Math Problem Statement

فرض کنید g(x)=x2+ax+b ، اگر تابع f(x)=|g(x)+g‘(x)| در نقطه (2,0) واقع بر آن مشتق‌پذیر باشد، 2a+b کدام است؟

Solution

برای حل این مسأله ابتدا تابع g(x)g(x) و مشتق آن را پیدا می‌کنیم.

گام 1: نوشتن تابع g(x)g(x)

تابع g(x)g(x) داده شده است به صورت:

g(x)=x2+ax+bg(x) = x^2 + ax + b

گام 2: پیدا کردن مشتق تابع g(x)g(x)

مشتق تابع g(x)g(x) را می‌گیریم:

g(x)=ddx(x2+ax+b)=2x+ag'(x) = \frac{d}{dx}(x^2 + ax + b) = 2x + a

گام 3: نوشتن تابع f(x)f(x)

تابع f(x)f(x) به صورت زیر داده شده است:

f(x)=g(x)+g(x)f(x) = |g(x) + g'(x)|

یعنی:

f(x)=(x2+ax+b)+(2x+a)f(x) = |(x^2 + ax + b) + (2x + a)|

پس داریم:

f(x)=x2+(a+2)x+(b+a)f(x) = |x^2 + (a+2)x + (b + a)|

گام 4: بررسی مشتق‌پذیری در نقطه (2,0)(2, 0)

طبق مسأله، تابع f(x)f(x) در نقطه (2,0)(2, 0) باید مشتق‌پذیر باشد. این بدان معناست که:

  1. f(2)=0f(2) = 0
  2. حد مشتق چپ و راست تابع f(x)f(x) در نقطه x=2x = 2 باید برابر باشد.

4.1: بررسی مقدار f(2)f(2)

برای اینکه f(2)=0f(2) = 0 باشد، باید مقدار داخل پرانتز در f(x)f(x) در نقطه x=2x = 2 صفر شود:

f(2)=22+(a+2)2+(b+a)f(2) = |2^2 + (a+2) \cdot 2 + (b + a)|

که برابر با:

f(2)=4+2a+4+b+a=8+3a+bf(2) = |4 + 2a + 4 + b + a| = |8 + 3a + b|

برای اینکه f(2)=0f(2) = 0، باید:

8+3a+b=08 + 3a + b = 0

پس معادله اول:

3a+b=83a + b = -8

4.2: بررسی مشتق تابع f(x)f(x)

برای اینکه تابع f(x)f(x) در نقطه x=2x = 2 مشتق‌پذیر باشد، باید مشتق چپ و راست برابر باشند. مشتق تابع f(x)f(x) به دلیل وجود قدر مطلق، در نقاطی که عبارت داخل قدر مطلق صفر شود، باید بررسی شود.

در اینجا عبارت داخل قدر مطلق در نقطه x=2x = 2 صفر می‌شود، زیرا:

8+3a+b=08 + 3a + b = 0

بنابراین مشتق چپ و راست در این نقطه باید با هم برابر شوند. برای این کار، باید مشتق تابع g(x)+g(x)g(x) + g'(x) را در نقطه x=2x = 2 پیدا کنیم.

مشتق تابع g(x)+g(x)g(x) + g'(x) به صورت زیر است:

g(x)+g(x)=(x2+ax+b)+(2x+a)g(x) + g'(x) = (x^2 + ax + b) + (2x + a)

مشتق آن می‌شود:

2x+a+2=2x+(a+2)2x + a + 2 = 2x + (a + 2)

در x=2x = 2 می‌شود:

2(2)+(a+2)=4+a+2=a+62(2) + (a + 2) = 4 + a + 2 = a + 6

بنابراین برای اینکه مشتق چپ و راست برابر باشند، باید:

a+6=0a + 6 = 0

پس:

a=6a = -6

گام 5: حل برای bb

با جایگزین کردن a=6a = -6 در معادله 3a+b=83a + b = -8:

3(6)+b=83(-6) + b = -8

18+b=8-18 + b = -8

b=10b = 10

نتیجه‌گیری:

بنابراین، مقدار 2a+b2a + b برابر است با:

2a+b=2(6)+10=12+10=22a + b = 2(-6) + 10 = -12 + 10 = -2

پس نتیجه نهایی:

2a+b=22a + b = -2

آیا سوال دیگری دارید یا نیاز به توضیح بیشتری دارید؟

سوالات مرتبط:

  1. تابع مشتق‌پذیر چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟
  2. چگونه مقدار داخل قدر مطلق را برای مشتق‌پذیری بررسی می‌کنیم؟
  3. چه زمانی در نقاطی که قدر مطلق وجود دارد، باید مشتق چپ و راست را بررسی کنیم؟
  4. چه ارتباطی بین مقدار تابع و مشتق آن در نقاط خاص وجود دارد؟
  5. چگونه می‌توان برای معادلات چند مجهولی راه‌حل‌هایی پیدا کرد؟

نکته:

وقتی در مسائلی با قدر مطلق روبرو می‌شوید، همیشه ابتدا بررسی کنید که در کجا قدر مطلق صفر می‌شود، زیرا این نقاط می‌توانند نقطه‌هایی برای بررسی مشتق‌پذیری تابع باشند.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Calculus
Absolute Value Functions
Differentiability
Quadratic Functions

Formulas

g(x) = x^2 + ax + b
g'(x) = 2x + a
f(x) = |g(x) + g'(x)|

Theorems

Differentiability at a Point
Continuity and Differentiability of Absolute Value Functions

Suitable Grade Level

Grades 10-12