تمرین 1 صفحه 22 حسابان دوازدهم
تابع $f(x) = (x-2)^3 + 1$ را در نظر بگیرید.
الف) نمودار تابع $f$ را به کمک نمودار تابع $y = x^3$ رسم کنید.
ب) نشان دهید که $f$ وارونپذیر است و نمودار $f^{-1}$ را رسم کنید.
پ) ضابطه $f^{-1}$ را به دست آورید.
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین 1 صفحه 22 حسابان دوازدهم
این تمرین جامع به شما کمک میکند تا هم **تبدیلات نموداری** و هم مفهوم **وارونپذیری** را به طور کامل درک کنید. تابع اصلی ما $y = x^3$ است.
---
### الف) رسم نمودار $f(x) = (x-2)^3 + 1$
تابع $f(x)$ از اعمال دو تبدیل بر $y = x^3$ به دست آمده است:
1. **انتقال افقی:** عبارت $(x-2)$ در داخل تابع نشاندهنده **2 واحد انتقال به راست** است.
2. **انتقال عمودی:** عبارت $+1$ در خارج تابع نشاندهنده **1 واحد انتقال به بالا** است.
**نقطه عطف (خم) تابع $x^3$** که در مبدأ $(0, 0)$ قرار دارد، به نقطه جدید **$(2, 1)$** منتقل میشود.
---
### ب) وارونپذیری و رسم $f^{-1}$
#### 1. اثبات وارونپذیری
همانطور که میدانیم، یک تابع زمانی وارونپذیر است که **یک به یک** باشد.
* **روش تحلیلی:** اگر $f(x_1) = f(x_2)$، باید بتوانیم نتیجه بگیریم که $x_1 = x_2$:
$$(x_1 - 2)^3 + 1 = (x_2 - 2)^3 + 1$$
$$(x_1 - 2)^3 = (x_2 - 2)^3$$
با گرفتن ریشه سوم از طرفین: $$x_1 - 2 = x_2 - 2$$
$$x_1 = x_2$$
پس تابع **یک به یک** و در نتیجه **وارونپذیر** است.
* **روش نموداری:** نمودار $f(x)$ (شبیه به $y=x^3$) در هیچ نقطهای به صورت خط افقی نیست و همیشه صعودی است. با اعمال **آزمون خط افقی**، میبینیم که هر خط افقی نمودار را حداکثر در یک نقطه قطع میکند.
#### 2. رسم نمودار $f^{-1}$
نمودار $f^{-1}$ **قرینه نمودار $f$ نسبت به خط $y = x$** است.
* **انتقال نقطه عطف:** نقطه عطف $f$ از $(2, 1)$ به نقطه **$(1, 2)$** در $f^{-1}$ منتقل میشود.
---
### پ) ضابطه $f^{-1}$
برای یافتن ضابطه، جای $x$ و $y$ را در تابع اصلی عوض کرده و برای $y$ حل میکنیم:
1. **تابع اصلی:** $$y = (x-2)^3 + 1$$
2. **جایگزینی:** $$x = (y-2)^3 + 1$$
3. **حل برای $y$:**
$$\text{انتقال 1:} \quad x - 1 = (y-2)^3$$
$$\text{ریشه سوم:} \quad \sqrt[3]{x - 1} = y - 2$$
$$\text{انتقال 2:} \quad y = \sqrt[3]{x - 1} + 2$$
**ضابطه تابع وارون:** $$f^{-1}(x) = \sqrt[3]{x - 1} + 2$$
تمرین 2 صفحه 22 حسابان دوازدهم
نمودار توابع $f$، $g$ و $h$ در زیر رسم شدهاند.
الف) تابع $f$ در چه فاصلههایی **اکیداً صعودی** و در چه فاصلههایی **صعودی** است؟
ب) تابع $g$ در چه فاصلههایی **اکیداً نزولی** و در چه فاصلههایی **نزولی** است؟
پ) تابع $h$ در چه فاصلههایی **اکیداً نزولی** است؟
* $y=f(x)$: یک خط شکسته که در $(-nfty, -2)$ صعودی، در $[-2, 0]$ ثابت و در $[0, +nfty)$ اکیداً صعودی است.
* $y=g(x)$: یک منحنی که در $(-nfty, 2)$ نزولی، در $[-2, 2]$ یک تحدب به سمت بالا و سپس در $[2, +nfty)$ ثابت است.
