الرياضيات🎓 هدف البكالوريا

الأعداد والحساب (تابع) التعداد

الانتقال من نظام أساسه α إلى نظام أساسه β

🔊 المعلّمة تقرأ لك
بين يديك عدد مكتوب في النظام ذي الأساس ثمانية، و تريده مكتوبا في النظام الثنائي. الطريق البديهي أن تعود به إلى النظام العشري ثمّ تنطلق منه من جديد، و هو طريق سليم لكنّه طويل. فهل من سبيل إلى الانتقال من أساس إلى أساس مباشرة، دون المرور بالنظام العشري؟

نعم، و الطريقان صالحان معا. الطريق الأوّل يمرّ بالنظام العشري: ننشر الكتابة الأولى فنحصل على العدد، ثمّ نقسمه قسمات متتابعة على الأساس الثاني. و الطريق الثاني يبقى في الأعداد نفسها: نحلّل قوى الأساس الأوّل إلى قوى الأساس الثاني، فتتحوّل الكتابة أمام أعيننا. و في هذا الدرس نطبّق الطريقين على نفس العدد، ليكون كلّ واحد منهما تحقّقا للآخر.

🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
  • الانتقال من أساس إلى آخر بالمرور عبر النظام العشري، خطوة خطوة
  • الانتقال مباشرة، بتحليل قوى الأساس الأوّل إلى قوى الأساس الثاني
  • اختيار الطريق الأنسب بحسب العلاقة بين الأساسين
  • التحقّق من كلّ كتابة: كلّ رقم أصغر تماما من أساسه، و إعادة التركيب تعيد العدد
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
  • نشر عدد طبيعي وفق أساس، و الشرط الذي يخضع له كلّ رقم
  • القسمة الإقليدية و القسمات المتتابعة على الأساس
  • قوى عدد طبيعي و قواعد حساب الأسّ

1. تذكير في ثلاثة أسطر

كلّ ما نحتاجه هنا مأخوذ من الدرس السابق، و يُلخّص في مساواة واحدة و شرط واحد.

نشر عدد وفق أساس

سلسلة المعاملات، من معامل أكبر قوّة إلى الوحدات، هي كتابة العدد في هذا النظام.

a=q xn + rₙ₋₁ xn⁻¹ + ... + r₁ x + r₀
xالأساس، و هو عدد طبيعي أكبر تماما من 1
شرط الأرقام

⭐ احفظ هذا الشرط جيّدا: هو الذي يحكم على كتابة بأنّها مقبولة أو غير مقبولة، و هو أوّل ما نراقبه في آخر كلّ تمرين.

0 ≤ rᵢ < x ; 0 < q < x

و العدد الذي سنشتغل عليه في الدرس كلّه واحد، تُعطى كتابته في النظام ذي الأساس ثمانية بالسلسلة: ستّة ثمّ أربعة ثمّ ثلاثة.

📌المعطى المشترك لكلّ الدرس
a = 643
⭐ الطريقان يصلان إلى نفس الكتابة، و هذا هو التحقّق الداخلي للتمرين: إن اختلفت النتيجتان فالخطأ في إحداهما.

2. الطريق الأوّل: المرور عبر النظام العشري

خطوتان، كلّ واحدة منهما حركة معروفة من الدرس السابق. أوّلا ننشر الكتابة المعطاة وفق قوى أساسها، فنحصل على العدد في النظام العشري. ثمّ نقسمه قسمات متتابعة على الأساس الجديد، و نقرأ البواقي معكوسة.

مثال 1: من الأساس ثمانية إلى الأساس اثنين، عبر العشري

العدد المعطى مكتوب في النظام ذي الأساس ثمانية.

🎯المطلوب: اكتب العدد المعطى في النظام ذي الأساس اثنين، بالمرور عبر النظام العشري.

📌المعطى
a = 643
🔹الخطوة 1: مراقبة الأرقام

نتحقّق أوّلا من أنّ كلّ رقم أصغر تماما من ثمانية.

