الرياضيات🎓 هدف البكالوريا

النهايات

المستقيمات المقاربة: المقارب المائل و الوضع النسبي

🔊 المعلّمة تقرأ لك
بعض المنحنيات البيانية تقترب من مستقيم معيّن كلّما ابتعدنا نحو اللانهاية دون أن تلامسه أبدا، و بعضها يقترب من مستقيم مائل، لا موازٍ لأيّ من المحورين. فكيف نُثبت وجود مستقيم مقارب مائل لمنحنى، و كيف نحدّد موقع المنحنى بالنسبة إليه؟

الجواب في كلمة: الأساس ثلاث نهايات، لا أكثر. نهاية غير منتهية عند نقطة تعطي مستقيما عموديّا، نهاية منتهية عند اللانهاية تعطي مستقيما أفقيّا، و فرق يؤول إلى الصفر بين الدالّة و دالّة تآلفية يعطي مستقيما مائلا. و بعد إيجاد المستقيم، تبقى خطوة أخيرة: أين يقع المنحني بالنسبة إليه، فوقه أم تحته؟

🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
  • التعرّف على الأنواع الثلاثة للمستقيمات المقاربة انطلاقا من النهايات
  • إثبات وجود مستقيم مقارب مائل بكتابة الدالّة في صورة مجموع حدّ خطّي و حدّ يؤول إلى الصفر
  • دراسة الوضع النسبي لمنحنى بالنسبة إلى مستقيم مقارب مائل بدراسة إشارة الفرق بينهما
  • توظيف هذه الأدوات في تفسير اقتصادي، كنهاية الكلفة المتوسّطة لوحدة منتجة
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
  • حساب نهاية دالّة عند +∞، −∞ و عند نقطة، بما في ذلك الدوال الناطقة
  • دراسة إشارة عبارة جبرية بسيطة، كفرق أو حاصل قسمة

1. الأنواع الثلاثة للمستقيمات المقاربة

لكلّ نوع من المستقيمات المقاربة نهاية مميّزة تكشفه، دون الحاجة لرسم المنحني أوّلا.

📌المعطى: الأنواع الثلاثة
النهايةالمستقيم المقارب
⁦lim(x → a) f(x) = +∞⁩ (أو −∞)مستقيم عمودي: ⁦x = a⁩
⁦lim(x → +∞) f(x) = b⁩ (أو عند −∞)مستقيم أفقي: ⁦y = b⁩
⁦lim(x → +∞) [f(x) − (a×x + b)] = 0⁩ (أو عند −∞)مستقيم مائل: ⁦y = a×x + b⁩
نوع المستقيم المقارب يُقرأ مباشرة من نوع النهاية: عند نقطة فعموديّ، عند اللانهاية بعدد فأفقيّ، عند اللانهاية بفرق يؤول إلى الصفر فمائل.
مثال 1: تحديد نوع المستقيمات المقاربة من النهايات

الدالّة f معرّفة على مجموعة الأعداد الحقيقية غير المعدومة.

🎯المطلوب: عيّن معادلات المستقيمات المقاربة لمنحنى الدالّة f.

📌المعطى: عبارة الدالّة
f(x) = 1 − 1x
🔹الخطوة 1: النهاية عند 0 من اليسار
lim(x → 0, x < 0) f(x) = +∞
🔹الخطوة 2: النهاية عند 0 من اليمين
lim(x → 0, x > 0) f(x) = −∞
✅النّتيجة: المستقيم المقارب العمودي

نهاية غير منتهية عند نقطة تعطي مستقيما عموديّا عند تلك النقطة.

x = 0
🔹الخطوة 3: نهاية f عند اللانهايتين
lim(x → +∞) f(x) = lim(x → −∞) f(x) = 1
✅النّتيجة: المستقيم المقارب الأفقي

نهاية منتهية عند اللانهاية تعطي مستقيما أفقيّا.

y = 1
⭐ لاحظ أنّ نفس الدالّة تحمل مستقيمين مقاربين مختلفَي النوع، أحدهما عموديّ و الآخر أفقيّ: كلّ نوع يُقرأ من نهاية مختلفة، عند نقطة أو عند اللانهاية.
الفرعان يقتربان من المستقيمين المقاربين أكثر فأكثر، دون أن يلامساهما في هذا الشكل. و معنى «مقارب» أنّ البعد بين المنحنى و المستقيم يؤول إلى الصفر، و قد يقطع المنحنى مقاربه في أمثلة أخرى.

2. المستقيم المقارب المائل

حين تُكتب الدالّة على صورة مجموع حدّ خطّي و حدّ إضافيّ يؤول إلى الصفر، يصبح المستقيم المقارب المائل ظاهرا مباشرة في تلك الكتابة.