* $y=h(x)$: یک تابع کسری (هایپربولا) که در $(-nfty, 0)$ و $(0, +nfty)$ اکیداً نزولی است.
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین 2 صفحه 22 حسابان دوازدهم
این تمرین به شما کمک میکند تا تفاوتهای ظریف بین مفاهیم **اکیداً صعودی (Strictly Increasing)** و **صعودی (Increasing)** (و همچنین نزولی) را درک کنید.
---
### الف) تحلیل تابع $f(x)$ ⬆️
1. **اکیداً صعودی:** در این بازهها، نمودار **همیشه بالا میرود** و هیچ بخش افقی (ثابت) ندارد.
* در بازه $(-\infty, -2)$ و همچنین در بازه $[0, +\infty)$، نمودار اکیداً صعودی است.
* **جواب اکیداً صعودی:** $(-\infty, -2]$ و $[0, +\infty)$
2. **صعودی:** در این بازهها، نمودار **فقط بالا میرود یا ثابت است**.
* بازههای اکیداً صعودی + بازهای که نمودار ثابت است (یعنی $[-2, 0]$) را شامل میشود.
* **جواب صعودی:** $(-\infty, +\infty)$ (زیرا نمودار در کل دامنه خود یا بالا میرود یا ثابت است.)
---
### ب) تحلیل تابع $g(x)$ ⬇️
1. **اکیداً نزولی:** در این بازهها، نمودار **همیشه پایین میآید**.
* در بازه $(-\infty, 0]$ (تا نقطه عطف یا راس) نمودار همیشه پایین میآید.
* **جواب اکیداً نزولی:** $(-\infty, 0]$
2. **نزولی:** در این بازهها، نمودار **فقط پایین میآید یا ثابت است**.
* بازههای اکیداً نزولی + بازههای ثابت. نمودار در بازه $[2, +\infty)$ ثابت است.
* **جواب نزولی:** $(-\infty, 0] \cup ERROR ULTRAFUNCTION:Bad Command:2, +\infty)$ (اگر بخشهای دیگر را در نظر نگیریم، میتوان بازه $(-\infty, 0$ را نیز به عنوان نزولی نام برد. اما با دقت بیشتر، نمودار در بازه $[0, 2]$ یک خمیدگی رو به بالا دارد که اکیداً نزولی نیست. با توجه به شکل، در $(-\infty, 0]$ اکیداً نزولی و در $[2, +\infty)$ ثابت است.)
* **جواب نهایی (نزولی):** $(-\infty, 0] \cup [2, +\infty)$
---
### پ) تحلیل تابع $h(x)$ ↘️
1. **اکیداً نزولی:** نمودار در هیچ جایی ثابت یا صعودی نیست. در تمام دامنهاش (به جز $x=0$) پایین میآید.
* **دامنه $h$:** $\mathbb{R} - \{0\} = (-\infty, 0) \cup (0, +\infty)$
* **جواب اکیداً نزولی:** $(-\infty, 0)$ و $(0, +\infty)$
---
| تابع | اکیداً صعودی | صعودی | اکیداً نزولی | نزولی |
|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|
| $f(x)$ | $(-\infty, -2]$ و $[0, +\infty)$ | $(-\infty, +\infty)$ | - | - |
| $g(x)$ | - | - | $(-\infty, 0]$ | $(-\infty, 0] \cup [2, +\infty)$ |
| $h(x)$ | - | - | $(-nfty, 0)$ و $(0, +\infty)$ | $(-nfty, 0)$ و $(0, +\infty)$ |
تمرین 3 صفحه 22 حسابان دوازدهم
نمودار هر یک از توابع زیر را رسم کنید. کدام یک از آنها در تمام دامنه خود، **اکیداً یکنوا** است؟
الف) $f(x) = \sqrt{2-x}$
ب) $g(x) = 2^{-x}$
پ) $h(x) = \log_{\frac{1}{2}} x$
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین 3 صفحه 22 حسابان دوازدهم
**اکیداً یکنوا (Strictly Monotonic)** به تابعی گفته میشود که در تمام دامنهاش یا **اکیداً صعودی** باشد یا **اکیداً نزولی** (هیچ بخش ثابتی نداشته باشد و جهت تغییر آن عوض نشود).