6 < 8 ; 4 < 8 ; 3 < 8
🔹الخطوة 2: ننشر وفق قوى الأساس
a=6 × 8² + 4 × 8 + 3
🔹الخطوة 3: حدّ المربّع
6 × 64 = 384
🔹الخطوة 4: حدّ القوّة الأولى
4 × 8 = 32
🔹الخطوة 5: العدد في النظام العشري
384 + 32 + 3 = 419
🔹الخطوة 6: القسمة الأولى

انتهت الخطوة الأولى. نبدأ الآن القسمات المتتابعة على الأساس الجديد.

419 = 2 × 209 + 1
🔹الخطوة 7: القسمة الثانية
209 = 2 × 104 + 1
🔹الخطوة 8: القسمة الثالثة
104 = 2 × 52 + 0
🔹الخطوة 9: القسمة الرابعة
52 = 2 × 26 + 0
🔹الخطوة 10: القسمة الخامسة
26 = 2 × 13 + 0
🔹الخطوة 11: القسمة السادسة
13 = 2 × 6 + 1
🔹الخطوة 12: القسمة السابعة
6 = 2 × 3 + 0
🔹الخطوة 13: القسمة الثامنة
3 = 2 × 1 + 1
🔹الخطوة 14: القسمة التاسعة و الأخيرة
1 = 2 × 0 + 1
🔹الخطوة 15: البواقي بترتيب الحصول

انعدم الحاصل: الكتابة تمّت. نجمع البواقي بترتيب خروجها.

1 ; 1 ; 0 ; 0 ; 0 ; 1 ; 0 ; 1 ; 1
🔹الخطوة 16: نعكس الترتيب

الباقي الأوّل هو رقم الوحدات، إذن يوضع في آخر السلسلة.

1 ; 1 ; 0 ; 1 ; 0 ; 0 ; 0 ; 1 ; 1
✅النّتيجة
a = 110100011
⭐ تسع قسمات، و لا واحدة تُقفز. ⚖️ و لاحظ أنّ الكتابة الثنائية طويلة دائما: كلّما صغر الأساس طالت السلسلة، لأنّ كلّ رقم فيها يحمل خبرا أقلّ.
التحقّق العكسي للطريق الأوّل

نعيد تركيب السلسلة التسعة فنجد العدد الذي انطلقنا منه: الكتابة صحيحة.

1 × 2⁸ + 1 × 2⁷ + 0 × 2⁶ + 1 × 2⁵ + 0 × 2⁴ + 0 × 2³ + 0 × 2² + 1 × 2 + 1=419
و في صورة مختصرة

الحدود ذات المعامل المعدوم تسقط، فلا يبقى إلّا خمسة أعداد تُجمع ذهنيا.

256 + 128 + 32 + 2 + 1=419

3. الطريق الثاني: مباشرة، بتحليل قوى الأساس

الطريق الأوّل صحيح لكنّه لا يستغلّ شيئا: هو يعامل الأساسين كأنّهما غريبان أحدهما عن الآخر. و الحقيقة أنّ ثمانية ليست غريبة عن اثنين، فهي قوّة له. و حين يكون بين الأساسين علاقة من هذا النوع، يمكن أن نحوّل الكتابة دون أن نغادر النشر: نكتب كلّ معامل و كلّ قوّة بدلالة الأساس الجديد، ثمّ نجمع المتشابهات.

العلاقة بين الأساسين

هذه المساواة وحدها هي التي تجعل الطريق المباشر ممكنا و قصيرا.

8 = 2³
مثال 2: من الأساس ثمانية إلى الأساس اثنين، مباشرة

🎯المطلوب: اكتب العدد نفسه في النظام ذي الأساس اثنين، مباشرة و دون المرور بالعشري.

📌المعطى
a=6 × 8² + 4 × 8 + 3
🔹الخطوة 1: نحلّل المعاملات

نكتب كلّ معامل بدلالة الأساس الجديد: ستّة جداء، و أربعة قوّة.

a=3 × 2 × 8² + 2² × 8 + 3
🔹الخطوة 2: حدّ المربّع

ثمّ نحوّل قوى ثمانية إلى قوى اثنين، بما أنّ ثمانية هي مكعّب اثنين.

