تمرین ۱ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
۱. با توجه به معرفی محور $\text{x}$ و $\text{y}$ در دستگاه مختصات، با هر کدام از توضیحات زیر کدام یک از توابع ثابت، چند ضابطهای یا همانی معرفی میشود؟ نمودار هر حالت را با توجه به توضیحات کامل کنید.
الف. به مناسبت روز درختکاری، هر دانشآموز یک نهال میکارد.
ب. هزینه یک لیتر بنزین عادی در هر زمان از شبانهروز در یک پمپ بنزین ۱۰۰۰ تومان است.
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۱ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
این تمرین به شما کمک میکند تا تفاوتهای اصلی بین توابع **ثابت**، **همانی** و **چندضابطهای** را در کاربردهای واقعی درک کنید. مهمترین نکته، توجه به رابطهٔ بین متغیرهای $\text{x}$ و $\text{y}$ است.
### الف. هر دانشآموز یک نهال میکارد (تابع همانی)
* **متغیر $\text{x}$ (محور افقی):** تعداد دانشآموزان (ورودی)
* **متغیر $\text{y}$ (محور عمودی):** تعداد نهال (خروجی)
**رابطه:** اگر $\text{x}$ دانشآموز داشته باشیم، $\text{x}$ نهال کاشته میشود. یعنی $\mathbf{\text{y} = \text{x}}$ یا $\mathbf{\text{f}(\text{x}) = \text{x}}$.
* **نوع تابع:** **تابع همانی (Identity Function)**
**تکمیل نمودار:**
* نمودار تابع همانی، نیمساز ناحیهٔ اول و سوم است ($\\text{y}=\text{x}$).
* چون تعداد دانشآموز و نهال نمیتواند منفی باشد و باید اعداد صحیح باشند، نمودار یک سری **نقاط** است که روی نیمساز ناحیهٔ اول قرار میگیرند: $(\mathbf{1}, \mathbf{1})$, $(\mathbf{2}, \mathbf{2})$, $(\mathbf{3}, \mathbf{3}), \dots$.
---
### ب. هزینه یک لیتر بنزین عادی در هر زمان ۱۰۰۰ تومان است (تابع ثابت)
* **متغیر $\text{x}$ (محور افقی):** زمان در یک شبانهروز (ورودی)
* **متغیر $\text{y}$ (محور عمودی):** هزینه یک لیتر بنزین (خروجی)
**رابطه:** مهم نیست چه زمانی از شبانهروز است ($\\text{x}$ چه مقداری بگیرد)، هزینه همیشه **ثابت** است. یعنی $\mathbf{\text{y} = 1000}$ یا $\mathbf{\text{f}(\text{x}) = 1000}$.
* **نوع تابع:** **تابع ثابت (Constant Function)**
**تکمیل نمودار:**
* $\text{x}$ زمان در یک شبانهروز است، یعنی $\mathbf{0 \le \text{x} \le 24}$.
* هزینه ($\text{y}$) همیشه برابر با $\mathbf{1000}$ است.
* نمودار یک **پارهخط افقی** است که در ارتفاع $\mathbf{y=1000}$ (یا در اینجا در محور $\text{y}$ در نقطهٔ $\mathbf{1000}$) رسم میشود و موازی محور $\text{x}$ است. این پارهخط از $\text{x}=0$ تا $\text{x}=24$ ادامه دارد.
* **توجه:** در محور $\text{y}$ تصویر شما، مقادیر $1000, 2000, 3000, ots$ نشان داده شده است. نمودار در ارتفاع $\mathbf{1000}$ رسم میشود.
تمرین ۲ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
۲. کدام یک از گزارههای زیر درست است؟ چرا؟
الف. اگر دامنه و برد یک تابع برابر باشند، آن تابع همانی است.
ب. اگر دامنه یک تابع همانی مجموعه اعداد حقیقی باشند، آنگاه حاصل $\text{f}(\text{x}) + \text{f}(-\text{x})$ همواره برابر صفر است.
ج. اگر $\text{f}$ یک تابع ثابت باشد، آنگاه $\text{f}(\text{k}\text{x}) = \text{k}\text{f}(\text{x})$ است.
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۲ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
در این تمرین، ما به بررسی دقیق تعاریف توابع **همانی** و **ثابت** میپردازیم. باید با مثال نقض (Counterexample) یا اثبات ریاضی، درستی یا نادرستی هر گزاره را مشخص کنیم.