---
### الف) $f(x) = \sqrt{2-x}$
1. **تعیین دامنه:** برای توابع رادیکالی با فرجه زوج، عبارت زیر رادیکال باید نامنفی باشد:
$$2 - x \geq 0 \implies x \leq 2$$
دامنه: $D_f = (-\infty, 2]$
2. **رسم نمودار (تبدیلات):** این تابع از $y = \sqrt{x}$ با دو تبدیل ساخته شده است:
* **قرینه افقی:** $y = \sqrt{-x}$ (قرینه نسبت به محور $y$)
* **انتقال افقی:** $y = \sqrt{-(x-2)} = \sqrt{2-x}$ (2 واحد انتقال به راست)
* نمودار از $(2, 0)$ شروع شده و به **چپ و بالا** میرود.
3. **بررسی یکنوایی:** با حرکت از چپ به راست (افزایش $x$)، مقادیر $y$ **کاهش** مییابند. این تابع در تمام دامنهاش $(-\infty, 2]$ **اکیداً نزولی** است.
---
### ب) $g(x) = 2^{-x}$
1. **تعیین دامنه:** دامنه توابع نمایی $\mathbb{R}$ است. $D_g = \mathbb{R}$
2. **رسم نمودار (تبدیلات):** این تابع از $y = 2^x$ (پایه $b=2 > 1$) با یک تبدیل ساخته شده است:
* **قرینه افقی:** $y = 2^{-x} = (\frac{1}{2})^x$ (قرینه نسبت به محور $y$)
* نمودار از محور $y$ قطع میکند (در $(0, 1)$) و به سمت راست به محور $x$ نزدیک میشود.
3. **بررسی یکنوایی:** این تابع **اکیداً نزولی** است.
---
### پ) $h(x) = \log_{\frac{1}{2}} x$
1. **تعیین دامنه:** دامنه توابع لگاریتمی فقط شامل اعداد مثبت است:
$$x > 0$$
دامنه: $D_h = (0, +\infty)$
2. **رسم نمودار:** این یک تابع لگاریتمی با پایه $b = \frac{1}{2}$ است.
* چون **پایه لگاریتم بین 0 و 1 است** ($0 < \frac{1}{2} < 1$)، تابع یک تابع **اکیداً نزولی** است.
* نمودار از محور $x$ در $(1, 0)$ عبور میکند.
3. **بررسی یکنوایی:** این تابع در تمام دامنهاش $(0, +\infty)$ **اکیداً نزولی** است.
---
### نتیجهگیری نهایی
هر سه تابع $f(x) = \sqrt{2-x}$، $g(x) = 2^{-x}$ و $h(x) = \log_{\frac{1}{2}} x$ در تمام دامنههای خود **یا اکیداً صعودی یا اکیداً نزولی** هستند.
* **همه** این توابع در تمام دامنههای خود، **اکیداً یکنوا** هستند. (هر سه مورد اکیداً نزولی هستند.)
تمرین 4 صفحه 22 حسابان دوازدهم
الف) آیا تابعی وجود دارد که در یک فاصله، هم **صعودی** و هم **نزولی** باشد؟
ب) نمودار تابعی را رسم کنید که در هر یک از بازههای $(-\infty, 0)$ و $[0, +\infty)$ **اکیداً صعودی** باشد، ولی در $\mathbb{R}$ **اکیداً صعودی** نباشد.
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین 4 صفحه 22 حسابان دوازدهم
این تمرین به شما کمک میکند تا تعریف دقیق **یکنوایی** را درک کنید و توابع خاصی را که شرایط مرزی را نقض میکنند، تصور کنید.
---
### الف) تابعی که هم صعودی و هم نزولی باشد
**بله، چنین تابعی وجود دارد.**
* **تابع ثابت (Constant Function):** اگر تابع $f(x) = c$ در یک بازه دلخواه $[a, b]$ در نظر گرفته شود، این تابع **هم صعودی** و **هم نزولی** است.
* **چرا؟**
* **صعودی:** تابع $f$ صعودی است اگر به ازای $x_1 < x_2$ داشته باشیم $f(x_1) \leq f(x_2)$. در تابع ثابت، $f(x_1) = c$ و $f(x_2) = c$. پس $c \leq c$ که **درست** است.
