يُطلب « هل f قابلة للاشتقاق في a ؟ »، غالبًا عند نقطة التقاء دالة معرفة بفترات أو في وجود جذر / قيمة مطلقة.
التحقق أولاً من أن f متصلة في a (شرط ضروري).
حساب معدل التزايد x−af(x)−f(a) ونهايته x→alimx−af(x)−f(a).
إذا كانت هذه النهاية موجودة ومنتهية، فإن f قابلة للاشتقاق في a و f′(a) تساوي هذه النهاية.
بالنسبة لدالة معرفة بفترات: مقارنة العدد المشتق على اليسار fg′(a) وعلى اليمين fd′(a) ؛ قابلة للاشتقاق ⇔ متساويان ومنتهيان.
مثال سريع:f(x)=∣x∣ : fd′(0)=1 و fg′(0)=−1، إذن f غير قابلة للاشتقاق في 0.
النوع 2 : التفسير الهندسي (المماس، أنصاف المماسات، نقطة زاوية)
متى؟ عندما يُطلب معادلة المماس، أو تفسير نتيجة دراسة القابلية للاشتقاق.
المماس في a : إذا كانت f قابلة للاشتقاق في a، فالمعادلة هي y=f′(a)(x−a)+f(a).
المماس العمودي: إذا كان x→alimx−af(x)−f(a)=±∞، فالمنحنى يقبل مماسًا عموديًا في a.
أنصاف المماسات: إذا كان fg′(a)=fd′(a) (منتهيان)، يوجد نصفا مماس و نقطة زاوية.
وضع المنحنى / المماس: دراسة إشارة f(x)−(f′(a)(x−a)+f(a)).
مثال سريع:f(x)=x2 في a=1 : f′(1)=2، المماس y=2(x−1)+1=2x−1.
النوع 3 : حساب الدالة المشتقة
متى؟ عندما يُطلب f′(x) لدراسة التغيرات، قبل جدول التغيرات.
تحديد مجال القابلية للاشتقاق لـ f.
تطبيق الصيغ: (u+v)′=u′+v′، (uv)′=u′v+uv′، (vu)′=v2u′v−uv′.
بالنسبة لدالة مركبة: (g(u))′=u′⋅g′(u) ؛ مثلاً (u)′=2uu′، (un)′=nu′un−1.
الاختزال إلى نفس المقام والتحليل للتحضير لدراسة الإشارة.
مثال سريع:f(x)=x2+1x : f′(x)=(x2+1)2(x2+1)−x⋅2x=(x2+1)21−x2.
النوع 4 : دراسة التغيرات وإنشاء جدول التغيرات
متى؟ عندما يُطلب اتجاه تغير f، قيمها القصوى، أو إنشاء جدول التغيرات.
تحديد مجموعة التعريف وحساب f′(x).
دراسة إشارة f′(x) (حل f′(x)=0 وتحديد الإشارة على كل فترة).
الاستنتاج: f′>0⇒f متزايدة ؛ f′<0⇒f متناقصة.
تحديد القيم القصوى حيث تنعدم f′ مع تغيير الإشارة، حساب النهايات عند الحدود، ثم إنشاء الجدول.
مثال سريع:f(x)=x3−3x، f′(x)=3x2−3=3(x−1)(x+1) : قيمة عظمى محلية في x=−1، قيمة صغرى محلية في x=1.
النوع 5 : دراسة التقعر ونقاط الانعطاف
متى؟ عندما يُطلب تقعر (Cf)، نقاط انعطافها، أو دراسة f′′.
حساب المشتقة الثانية f′′(x).
دراسة إشارة f′′(x) : f′′>0⇒ منحنى محدب ؛ f′′<0⇒ منحنى مقعر.
نقطة الانعطاف هي نقطة تنعدم فيها f′′مع تغيير الإشارة.
إعطاء إحداثيات نقطة الانعطاف (x0;f(x0)) وعند الاقتضاء معادلة المماس في هذه النقطة.
مثال سريع:f(x)=x3 : f′′(x)=6x تنعدم مع تغيير الإشارة في 0، إذن O(0;0) نقطة انعطاف.
النوع 6 : دراسة كاملة لدالة ورسم المنحنى
متى؟ سؤال طويل في مسألة: « دراسة f ورسم (Cf) ».
مجموعة التعريف، الزوجية / الدورية المحتملة لتقليص فترة الدراسة.
النهايات عند حدود المجال والمقاربات (عمودية، أفقية، مائلة).
المشتقة f′، الإشارة، جدول التغيرات الكامل.
