الرياضيات🎓 هدف البكالوريا

الأعداد المركبة والتحويلات النقطية

تركيب تشابهين مباشرين

🔊 المعلّمة تقرأ لك
برنامج رسم يطبّق على شكل تكبيرا بنسبة معلومة، ثم يطبّق على النتيجة دورانا. المستعمل لا يرى إلا الشكل الأخير، و يريد أن يعرف: هل يمكن الوصول إليه بتحويل واحد بدل اثنين. إذا طبّقنا تشابها مباشرا ثم تشابها مباشرا آخر، ماذا نحصل، و بأي نسبة و أي زاوية؟

الجواب في سطر: نعم، تحويل واحد يكفي، و هو تشابه مباشر أيضا. نسبته جداء النسبتين، و زاويته مجموع الزاويتين. الجداء لأن الأطوال تُضرب مرّتين، و المجموع لأن الزوايا تتراكم.

🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
  • إثبات أن مركّب تشابهين مباشرين تشابه مباشر
  • حساب نسبة المركّب و زاويته انطلاقا من نسبتي التشابهين و زاويتيهما
  • تعيين طبيعة المركّب في الحالات الخاصة: انسحاب، دوران، تطبيق مطابق
  • الانتباه إلى أن ترتيب التركيب ليس بلا أثر
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
  • تعريف التشابه المباشر و نسبته و زاويته
  • الكتابة المركّبة لتشابه مباشر
  • علاقة شال في الزوايا الموجهة

مركّب تشابهين مباشرين تشابه مباشر

نأخذ تشابها مباشرا أول و تشابها مباشرا ثانيا، و لكل منهما كتابته المركّبة. نتابع نقطتين عبر التحويلين: النقطتان تعطيان صورتيهما بالتحويل الأول، ثم هاتان الصورتان تعطيان صورتيهما بالتحويل الثاني. النقطتان الأخيرتان هما إذن صورتا النقطتين الأوليين بالمركّب.

الطول بعد التحويل الأول
M'N' = |a| × MN
aمعامل التشابه الأول
الطول بعد التحويل الثاني
M₁N₁ = |a'| × M'N'
a'معامل التشابه الثاني
الطول بعد التحويلين معا

نعوّض الطول الوسيط من السطر الأول في السطر الثاني: هذا كل البرهان على النسبة.

M₁N₁ = |a'| × |a| × MN

و مع الزوايا يعمل الشيء نفسه، لكن بالجمع بدل الضرب. الزاوية بين القطعة و صورتها الأولى هي عمدة المعامل الأول، و الزاوية بين هذه الصورة و الصورة الثانية هي عمدة المعامل الثاني. و علاقة شال تجمعهما في زاوية واحدة.

تراكم الزوايا
(MN ; M'N') + (M'N' ; M₁N₁) = (MN ; M₁N₁)
زاوية المركّب
(MN ; M₁N₁) = arg(a) + arg(a')
✅النّتيجة: نسبة المركّب و زاويته
التحويلالنسبةالزاوية
التشابه الأول⁦|a|⁩⁦arg(a)⁩
التشابه الثاني⁦|a'|⁩⁦arg(a')⁩
المركّب⁦|a| × |a'|⁩⁦arg(a) + arg(a')⁩
النسب تُضرب لأنها معاملات ضرب، و الزوايا تُجمع لأنها دورات متتالية.
الأسرع في التطبيق هو المرور بالمعاملات: معامل المركّب هو جداء المعاملين، لا أكثر. و بمجرّد ما تحسب هذا الجداء، تقرأ النسبة في طويلته و الزاوية في عمدته دفعة واحدة.

ترتيب التركيب: ما الذي يتغيّر و ما الذي لا يتغيّر

النسبة و الزاوية لا يتعلّقان بالترتيب: جداء عددين لا يتغيّر بتبديل العاملين، و مجموع زاويتين كذلك. لكن هذا لا يعني أن التحويلين المركّبين متساويان. النسبة و الزاوية تصفان الشكل، لا موضعه؛ و الحد الثابت هو الذي يحمل الموضع، و هو الذي يتغيّر بتبديل الترتيب.

لا تكتب أبدا أن مركّب تشابهين لا يتعلّق بترتيبهما. الصحيح أن للمركّبين النسبة نفسها و الزاوية نفسها؛ أما التحويلان فيتساويان في حالة خاصة فقط، أهمّها أن يكون للتشابهين المركز نفسه. المثال التالي يفصل في المسألة بعددين صغيرين.
مثال 1: تبديل الترتيب يغيّر التحويل

التشابه الأول تحاك مركزه المبدأ و نسبته 2، و التشابه الثاني انسحاب لاحقة شعاعه الوحدة.

🎯المطلوب: قارن بين المركّبين المحصل عليهما بالترتيبين، ثم استنتج.

📌المعطى: التحاكي
S : z' = 2 z
📌المعطى: الانسحاب
L : z' = z + 1
🔹الخطوة 1: الترتيب الأول

نبدأ بالمركّب الذي يطبّق S أولا ثم L : نعوّض ناتج الأول في الثاني.

