الدوال والتمثيل البياني

رياضيات الصف العاشر: الدوال والتمثيل البياني (شرح + أمثلة + تدريبات)

📘 رياضيات الصف العاشر: الدوال والتمثيل البياني شرح + أمثلة + تدريبات

هذا الدرس الشامل يضعك على الطريق الصحيح لفهم الدوال بأنواعها (الخطية والتربيعية ولمحة عن الأسية) وكيفية تمثيلها وقراءة خصائصها من الرسم.

فهرس المحتويات
  1. 🎯 أهداف التعلّم والمتطلبات المسبقة
  2. 📐 ما هي الدالة؟ المجال والمدى
  3. 📈 الدالة الخطية: الميل والمقطع وطريقة الرسم
  4. 🟰 الدالة التربيعية: الرأس ومحور التماثل وصيغ التمثيل
  5. 📊 لمحة سريعة: الدالة الأسية والنمو/الاضمحلال
  6. 🔁 التحويلات على الرسوم: الإزاحة والانعكاس والتمدد
  7. 🔎 قراءة الرسم: زيادات/نقصان وقيم عظمى/صغرى و نقاط التقاطع
  8. 🧩 مسائل لفظية: نمذجة مواقف حياتية
  9. 📝 تمارين تدريبية (20 سؤال) + الحلول
  10. ⚠️ أخطاء شائعة وكيف تتجنبها
  11. 💡 خطة مذاكرة واقتراحات للمراجعة

🎯 أهداف التعلّم والمتطلبات المسبقة

بنهاية هذا الدرس ستكون قادرًا على:
  • تعريف الدالة وتمييز مجالها ومدى قيمها.
  • رسم الدوال الخطية والتربيعية وقراءة خصائصها.
  • تطبيق تحويلات الرسوم (إزاحة/انعكاس/تمدد).
  • حل مسائل لفظية وتفسير النتائج.
ℹ️ المتطلبات المسبقة:
  • عمليات جبرية أساسية وتبسيط التعابير.
  • نقاط على المستوى الإحداثي وحساب الميل (y2 - y1) / (x2 - x1).

📐 ما هي الدالة؟ المجال والمدى

الدالة علاقة تربط كل عنصر من المجال (قيم x) بقيمة واحدة فقط في المدى (قيم y). نكتبها عادة: y = f(x).

  • المجال (Domain): جميع قيم x المسموح بها.
  • المدى (Range): القيم الناتجة لـ y عند التعويض في الدالة.
اختبار الخط المستقيم: إذا قطع أي خط مستقيم الرسم في أكثر من نقطة، فهذا ليس تمثيل دالة.

📈 الدالة الخطية: الميل والمقطع وطريقة الرسم

صيغتها الشائعة: y = mx + b حيث m = الميل و b = نقطة التقاطع مع محور y.

خطوات الرسم

  1. حدّد b وارسم النقطة على محور y.
  2. استخدم الميل m = Δy/Δx للانتقال من النقطة الأولى إلى الثانية.
  3. ارسم خطًا يمر بالنقطتين وامتده.

مثال محلول 1

ارسم y = 2x - 3.

  • الميل: m = 2 أي الصعود 2 والوصول يمينًا 1.
  • المقطع: b = -3 (النقطة (0, -3)).
  • نقطة ثانية: من (0,-3) انتقل إلى (1,-1).
المجال: جميع الأعداد الحقيقية. المدى: جميع الأعداد الحقيقية.

مثال محلول 2 (إيجاد المعادلة من نقطتين)

أوجد معادلة الخط المار بالنقطتين A(−1, 2) و B(3, 6).

  1. الميل: m = (6 - 2) / (3 - (-1)) = 4/4 = 1.
  2. المعادلة: y = x + b. عوّض بـ A: 2 = (−1) + b ⟹ b = 3.
  3. النتيجة: y = x + 3.

جدول قيم سريع

xy = 2x − 3xy = x + 3
−1−503
0−314
1−125

🟰 الدالة التربيعية: الرأس ومحور التماثل وصيغ التمثيل

صيغتها العامة: y = ax² + bx + c حيث a ≠ 0. إذا a > 0 يكون القطع المكافئ مفتوحًا لأعلى، وإذا a < 0 مفتوح لأسفل.