3 × 2 × 8² = 3 × 2⁷
🔹الخطوة 3: حدّ القوّة الأولى
2² × 8 = 2⁵
🔹الخطوة 4: العبارة بقوى اثنين فقط
a=3 × 2⁷ + 2⁵ + 2 + 1
🔹الخطوة 5: نفكّك المعامل الأخير

بقي معامل واحد أكبر من الأساس الجديد، و هو الثلاثة: نفكّكه هو أيضا.

a=(2 + 1) × 2⁷ + 2⁵ + 2 + 1
🔹الخطوة 6: ننشر الجداء
a=2⁸ + 2⁷ + 2⁵ + 2 + 1
🔹الخطوة 7: النشر الكامل

كلّ الحدود صارت قوى لاثنين بمعاملات لا تتجاوز الواحد: نُظهر القوى الغائبة بمعامل معدوم.

a=1 × 2⁸ + 1 × 2⁷ + 0 × 2⁶ + 1 × 2⁵ + 0 × 2⁴ + 0 × 2³ + 0 × 2² + 1 × 2 + 1
✅النّتيجة
a = 110100011
⭐ الخطوة 7 هي التي لا تُنسى: لا يمكن أن نقرأ سلسلة الأرقام قبل أن نُظهر القوى الغائبة بمعامل معدوم. من نسيها كتب خمسة أرقام بدل تسعة. ⚖️ و النتيجة هي نفسها التي أعطاها الطريق الأوّل: هذا هو التحقّق.
مثال 3: من الأساس ثمانية إلى الأساس أربعة، مباشرة

🎯المطلوب: اكتب العدد نفسه في النظام ذي الأساس أربعة، مباشرة.

📌المعطى
a=6 × 8² + 4 × 8 + 3
🔹الخطوة 1: تحليل مربّع الأساس

نبحث أوّلا عن العلاقة بين الأساسين، ثمّ نكتب قوى ثمانية بدلالة قوى أربعة.

8² = 2² × 4²
🔹الخطوة 2: تحليل الأساس نفسه
8 = 2 × 4
🔹الخطوة 3: حدّ المربّع
6 × 2² × 4² = 6 × 4³
🔹الخطوة 4: حدّ القوّة الأولى
4 × 2 × 4 = 2 × 4²
🔹الخطوة 5: العبارة بقوى أربعة
a=6 × 4³ + 2 × 4² + 3
🔹الخطوة 6: نفكّك المعامل الكبير

المعامل ستّة أكبر من الأساس الجديد: نفكّكه ليصير كلّ معامل مقبولا.

a=(2 + 4) × 4³ + 2 × 4² + 3
🔹الخطوة 7: ننشر الجداء
a=4⁴ + 2 × 4³ + 2 × 4² + 3
🔹الخطوة 8: النشر الكامل بإظهار القوّة الغائبة
a=1 × 4⁴ + 2 × 4³ + 2 × 4² + 0 × 4 + 3
🔹الخطوة 9: مراقبة الأرقام قبل الإعلان
1 < 4 ; 2 < 4 ; 0 < 4 ; 3 < 4
✅النّتيجة
a = 12203
⭐ الخطوة 6 هي قلب الطريق المباشر: العدد أربعة الذي يظهر داخل القوس ليس رقما، إنّه الأساس نفسه، و هو الذي يرفع القوّة من الثالثة إلى الرابعة. ⚖️ و الخطوة 9 هي الحارس: أرقام الأساس أربعة هي 0 و 1 و 2 و 3، لا غير.

4. التحقّق: حارسان لا يُستغنى عنهما

كلّ كتابة في أساس تخضع لمراقبتين قصيرتين. الأولى تُنجز بالنظر وحده، و الثانية بجمع بسيط، و هما معا تمسكان كلّ أخطاء هذا الباب تقريبا.