### الف. اگر دامنه و برد یک تابع برابر باشند، آن تابع همانی است.
* **گزاره:** **نادرست**.
* **چرا؟** تابع همانی $\text{f}(\text{x}) = \text{x}$ است؛ یعنی هر عضو دامنه به خودش نگاشته میشود. اما تابعی وجود دارد که دامنه و بردش برابر است ولی همانی نیست.
* **مثال نقض:** تابع $\mathbf{\text{f}(\text{x}) = \text{-x}}$ با دامنه $\mathbf{D}=\mathbb{R}$ (اعداد حقیقی).
* **برد:** $\text{R} = \mathbb{R}$. پس $\text{D} = \text{R}$.
* **اما:** این تابع همانی نیست، زیرا برای مثال $\text{f}(2) = -2 \ne 2$.
### ب. اگر دامنه یک تابع همانی مجموعه اعداد حقیقی باشد، آنگاه حاصل $\text{f}(\text{x}) + \text{f}(-\text{x})$ همواره برابر صفر است.
* **گزاره:** **درست**.
* **چرا؟** تابع همانی دارای ضابطه $\mathbf{\text{f}(\text{x}) = \text{x}}$ است.
* بنابراین، $\mathbf{\text{f}(-\text{x}) = -\text{x}}$.
* حاصل عبارت درخواستی میشود: $\text{f}(\text{x}) + \text{f}(-\text{x}) = \text{x} + (-\text{x}) = \mathbf{0}$.
* این رابطه در مورد تابع همانی، در هر دامنهٔ متقارنی که شامل $\text{x}$ و $\text{-x}$ باشد، برقرار است.
### ج. اگر $\text{f}$ یک تابع ثابت باشد، آنگاه $\text{f}(\text{k}\text{x}) = \text{k}\text{f}(\text{x})$ است.
* **گزاره:** **نادرست**.
* **چرا؟** تابع ثابت دارای ضابطه $\mathbf{\text{f}(\text{x}) = \text{c}}$ است که $\text{c}$ یک عدد ثابت است.
* **طرف چپ:** $\mathbf{\text{f}(\text{k}\text{x})}$. چون ورودی مهم نیست، خروجی همواره $\text{c}$ است. پس $\mathbf{\text{f}(\text{k}\text{x}) = \text{c}}$.
* **طرف راست:** $\mathbf{\text{k}\text{f}(\text{x})}$. چون $\text{f}(\text{x}) = \text{c}$، پس $\mathbf{\text{k}\text{f}(\text{x}) = \text{kc}}$.
* **نتیجه:** $\text{c} = \text{kc}$. این تساوی فقط زمانی برقرار است که $\text{c}=0$ یا $\text{k}=1$. در حالت کلی تابع ثابت (که $\text{c}$ میتواند هر عددی باشد)، این تساوی برقرار نیست.
* **مثال نقض:** $\mathbf{\text{f}(\text{x}) = 5}$. اگر $\text{k}=2$ و $\text{x}=3$ باشد:
* $\text{f}(2 \times 3) = \text{f}(6) = 5$.
* $2 \times \text{f}(3) = 2 \times 5 = 10$.
* $5 \ne 10$.
**پاسخ نهایی:** فقط گزاره **ب** درست است.
تمرین ۳ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
۳. اگر $\text{A} = \left\{ (2, \text{b}), (\text{a}, 4), (7, \text{a}+\text{b}) \right\}$ یک تابع ثابت باشد، مقدار $\text{a}$ کدام است؟
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۳ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
تابع زمانی **ثابت** است که **تمام مؤلفههای دوم** (خروجیها یا مقادیر برد) آن **برابر** باشند. بنابراین، باید مؤلفههای دوم زوج مرتبهای تابع $\text{A}$ را با هم مساوی قرار دهیم:
1. **برابری مؤلفههای دوم:**
$$\text{b} = 4 = \text{a} + \text{b}$$
2. **محاسبه $\text{b}$:**
از تساوی اول داریم: $\mathbf{\text{b} = 4}$
3. **محاسبه $\text{a}$:**
حالا $\text{b}=4$ را در تساوی دوم جایگذاری میکنیم:
$$4 = \text{a} + \text{b} \quad \Rightarrow \quad 4 = \text{a} + 4 \quad \Rightarrow \quad \mathbf{\text{a} = 0}$$
**پاسخ نهایی:** مقدار $\text{a}$ برابر با $\mathbf{0}$ است. (مقدار $\text{b}$ برابر با $\mathbf{4}$ است و تابع ثابت $\text{f}(\text{x})=4$ است.)
