کار در کلاس 1 صفحه 68 حسابان دوازدهم
در کدام یک از توابع زیر، خط $y = 2$ مجانب افقی تابع است؟
پاسخ تشریحی و گام به گام کار در کلاس 1 صفحه 68 حسابان دوازدهم
سلام! **مجانب افقی** خطی است که نمودار تابع در **بینهایت** (هنگامی که $x \to +\infty$ یا $x \to -\infty$) به آن نزدیک میشود، بدون اینکه لزوماً آن را قطع کند. برای یافتن مجانب افقی $y = L$,باید $\lim_{x \to \pm \infty} f(x) = L$ باشد. در اینجا $L=2$ است. 🚀
---
### تحلیل نمودارها (بررسی $\lim_{x \to \pm \infty} f(x) = 2$)
#### الف) نمودار الف (Graph 1)
* $\lim_{x \to +\infty} f(x) = +\infty$ (نمودار به بالا میرود)
* $\lim_{x \to -\infty} f(x) = 2$ (نمودار به خط چین $y=2$ نزدیک میشود)
* **نتیجه:** چون حد در $-\infty$ برابر 2 است، خط $y=2$ مجانب افقی تابع است.
#### ب) نمودار ب (Graph 2)
* $\lim_{x \to +\infty} f(x) = 2$ (نمودار به خط چین $y=2$ نزدیک میشود)
* $\lim_{x \to -\infty} f(x) = 2$ (نمودار به خط چین $y=2$ نزدیک میشود)
* **نتیجه:** چون حد در $+\infty$ و $-\infty$ برابر 2 است، خط $y=2$ مجانب افقی تابع است.
#### پ) نمودار پ (Graph 3)
* $\lim_{x \to +\infty} f(x) = +\infty$ (نمودار به بالا میرود)
* $\lim_{x \to -\infty} f(x) = -\infty$ (نمودار به پایین میرود)
* **نتیجه:** تابع مجانب افقی ندارد.
#### ت) نمودار ت (Graph 4)
* $\lim_{x \to +\infty} f(x) = 2$ (نمودار به خط چین $y=2$ نزدیک میشود)
* $\lim_{x \to -\infty} f(x) = 2$ (نمودار به خط چین $y=2$ نزدیک میشود)
* **نتیجه:** چون حد در $+\infty$ و $-\infty$ برابر 2 است، خط $y=2$ مجانب افقی تابع است.
#### ث) نمودار ث (Graph 5)
* $\lim_{x \to +\infty} f(x) = +\infty$ (نمودار به بالا میرود)
* $\lim_{x \to -\infty} f(x) = 1$ (نمودار به $y=1$ نزدیک میشود، نه $y=2$)
* **نتیجه:** خط $y=2$ مجانب افقی تابع نیست.
### توابع دارای مجانب افقی $y=2$
خط $y=2$ در نمودارهای **الف، ب و ت** مجانب افقی تابع است.
تمرین 2 صفحه 68 حسابان دوازدهم
مجانبهای افقی و قائم توابع زیر را در صورت وجود به دست آورید.
الف) $f(x) = \frac{x + 1}{x^2 - 1}$
ب) $g(x) = x^3$
پ) $h(x) = \frac{x^2 + 1}{x + 1}$
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین 2 صفحه 68 حسابان دوازدهم
برای یافتن مجانبها، از قوانین حد در بینهایت (برای مجانب افقی) و حد نامتناهی (برای مجانب قائم) استفاده میکنیم. 📐
---
### الف) $f(x) = \frac{x + 1}{x^2 - 1}$
#### 1. مجانب افقی (HA)
**قاعده:** برای تابع گویا، حد در بینهایت برابر است با نسبت بزرگترین توانهای صورت و مخرج:
$$\lim_{x \to \pm \infty} f(x) = \lim_{x \to \pm \infty} \frac{x}{x^2} = \lim_{x \to \pm \infty} \frac{1}{x} = 0$$
* **نتیجه:** حد برابر $0$ است. پس خط **$y = 0$** مجانب افقی است.
#### 2. مجانب قائم (VA)
**قاعده:** ریشههای مخرج که صورت را صفر نکنند (بعد از رفع ابهام).
* **ریشههای مخرج:** $x^2 - 1 = 0 \implies (x-1)(x+1) = 0 \implies x = 1, x = -1$
* **تجزیه تابع:** $$f(x) = \frac{x + 1}{(x - 1)(x + 1)}$$
* **بررسی $x = -1$:** ریشه مشترک است. حد آن را حساب میکنیم:
$$\lim_{x \to -1} f(x) = \lim_{x \to -1} \frac{1}{x - 1} = \frac{1}{-1 - 1} = -\frac{1}{2}$$
چون حد متناهی است، **$x = -1$ مجانب قائم نیست** (حفره است).
* **بررسی $x = 1$:** ریشه غیرمشترک است (صورت $\neq 0$):
$$\lim_{x \to 1} f(x) = \frac{1 + 1}{0} = \frac{2}{0} = \pm \infty$$
* **نتیجه:** خط **$x = 1$** مجانب قائم است.
---
### ب) $g(x) = x^3$
#### 1. مجانب افقی (HA)
**قاعده:** حد در بینهایت:
$$\lim_{x \to +\infty} g(x) = \lim_{x \to +\infty} x^3 = +\infty$$
$$\lim_{x \to -\infty} g(x) = \lim_{x \to -\infty} x^3 = -\infty$$
* **نتیجه:** حد متناهی نیست. پس مجانب افقی **ندارد**.
#### 2. مجانب قائم (VA)
**قاعده:** مجانب قائم در ریشههای مخرج (فقط برای توابع گویا یا توابع با دامنه محدود) رخ میدهد. $g(x)$ یک چندجملهای است و در همه جا پیوسته است.
* **نتیجه:** مجانب قائم **ندارد**.
---
### پ) $h(x) = \frac{x^2 + 1}{x + 1}$
#### 1. مجانب افقی (HA)
**قاعده:** درجه صورت ($n=2$) > درجه مخرج ($m=1$).
$$\lim_{x \to \pm \infty} h(x) = \lim_{x \to \pm \infty} \frac{x^2}{x} = \lim_{x \to \pm \infty} x = \pm \infty$$
* **نتیجه:** حد متناهی نیست. پس مجانب افقی **ندارد**.
#### 2. مجانب قائم (VA)
**قاعده:** ریشههای مخرج که صورت را صفر نکنند.
* **ریشههای مخرج:** $x + 1 = 0 \implies x = -1$
* **بررسی صورت در $x = -1$:** $$N(-1) = (-1)^2 + 1 = 1 + 1 = 2$$
چون $N(-1) = 2 \neq 0$ است، در این نقطه حالت $\frac{2}{0}$ خواهیم داشت.
* **نتیجه:** خط **$x = -1$** مجانب قائم است.
---
### خلاصه مجانبها
| تابع | مجانب افقی (HA) | مجانب قائم (VA) |
|:---:|:---:|:---:|
| الف) $f(x)$ | $y = 0$ | $x = 1$ |
| ب) $g(x)$ | ندارد | ندارد |
| پ) $h(x)$ | ندارد | $x = -1$ |