* **نزولی:** تابع $f$ نزولی است اگر به ازای $x_1 < x_2$ داشته باشیم $f(x_1) \geq f(x_2)$. در تابع ثابت، $f(x_1) = c$ و $f(x_2) = c$. پس $c \geq c$ که **درست** است.
**پاسخ الف:** بله، **تابع ثابت** (مثل $f(x) = 5$) در هر بازهای **هم صعودی و هم نزولی** است.
---
### ب) تابع صعودی در هر بازه، اما نه اکیداً صعودی در کل دامنه
ما نیاز به تابعی داریم که در هر یک از دو بازه $(-\infty, 0)$ و $[0, +\infty)$ **همیشه صعودی باشد (شیب مثبت داشته باشد)**، اما هنگامی که کل دامنه را در نظر میگیریم، شرط **اکیداً صعودی** بودن نقض شود.
**شرط اکیداً صعودی در $\mathbb{R}$:** اگر $x_1 < x_2$، آنگاه $f(x_1) < f(x_2)$، به ازای تمام $x_1, x_2 \in \mathbb{R}$.
اگر **نقطه پرش به پایین** یا **بخش ثابت** داشته باشیم، شرط اکیداً صعودی بودن در کل $\mathbb{R}$ نقض میشود.
**تابع پیشنهادی (با پرش به پایین):**
$$f(x) = \begin{cases} x + 1 & x < 0 \\ x - 1 & x \geq 0 \end{cases}$$
1. **بررسی یکنوا در بازه $(-\infty, 0)$:** $f(x) = x+1$ که **اکیداً صعودی** است.
2. **بررسی یکنوا در بازه $[0, +\infty)$:** $f(x) = x-1$ که **اکیداً صعودی** است.
3. **بررسی یکنوا در $\mathbb{R}$:** اگر دو نقطه $x_1 = -1$ و $x_2 = 1$ را در نظر بگیریم. $x_1 < x_2$ است.
* $f(x_1) = f(-1) = -1 + 1 = 0$
* $f(x_2) = f(1) = 1 - 1 = 0$
* چون $f(x_1) = f(x_2)$، شرط $f(x_1) < f(x_2)$ نقض میشود. در این مثال، میتوانیم دو نقطه را انتخاب کنیم که $f(x_1) > f(x_2)$ باشد. مثلاً $x_1 = -0.5$ و $x_2 = 0$. $f(-0.5) = 0.5$ و $f(0) = -1$. پس $f(-0.5) > f(0)$.
**نتیجه:** در این تابع، $x_1 < x_2$ لزوماً به $f(x_1) < f(x_2)$ منجر نمیشود. این تابع **اکیداً صعودی در $\mathbb{R}$ نیست.**
تمرین 5 صفحه 22 حسابان دوازدهم
اگر توابع $f$ و $g$ در یک فاصله **اکیداً صعودی** باشند، نشان دهید که تابع $f + g$ نیز در این فاصله **اکیداً صعودی** است. برای تابع $f - g$ چه میتوان گفت؟
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین 5 صفحه 22 حسابان دوازدهم
این تمرین به بررسی خاصیت یکنوایی در **جمع و تفریق توابع** میپردازد و یک قضیه مهم را اثبات میکند.
---
### الف) اثبات اکیداً صعودی بودن $f + g$
**فرض مسئله:** $f$ و $g$ در بازه $I$ اکیداً صعودی هستند.
**تعریف اکیداً صعودی:** برای هر دو نقطه $x_1$ و $x_2$ در بازه $I$، اگر $x_1 < x_2$، آنگاه:
1. $$f(x_1) < f(x_2)$$
2. $$g(x_1) < g(x_2)$$
**اثبات:** ما باید نشان دهیم که اگر $x_1 < x_2$، آنگاه $(f+g)(x_1) < (f+g)(x_2)$.
* **تابع جمع:** $$(f+g)(x) = f(x) + g(x)$$
* **مقایسه در $x_1$ و $x_2$:**
$$(f+g)(x_1) = f(x_1) + g(x_1)$$
$$(f+g)(x_2) = f(x_2) + g(x_2)$$
* از جمع کردن دو نامساوی اکیداً صعودی در فرض (1 و 2)، داریم:
$$f(x_1) + g(x_1) < f(x_2) + g(x_2)$$
* **نتیجه:** $$(f+g)(x_1) < (f+g)(x_2)$$
**اثبات شد:** اگر $f$ و $g$ در بازهای اکیداً صعودی باشند، مجموع آنها $f + g$ نیز در آن بازه **اکیداً صعودی** است.
---
### ب) وضعیت تابع $f - g$
برای تابع $f - g$ نمیتوان به طور قطعی نظر داد که صعودی است یا نزولی. نتیجه **نامشخص** است و به توابع خاص $f$ و $g$ بستگی دارد.