الشكل المطلوب
f(x)=a×x + b + φ(x)
شرط الحدّ الإضافي
lim(x → +∞) φ(x) = 0
✅النّتيجة: معادلة المقارب المائل

إن تحقّق الشرطان معا (الصياغة، ثمّ اقتراب الحدّ الإضافيّ من الصفر)، فإنّ هذا المستقيم يكون مقاربا مائلا للمنحني عند +∞ (أو عند −∞ بنفس الطريقة).

y = a×x + b

الوضع النسبي لمنحنى بالنسبة إلى مستقيمه المقارب المائل

لمعرفة موقع المنحني بالنسبة إلى مستقيمه المقارب، ندرس إشارة الفرق بينهما.

عبارة الدراسة
f(x) − (a×x + b)
حالة الوضع تحت

حين يكون الفرق سالبا، يقع المنحني ⁦(C)⁩ تحت مستقيمه المقارب.

f(x) − (a×x + b) < 0
حالة الوضع فوق

حين يكون الفرق موجبا، يقع المنحني ⁦(C)⁩ فوق مستقيمه المقارب.

f(x) − (a×x + b) > 0
مثال 2: قراءة المستقيمات المقاربة على منحنى

المنحني الممثّل لدالّة f مرسوم في الشكل الآتي، مع رسم مستقيماته المقاربة الثلاثة بالأزرق.

قراءة معادلات المستقيمات المقاربة الثلاثة مباشرة على الرسم، دون أيّ حساب.
✅النّتيجة: المستقيم المقارب العمودي
x = 0
✅النّتيجة: المستقيم المقارب الأفقي عند +∞
y = 1
✅النّتيجة: المستقيم المقارب المائل عند −∞
y = −x

و من معادلات هذه المستقيمات الثلاثة نستنتج نهايات f مباشرة، بقراءة بيانية أيضا.

🔹نهاية f عند −∞
lim(x → −∞) f(x) = +∞
🔹نهاية f عند 0 من اليسار
lim(x → 0, x < 0) f(x) = +∞
🔹نهاية f عند 0 من اليمين
lim(x → 0, x > 0) f(x) = −∞
🔹نهاية f عند +∞
lim(x → +∞) f(x) = 1
⭐ القراءة البيانية تسير في الاتّجاه المعاكس للحساب المعتاد: بدل الانطلاق من عبارة الدالّة للوصول إلى معادلة المستقيم، ننطلق من رسم المستقيم للوصول إلى النهاية.
مثال 3: إثبات وجود مقارب مائل و دراسة الوضع النسبي

الدالّة f معرّفة على مجموعة الأعداد الحقيقية غير المعدومة.

🎯المطلوب: بيّن أنّ المستقيم Δ ذا المعادلة ⁦y = −x + 2⁩ مستقيم مقارب مائل للمنحني عند +∞ و عند −∞، ثمّ ادرس الوضع النسبي.

📌المعطى: عبارة الدالّة
f(x)=−x + 2 + 3x²
🔹الخطوة 1: عبارة الفرق

نحسب الفرق بين الدالّة و المستقيم المرشّح مباشرة.

f(x) − (−x + 2)=3x²
🔹الخطوة 2: نهاية الفرق عند +∞

مربّع في المقام يؤول إلى اللانهاية، فمقلوبه يؤول إلى الصفر.

lim(x → +∞) 3x² = 0
🔹الخطوة 3: نهاية الفرق عند −∞

و نفس النتيجة عند −∞، لأنّ x² موجب في الحالتين.

lim(x → −∞) 3x² = 0
✅النّتيجة: وجود المقارب المائل

الفرق يؤول إلى الصفر من الجهتين معا.

y = −x + 2
🔹الخطوة 4: إشارة الفرق

المربّع في المقام موجب تماما مهما كانت إشارة x غير المعدوم، فالكسر كلّه موجب تماما.

3x² > 0
⭐ الفرق موجب تماما من أجل كلّ x غير معدوم، دون أيّ استثناء. إذن المنحني ⁦(C)⁩ يقع فوق مستقيمه المقارب المائل ⁦(Δ)⁩، من الجهتين معا: لا حاجة لجدول إشارة هنا، لأنّ المربّع في المقام يحسم الإشارة وحده.
مثال 4: التفسير الاقتصادي — الكلفة المتوسّطة

ورشة تنتج أقلاما بكلفة إجمالية معطاة بدلالة الكمّية المنتجة، بالدينار الجزائري، من أجل كمّية موجبة تماما.