خصائص أساسية

  • الرأس: نقطة العظمى/الصغرى.
  • محور التماثل: خط عمودي يمر بالرأس.
  • نقاط التقاطع: مع المحورين x و y.

يمكن كتابتها بصيغة الرأس: y = a(x − h)² + k حيث (h, k) هو الرأس.

مثال محلول 3 (إكمال المربع)

حلّل y = x² − 4x + 1 إلى صيغة الرأس.

  1. خذ النصف من −4 ثم مربّعه: (−2)² = 4.
  2. أضف واطرح 4: y = (x² − 4x + 4) − 3 = (x − 2)² − 3.
  3. الرأس: (2, −3). محور التماثل: x = 2.

مثال محلول 4 (المميز والتقاطعات)

للدالة y = −x² + 2x + 3:

  • المميز: Δ = b² − 4ac = 4 − 4(−1)(3) = 16 ⇒ جذران حقيقيان.
  • التقاطعات مع x: حل −x² + 2x + 3 = 0x = −1 أو x = 3.
  • التقاطع مع y: عند x = 0 نحصل على y = 3.
  • الرأس: x_v = −b/(2a) = −2/(−2) = 1 ثم y_v = −1 + 2 + 3 = 4(1, 4).

📊 لمحة سريعة: الدالة الأسية

الدالة الأسية على الصورة y = a·b^x مع a ≠ 0 و b > 0 و b ≠ 1. إذا b > 1 فهناك نمو، وإذا 0 < b < 1 فهناك اضمحلال.

يمر الرسم عادة بالنقطة (0, a) وله اقتراب أفقي من المحور x.

مثال مختصر

y = 100·(1.05)^x يصف رصيدًا ينمو بنسبة 5% لكل فترة.

🔁 التحويلات على الرسوم

التحويلالتأثير على الدالةالوصف
إزاحة لأعلى/أسفلy = f(x) + kلأعلى إذا k>0، لأسفل إذا k<0
إزاحة يمين/يسارy = f(x − h)يمين إذا h>0، يسار إذا h<0
انعكاس حول xy = −f(x)يعكس الرسم رأسيًا
انعكاس حول yy = f(−x)يعكس الرسم أفقيًا
تمدد/ضغط رأسيy = a·f(x)تمدد إذا |a|>1، ضغط إذا 0<|a|<1
تمدد/ضغط أفقيy = f(bx)ضغط أفقي إذا |b|>1، تمدد إذا 0<|b|<1

مثال محلول 5 (تحويلات على تربيعية)

حوّل y = (x − 2)² − 3 انطلاقًا من y = x²:

  • إزاحة 2 يمينًا.
  • إزاحة 3 وحدات لأسفل.

🔎 قراءة الرسم

  • نقاط التقاطع مع x: حلول f(x) = 0.
  • التقاطع مع y: قيمة f(0).
  • الزيادة/النقصان: أين يرتفع/ينخفض الرسم بزيادة x.
  • قيم عظمى/صغرى: قمّة/قاع الرسم (محلية أو مطلقة).
انتبـه: قراءة الزيادة/النقصان تتم من يسار ليمين على المحور الأفقي.

🧩 مسائل لفظية مختصرة

مثال 6 (خطي)

تكلفة ركوب سيارة أجرة: فتح العداد 1.5 ريال + 0.4 ريال لكل كيلومتر. مثّل التكلفة C(x) = 1.5 + 0.4x. عند 10 كم: C(10) = 1.5 + 4 = 5.5.

مثال 7 (تربيعي)

يرتفع جسم بسرعة ابتدائية في الفراغ الرأسي وفق h(t) = −5t² + 20t + 3 (متر). أقصى ارتفاع عند الرأس: t_v = −b/(2a) = −20/(−10) = 2 ثم h(2) = −20 + 40 + 3 = 23 متر.