**تابع تفاضل:** $$(f-g)(x) = f(x) - g(x)$$
**چرا نامشخص؟**
در تفریق، نامساویها تضمینی برای حفظ جهت ندارند. اگر $f(x_1) < f(x_2)$ و $g(x_1) < g(x_2)$ باشد، نمیتوانیم مطمئن باشیم که $f(x_2) - g(x_2)$ از $f(x_1) - g(x_1)$ بزرگتر است.
* **مثال نقض (حالت نزولی):**
* فرض کنید $f(x) = x$ (با شیب 1) و $g(x) = 2x$ (با شیب 2).
* هر دو $f$ و $g$ اکیداً صعودی هستند.
* تابع تفاضل: $f(x) - g(x) = x - 2x = -x$
* تابع $y = -x$ **اکیداً نزولی** است.
* **مثال دیگر (حالت صعودی):**
* فرض کنید $f(x) = 2x$ و $g(x) = x$.
* هر دو $f$ و $g$ اکیداً صعودی هستند.
* تابع تفاضل: $f(x) - g(x) = 2x - x = x$
* تابع $y = x$ **اکیداً صعودی** است.
**پاسخ ب:** در مورد تابع $f - g$ نمیتوان نتیجه قطعی گرفت. ممکن است **اکیداً صعودی، اکیداً نزولی یا حتی ثابت** باشد. (برای مثال ثابت، اگر $f(x) = x+5$ و $g(x) = x$ باشد، $f-g = 5$).
تمرین 6 صفحه 22 حسابان دوازدهم
اگر باقی مانده تقسیم چندجملهای $x^3 + kx^2 + 2$ بر $x - 2$ برابر با 6 باشد، $k$ را تعیین کنید.
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین 6 صفحه 22 حسابان دوازدهم
این تمرین یک کاربرد مستقیم از **قضیه باقیمانده (Remainder Theorem)** برای حل معادلات با مجهول است.
---
### 💡 قضیه باقیمانده
باقیمانده تقسیم چندجملهای $f(x)$ بر $(x - a)$ برابر است با $f(a)$.
### مراحل حل
#### گام 1: شناسایی مقادیر
* **چندجملهای ($f(x)$):** $$f(x) = x^3 + kx^2 + 2$$
* **مقسومعلیه ($x-a$):** $$x - 2$$ که در آن $a = 2$.
* **باقیمانده ($r$):** $$r = 6$$
#### گام 2: تشکیل معادله با استفاده از قضیه باقیمانده
بر اساس قضیه باقیمانده، باقیمانده تقسیم برابر است با $f(2)$:
$$r = f(2) = 6$$
حالا $x=2$ را در $f(x)$ جایگزین و عبارت را برابر 6 قرار میدهیم:
$$f(2) = (2)^3 + k(2)^2 + 2 = 6$$
#### گام 3: حل معادله برای $k$
$$\text{محاسبات توان:} \quad 8 + 4k + 2 = 6$$
$$\text{جمع ثابتها:} \quad 10 + 4k = 6$$
$$\text{انتقال 10:} \quad 4k = 6 - 10$$
$$\text{محاسبه:} \quad 4k = -4$$
$$\text{نتیجه:} \quad k = \frac{-4}{4} \implies k = -1$$
**پاسخ نهایی:** مقدار $k$ برابر با **$-1$** است. (تابع $f(x)$ برابر $x^3 - x^2 + 2$ است.)
تمرین 7 صفحه 22 حسابان دوازدهم
مقادیر $a$ و $b$ را طوری تعیین کنید که چندجملهای $x^3 + ax^2 + bx + 1$ بر $x - 2$ و $x + 1$ بخشپذیر باشد.
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین 7 صفحه 22 حسابان دوازدهم
این تمرین از **قضیه باقیمانده** برای ایجاد یک دستگاه دو معادله و دو مجهول استفاده میکند. شرط **بخشپذیری** این است که باقیمانده تقسیم برابر با صفر باشد.
---
### 💡 شرط بخشپذیری
اگر $f(x)$ بر $(x-a)$ بخشپذیر باشد، آنگاه $f(a) = 0$.
### مراحل حل
**چندجملهای:** $$f(x) = x^3 + ax^2 + bx + 1$$
#### شرط 1: بخشپذیری بر $x - 2$
ریشه مقسومعلیه اول $x - 2$، برابر با $x = 2$ است. باید $f(2) = 0$ باشد:
$$f(2) = (2)^3 + a(2)^2 + b(2) + 1 = 0$$
$$8 + 4a + 2b + 1 = 0$$
$$\text{معادله 1:} \quad 4a + 2b = -9$$
#### شرط 2: بخشپذیری بر $x + 1$
ریشه مقسومعلیه دوم $x + 1$، برابر با $x = -1$ است. باید $f(-1) = 0$ باشد:
$$f(-1) = (-1)^3 + a(-1)^2 + b(-1) + 1 = 0$$
$$-1 + a - b + 1 = 0$$
$$\text{معادله 2:} \quad a - b = 0 \implies a = b$$
#### حل دستگاه معادلات
حالا دستگاه دو معادله را حل میکنیم:
1. $$4a + 2b = -9$$
2. $$a = b$$
مقدار $a$ را از معادله (2) در معادله (1) جایگزین میکنیم:
$$4a + 2(a) = -9$$
$$6a = -9$$
$$a = \frac{-9}{6} = -\frac{3}{2}$$
چون $a = b$ است، مقدار $b$ نیز همین خواهد بود:
$$b = -\frac{3}{2}$$
**پاسخ نهایی:** مقادیر $a$ و $b$ به ترتیب $\mathbf{-\frac{3}{2}}$ و $\mathbf{-\frac{3}{2}}$ هستند.
تمرین 8 صفحه 22 حسابان دوازدهم
هر یک از چندجملهایهای زیر را بر حسب عاملهای خواسته شده تجزیه کنید.
الف) $x^6 - 1$ با عامل $x - 1$
ب) $x^6 - 1$ با عامل $x + 1$
پ) $x^5 + 32$ با عامل $x + 2$
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین 8 صفحه 22 حسابان دوازدهم
برای تجزیه چندجملهایها بر حسب یک عامل خطی داده شده، از **اتحاد تعمیم یافته تفاضل/مجموع توانهای همسان** استفاده میکنیم (که خارج قسمت تقسیم را به ما میدهد).
---
### الف) تجزیه $x^6 - 1$ با عامل $x - 1$
این حالت $\mathbf{x^n - a^n}$ است که در آن $n=6$ و $a=1$. اتحاد به شکل زیر است (با علائم همگی مثبت در پرانتز دوم):
$$x^n - a^n = (x-a)(x^{n-1} + ax^{n-2} + a^2x^{n-3} + \dots + a^{n-1})$$
$$x^6 - 1^6 = (x-1)(x^5 + 1x^4 + 1^2x^3 + 1^3x^2 + 1^4x + 1^5)$$
$$\text{تجزیه نهایی: } x^6 - 1 = (x-1)(x^5 + x^4 + x^3 + x^2 + x + 1)$$
---
### ب) تجزیه $x^6 - 1$ با عامل $x + 1$
این حالت $\mathbf{x^n - a^n}$ است که در آن $n=6$ (زوج) و $a=1$. اتحاد به شکل $x^n - a^n = (x+a)(\dots)$ با **علامتهای متناوب** در پرانتز دوم است:
$$x^n - a^n = (x+a)(x^{n-1} - ax^{n-2} + a^2x^{n-3} - \dots - a^{n-1})$$
$$x^6 - 1^6 = (x+1)(x^5 - 1x^4 + 1^2x^3 - 1^3x^2 + 1^4x - 1^5)$$
$$\text{تجزیه نهایی: } x^6 - 1 = (x+1)(x^5 - x^4 + x^3 - x^2 + x - 1)$$
---
### پ) تجزیه $x^5 + 32$ با عامل $x + 2$
این حالت $\mathbf{x^n + a^n}$ است که در آن $n=5$ (فرد) و $a$ باید ریشه پنجم 32 باشد. $2^5 = 32$، پس $a=2$. اتحاد به شکل $x^n + a^n = (x+a)(\dots)$ با **علامتهای متناوب** در پرانتز دوم است:
$$x^n + a^n = (x+a)(x^{n-1} - ax^{n-2} + a^2x^{n-3} - \dots + a^{n-1})$$
$$x^5 + 32 = x^5 + 2^5$$
$$x^5 + 2^5 = (x+2)(x^{5-1} - 2x^{5-2} + 2^2x^{5-3} - 2^3x^{5-4} + 2^4)$$
$$\text{تجزیه نهایی: } x^5 + 32 = (x+2)(x^4 - 2x^3 + 4x^2 - 8x + 16)$$
تمرین 9 صفحه 22 حسابان دوازدهم
الف) فرض کنید تابع $f$ در یک بازه **اکیداً نزولی** باشد و $a$ و $b$ متعلق به این بازه باشند. اگر $a \geq b$، نشان دهید که $f(a) \leq f(b)$.