  • 🔢 الحارس الأوّل، بالنظر: كلّ رقم في السلسلة أصغر تماما من الأساس، و رقم أكبر قوّة غير معدوم. رقم يساوي الأساس أو يفوقه معناه أنّ الكتابة خاطئة، مهما بدت مقنعة.
  • 🧮 الحارس الثاني، بالحساب: نعيد تركيب السلسلة بقوى الأساس، فيجب أن نجد العدد الذي انطلقنا منه. إن لم نجده فالخطأ فوق، في قسمة أو في ترتيب.
مثال 4: مراقبة الكتابتين المحصّل عليهما

العدد المعطى هو العدد نفسه الذي اشتغلنا عليه، مكتوبا في النظام العشري.

🎯المطلوب: تحقّق من أنّ الكتابتين المحصّل عليهما تمثّلان العدد المعطى نفسه.

📌المعطى
a = 419
🔹الخطوة 1: حدّ القوّة الرابعة

نبدأ بالكتابة في الأساس أربعة: نراقب أرقامها ثمّ نعيد تركيبها.

1 × 4⁴ = 256
🔹الخطوة 2: حدّ القوّة الثالثة
2 × 4³ = 128
🔹الخطوة 3: حدّ القوّة الثانية
2 × 4² = 32
🔹الخطوة 4: مجموع الحدود
256 + 128 + 32 + 0 + 3=419
🔹الخطوة 5: القوى الحاضرة

ننتقل إلى الكتابة الثنائية، و نجمع القوى ذات المعامل الواحد فقط.

2⁸ = 256 ; 2⁷ = 128 ; 2⁵ = 32
🔹الخطوة 6: مجموع الحدود
256 + 128 + 32 + 2 + 1=419
✅النّتيجة
12203=110100011=419
⭐ ثلاث كتابات، ثلاث سلاسل مختلفة تماما من الأرقام، و عدد واحد. هذا هو درس الباب كلّه: الأساس يغيّر الكتابة، و لا يغيّر العدد.
⚠️ رقم يساوي الأساس لا وجود له. لا يوجد الرقم أربعة في الأساس أربعة، كما لا يوجد الرقم عشرة في النظام العشري. فإذا انتهيت إلى سلسلة فيها رقم كهذا، فالخطأ في السطر الأخير من حسابك: عد إليه، فغالبا ما يكون معامل أكبر قوّة لم يُفكَّك.
⚖️ أيّ الطريقين تختار؟ إن كان أحد الأساسين قوّة للآخر — كثمانية و أربعة مع اثنين — فالطريق المباشر أقصر و أجمل، لأنّ تحليل القوى يتمّ في سطرين. و إن لم تكن بينهما علاقة بسيطة، فالمرور بالنظام العشري أضمن، لأنّه لا يطلب منك أيّ حيلة: نشر و جمع، ثمّ قسمات متتابعة.
⛔ في البكالوريا، إن طُلب منك الانتقال «بطريقتين» فالمقصود هو هذان الطريقان بالضبط، و تُنقّط على وجودهما معا لا على النتيجة وحدها. ⚖️ اكتب في الطريق المباشر كلّ سطر من تحليل القوى، و لا تُظهر السلسلة قبل أن تُكمل القوى الغائبة بمعاملات معدومة، ثمّ أنهِ دائما بإعادة التركيب: هي سطر واحد، و هي التي تُطمئنك و تُطمئن المصحّح.
الخلاصة: الانتقال من أساس إلى أساس لا يغيّر العدد، بل كتابته وحدها. و له طريقان. الطريق الأوّل يمرّ بالنظام العشري: ننشر الكتابة الأولى وفق قوى أساسها فنحصل على العدد، ثمّ نقسمه قسمات متتابعة على الأساس الثاني و نقرأ البواقي معكوسة. و الطريق الثاني مباشر: نكتب معاملات النشر و قوى الأساس الأوّل بدلالة الأساس الثاني، ثمّ نفكّك كلّ معامل بلغ الأساس الجديد أو تجاوزه، و نُظهر القوى الغائبة بمعاملات معدومة قبل أن نقرأ السلسلة. و في الحالتين يبقى حارسان: كلّ رقم أصغر تماما من أساسه، و إعادة التركيب تعيد العدد الذي انطلقنا منه.

الصفحة 1/8

© مدرستي — هذا الدرس من تأليف مدرستي · madrassati.net