📝 تمارين تدريبية (20 سؤال)

  1. أوجد ميل الخط الواصل بين A(1,−3) و B(5,5).
  2. اكتب معادلة الخط المار بـ (0,2) وميله −1/2.
  3. هل العلاقة الممثلة برسم يمر بالنقاط (−1,1),(0,1),(1,1) دالة؟ ولماذا؟
  4. حوّل y = x² + 6x + 5 إلى صيغة الرأس.
  5. أوجد جذري المعادلة x² − 5x + 6 = 0.
  6. احسب f(3) إذا كانت f(x) = 2x − 7.
  7. ارسم بسرعة خط y = −3x + 4 بذكر نقطتين على الأقل.
  8. للدالة y = −x² + 4x − 1 أوجد الرأس ومحور التماثل.
  9. بيّن أثر تحويل y = (x + 1)² مقارنة بـ y = x².
  10. جدول قيم لـ y = 0.5x + 1 عند x = −2,0,2.
  11. إذا كان g(x) = 3(x − 2)² + 5 فأين يقع الرأس؟ وهل الفتحة لأعلى أم لأسفل؟
  12. حل 2x − 5 = 9 ثم أعط نقطة على الخط y = 2x − 5.
  13. أوجد نقطة التقاطع مع محور y في y = 4x − 9.
  14. هل الدالة y = |x| خطية؟ فسّر.
  15. لمحة: إذا P(t) = 200(0.9)^t، هل هناك نمو أم اضمحلال؟
  16. احسب قيمة Δ لـ x² − 4x + 4 = 0 وفسّر عدد الجذور.
  17. حوّل y = −2(x − 3)² + 1 إلى الصيغة العامة.
  18. أين يقطع y = x + 1 المحور x؟
  19. بيّن فترات الزيادة/النقصان للتربيعية y = (x − 1)² − 4.
  20. سؤال لفظي: يبيع متجر اشتراكًا مقابل 5 ريالات أساسي + 1.5 ريال لكل ساعة استخدام. اكتب نموذج التكلفة.
إجابات مختصرة
  1. m = (5 − (−3))/(5 − 1) = 8/4 = 2.
  2. y = −(1/2)x + 2.
  3. نعم، لأن لكل x قيمة y واحدة (جميعها 1).
  4. y = (x + 3)² − 4.
  5. x = 2 و x = 3.
  6. f(3) = 6 − 7 = −1.
  7. مثلاً (0,4) و (1,1).
  8. x_v = −b/(2a) = −4/(−2) = 2 ثم y_v = −4 + 8 − 1 = 3(2,3).
  9. إزاحة 1 وحدة يسارًا.
  10. y(−2)=0, y(0)=1, y(2)=2.
  11. الرأس (2,5) والفتحة لأعلى (a=3>0).
  12. x = 7 ⇒ نقطة مثل (7,9).
  13. عند x=0y = −9.
  14. لا، مطلقة القيمة ليست خطًا مستقيمًا.
  15. اضمحلال لأن 0.9 < 1.
  16. Δ = 0 ⇒ جذر مكرر واحد.
  17. y = −2(x² − 6x + 9) + 1 = −2x² + 12x − 18 + 1 = −2x² + 12x − 17.
  18. حل x + 1 = 0x = −1.
  19. تزداد لـ x > 1 وتنقص لـ x < 1.
  20. C(h) = 5 + 1.5h.

⚠️ أخطاء شائعة وكيف تتجنبها

  • الخلط بين y = f(x) + k و y = f(x + k) (الأولى إزاحة عمودية، الثانية أفقية عكس الإشارة).
  • نسيان أن محور التماثل للتربيعية في الصيغة العامة هو x = −b/(2a).
  • حساب الميل بترتيب نقاط خاطئ. انتبه لصيغة (y2 − y1)/(x2 − x1).
  • قراءة الزيادة/النقصان من اليمين إلى اليسار بدلاً من اليسار إلى اليمين.

💡 خطة مذاكرة واقتراحات

روتين 30 دقيقة:
  1. 10 دقائق مراجعة خصائص الدوال.
  2. 15 دقيقة حل 5 مسائل متنوعة (خطي/تربيعي).
  3. 5 دقائق بنك الأخطاء.
أوراق عمل: اصنع ورقة من 1–2 صفحة فيها:
  • 3 مسائل رسم (نقطة وميل / رأس ومحور).
  • 3 مسائل لفظية مختصرة.
  • ملخص قوانين صغير.
تلميح للنشر في ووردبريس: اجعل هذا المقال حجر أساس، ثم اربطه بسلسلة مقالات أخرى مثل الاحتمالات، الإحصاء، الهندسة التحليلية.

© محتوى تعليمي مُعدّ بعناية — مناسب للنشر كـ HTML مباشرة. يمكنك تعديل الألوان عبر المتغيّر --brand إلى أي قيمة أخرى.

Add a Comment

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *