خصائص النهايات طب 21 الشاملة

خصائص النهايات طب 21 الشاملة

تعريف النهايات

النهايات أو النهاية هي من المفاهيم الأساسية في علم التفاضل والتكامل، الذي نشأ لوصف الكيفية التي تتغير فيها الأشياء.[1] وتستخدم النهاية لمعرفة سلوك الاقتران عندما تقترب قيم المتغير المستقل س من عدد معين، ويعبّر عنها رياضيا بالصيغة التالية:[1]

نها ق(س) س←أ

تُقرأ نهاية الاقتران ق(س) عندما تقترب قيم س من أ، حيث أ ∈ح، وح هي مجموعة الأعداد الحقيقية. وحتّى تكون هذه النهاية موجودة، فيجب أن يكون الإقتران ق(س) مُعرّفاً على فترة مفتوحة قصيرة الطول، على الصورة (أ-جـ، أ+جـ)، وتحوي العدد أ، وحيثُ جـ عدد حقيقي صغير جداً. علماً أنّه ليس من الضرورة أن يكون ق(س) مُعرّفاً عند العدد أ نفسه. وحتّى يتحقق هذا الشرط، فإنّ قيمة النهاية عند الإقتراب من أ من جهة اليسار عليها أن تساوي قيمتها عند الإقتراب من جهة اليمين:[1]

نها ق(س) س←أ = نها ق(س) س←أ+ = نها ق(س) س←أ-

إنّ إشارة (+) على يسار أ تعني نهاية الاقتران ق(س) عندما تقترب قيم س من العدد أ من جهة اليمين،[1] أمّا إشارة (-) على يسار العدد أ فتعني نهاية الاقتران ق(س) عندما تقترب قيم س من العدد أ من جهة اليسار.[1]

خصائص النهايات

يمكن تخمين قيمة نهاية اقتران ما، عندما تقترب قيم المتغير المستقل س من عدد حقيقي معين، باستخدام الآلة الحاسبة أو من الرسم البياني. لكن، للحصول على نتائج دقيقة وصحيحة فإنّ قيمة النهاية توجد جبريّا. وتستخدم خصائص النهايات لتسهيل هذه العملية.[2] نذكرُ فيما يلي أهم نظريّات النهايات التي تستعرضُ خصائصها:[1]

نظرية (1)
إذا كان أ، ب عددين حقيقين، وكان ق(س) = ب لكل س ∈ح،فإنّ:نها ق(س)س←أ= ب

نها ق(س)س←أ= ب

نظرية (2)
إذا كانت أ ∈ح، حيث ح هي مجموعة الأعدادالحقيقية، ن عدد صحيح موجب، وكان ق(س) = سن، فإنّ:نها ق(س) س←أ = أن

نها ق(س) س←أ = أن

نظرية (3)
إذا كان ق، هـ اقترانين، حيث أ، ب، جـ، م أعداد حقيقية، وكاننها ق(س) س←أ = ب، نها هـ(س) س←أ = جـ، فإنّ:
1- نها ( ق(س) س←أ + هـ(س)س←أ ) = نها ق(س)س←أ + نها هـ (س)س←أ = ب + جـ.
2- نها ( ق(س)س←أ - هـ(س)س←أ ) = نها ق(س)س←أ - نها هـ (س)س←أ = ب - جـ.
3- نها ( ق(س)س←أ × هـ(س)س←أ ) = نها ق(س)س←أ × نها هـ (س)س←أ = ب × جـ.
4- نها ( ق(س)س←أ ÷ هـ(س)س←أ ) = نها ق(س)س←أ ÷ نها هـ (س)س←أ = ب ÷ جـ، حيث جـ ≠ 0.
5- نها( م x ق(س)س←أ ) = م x نها ق(س)س←أ = م × ب.