تمرین ۴ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
۴. اگر $\text{A} = \left\{ (\text{x}_1, \text{y}_1), (\text{x}_2, \text{y}_2), (\text{x}_3, \text{y}_3), (\text{x}_4, \text{y}_4) \right\}$ یک تابع ثابت باشد، میانگین، میانه و واریانس مقادیر $\text{y}_1, \text{y}_2, \text{y}_3, \text{y}_4$ را به دست آورید.
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۴ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
این تمرین ارتباط بین مفهوم **تابع ثابت** در ریاضی و **شاخصهای مرکزی و پراکندگی** در آمار را نشان میدهد.
### ۱. مشخصات تابع ثابت
* چون $\text{A}$ یک **تابع ثابت** است، تمام مؤلفههای دوم آن (مقادیر برد) باید **برابر** باشند. فرض میکنیم این مقدار ثابت $\mathbf{\text{c}}$ باشد:
$$\text{y}_1 = \text{y}_2 = \text{y}_3 = \text{y}_4 = \text{c}$$
### ۲. محاسبه میانگین ($\\overline{\text{y}}$)
**میانگین**، مجموع مقادیر تقسیم بر تعداد آنها است:
$$\overline{\text{y}} = \frac{\text{y}_1 + \text{y}_2 + \text{y}_3 + \text{y}_4}{4} = \frac{\text{c} + \text{c} + \text{c} + \text{c}}{4} = \frac{4\text{c}}{4} = \mathbf{\text{c}}$$
### ۳. محاسبه میانه
**میانه**، مقدار وسط دادهها پس از مرتبسازی آنها است. از آنجا که تمام مقادیر برابر هستند، مرتبسازی تفاوتی ایجاد نمیکند:
$$\text{c}, \text{c}, \text{c}, \text{c}$$
تعداد دادهها زوج است ($\\text{n}=4$)، پس میانه **میانگین دو دادهٔ وسط** ($\\text{y}_2$ و $\\text{y}_3$) است:
$$\text{میانه} = \frac{\text{y}_2 + \text{y}_3}{2} = \frac{\text{c} + \text{c}}{2} = \frac{2\text{c}}{2} = \mathbf{\text{c}}$$
### ۴. محاسبه واریانس ($\\sigma^2$)
**واریانس**، میانگین مجذور اختلاف دادهها از میانگین است. این شاخص میزان پراکندگی دادهها را نشان میدهد:
$$\sigma^2 = \frac{(\text{y}_1 - \overline{\text{y}})^2 + (\text{y}_2 - \overline{\text{y}})^2 + (\text{y}_3 - \overline{\text{y}})^2 + (\text{y}_4 - \overline{\text{y}})^2}{4}$$
چون $\text{y}_\text{i} = \text{c}$ و $\overline{\text{y}} = \text{c}$، اختلاف هر داده با میانگین **صفر** است:
$$\sigma^2 = \frac{(\text{c} - \text{c})^2 + (\text{c} - \text{c})^2 + (\text{c} - \text{c})^2 + (\text{c} - \text{c})^2}{4} = \frac{0 + 0 + 0 + 0}{4} = \mathbf{0}$$
**نتیجهٔ آمار و تابع:**
* **میانگین:** $\mathbf{\text{c}}$
* **میانه:** $\mathbf{\text{c}}$
* **واریانس:** $\mathbf{0}$
**نکته کلیدی:** از آنجا که تمام دادهها برابر هستند، هیچ پراکندگی وجود ندارد، بنابراین واریانس **صفر** است.
تمرین ۵ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
۵. کدام یک از نمایشهای پیکانی زیر یک تابع ثابت را معرفی میکند؟
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۵ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
برای اینکه یک نمایش پیکانی یک **تابع ثابت** را معرفی کند، باید دو شرط زیر برقرار باشد:
1. **تابع بودن:** از هر عضو دامنه (مجموعهٔ اول) **دقیقاً یک پیکان** خارج شده باشد.