🎯المطلوب: عيّن الكلفة المتوسّطة لوحدة بدلالة الكمّية المنتجة، ثمّ أدرس نهايتها عند +∞ و فسّرها اقتصاديا.

📌المعطى: عبارة الكلفة الإجمالية
C(q) = 5q + 100
🔹الخطوة 1: عبارة الكلفة المتوسّطة

الكلفة المتوسّطة لوحدة هي نسبة الكلفة الإجمالية على الكمّية.

CM(q) = 5q + 100q
🔹الخطوة 2: تبسيط الكلفة المتوسّطة

نفصل الكسر إلى حدّين.

CM(q) = 5 + 100q
🔹الخطوة 3: نهاية الحدّ الإضافي

مقلوب q يؤول إلى الصفر عند اللانهاية.

lim(q → +∞) 100q = 0
✅النّتيجة

نهاية منتهية عند اللانهاية: مستقيم مقارب أفقيّ.

lim(q → +∞) CM(q) = 5
⭐ التفسيران معا، لا أحدهما فقط. بيانيا، منحني الكلفة المتوسّطة يقبل مستقيما مقاربا أفقيّا. و اقتصاديّا، هذا يعني أنّ الكلفة المتوسّطة لإنتاج وحدة تستقرّ عند القيمة الحدّية كلّما ارتفعت الكمّية المنتجة كثيرا، لكنّها لا تبلغ هذه القيمة أبدا: الفرق بينهما يبقى موجبا تماما مهما كبرت الكمّية.
مثال 5: البحث عن مقارب مائل لدالّة ناطقة

دالّة f معرّفة على المجال الموجب من مجموعة الأعداد الحقيقية، و رسمها على شاشة حاسبة أو مجدول يوحي بوجود مستقيم مقارب مائل عند +∞.

🎯المطلوب: تحقّق من الهوية المعطاة لعبارة الدالّة f، ثمّ استنتج معادلة المقارب المائل عند +∞ و ادرس الوضع النسبي.

📌المعطى: عبارة الدالّة
f(x)=2x³ − x² + 2x + 1x² + 1
🔹الخطوة 1: التحقّق من الهوية

نتحقّق من الكتابة المقترحة بضرب ⁦(2x−1)⁩ في ⁦(x²+1)⁩ ثمّ إضافة 2.

f(x)=2x − 1 + 2x² + 1
🔹الخطوة 2: نهاية الحدّ الإضافي عند +∞

مقام يؤول إلى اللانهاية، فالكسر كلّه يؤول إلى الصفر.

lim(x → +∞) 2x² + 1 = 0
✅النّتيجة: وجود المقارب المائل

الفرق بين f و المستقيم المرشّح هو بالضبط هذا الحدّ الإضافي.

y = 2x − 1
🔹الخطوة 3: إشارة الفرق

مجموع مربّع و واحد موجب تماما دائما، فالكسر كلّه موجب تماما.

2x² + 1 > 0
⭐ الفكرة العامّة لهذا النوع من التمارين: تحويل كسر جبريّ إلى مجموع حدّ خطّي و حدّ يؤول إلى الصفر. ما إن تصل إلى هذه الصورة، حتّى يصبح إيجاد المقارب المائل و دراسة الوضع النسبي خطوتين آليّتين. ⛔ و لاحظ أنّ الفرق هنا موجب تماما دائما: المنحني ⁦(C)⁩ يقع فوق مستقيمه المقارب ⁦(Δ)⁩ على كامل مجال التعريف، بلا أيّ استثناء.
في الباكالوريا، إثبات وجود مقارب مائل يُقيَّم على خطوتين لا تُدمجان أبدا: ① كتابة الفرق بين الدالّة و المستقيم المرشّح أو التحقّق من الهوية المعطاة، ② حساب نهاية هذا الفرق و التصريح أنّها تساوي الصفر. الجواب المباشر بمعادلة المستقيم وحدها، دون هاتين الخطوتين، لا يُحسب من الأصل.
الخلاصة: ثلاثة أنواع من المستقيمات المقاربة، تُقرأ كلّها من نهايات. نهاية غير منتهية عند نقطة تعطي مستقيما عموديّا؛ نهاية منتهية عند اللانهاية تعطي مستقيما أفقيّا؛ و فرق بين الدالّة و مستقيم يؤول إلى الصفر عند اللانهاية يعطي مستقيما مائلا. و بعد إيجاد المستقيم، تبقى دراسة إشارة هذا الفرق: هي وحدها التي تحدّد إن كان المنحني فوقه أم تحته.

الصفحة 1/9

© مدرستي — هذا الدرس من تأليف مدرستي · madrassati.net