نها ق(س) س←أ = ب، نها هـ(س) س←أ = جـ، فإنّ:

كيفية تطبيق نظريّات النهايات

حتى نستطيع أن نفهم النظريات المكتوبة أعلاه بشكل أفضل، يجب حل الكثير من المسائل، ولتسهيل عملية تطبيق هذه النظريات، تمّت ترجمتها إلى كلمات في الجدول التالي:[3]

النظرية
الشرح بالكلمات
1
نهاية الإقتران الثابت هي قيمة الثابت نفسه، بغض النظر عن القيمة التي تقترب منها السينات.
2
إذا كان الإقتران على شكل ق(س) = سن، حيث ن عدد صحيح موجب، فإنّ قيمة النهاية عندما تقترب السينات من عدد حقيقي ما، ليكن أ، هي التعويض المباشر لـ أ في الإقتران.
3
النهاية لاقترانين مجموعين يساوي مجموع نهاية كل اقتران على حدا. وكذلك الأمر إذا كان الاقترانين مطروحين: فيساوي نتيجة طرح نهاية الإقترانين من بعضهما البعض، أو مضروبين: فيساوي حاصل ضرب نهاية الإقتران الأول في نهاية الإقتران الثاني، أو مقسومين: فيساوي نتيجة قسمة نهاية الإقتران الأول على نهاية الإقتران الثاني، بشرط ألا تكون قيمة نهاية الإقتران الثاني (المقام) صفرا.

بالإضافة لما سبق، يمكن أيضاً اعتماد الفائدة التالية:[3]

حقيقة
إذا كان ق(س) اقتران كثير حدود، فإنّ:نها ق(س) س←أ = ق(أ).

نها ق(س) س←أ = ق(أ).

الأمثلة التالية تُوضّح كيف تُوجَدُ النهاية باستخدام النظريات:

مثال (1): نها( 14 - 6س + س3) س←-2[4]
باستخدام نظرية (3)، فإنّ النهاية توزّع على الاقترانات المجموعة والمطروحة، فيصبح لدينا ثلاث نهايات، سنجد قيمة كل واحدة على حدا:
1- نها 14 س←-2، وباستخدام نظرية (1)، فإنّ قيمة هذه النهاية = 14.
2- نها 6 س س←-2، وباستخدام نظرية (2) و نظرية (3 - 5) ، فإنّ قيمة هذه النهاية = 6 × -2 = -12.
3- نها س3س←-2، وباستخدام نظرية (2)، فإنّ قيمة هذه النهاية = (-2)3 = -8.
فالجواب النهائي إذا: 14 - (-12) + -8 = 18.
مثال (2): نها ( -16 + 7س + 3س2) س←6[5]
باستخدام نظرية (3)، فإنّ النهاية توزّع على الاقترانات المجموعة والمطروحة، فيصبح لدينا ثلاث نهايات، سنجد قيمة كل واحدة على حدا:
1- نها -16 س←6، وباستخدام نظرية (1)، فإنّ قيمة هذه النهاية = -16.
2- نها 7 س س←6، وباستخدام نظرية (2) و نظرية (3 - 5) ، فإنّ قيمة هذه النهاية = 7 × 6 = 42.
3- نها 3س2س←6، وباستخدام نظرية (2)، فإنّ قيمة هذه النهاية = 3 × (6)2 = 108.
فالجواب النهائي إذا: -16 + 42 + 108 = 134.

المراجع

  1. ^ أ ب ت ث ج ح د.لانا كمال عرفة، إبراهيم أحمد عمايرة، د.يوسف محمد صبح، وآخرون (2017)، الرياضيات للصف الثاني عشر، الفرعين العلميّ والصناعيّ (الطبعة الأولى)، الأردن: وزارة التربية والتعليم، صفحة 10,12,13,14,19. بتصرّف.
  2. ↑ JAMES STEWART (2008), CALCULUS EARLY TRANSCENDENTALS, UNITED STATES : THOMSON LEARNING, Page 99. Edited.
  3. ^ أ ب "Section 2-4 : Limit Properties", lamar, Retrieved 2018-12-6. Edited.
  4. ↑ "Section 2-4 : Limit Properties- Practice Problems Solutions", lamar, Retrieved 2018-12-6. Edited.
  5. ↑ "Section 2-4 : Limit Properties-Practice Problems Solutions", lamar, Retrieved 2018-12-6. Edited.