سرفصل‌های این مبحث

کاربرد مشتق

آهنگ تغییرات تابع (آهنگ‌های وابسته)

آخرین ویرایش: 03 مرداد 1403
دسته‌بندی: کاربرد مشتق
امتیاز:

مقدمه

مفهوم آهنگ‌های وابسته را با حل یک تمرین آغاز می‌کنیم:

تمرین

فرض کنیم طول وعرض مستطیلی به ترتیب x و y باشند، لذا مساحت آن S=x.y است و فرض کنیم  x و y توابعی از t هستند.

 

می‌خواهیم رابطه‌ای پیدا کنیم که آهنگ تغییر مساحت را بر حسب آهنگ تغییر x و آهنگ تغییر y بیان کند. 

اگر طول ثابت باشد، اما عرض بر حسب t تغییرکند، آنگاه آهنگ تغییرات مساحت نسبت به زمان برابر است با:

d Sd t=x×d yd t

اگر طول و عرض هر دو برحسب t تغییر کند، آنگاه آهنگ تغییرات مساحت به صورت زیر محاسبه می‌شود:



فرض کنیم در زمان معین t0 طول و عرض x0 و y0 باشند و t0 به t0+∆t تغییر یابد که ∆t ناصفر باشد.


در این صورت اگر ∆x و ∆y تغییرات متناظر با طول و عرض باشند، آنگاه در زمان t0+∆t طول برابرx0+∆x و عرض برابر y0+∆y است.


فرض کنیم ∆S تغییرات مساحت از t=t0 به t=t0+∆t باشد، در حالتی که  ∆x و ∆y مثبت باشند، مطابق شکل مساحت سه مستطیل به مساحت مستطیل اصلی افزوده می‌شود، یعنی:


Δ S=x0 Δ y+y0 Δ x+Δ x Δ y


برای یافتن آهنگ تغییر مساحت، طرفین رابطه فوق را بر ∆t تقسیم می‌کنیم:

Δ S=x0 Δ y+y0 Δ x+Δ x Δ y

⇒Δ SΔ t=x0Δ yΔ t+y0Δ xΔ t+Δ x Δ yΔ t

⇒limΔ t→0Δ SΔ t=limΔ t→0x0Δ yΔ t+y0Δ xΔ t+Δ x Δ yΔ t

⇒limΔ t→0Δ SΔ t=limΔ t→0x0Δ yΔ t+limΔ t→0y0Δ xΔ t+limΔ t→0Δ x Δ yΔ t

⇒limΔ t→0Δ SΔ t=x0×limΔ t→0Δ yΔ t+y0×limΔ t→0Δ xΔ t+limΔ t→0Δ x Δ yΔ t

⇒d Sd tt0=x0×d yd tt0+y0×d xd tt0+0

⇒d Sd tt0=xt0d yd tt0+yt0d xd tt0

تعریف

برای حل مسائل مربوط به آهنگ‌های وابسته،‌ چون متغیرها معمولا به t وابسته‌اند پس ابتدا t و سپس متغیرهای دیگر را تعریف می‌کنیم.

اگر لازم شد در صورت امکان نموداری از مساله رسم کنیم و سپس مقادیر عددی معلوم و مشتقات متغیرها را نسبت به t یادداشت می‌کنیم.

رابطه‌ای یا معادله‌ای را که بین متغیرها برقرار است تشکیل می‌دهیم و از طرفین آن نسبت به t مشتق می‌گیریم و مقادیر معلوم را در معادله بین مقادیر و مشتقات آنها قرار داده، مقادیر مجهول مشخص می‌شوند. 

تمرین

آهنگ تغییرات محیط یک مربع را نسبت به مساحت آن برای مربعی که مساحتش 4 واحد مربع است به دست می‌آوریم:

محیط مربع را به ‌صورت تابعی از مساحت آن می‌نویسیم:

S=a2⇒a=SP=4aP=4S 


برای یافتن آهنگ تغییرات محیط یک مربع نسبت به مساحت، کافی است مشتق آن را حساب کنیم:

PS=4S⇒P'S=4 . S'2S

⇒P'S=4 . 12S⇒PS=2S    ;    S=4⇒P'4=24⇒P'4=1

دریافت مثال

خرید پاسخ‌ها

آهنگ تغییرات تابع (آهنگ‌های وابسته)

24,000تومان
خرید فایل PDF مثال ها و جواب ها

برای ارسال نظر وارد سایت شوید