ب) اگر $(\frac{1}{2})^{3x-2} \leq \frac{1}{64}$، حدود $x$ را به دست آورید.
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین 9 صفحه 22 حسابان دوازدهم
این تمرین به تعریف دقیق **تابع اکیداً نزولی** و کاربرد آن در حل **نامعادلات نمایی** میپردازد.
---
### الف) اثبات نامساوی تابع اکیداً نزولی ⬇️
**تعریف تابع اکیداً نزولی:**
یک تابع $f$ در بازه $I$ اکیداً نزولی است، اگر به ازای هر دو نقطه $x_1$ و $x_2$ در $I$ داشته باشیم:
$$\text{اگر } x_1 < x_2 \text{، آنگاه } f(x_1) > f(x_2)$$
**اثبات مسئله:**
فرض مسئله این است که $a$ و $b$ در بازه اکیداً نزولی قرار دارند و **$a \geq b$**.
ما باید نشان دهیم که $f(a) \leq f(b)$.
1. **حالت اول: $a > b$ (اکیداً نزولی)**
* چون $b < a$ و تابع اکیداً نزولی است، باید نامساوی جهت عوض کند:
$$f(b) > f(a) \implies f(a) < f(b)$$
2. **حالت دوم: $a = b$ (نزولی)**
* اگر $a = b$ باشد، آنگاه $f(a) = f(b)$.
**نتیجهگیری:** با ترکیب دو حالت $f(a) < f(b)$ و $f(a) = f(b)$، نتیجه میگیریم:
$$\text{اگر } a \geq b \text{، آنگاه } f(a) \leq f(b)$$
**اثبات شد:** برای یک تابع اکیداً نزولی، اگر ورودی بزرگتر یا مساوی باشد، خروجی کوچکتر یا مساوی خواهد بود.
---
### ب) حل نامعادله نمایی
نامعادله داده شده: $$(\frac{1}{2})^{3x-2} \leq \frac{1}{64}$$
#### گام 1: همپایه کردن طرفین نامعادله
باید عدد $\frac{1}{64}$ را به صورت توانی از $\frac{1}{2}$ بنویسیم:
$$\frac{1}{64} = \frac{1}{2^6} = \left(\frac{1}{2}\right)^6$$
نامعادله به صورت زیر در میآید:
$$(\frac{1}{2})^{3x-2} \leq \left(\frac{1}{2}\right)^6$$
#### گام 2: مقایسه توانها و تغییر جهت نامساوی
تابع نمایی $y = b^x$ با پایه $b = \frac{1}{2}$ است.
* **نکته کلیدی:** چون **پایه** $\mathbf{b = \frac{1}{2}}$ **بین 0 و 1 است** (یعنی $0 < b < 1$)، تابع $f(x) = (\frac{1}{2})^x$ یک **تابع اکیداً نزولی** است.
* در توابع نزولی، هنگام حذف پایه، **جهت نامساوی باید عوض شود** (دقیقاً بر اساس اثبات بخش الف).
$$3x - 2 \geq 6$$
#### گام 3: حل نامعادله خطی
$$3x \geq 6 + 2$$
$$3x \geq 8$$
$$x \geq \frac{8}{3}$$
**پاسخ نهایی:** حدود $x$ به صورت $\mathbf{x \geq \frac{8}{3}}$ است، یا به شکل بازهای $\mathbf{[\frac{8}{3}, +\infty)}$.