L ∘ S : z ⟼ (2 z) + 1
🔹الخطوة 2: تبسيط الترتيب الأول
L ∘ S : z ⟼ 2 z + 1
🔹الخطوة 3: الترتيب الثاني

و الآن نطبّق L أولا ثم S.

S ∘ L : z ⟼ 2 (z + 1)
🔹الخطوة 4: تبسيط الترتيب الثاني

ننشر القوس.

S ∘ L : z ⟼ 2 z + 2
🔹الخطوة 5: الاختبار عند الصفر

نختبر الفرق على أبسط لاحقة، اللاحقة المعدومة.

1 ≠ 2
✅النّتيجة: المركّبان مختلفان
L ∘ S ≠ S ∘ L
لاحظ أن معامل z هو 2 في الحالتين: النسبة و الزاوية متساويتان فعلا. الفرق كله في الحد الثابت، أي في موضع الشكل.

مركّب دورانين

الدوران تشابه مباشر نسبته الواحد. إذن مركّب دورانين نسبته حاصل ضرب واحد في واحد، أي الواحد، و زاويته مجموع الزاويتين. يبقى أن نميّز بين حالتين: إذا انعدمت الزاوية المجموعة فالمركّب انسحاب، و إن لم تنعدم فهو دوران.

مثال 2: طبيعة مركّب دورانين

الدوران الأول مركزه النقطة A و قيس زاويته ربع دورة، و الدوران الثاني مركزه النقطة B و قيس زاويته سالب نصف سدس الدورة، و نركّب الأول ثم الثاني.

🎯المطلوب: أثبت أن المركّب دوران، ثم عيّن زاويته.

📌المعطى: زاوية الدوران الأول
θ₁ = π2
📌المعطى: زاوية الدوران الثاني
θ₂ = -π6
🔹الخطوة 1: نسبة المركّب

نسبة كل دوران تساوي الواحد، فنسبة المركّب هي جداؤهما.

k=1 × 1=1
🔹الخطوة 2: مجموع الزاويتين

زاوية المركّب هي مجموع الزاويتين.

θ=π2 - π6
🔹الخطوة 3: التوحيد

نوحّد المقامين ثم نطرح.

θ=3π6 - π6=2π6
🔹الخطوة 4: التبسيط
θ = π3
✅النّتيجة: دوران

النسبة تساوي الواحد و الزاوية غير معدومة: الحالتان الوحيدتان الممكنتان بنسبة واحد هما الانسحاب و الدوران، و الانسحاب زاويته معدومة.

θ = π3
لا تنس الجملة التي تُخرج الانسحاب: نسبة واحد مع زاوية معدومة تعطي انسحابا، و لا شيء غير انعدام الزاوية يمنع أن يكون المركّب دورانا.
مثال 3: بناء صورة مركز الدوران الأول

نريد بناء صورة النقطة A بالمركّب، دون أي حساب.

🎯المطلوب: أنشئ النقطة ⁦A′⁩ صورة النقطة A بالمركّب.

📌المعطى
r₁(A) = A
🔹الخطوة 1: تبسيط المركّب على هذه النقطة

المركز صامد بدورانه، فالتحويل الأول يترك النقطة A في مكانها، و لا يبقى إلا الثاني.

f(A) = r₂(A)
🔹الخطوة 2: المسافة محفوظة

الدوران الثاني يحفظ المسافة إلى مركزه.

BA' = BA
🔹الخطوة 3: الزاوية

و يدير الشعاع بزاويته.

(BA ; BA') = -π6
✅النّتيجة: البناء
BA' = BA
ابدأ دائما بالنقط التي يعرف أحد التحويلين أنها صامدة: التركيب ينهار عندها إلى تحويل واحد.
مثال 4: بناء مركز المركّب

🎯المطلوب: أنشئ النقطة Ω مركز الدوران المركّب.

📌المعطى: صورة النقطة
f(A) = A'
📌المعطى: زاوية المركّب
θ = π3
🔹الخطوة 1: المسافة محفوظة

المركّب دوران مركزه غير معروف بعد، لكنه يحفظ المسافة من هذا المركز.

ΩA' = ΩA
🔹الخطوة 2: الزاوية عند المركز

و يدير الشعاع بزاوية المركّب.

(ΩA ; ΩA') = π3
🔹الخطوة 3: طبيعة المثلث

مثلث ساقاه متساويتان و الزاوية بينهما ثلث نصف الدورة هو مثلث متقايس الأضلاع.

ΩA=ΩA'=AA'
✅النّتيجة: البناء
ΩA=ΩA'=AA'
زاوية ثلث نصف الدورة بين ساقين متساويتين هي التوقيع المميّز للمثلث المتقايس الأضلاع: احفظ هذا الربط، فهو يختصر البناء إلى فتحة مدوّر واحدة.
المركز يقع حيث تلتقي شرطان: المسافة نفسها إلى النقطة و صورتها، و الزاوية المطلوبة بينهما.