2. **ثابت بودن:** **تمام پیکانها** باید به **یک عضو مشخص** در همدامنه (مجموعهٔ دوم) ختم شده باشند.
### بررسی نمایش پیکانی سمت چپ
* **تابع بودن:** از هر عضو $\left\{ 1, 2, 3, 4 \right\}$ فقط یک پیکان خارج شده است. (شرط تابع بودن برقرار است.)
* **ثابت بودن:** تمام پیکانها به **یک عضو خاص**، یعنی $\mathbf{-3}$، در مجموعهٔ دوم ختم شدهاند.
**نتیجه:** نمایش پیکانی سمت چپ، یک **تابع ثابت** است. (تابع $\text{f}(\text{x}) = -3$)
### بررسی نمایش پیکانی سمت راست
* **تابع بودن:** از هر عضو $\left\{ 1, 2, 3, 4 \right\}$ فقط یک پیکان خارج شده است. (شرط تابع بودن برقرار است.)
* **ثابت بودن:** پیکانها به مقادیر مختلف $\mathbf{-1}, \mathbf{-2}, \mathbf{-3}, \mathbf{-4}$ ختم شدهاند.
**نتیجه:** نمایش پیکانی سمت راست، یک **تابع** است اما **ثابت نیست** (بلکه تابع همانی است: $\text{f}(\text{x}) = -\text{x}$).
تمرین ۶ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
۶. در تابع ثابت $\text{f}(\text{x}) = \text{c}$:
الف. مقادیر $\text{f}(\text{a})$، $\text{f}(\text{b})$ و $\text{f}(\text{a}+\text{b})$ را مشخص کنید.
ب. اگر در این تابع $\text{f}(\text{a}+\text{b}) = \text{f}(\text{a}) \times \text{f}(\text{b})$ باشد، $\text{c}$ چه مقادیری را اختیار میکند؟
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۶ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
این تمرین به بررسی ویژگیهای جبری **توابع ثابت** میپردازد.
### الف. مقادیر $\text{f}(\text{a})$، $\text{f}(\text{b})$ و $\text{f}(\text{a}+\text{b})$
در تابع ثابت $\mathbf{\text{f}(\text{x}) = \text{c}}$، مقدار خروجی ($\text{y}$) همیشه برابر با $\text{c}$ است، صرف نظر از مقدار ورودی ($\text{x}$):
* $\mathbf{\text{f}(\text{a}) = \text{c}}$
* $\mathbf{\text{f}(\text{b}) = \text{c}}$
* $\mathbf{\text{f}(\text{a}+\text{b}) = \text{c}}$
### ب. یافتن مقادیر $\text{c}$ از یک رابطه
رابطه داده شده: $\mathbf{\text{f}(\text{a}+\text{b}) = \text{f}(\text{a}) \times \text{f}(\text{b})}$
مقادیر به دست آمده از قسمت الف را در این رابطه جایگذاری میکنیم:
1. **جایگذاری:**
$$\text{c} = \text{c} \times \text{c} \quad \Rightarrow \quad \text{c} = \text{c}^2$$
2. **حل معادله:**
برای حل معادله $\text{c}^2 = \text{c}$، تمام جملات را به یک طرف میبریم:
$$\text{c}^2 - \text{c} = 0$$
از $\text{c}$ فاکتور میگیریم:
$$\text{c}(\text{c} - 1) = 0$$
3. **پیدا کردن ریشهها:**
معادله دو پاسخ دارد:
* $\mathbf{\text{c} = 0} \quad \Rightarrow \quad \text{f}(\text{x}) = 0$ (تابع ثابت صفر)
* $\mathbf{\text{c} - 1 = 0} \quad \Rightarrow \quad \mathbf{\text{c} = 1} \quad \Rightarrow \quad \text{f}(\text{x}) = 1$ (تابع ثابت یک)
**پاسخ نهایی:** $\text{c}$ مقادیر **$\mathbf{0}$** و **$\mathbf{1}$** را اختیار میکند.
تمرین ۷ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
۷. اگر $\text{A} = \left\{ (\text{a}, 1), (\text{b}, 2), (\text{c}, 5) \right\}$ یک تابع همانی باشد، میانگین $\text{a}$ و $\text{b}$ و $\text{c}$ را به دست آورید.