النقاط الخاصة (تقاطعات مع المحاور، مماسات بارزة، نقطة انعطاف)، ثم رسم (Cf) مع مقارباتها.
مثال سريع: بالنسبة لـ f(x)=xx2+1 : المجال R∗، مقارب عمودي x=0، مقارب مائل y=x، ثم التغيرات عبر f′(x)=x2x2−1.
النوع 7 : تطبيق مبرهنة التقابل (الدالة العكسية)
متى؟ عندما يُطلب إثبات أن f تحقق تقابلاً، دراسة f−1 أو حساب (f−1)′.
إثبات أن f متصلة ومتغيرة تغيرًا رتيبًا قطعيًا على فترة I.
الاستنتاج أن f تحقق تقابلاً من I إلى J=f(I) (تحديد J بالنهايات/التغيرات).
f−1 لها نفس اتجاه التغير مثل f ؛ منحناها متماثل لـ (Cf) بالنسبة للمستقيم y=x.
المشتقة: (f−1)′(y)=f′(f−1(y))1، صالحة إذا كان f′(f−1(y))=0.
مثال سريع:f(x)=x2 على [0;+∞[ تقابل على [0;+∞[، عكسها f−1(y)=y.
النوع 8 : مسألة أمثلة (قيمة عظمى / صغرى)
متى؟ نص واقعي: تعظيم مساحة / حجم، تصغير طول / تكلفة.
اختيار متغير x مناسب، تحديد فترة تغيره (قيود المسألة).
التعبير عن الكمية المراد أمثلتها كدالة f(x) لمتغير واحد.
اشتقاق f، دراسة إشارة f′(x) وإنشاء جدول التغيرات.
تحديد القيمة القصوى (عظمى أو صغرى) والاستنتاج بالعودة إلى سياق المسألة (مع الوحدات).
مثال سريع: مستطيل محيطه 20 : المساحة f(x)=x(10−x)، f′(x)=10−2x=0⇒x=5، مساحة عظمى لمربع ضلعه 5.
Dérivabilité et étude de fonctions — Fiche d'exercices
1ère Année Collège — Atlasmaths.ma | Écris tes réponses dans les espaces prévus
Exercices interactifs
111 exercices • Lis l'énoncé, écris ta réponse, puis vérifie la correction
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
67
دراسة دالة أسية
Intermédiaire
Corrigé
Énoncé
التمرين 4 — دراسة كاملة لدالة أساسها أسي
نعتبر الدالة f المعرفة على R بـ: f(x)=(x−1)ex+1.
نرمز بـ Cf لمنحناها التمثيلي في معلم متعامد ومتجانس.
الجزء A — النهايات والمقاربات a. احسب x→+∞limf(x) و x→−∞limf(x). b. بين أن المستقيم ذا المعادلة y=1 مقارب لـ Cf عند −∞. ادرس وضعية Cf بالنسبة لهذا المقارب.
الجزء B — الاشتقاق والتغيرات a. احسب f′(x) وبين أن f′(x)=xex. b. ادرس إشارة f′(x) وأنشئ جدول التغيرات الكامل لـ f.
الجزء C — المماس ونقطة خاصة a. حدد معادلة المماس (T) لـ Cf عند النقطة ذات الفاصلة 0. b. بين أن (T) مماس لـ Cf عند هذه النقطة وحدد ما إذا كان Cf يقطع (T) عند هذه النقطة أم لا.
الجزء D — المعادلة بين أن المعادلة f(x)=0 تقبل حلا وحيدا α على R، وأعط حصرا لـ α بالوحدة.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
68
تطبيق مبرهنة التزايدات المنتهية والمتراجحات
Intermédiaire
Corrigé
Énoncé
التمرين 4 — مبرهنة التزايدات المنتهية والمتفاوتات
نعتبر الدالة f المعرفة على [0;+∞[ بما يلي: f(x)=ln(1+x).
تحقق أن f متصلة على [0;1] وقابلة للاشتقاق على ]0;1[. احسب f′(x).
طبق مبرهنة التزايدات المنتهية على الدالة f على المجال [0;1]. ماذا تستنتج بخصوص وجود عدد حقيقي c؟
باستعمال كون f′ دالة تناقصية قطعا على ]0;1[, بين أنه لكل x>0 : 1+xx≤ln(1+x)≤x.
