Transcript MATH105-3

Differential Calculus (Math 105)
Sameh Saadeldin Ahmed
Associate Professor of Environmental Eng.
Civil Engineering Department
Almajma’a Eng. College
KSU
[email protected]
2009
Math 105
Dr SaMeH
1
Chapter 1
Week
1st
week
Math 105
Subject
Content
Real
 Natural, Integer,
Numbers and Rational, Irrational and,
Inequalities Real numbers
• Inequalities
Dr SaMeH
2
‫‪2. Inequalities‬‬
‫‪• Some Rules‬‬
‫‪ ‬يقال للعدد ‪ a‬أنه موجبا إذا كان أكبر من الصفر‪a > 0 ،‬‬
‫‪ ‬ويقال أنه سالبا إذا كان أصغر من الصفر‪a < 0 ،‬‬
‫‪ ‬ويقال أنه غير موجبا إذا كان أصغر من أو يساوي الصفر‪a  0 ،‬‬
‫‪ ‬ويقال أنه غير سالبا إذا كان أكبر من أو يساوي الصفر‪a  0 ،‬‬
‫‪ ‬ويقال أنه غير موجبا وغير سالبا إذا كان مساويا للصفر‪.‬‬
‫‪ ‬ويقال للعددين ‪ a , b‬أن لهما إشارتين مختلفتين إذا كان‬
‫أحدهما موجبا واألخر سالبا‪.‬‬
‫‪ ‬وأن لهما نفس اإلشارة إذا كان كالهما موجبين أو سالبين‬
‫‪3‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪2.1 Properties of Inequalities‬‬
‫‪ .1‬إذا كان ‪ a , b‬أي عددين حقيقيين فإن واحد فقط مما يل ي‬
‫يكون متحققا‪:‬‬
‫‪a<b‬‬
‫‪or‬‬
‫‪a=b‬‬
‫‪or‬‬
‫‪a>b‬‬
‫‪ .2‬إذا كان ‪ a < b‬و ‪ c‬أي عدد موجب فإن ‪ca < cb‬‬
‫‪ .3‬إذا كان ‪ a < b‬و ‪ c‬أي عدد سالب فإن ‪ca > cb‬‬
‫‪ .4‬إذا كان ‪ a < b‬فإن ‪–a > -b‬‬
‫‪ .5‬إذا كان ‪ a > b‬فإن ‪–a < -b‬‬
‫‪ .6‬إذا كان ‪ a < b‬و ‪ c‬أي عدد موجب فإن ‪a b‬‬
‫‪‬‬
‫‪c c‬‬
‫‪a b‬‬
‫‪‬‬
‫‪ .7‬إذا كان ‪ a < b‬و ‪ c‬أي عدد سالب فإن‬
‫‪c c‬‬
‫‪4‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪ .8‬إذا كان ‪ a < b‬و ‪ b < c‬فإن‪a < c :‬‬
‫‪ .9‬إذا كان ‪ a < c‬و ‪ b < d‬فإن‪:‬‬
‫‪a + b < c +d‬‬
‫‪ .10‬إذا كان ‪ a < b‬و ‪ c‬أي عدد حقيقي فإن‪a  c < b  c :‬‬
‫‪ .11‬إذا كان ‪ a , b‬كالهما موجبيين أو كالهما سالبين‬
‫وكان ‪ a < b‬فإن‪:‬‬
‫‪1 1‬‬
‫‪‬‬
‫‪a b‬‬
‫‪ .12‬إذا كان ‪ 0< a < b‬و ‪ 0< c < d‬فإن‪ac < bd :‬‬
‫‪ .13‬إذا كان ‪ a < b‬فإن‪a – b < 0 :‬‬
‫‪ .14‬إذا كان ‪ a > b‬فإن‪:‬‬
‫‪a–b>0‬‬
‫‪ .15‬إذا كان ‪ 0< a < b‬و ‪ n‬أي عدد صحيح موجب فإن‪:‬‬
‫‪a n < bn‬‬
‫‪5‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪Examples‬‬
‫‪ -1‬أوجد حلول المتباينة‬
‫‪2x + 1 > 2‬‬
‫‪2X>1‬‬
‫½>‪x‬‬
‫أي أن أي عدد أكبر من ‪ 1/2‬يعتبر حال لهذه المتباينة‪.‬‬
‫‪ -2‬إذا كان ‪ ،1 – 3x > 2‬أوجد حلول هذه المتباينة؟‬
‫إذن ‪- 3x > 1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪3‬‬
‫‪x‬‬
‫وعند تغير إشارة المتباينة يتغير تبعا لها إشارة المتباينة‬
‫‪1‬‬
‫‪x‬‬
‫‪3‬‬
‫‪6‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪2.3 Intervals‬‬
‫الفترات العددية‪:‬‬
‫إذا كان ‪ a , b  R‬وكان ‪ a < b‬فإن‪:‬‬
‫‪ .1‬الفترة المفتوحة‬
‫)‪:Open interval (a , b‬‬
‫هي مجموعة كل األعداد الحقيقية ‪ x‬التي تقع بيي ‪ ، a , b‬بحيي‬
‫‪ a , b‬في هذه المجموعة‪.‬‬
‫كويوا الديدداا‬
