کار در کلاس صفحه 85 حسابان دوازدهم
تابع $g$ (شکل زیر) را به صورت:
$$g(x) = \begin{cases} x^2 & x \leq 1 \\ x + 1 & x > 1 \end{cases}$$
در نظر میگیریم. چرا $g'(1)$ موجود نیست؟
پاسخ تشریحی و گام به گام کار در کلاس صفحه 85 حسابان دوازدهم
سلام! این سوال در مورد بررسی **شرط لازم** مشتقپذیری در **نقاط مرزی (Boundary Points)** است. دلیل اصلی عدم وجود $g'(1)$ در اینجا، **ناپیوستگی (Discontinuity)** تابع در $x=1$ است. 🚀
---
### 1. شرط لازم برای مشتقپذیری
**قضیه:** اگر تابعی در نقطهای مشتقپذیر باشد، آنگاه حتماً در آن نقطه **پیوسته** است. (به عبارت دیگر: اگر تابعی در نقطهای ناپیوسته باشد، مشتق آن در آن نقطه موجود نیست.)
### 2. بررسی پیوستگی تابع $g(x)$ در $x=1$
برای پیوسته بودن تابع در $x=1$، باید سه شرط زیر برقرار باشد:
$$\lim_{x \to 1^-} g(x) = \lim_{x \to 1^+} g(x) = g(1)$$
#### الف) محاسبه حد چپ (مقدار در $x \leq 1$)
از ضابطه $g(x) = x^2$ استفاده میشود:
$$\lim_{x \to 1^-} g(x) = \lim_{x \to 1^-} x^2 = (1)^2 = 1$$
#### ب) محاسبه حد راست (مقدار در $x > 1$)
از ضابطه $g(x) = x + 1$ استفاده میشود:
$$\lim_{x \to 1^+} g(x) = \lim_{x \to 1^+} (x + 1) = 1 + 1 = 2$$
#### ج) محاسبه مقدار تابع در نقطه
از ضابطه $g(x) = x^2$ استفاده میشود (چون $x \leq 1$):
$$g(1) = (1)^2 = 1$$
### 3. نتیجهگیری ناپیوستگی
ما دیدیم که:
$$ \lim_{x \to 1^-} g(x) = 1 \quad \text{و} \quad \lim_{x \to 1^+} g(x) = 2$$
چون **حد چپ (1) با حد راست (2) برابر نیست**، تابع $g(x)$ در $x=1$ **حد ندارد** و بنابراین **ناپیوسته** است. (این ناپیوستگی به وضوح در نمودار به شکل یک **پرش** نشان داده شده است).
### 4. پاسخ نهایی
**چرا $g'(1)$ موجود نیست؟**
به دلیل اینکه تابع $g(x)$ در $x=1$ **ناپیوسته** است، شرط لازم مشتقپذیری نقض شده است. بنابراین، $g'(1)$ **موجود نیست**.