Derivatives Composition
1. **بيان المسألة:**
لدينا دالتان:
$$f(x) = -2x^3$$
$$g(x) = \sqrt{x - 2}$$
ونريد دراسة خصائصهما، حساب المشتقات، إيجاد نقاط التقاطع، تركيب الدالتين، ومشتقة التركيب.
2. **حساب المشتقات:**
- مشتقة $f(x)$:
$$f'(x) = \frac{d}{dx}(-2x^3) = -6x^2$$
- مشتقة $g(x)$:
$$g(x) = (x-2)^{1/2} \Rightarrow g'(x) = \frac{1}{2}(x-2)^{-1/2} = \frac{1}{2\sqrt{x-2}}$$
3. **مجالات التعريف:**
- $f$ معرفة على $\mathbb{R}$.
- $g$ معرفة حيث $x-2 \geq 0 \Rightarrow x \geq 2$.
4. **نقاط تقاطع $f$ و $g$:**
نحل المعادلة:
$$f(x) = g(x) \Rightarrow -2x^3 = \sqrt{x-2}$$
نربّع الطرفين:
$$4x^6 = x - 2$$
نرتب:
$$4x^6 - x + 2 = 0$$
هذه معادلة من الدرجة 6، يمكن البحث عن حلول عددية أو تقريبية. لكن نلاحظ أن $x \geq 2$ بسبب مجال $g$.
5. **تركيب الدالتين $h = f \circ g$:**
$$h(x) = f(g(x)) = f(\sqrt{x-2}) = -2(\sqrt{x-2})^3 = -2(x-2)^{3/2}$$
6. **مشتقة التركيب $h'(x)$:**
باستخدام قاعدة السلسلة:
$$h'(x) = f'(g(x)) \cdot g'(x)$$
حيث:
$$f'(g(x)) = -6(g(x))^2 = -6(\sqrt{x-2})^2 = -6(x-2)$$
و
$$g'(x) = \frac{1}{2\sqrt{x-2}}$$
إذاً:
$$h'(x) = -6(x-2) \cdot \frac{1}{2\sqrt{x-2}} = -3 \sqrt{x-2}$$
7. **ملخص:**
- $f'(x) = -6x^2$
- $g'(x) = \frac{1}{2\sqrt{x-2}}$
- نقاط تقاطع $f$ و $g$ هي حلول المعادلة $4x^6 - x + 2 = 0$ مع $x \geq 2$
- تركيب الدالتين $h(x) = -2(x-2)^{3/2}$
- مشتقة التركيب $h'(x) = -3 \sqrt{x-2}$