التحليل الموضعي للنهايات أحادية الطرف والاشتقاقية عند النقط الحرجة وزوايا المنحنيات
لا محاولة بعد...
1. المفهوم التحليلي للاشتقاق أحادي الطرف
تتميز بعض الدوال العددية بسلوك تحليلي متباين بجوار القيمة النقطية $x_0$ عند مقاربتها عبر مقادير حقيقية أكبر أو أصغر منها. يستوجب هذا التباين فحص مآل نسبة التغير من كل جهة بشكل مستقل:
تكون الدالة العددية $f$ قابلة للاشتقاق على اليمين عند $x_0$ إذا وفقط إذا آلت نهاية نسبة التغير إلى مقدار حقيقي منتهٍ $f'_d(x_0)$ عندما يؤول المتغير المساعد $h$ نحو الصفر بقيم موجبة، وتُصاغ العبارة كالآتي:
تكون الدالة العددية $f$ قابلة للاشتقاق على اليسار عند $x_0$ إذا وفقط إذا آلت نهاية نسبة التغير إلى مقدار حقيقي منتهٍ $f'_g(x_0)$ عندما يؤول المتغير المساعد $h$ نحو الصفر بقيم سالبة، وتُصاغ العبارة كالآتي:
2. الشرط النظامي لقابلية الاشتقاق الشاملة عند قيمة
مبرهنة الاتساق التحليلي:
تكون الدالة العددية $f$ قابلة للاشتقاق عند القيمة الحقيقية $x_0$ إذا وفقط إذا كانت قابلة للاشتقاق على اليمين وعلى اليسار معاً عند هذه القيمة، وتطابق العددان المشتقان أحاديا الطرف تماماً، أي:
$$f'_d(x_0) = f'_g(x_0)$$
3. التفسير الهندسي لنقطة الزاوية (Corner Point)
عندما يتحقق شرط قابلية الاشتقاق على اليمين وعلى اليسار بقيمتين عدديتين منتهيتين ولكن متمايزتين ($f'_d(x_0) \neq f'_g(x_0)$)، فإن الدالة تكون غير قابلة للاشتقاق عند القيمة $x_0$ بمفهوم التعريف العام.
يترجم هذا السلوك هندسياً بأن المنحنى البياني $(\mathcal{C}_f)$ يقبل عند النقطة ذات الفاصلة $x_0$ نصفي مماس متميزين؛ معامل توجيه نصف المماس الأيمن هو $f'_d(x_0)$ ومعامل توجيه نصف المماس الأيسر هو $f'_g(x_0)$. تُسمى هذه النقطة البيانية الحصيلة بـ نقطة الزاوية للبيان.
المركب التحليلي للمآل
الوضعية الهندسية للمماس
التصنيف النظامي للنقطة الحصيلة
$f'_d(x_0) = f'_g(x_0) = L$
مماس وحيد ومستمر معامل توجيهه $L$.
نقطة انعطاف أو نقطة عادية مماسية.
$f'_d(x_0) \neq f'_g(x_0)$
وجود نصفي مماس متميزين بمعاملات مختلفة.
نقطة زاوية قطعية (انكسار المنحنى).
التطبيق الاستدلالي المرجعي (دالة القيمة المطلقة):
تُعد دالة القيمة المطلقة النموذجية $x \mapsto |x|$ التطبيق المحوري لدراسة نقاط الزاوية؛ فبالفحص بجوار المبدأ $x_0 = 0$، نجد أن النهاية من اليمين تساوي $+1$ ($f'_d(0) = 1$) والنهاية من اليسار تساوي $-1$ ($f'_g(0) = -1$). وبما أن المقدارين متمايزان، يستنتج صراحة أن الدالة مستمرة عند الصفر لكنها غير قابلة للاشتقاق عنده، ويظهر منحناها البياني تفرعاً هندسياً حاداً يشكل نقطة زاوية إحداثياتها $(0; 0)$.