f(x) جراف لاب 3D (GraphLab) مختبر الرسم البياني ثنائي وثلاثي الأبعاد وحل المصفوفات والتفاضل والتكامل خطوة بخطوة English

مختبر الاشتقاق الرمزي والتكامل العددي ومتسلسلات تايلور وفورييه

انتقل بضغطة واحدة بين قواعد الاشتقاق والمماس، ومستطيلات ريمان وسيمبسون، وتقريب كثيرات حدود تايلور، وتركيب التوافقيات الجيبية لفورييه.

التمثيل البياني التحليلي وجدول الخطوات والأخطاء العددية
مسائل التفاضل والتكامل ومتسلسلات القوى القياسية (18 مسألة)
الاشتقاق الرمزي وقواعده
حاسبة مشتقة حاصل الضرب والسلسلة d/dx [x²·e^(−0.5x)] ومعادلة المماس

تطبق قاعدتي الضرب والسلسلة رمزياً خطوة بخطوة مع استخراج معادلة المماس والعمودي ونقاط القيم القصوى والانعطاف.

x^2 * exp(-0.5*x)
الاشتقاق الرمزي وقواعده
مشتقة خارج القسمة الرمزية d/dx [(x² + 1)/(x² − x + 2)] وتحليل التقوس

تشتق الدوال الكسرية رمزياً بقاعدة القسمة وتحدد نصف قطر التقوس والقيم العظمى والصغرى الشاملة بدقة.

(x^2 + 1) / (x^2 - x + 2)
تفاضل الدوال المثلثية
تفاضل التراكب المثلثي sin(2x) + 0.5·cos(x) وتحديد جميع القيم القصوى

يرصد آلياً جميع الجذور والنهايات العظمى والصغرى المحلية ونقاط الانعطاف عبر دورة كاملة [−π, π].

sin(2*x) + 0.5*cos(x)
تفاضل الدوال العكسية واللوغاريتمية
التحقق الرمزي من مشتقة التكامل بالتجزئة d/dx [x·atan(x) − ½ln(1 + x²)]

مثال كلاسيكي يوضح كيف تختصر الحدود الكسرية جبريةً لتنتج المشتقة الأولى arctan(x) والمشتقة الثانية الموجبة دائماً.

x*atan(x) - 0.5*ln(1 + x^2)
التكامل العددي المقارن
تكامل غاوس غير الأولي ∫ e^(−x²) dx — مقارنة ريمان وشبه المنحرف وسيمبسون وغاوس

يحسب التكامل الغاوسي الذي لا يملك دالة أصلية أولية ويقارن جدولياً خطأ ست طرق تكامل عددي مختلفة.

exp(-x^2)
تكاملات الاحتمال والإحصاء
حساب مساحة فترة الثقة 95% للتوزيع الطبيعي المعياري بين ±1.96

يظلل ويحسب المساحة الاحتمالية الشهيرة بين −1.96 و +1.96 للتوزيع الطبيعي القياسي بدقة سبعة أرقام عشرية.

exp(-x^2 / 2) / sqrt(2*pi)
التكاملات المتذبذبة وبصريات فرينل
تكامل فرينل البصري المتذبذب ∫₀³ sin(x²) dx واختبار دقة سيمبسون وغاوس

تكامل حيود فرينل المتسارع التردد الذي يختبر قدرة طرق التكامل العددي على تتبع التذبذبات السريعة.

sin(x^2)
المساحات وطول القوس وحجوم الدوران
تكامل نصف الدائرة √(4 − x²): المساحة 2π وطول القوس وحجم الكرة الدورانية

يحسب في آن واحد مساحة نصف الدائرة وطول قوسها وحجم الكرة الناتجة عن دورانها حول محور السينات.

sqrt(max(0, 4 - x^2))
تكامل الدوال اللوغاريتمية
التكامل المحدود للدالة اللوغاريتمية ∫₁ᵉ ln(x) dx = 1 ومعدل تقارب شبه المنحرف