استنتج من السؤال السابق النهايات التالية: (a) x→0limxln(1+x) (b) n→+∞limn⋅ln(1+n1)
مهندس بالدار البيضاء نمذج معدل نمو بواسطة g(n)=n⋅ln(1+n1) من أجل n≥1 عدد صحيح طبيعي. بين أن g تزايدية قطعا ومكبورة بالعدد 1. ماذا يمكنك أن تقول عن المتتالية (g(n))n≥1 ؟
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
76
دراسة دالة تامة مع مقاربات
Intermédiaire
Corrigé
Énoncé
التمرين 4 — دراسة شاملة لدالة كسرية
نعتبر الدالة f المعرفة بما يلي:
f(x)=x−1x2−x+2
ونرمز بـ Cf إلى منحناها الممثل في معلم متعامد ممنظم.
حدد مجموعة تعريف الدالة Df.
أنجز القسمة الإقليدية لـ x2−x+2 على x−1 واستنتج كتابة للدالة f(x) على الشكل f(x)=ax+b+x−1k حيث a,b,k أعداد حقيقية يجب تحديدها. استنتج مقاربا مائلا للمنحنى Cf.
احسب f′(x) (باستخدام الشكل المبسط أو قاعدة خارج دالتين). ادرس إشارتها وضع جدول تغيرات الدالة f.
حدد النقط التي يكون فيها المماس للمنحنى Cf موازيا للمستقيم ذي المعادلة y=3x−1.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
97
مسألة استمثال
Difficile
Corrigé
Énoncé
تنتج شركة بالدار البيضاء كراسي وطاولات. تعطى تكلفة الإنتاج C بالدرهم بواسطة C(x)=2x2−20x+120، حيث x هو عدد الكراسي المنتجة. حدد عدد الكراسي الذي يجعل تكلفة الإنتاج أصغر ما يمكن.
نعتبر الدالة f المعرفة على ]0,+∞[ بما يلي: f(x)=ln(x)−x+1.
الجزء A — دراسة الدالة f أ. احسب f′(x) وادرس إشارتها على ]0,+∞[. ب. أنشئ جدول تغيرات الدالة f واستنتج أن f(x)≤0 لكل x>0، مع تساوي إذا وفقط إذا كان x=1. ج. استنتج المتراجحة الأساسية: ln(x)≤x−1 لكل x>0.
الجزء B — تطبيق على دالة ثانية نعرف الدالة g على ]0,+∞[ بما يلي: g(x)=x−1−ln(x). أ. عبر عن g بدلالة f واستنتج إشارة g(x). ب. بين أنه لكل عددين حقيقيين a>0 و b>0، لدينا: (a−b)ln(a/b)≥0. (يمكن وضع t=a/b.)
الجزء C — مبرهنة Rolle نضع h(x)=f(x)+(x−1)=ln(x)+x(1−1) ... انتبه، نعرف بدلاً من ذلك: h(x)=x⋅ln(x)−x+1 على [1/e,e]. أ. تحقق من فرضيات مبرهنة Rolle للدالة h على [1/e,e]. ب. استنتج وجود نقطة c∈]1/e,e[ بحيث h′(c)=0، وحدد قيمة c صراحةً.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
104
دراسة دالة - وضعية صناعية بالدار البيضاء
Difficile
Corrigé
Énoncé
التمرين 6 — الأمثلية والدراسة الشاملة لدالة
نمذجة شركة صناعية مقرها بالدار البيضاء تكلفتها اليومية للإنتاج (بآلاف الدراهم) بواسطة الدالة:
C(x) = x3 - 6x2 + 9x + 2، حيث x ∈ [0, 5] يمثل الكمية المنتجة (بالأطنان).
يتم نمذجة سعر البيع بواسطة دالة الإيرادات: R(x) = 5x (بآلاف الدراهم).
نُعرف دالة الربح: B(x) = R(x) - C(x).
الجزء A — دراسة التكلفة أ. احسب C'(x) وادرس تغيرات C على [0, 5]. ب. حدد الكمية x₀ التي تكون عندها التكلفة دنيا على [0, 5] واحسب هذه التكلفة الدنيا.
الجزء B — دراسة الربح أ. عبر عن B(x) واحسب B'(x). ب. ادرس إشارة B'(x) على [0, 5] وأنشئ جدول تغيرات B. ج. حدد الكمية المنتجة التي تزيد الربح إلى أقصى حد. ما هو هذا الربح الأقصى؟
الجزء C — عتبة المردودية أ. بين أن المعادلة B(x) = 0 يمكن كتابتها على الشكل x3 - 6x2 + 4x + 2 = 0. ب. تحقق أن x = 2 ليس حلاً، ثم بين باستخدام مبرهنة القيم الوسيطية أن B تنعدم على ]0, 1[ وعلى ]4, 5[. ج. بتطبيق مبرهنة Rolle على B على [1, 4]، بين أنه يوجد عدد حقيقي c ∈ ]1, 4[ بحيث B'(c) = 0، وحدد c. استنتج إشارة B على [1, 4].