‫}‪(a , b) = {x: a <x < b‬‬
‫وتمثل على خط األعداد‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪7‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪ -2‬الفترة المغلقة ]‪:Closed interval [a , b‬‬
‫هي مجموعة كل األعداد الحقيقية ‪ x‬التي تقع بي ‪ ، a , b‬بما في ذلك ‪.a , b‬‬
‫}‪[a , b] = {x: a  x  b‬‬
‫وتمثل على خط األعداد‬
‫‪b‬‬
‫‪8‬‬
‫‪a‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪ -3‬الفترة نصف المفتوحة م جهة اليمي )‪[a , b‬‬
‫‪Half – open Interval from the Right‬‬
‫هي مجموعة كل األعداد الحقيقية ‪ x‬التي تقع بي ‪ ، a , b‬بما في ذلك الددد ‪.a‬‬
‫}‪[a , b) = {x: a  x  b‬‬
‫وتمثل على خط األعداد‬
‫‪b‬‬
‫‪9‬‬
‫‪a‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪ -4‬الفترة نصف المفتوحة م جهة اليسار ]‪(a , b‬‬
‫‪Half – open Interval from the Left‬‬
‫هي مجموعة كل األعداد الحقيقية ‪ x‬التي تقع بي ‪ ، a , b‬بما في ذلك الددد ‪.b‬‬
‫}‪(a , b] = {x: a  x  b‬‬
‫وتمثل على خط األعداد‬
‫‪b‬‬
‫‪10‬‬
‫‪a‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪Unlimited intervals‬‬
‫‪ -5‬فترة عددكة نهائية )‪(a , ) (Infinite Interval‬‬
‫وهي كل األعداد الحقيقية ‪ x‬األكبر م الددد ‪a‬‬
‫}‪(a , ) = {x: x >a‬‬
‫وتمثل على خط األعداد‬
‫‪a‬‬
‫‪11‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪ -6‬فترة عددكة نهائية )‪(-  , b) (Infinite Interval‬‬
‫وهي كل األعداد الحقيقية ‪ x‬األصغر م الددد ‪b‬‬
‫}‪(- , b) = {x: x <b‬‬
‫وتمثل على خط األعداد‬
‫‪b‬‬
‫‪12‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪ -7‬فترة عددكة نهائية )‪[a , ) (Infinite Interval‬‬
‫وهي كل األعداد الحقيقية ‪ x‬األكبر م الددد ‪ a‬أو تساوكه‬
‫}‪[a , ) = {x: x  a‬‬
‫وتمثل على خط األعداد‬
‫‪a‬‬
‫‪13‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪ -8‬فترة عددكة نهائية )‪(- , b] (Infinite Interval‬‬
‫وهي كل األعداد الحقيقية ‪ x‬األصغر م الددد ‪ b‬أو تساوكه‬
‫}‪(-, b] = {x: x  b‬‬
‫وتمثل على خط األعداد‬
‫‪b‬‬
‫‪14‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪ -9‬فترة عددكة نهائية )‪(- ,  ) (Infinite Interval‬‬
‫تمثل مجموعة كل األعداد الحقيقية‬
‫وتمثل على خط األعداد‬
‫‪15‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪2.4 Solving Inequalities‬‬
‫حل المتباينة هو إيجاد مجموعة كل األعداد الحقيقية (مجموعة‬
‫الحل) التي تجعل المتباينة صحيحة‪.‬‬
‫أهم العمليات الجبرية التي يمكن إجراؤها على المتباينات‬
‫دون أن تحدث أي تغير في مجموعة الحل‪.‬‬
‫‪ ‬يمكن إضافة نفس المقدار إلى طرفي المتباينة‬
‫‪ ‬يمكن ضرب طرفي المتباينة بعدد موجب‬
‫‪ ‬يمكن ضرب طرفي المتباينة بعدد سالب مع ضرورة عكس إتجاه‬
‫إشارة المتباينة‪.‬‬
‫‪16‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
Examples
Example (1)
Solve the inequality 2x -7 < 4x – 2 then explain the set of
solution graphically.