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۷ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
تابع زمانی **همانی (Identity)** است که **مؤلفهٔ اول هر زوج مرتب برابر مؤلفهٔ دوم** آن باشد. یعنی $\mathbf{\text{f}(\text{x}) = \text{x}}$ و برای هر زوج مرتب $(\text{x}, \text{y})$ داشته باشیم $\mathbf{\text{x} = \text{y}}$.
### ۱. تعیین مقادیر $\text{a}$، $\text{b}$ و $\text{c}$
از شرط تابع همانی استفاده میکنیم:
* برای زوج مرتب $(\text{a}, 1)$: $\mathbf{\text{a} = 1}$
* برای زوج مرتب $(\text{b}, 2)$: $\mathbf{\text{b} = 2}$
* برای زوج مرتب $(\text{c}, 5)$: $\mathbf{\text{c} = 5}$
### ۲. محاسبه میانگین $\text{a}$ و $\text{b}$ و $\text{c}$
**میانگین**، مجموع مقادیر تقسیم بر تعداد آنها است:
$$\overline{\text{x}} = \frac{\text{a} + \text{b} + \text{c}}{3} = \frac{1 + 2 + 5}{3} = \frac{8}{3}$$
**پاسخ نهایی:** میانگین $\text{a}$ و $\text{b}$ و $\text{c}$ برابر با $\mathbf{\frac{8}{3}}$ است.
تمرین ۸ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
۸. در هر یک از زوج مرتبهای زیر $\text{n} \in \mathbb{N}$ را به گونهای تعیین کنید که زوج مرتب داده شده روی **نیمساز ناحیهٔ اول و سوم** باشد.
* $(\text{2}, \text{n}^2 - 3\text{n} + 4)$
* $(-1, \text{n}^2 - 4\text{n} + 2)$
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۸ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
یک زوج مرتب $(\text{x}, \text{y})$ زمانی روی **نیمساز ناحیهٔ اول و سوم** (خط $\mathbf{\text{y} = \text{x}}$) قرار دارد که **مؤلفهٔ اول و دوم آن با هم برابر باشند**، یعنی $\mathbf{\text{y} = \text{x}}$. همچنین باید $\mathbf{\text{n} \in \mathbb{N}}$ ($\mathbf{\text{n}}$ عدد طبیعی) باشد.
### الف. بررسی زوج مرتب $(\text{2}, \text{n}^2 - 3\text{n} + 4)$
باید مؤلفه دوم را برابر با مؤلفه اول ($\mathbf{2}$) قرار دهیم:
$$\text{n}^2 - 3\text{n} + 4 = 2$$
$$\text{n}^2 - 3\text{n} + 2 = 0$$
این یک معادله درجه دوم است. از روش تجزیه استفاده میکنیم:
$$(\text{n} - 1)(\text{n} - 2) = 0$$
معادله دو جواب دارد:
* $\mathbf{\text{n} = 1}$
* $\mathbf{\text{n} = 2}$
چون هر دو عدد $\mathbf{1}$ و $\mathbf{2}$ **طبیعی** هستند ($\mathbf{\text{n} \in \mathbb{N}}$)، هر دو پاسخ قابل قبولاند.
---
### ب. بررسی زوج مرتب $(-1, \text{n}^2 - 4\text{n} + 2)$
باید مؤلفه دوم را برابر با مؤلفه اول ($\mathbf{-1}$) قرار دهیم:
$$\text{n}^2 - 4\text{n} + 2 = -1$$
$$\text{n}^2 - 4\text{n} + 3 = 0$$
این یک معادله درجه دوم است. از روش تجزیه استفاده میکنیم:
$$(\text{n} - 1)(\text{n} - 3) = 0$$
معادله دو جواب دارد:
* $\mathbf{\text{n} = 1}$
* $\mathbf{\text{n} = 3}$
چون هر دو عدد $\mathbf{1}$ و $\mathbf{3}$ **طبیعی** هستند ($\mathbf{\text{n} \in \mathbb{N}}$)، هر دو پاسخ قابل قبولاند.