التكامل القياسي الذي يساوي 1 تماماً، ويوضح بصرياً لماذا تعطي قاعدة شبه المنحرف تقديراً أقل للدوال المقعرة لأسفل.

ln(x)
تكامل الجيب Si(π) ومعالجة الإشارات
تكامل الجيب القياسي Si(π) = ∫₀^π sinc(x) dx وثابت تجاوز غيبس

يحسب قيمة Si(π) المسؤولة رياضياً عن نسبة التجاوز الثابتة (8.95%) في ظاهرة غيبس عند القفزات المتقطعة.

sinc(x)
متسلسلات تايلور وماكلورين
كثيرة حدود ماكلورين للدالة sin(x) = x − x³/6 + x⁵/120 − x⁷/5040

ترسم تقريب ماكلورين الفردي المتناوب فوق دالة الجيب لتوضيح اتساع نطاق التطابق مع زيادة درجة كثيرة الحدود.

sin(x)
متسلسلات تايلور وماكلورين
متسلسلة ماكلورين للدالة الأسية e^x = Σ xⁿ / n! ونصف قطر التقارب اللانهائي

حيث تساوي جميع المشتقات عند الصفر 1 لتولّد معاملات مقلوب المضروب المتقاربة على كامل خط الأعداد الحقيقية.

exp(x)
نصف قطر التقارب المتسلسل
متسلسلة ميركاتور ln(1 + x) وتفسير حدود نصف قطر التقارب |x| ≤ 1 بصرياً

توضح بصرياً كيف تتطابق المتسلسلة بدقة داخل الفترة (−1, 1] ثم تتباعد بشدة خارجها بسبب القطب عند x = −1.

ln(1 + x)
المتسلسلة الهندسية والأقطاب
المتسلسلة الهندسية القوية 1/(1 − x) = 1 + x + x² + … وعائق التقارب عند x = 1

التفكيك الهندسي الأساسي بمعاملات تساوي الواحد الصحيح والمحدود بخط التقارب الرأسي عند النقطة x = 1.

1 / (1 - x)
متسلسلات فورييه والتوافقيات
متسلسلة فورييه للموجة المربعة وظاهرة غيبس عند نقاط القفز

تركّب التوافقيات الفردية لدالة الجيب وتقيس خطأ الجذر التربيعي المتوسط ورنين غيبس عند حواف الموجة المربعة.

Fourier(square)
متسلسلات فورييه والتوافقيات
تركيب موجة سن المنشار عبر متسلسلة فورييه التوافقية الكاملة (1/n)

تتضمن جميع التوافقيات الزوجية والفردية المتناقصة بمعدل 1/n، وهي الموجة الأساسية في مولدات الصوت الموسيقية.

Fourier(sawtooth)
متسلسلات فورييه والتوافقيات
متسلسلة فورييه الجيب-تمامية للموجة المثلثية وتقاربها السريع (1/n²) بدون رنين غيبس

اتصال الموجة المثلثية يسرّع اضمحلال المعاملات إلى 1/n² فيحقق تطابقاً بصرياً شبه تام خلال خمس توافقيات فقط.

Fourier(triangle)
إلكترونيات القدرة وتحليل التوافقيات
طيف فورييه للمقوم الموجي الكامل |sin x| وحساب مركبة التيار المستمر 2/π والتموج

يستخرج المركبة المستمرة 2/π والتوافقيات الزوجية المسؤولة عن تموج الجهد لتصميم مرشحات التنعيم في دوائر التغذية.

Fourier(rectified)

الأسئلة العلمية الشائعة والتفسير الرياضي

ما الفرق في الدقة بين قاعدة شبه المنحرف وقاعدة سيمبسون وتربيع غاوس-ليجندر؟

يتناقص خطأ شبه المنحرف بمعدل O(h²) وسيمبسون بمعدل O(h⁴)، بينما يحقق تربيع غاوس-ليجندر ذو 192 عقدة دقة تقارب دقة الآلة للدوال الملساء.