Solution:
2x -7 < 4x – 2
2x -4x < -2 + 7
-2x < 5
2x > -5
x > -5/2
{x:x > -5/2} = (-5/2 , ∞)
Math 105
Dr SaMeH
17
Examples
Example (2)
Solve the inequality -5 ≤ 2x + 6 < 4
Solution:
-5 ≤ 2x + 6 < 4
Add -6 to all parts
-11 ≤ 2x < -2
Multiply all by ½
-11/2 ≤ x < -1
{ x: -11/2 ≤ x < -1} = [-11/2 , -1)
Math 105
Dr SaMeH
18
‫‪Examples‬‬
‫)‪Example (3‬‬
‫‪Solve the inequality x2 - x < 6‬‬
‫‪Solution:‬‬
‫‪x2 - x < 6‬‬
‫‪Add -6 to both sides‬‬
‫‪x2 – x - 6 < 0‬‬
‫‪(x - 3) (x + 2) < 0‬‬
‫‪x = 3 , x = -2‬‬
‫)∞ ‪(-∞ , -2) , (-2,3) , (3,‬‬
‫ملحوظة‪:‬حل المتباينة السابقة يعني ايجاد الفترة او الفترات التي‬
‫يكون عندها المقدار‬
‫)‪ (x - 3) (x + 2‬أقل من الصفر (اي عندما تكون اشارته سالبة)‬
‫‪19‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫وباختبار نقاط التقسيم الثالث التي حصلنا عليها كحل للمتباينة نجد‬
‫أن الفترتين )‪ (-∞ , -2‬و )∞ ‪ (3,‬تعطيان مقدارا موجبا‬
‫بينما الفترة )‪ (-2,3‬تعطي مقدارا سالبا يحقق المتباينة المعطاه‬
‫وبالتالي‪:‬‬
‫)‪ (-2,3‬هي مجموعة الحل التي تحقق المتباينة وتمثل على خط‬
‫األعداد كما يلي‬
‫‪20‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪Examples‬‬
‫)‪Example (4‬‬
‫‪Solve the inequality 3x2 – x – 2 > 0‬‬
‫‪Solution:‬‬
‫)‪3x2 – x – 2= (x – 1 ) (3x + 2‬‬
‫فإن نقطتي التقسيم هما ‪ –2 /3‬و ‪ 1‬وبالتالي فإنهما يقسمان الخط‬
‫الحقيقي الى ثالث فترات هي )∞ ‪(1,‬و ( ‪)-∞, - 2/3) , )-2/3 , 1‬‬
‫وباخذ ‪- 2‬كعدد اختبار من الفترة )‪ )-∞,- 2/3‬فإننا نجد أن إشارة‬
‫المقدار )‪ (x – 1 ) (3x + 2‬تكون موجبة (أي أكبر من الصفر‬
‫وبالتالي فإن هذه الفترة تكون محققة للحل‪.‬‬
‫‪21‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
‫‪Examples‬‬
‫وبأخد ‪ 0‬كعدد أختبار من الفترة ( ‪ )-2/3 , 1‬فإننا نجد أن إشارة‬
‫المقدار )‪ (x – 1 ) (3x + 2‬تكون سالبة (أصغر من الصفر) وبالتالي‬
‫فإن هذه الفترة تكون غير محققة للحل‪.‬‬
‫وباخذ ‪ 2‬كعدد اختبار من الفترة )∞ ‪(1 ,‬فإننا نجد أن إشارة المقدار‬
‫)‪ (x – 1 ) (3x + 2‬تكون موجبة (أي أكبر من الصفر وبالتالي فإن‬
‫هذه الفترة تكون محققة للحل‪.‬‬
‫وهكذا فإن مجموعة حل المتباينة المعطاه تكون عبارة عن األعداد‬
‫المنتمية إما إلى )‪ )-∞,- 2/3‬أو إلى‬
‫) ∞ ‪ .(1,‬وبلغة المجموعات فإن مجموعة الحل تكون عبارة عن إتحاد‬
‫هاتين الفترتين‪.‬‬
‫)∞ ‪)-∞ , -2/3(  (1,‬‬
‫‪22‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
Examples
Example (5)
Solve the inequality (2x – 5) / (x-2) ≤ 1
Solution:
‫ ولذلك نعيد‬.‫من الضروري أن نجعل أحد طرفي هذه المتباينة صفرا‬
:‫كتابتها كاآلتي‬
[(2x-5( / )x-2( ] – 1 ≤ 0
[(2x-5) – (x-2( ]/ x - 2 ≤ 0
x–3/x–2≤0
Math 105
Dr SaMeH
23
‫‪Examples‬‬
‫وبمساواة كل من البسط والمقام بالصفر فإننا نجد أن نقطتي‬
‫التقسيم وهما ‪ 2,3‬ستقسمان الخط الحقيقي إلى ثالث فترات‪:‬‬
‫)∞‪ [3,‬و ]‪ (2,3‬و )‪ .(-∞,2‬وبإختبار كل من هذه الفترات فإننا نجد أن‬
‫مجموعة الحل هي ]‪.)2,3‬‬
‫أرسم الحل‪:‬‬
‫‪24‬‬
‫‪Dr SaMeH‬‬
‫‪Math 105‬‬
Thanks for your attention and
see you next lecture
Math 105
Dr SaMeH
25