**پاسخ نهایی:**
* برای زوج مرتب اول: $\mathbf{\text{n} = 1 \text{ یا } \text{n} = 2}$
* برای زوج مرتب دوم: $\mathbf{\text{n} = 1 \text{ یا } \text{n} = 3}$
تمرین ۹ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
۹. اگر $\text{f} = \left\{ (-1, \text{n}^2 - 2\text{n}), (\text{m} - 4, 3), (\text{m} + \text{n}, \text{t}) \right\}$ یک تابع ثابت با دامنه دو عضوی و $\text{n}, \text{m} \in \mathbb{N}$ باشد، مقدار $\text{m} + \text{t}$ را به دست آورید.
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۹ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
این تمرین دو شرط مهم دارد: $\text{f}$ یک **تابع ثابت** است و **دامنهٔ آن دو عضوی** است. همچنین $\mathbf{\text{n}, \text{m} \in \mathbb{N}}$ (اعداد طبیعی) هستند.
### ۱. استفاده از شرط تابع ثابت
چون $\text{f}$ تابع ثابت است، تمام مؤلفههای دوم باید برابر باشند:
$$\text{n}^2 - 2\text{n} = 3 = \text{t}$$
از این شرط، مقدار $\text{t}$ به دست میآید:
$$\mathbf{\text{t} = 3}$$
و برای $\text{n}$ داریم:
$$\text{n}^2 - 2\text{n} = 3 \quad \Rightarrow \quad \text{n}^2 - 2\text{n} - 3 = 0$$
$$(\text{n} - 3)(\text{n} + 1) = 0$$
$$\text{n} = 3 \quad \text{یا} \quad \text{n} = -1$$
چون $\mathbf{\text{n} \in \mathbb{N}}$ (طبیعی است)، $\text{n}=-1$ قابل قبول نیست. پس:
$$\mathbf{\text{n} = 3}$$
### ۲. استفاده از شرط دو عضوی بودن دامنه
دامنه $\text{f}$ شامل مؤلفههای اول است:
$$\text{D}_{\text{f}} = \left\{ -1, \text{m} - 4, \text{m} + \text{n} \right\}$$
چون دامنه $\mathbf{2}$ عضوی است، پس حداقل دو مؤلفه اول باید **تکراری** باشند.
$$\text{D}_{\text{f}} = \left\{ -1, \text{m} - 4, \text{m} + 3 \right\} \quad (\text{چون } \text{n}=3)$$
حالتهای ممکن برای تکراری بودن:
* **حالت اول: $-1 = \text{m} - 4$**
$$\text{m} = 4 - 1 = 3$$
اگر $\text{m}=3$ باشد، دامنه میشود: $\left\{ -1, 3 - 4, 3 + 3 \right\} = \left\{ -1, -1, 6 \right\} = \left\{ -1, 6 \right\}$. (دامنه دو عضوی است.)
چون $\mathbf{\text{m} = 3 \in \mathbb{N}}$، این حالت **قابل قبول** است.
* **حالت دوم: $-1 = \text{m} + 3$**
$$\text{m} = -1 - 3 = -4$$
چون $\mathbf{\text{m} = -4 \notin \mathbb{N}}$، این حالت **قابل قبول نیست**.
* **حالت سوم: $\text{m} - 4 = \text{m} + 3$**
$$-4 = 3 \quad (\text{نادرست})$$
این حالت **غیرممکن** است.
تنها حالت ممکن $\mathbf{\text{m} = 3}$ است.
### ۳. محاسبه $\text{m} + \text{t}$
$$\text{m} + \text{t} = 3 + 3 = \mathbf{6}$$
**پاسخ نهایی:** مقدار $\text{m} + \text{t}$ برابر با $\mathbf{6}$ است.
تمرین ۱۰ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
۱۰. ضابطهٔ تابع زیر را مشخص کنید.
تصویر: نمودار تابع چندضابطهای:
* بخش اول: از منفی بینهایت تا $\text{x}=-2$، یک خط با شیب منفی است که از $(-2, 2)$ میگذرد.
* بخش دوم: از $\text{x}=-2$ تا $\text{x}=0$، یک خط است که از $(-2, 2)$ به $(0, 0)$ میرسد.
* بخش سوم: از $\text{x}=0$ تا $\text{x}=2$، یک خط است که از $(0, 0)$ به $(2, 2)$ میرسد.
* بخش چهارم: از $\text{x}=2$ تا مثبت بینهایت، یک خط افقی در $\text{y}=2$ است.