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
107
دراسة دالة لوغاريتمية - أمثلة
Difficile
Corrigé
Énoncé
التمرين 5 — الدالة اللوغاريتمية والأمثلة
نعتبر الدالة f المعرفة على ]0;+∞[ بـ: f(x)=x2−2x⋅ln(x).
نرمز بـ Cf لمنحناها التمثيلي في معلم متعامد ومتجانس.
ادرس نهايات f عند 0+ وعند +∞. (نقبل أن x→0+limx⋅ln(x)=0.)
احسب f′(x) و f′′(x). ادرس تغيرات f وتحدبها.
بين أن f تقبل حدا أدنى شاملا وأعط قيمته الدقيقة.
بين أن المعادلة f(x)=1 تقبل بالضبط حلين x1 و x2 حيث 0<x1<1<x2. برر بعناية.
نضع g(x)=xf(x)=x−2⋅ln(x) من أجل x>0. (a) بين أن g محدبة على ]0;+∞[. (b) طبق مبرهنة رول على دالة مختارة بشكل جيد لتبين أنه يوجد c∈]x1;x2[ بحيث g′(c)=0، وحدد c.
مسألة أمثلة: تقوم مقاولة بمراكش بنمذجة ربحها (بآلاف الدراهم) بـ P(x)=−f(x)+3، حيث x∈]0;+∞[ تمثل الكمية المنتجة (بالأطنان). حدد الكمية x∗ التي تعظم الربح واحسب الربح الأقصى.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
109
دراسة دالة أسية - أمثلية ومماس
Difficile
Corrigé
Énoncé
التمرين 6 — الدالة الأسية، نقطة الانعطاف والأمثلية
نعتبر الدالة f المعرفة على R بما يلي:
f(x)=(x2−2x+2)⋅e−x
ونرمز بـ Cf إلى منحناها الممثل.
النهايات والمقارب
احسب x→−∞limf(x) و x→+∞limf(x). استنتج مقارباً محتملاً للمنحنى Cf.
المشتقة والتغيرات
احسب f′(x) وبسطها على الشكل f′(x)=A(x)⋅e−x حيث A(x) هو كثير حدود يجب تحديده.
ادرس إشارة f′(x) ثم ضع جدول التغيرات الكامل للدالة f.
المشتقة الثانية ونقطة الانعطاف
احسب f′′(x) على الشكل f′′(x)=B(x)⋅e−x حيث B(x) هو كثير حدود يجب تحديده.
بين أن Cf يقبل نقطة انعطاف I يجب تحديد إحداثياتها. (نذكر أن نقطة الانعطاف هي نقطة تنعدم فيها f′′ مع تغيير إشارتها.)
المماس عند نقطة الانعطاف
اكتب معادلة المماس للمنحنى Cf عند نقطة الانعطاف I.
وضعية-مشكلة
يقوم مهندس بالدار البيضاء بنمذجة الاستهلاك اليومي للكهرباء (بالميغاواط ساعة MWh) لحي معين بواسطة الدالة f أعلاه، حيث يمثل x عدد الساعات بعد منتصف الليل، والمحصور في المجال [0;3].
حدد متى يكون الاستهلاك أدنى خلال اليوم (قيمة x في [0;3])، وأعط هذه القيمة الدنيا (مقربة إلى 10−2، علماً أن e≈2,718).
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
111
دراسة دالة بوسيط حقيقي وأمثلية
Difficile
Corrigé
Énoncé
التمرين 6 — عائلة من الدوال الوسيطية والأمثلية
لكل عدد حقيقي m، نعتبر الدالة fm المعرفة على R بما يلي:
fm(x)=x3−3mx2+3m2x−1
احسب fm′(x). بين أن fm′(x)=3(x−m)2.
الحالة m = 0 : ادرس تغيرات الدالة f0 وبين أن f0 تزايدية قطعا على R على الرغم من انعدام مشتقتها عند x=0.
الحالة العامة : بين أنه لكل عدد حقيقي m، الدالة fm تزايدية قطعا على R. استنتج أنه لكل m∈R، المعادلة fm(x)=0 تقبل حلا حقيقيا وحيدا αm.
نضع g(m)=fm(1)= قيمة fm عند x=1. احسب g(m)، ثم أوجد قيمة m التي تصغر ∣g(m)∣. (نبحث عن الوسيط m الذي من أجله يمر المنحنى Cfm أقرب ما يمكن من النقطة (1;0).)