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۱۰ صفحه ۳۱ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
این تمرین مربوط به تعریف ضابطه برای یک **تابع چندضابطهای** بر اساس نمودار آن است. باید نمودار را به قطعات خطی تقسیم کرده و شیب و عرض از مبدأ هر قطعه را محاسبه کنیم.
### ۱. ضابطهٔ بخش اول ($\\text{x} < -2$)
* **نقاط:** به نظر میرسد این بخش ادامهٔ خط بین $-2$ و $0$ است. (اگر فرض کنیم که خط در $-2$ تغییر شیب نداده است، که فرض معمول در توابع چندضابطهای است.)
* **نقاط مرجع:** $(-2, 2)$ و $(0, 0)$.
* **شیب:** $\text{a} = \frac{0 - 2}{0 - (-2)} = \frac{-2}{2} = -1$.
* **ضابطه:** از آنجایی که $\text{a}=-1$ و از $(0, 0)$ میگذرد، ضابطه $\text{y} = -\text{x}$ است.
* **بازه:** $\text{x} < -2$
$$\mathbf{\text{f}(\text{x}) = -\text{x}} \quad \text{اگر } \mathbf{\text{x} < -2}$$
### ۲. ضابطهٔ بخش دوم ($\\text{-2} \le \text{x} \le 0$)
* **نقاط:** $(-2, 2)$ و $(0, 0)$.
* **شیب:** $\text{a} = -1$ (همانند بخش قبل).
* **ضابطه:** $\text{y} = -\text{x}$.
* **بازه:** $-2 \le \text{x} \le 0$
$$\mathbf{\text{f}(\text{x}) = -\text{x}} \quad \text{اگر } \mathbf{-2 \le \text{x} \le 0}$$
### ۳. ضابطهٔ بخش سوم ($\\text{0} < \text{x} < 2$)
* **نقاط:** $(0, 0)$ و $(2, 2)$.
* **شیب:** $\text{a} = \frac{2 - 0}{2 - 0} = 1$.
* **ضابطه:** $\text{y} = \text{x}$.
* **بازه:** $0 < \text{x} < 2$
$$\mathbf{\text{f}(\text{x}) = \text{x}} \quad \text{اگر } \mathbf{0 < \text{x} < 2}$$
### ۴. ضابطهٔ بخش چهارم ($\\text{x} \ge 2$)
* **نقاط:** $(2, 2)$ و خط افقی در $y=2$.
* **شیب:** صفر (خط افقی).
* **ضابطه:** $\text{y} = 2$ (تابع ثابت).
* **بازه:** $\text{x} \ge 2$
$$\mathbf{\text{f}(\text{x}) = 2} \quad \text{اگر } \mathbf{\text{x} \ge 2}$$
### ۵. خلاصهٔ تابع چندضابطهای (با سادهسازی)
با توجه به اینکه ضابطههای بخش ۱ و ۲ یکسان هستند، میتوانیم آنها را ادغام کنیم. همچنین برای سادگی و بر اساس شکل نمودار، میتوان بخشهای میانی را به صورت تابع **قدر مطلق** (با ضابطه $\mathbf{\text{y} = |\text{x}|}$) نوشت:
* **بازه اول (V شکل):** $\text{f}(\text{x}) = |\text{x}|$ برای $-2 \le \text{x} \le 2$. (زیرا $\text{f}(-2)=2$, $\text{f}(0)=0$, $\text{f}(2)=2$).
* **بازه دوم (ثابت):** $\text{f}(\text{x}) = 2$ برای $\text{x} < -2$ و $\text{x} > 2$. (این تعریف ضابطه تابع در تصویر را آسانتر میکند.)
**ضابطه نهایی:**
$$\text{f}(\text{x}) = \begin{cases} \mathbf{2} & \mathbf{\text{x} < -2} \\ \mathbf{|\text{x}|} & \mathbf{-2 \le \text{x} < 2} \\ \mathbf{2} & \mathbf{\text{x} \ge 2} \end{cases}$$
**تبصرهٔ نهایی (فرم فشردهتر):**
$$\text{f}(\text{x}) = \begin{cases} \mathbf{2} & \mathbf{|\text{x}| \ge 2} \\ \mathbf{|\text{x}|} & \mathbf{|\text{x}| < 2} \end{cases}$$