حالة خاصة: مركّب يعطي التطبيق المطابق

أحيانا يعطي المركّب تحويلا لا يحرّك أي نقطة. عندئذ يكون التشابهان عكسيين أحدهما للآخر. و التمييز يقوم على العنصرين معا: معامل يساوي الواحد و حد ثابت معدوم.

مثال 5: نسبتا التشابهين و زاويتاهما

التشابه الأول معامله معطى، و التشابه الثاني معامله معطى كذلك.

🎯المطلوب: عيّن نسبة كل تشابه و زاويته، ثم استنتج نسبة المركّب و زاويته.

📌المعطى: المعامل الأول
a₁=√34 - i4
📌المعطى: المعامل الثاني
a₂ = √3 + i
🔹الخطوة 1: مربّع الطويلة الأولى

نحسب مربّع طويلة المعامل الأول.

|a₁|²=316 + 116=416
🔹الخطوة 2: النسبة الأولى
|a₁| = 12
🔹الخطوة 3: الشكل المثلثي الأول

نُخرج الطويلة عاملا لنقرأ العمدة.

a₁=(12) (√32 - i2)
🔹الخطوة 4: العمدة الأولى
arg(a₁) ≡ -π6 [2π]
🔹الخطوة 5: مربّع الطويلة الثانية

نعيد العمل على المعامل الثاني.

|a₂|²=3 + 1=4
🔹الخطوة 6: النسبة الثانية
|a₂| = 2
🔹الخطوة 7: الشكل المثلثي الثاني
a₂=2 (√32 + i2)
🔹الخطوة 8: العمدة الثانية
arg(a₂) ≡ π6 [2π]
🔹الخطوة 9: نسبة المركّب

النسبتان تُضربان و الزاويتان تُجمعان.

k = 1
✅النّتيجة: زاوية المركّب
θ = 0
نسبة تساوي الواحد و زاوية معدومة: المركّب انسحاب. يبقى أن نعرف شعاعه، و قد يكون معدوما — و عندئذ يكون المركّب هو التطبيق المطابق.
مثال 6: حساب معامل المركّب

🎯المطلوب: احسب معامل التشابه المركّب.

📌المعطى
a₁ a₂
🔹الخطوة 1: النشر

ننشر الجداء حدّا حدّا.

(√34 - i4)(√3 + i)=34 + i(√34) - i(√34) - i²4
🔹الخطوة 2: تلاشي الجزء التخيلي

الحدّان التخيليان متقابلان فيتلاشيان.

=34 - i²4
🔹الخطوة 3: التعويض في المربّع

نعوّض مربّع الوحدة التخيلية بناقص واحد.

=34 + 14
✅النّتيجة: معامل المركّب
a₁ a₂ = 1
مثال 7: حساب الحد الثابت للمركّب

🎯المطلوب: احسب الحد الثابت للمركّب، ثم عيّن طبيعة التحويل المركّب.

📌المعطى: الحد الثابت الأول
b₁ = 3i
📌المعطى: الحد الثابت الثاني
b₂ = 3 - 3i√3
🔹الخطوة 1: عبارة الحد الثابت

المركّب يطبّق الثاني أولا، فحدّه الثابت هو معامل الأول مضروبا في الحد الثابت الثاني، زائد الحد الثابت الأول.

a₁ b₂ + b₁
🔹الخطوة 2: النشر

ننشر الجداء.

(√34 - i4)(3 - 3i√3)=3√34 - 9i4 - 3i4 + 3i²√34
🔹الخطوة 3: التعويض في المربّع

نعوّض مربّع الوحدة التخيلية بناقص واحد في الحد الأخير.

=3√34 - 3√34 - 9i4 - 3i4
🔹الخطوة 4: التجميع

الجزء الحقيقي ينعدم، و الجزء التخيلي يُجمع.

= -3i
🔹الخطوة 5: الإضافة

نضيف الحد الثابت الأول.

-3i + 3i = 0
✅النّتيجة: التطبيق المطابق

معامل يساوي الواحد و حد ثابت معدوم: كل لاحقة تبقى كما هي.

z' = z
لا تستنتج من هذا المثال أن الترتيب لا يهمّ: هنا التحويلان عكسيان أحدهما للآخر، و هذه حالة خاصة جدا. المثال الأول يكفي لهدم القاعدة العامة.
في الامتحان، سؤال التركيب يأتي في صيغتين: إما « أثبت أن المركّب دوران » و عندئذ الجواب في سطرين، نسبة تساوي الواحد و زاوية غير معدومة، و إما « عيّن طبيعة المركّب » و عندئذ يجب المرور بجداء المعاملين. لا تنس أبدا أن تفصل بين النسبة و الزاوية من جهة، و بين التحويلين المركّبين من جهة أخرى: الأولان لا يتعلّقان بالترتيب، و الأخيران يتعلّقان به.
الخلاصة: تركيب تشابهين مباشرين يعطي تشابها مباشرا، نسبته جداء النسبتين و زاويته مجموع الزاويتين، و معامله جداء المعاملين. الأطوال تُضرب مرّتين فتتضاعف نسبتاها، و الزوايا تتراكم فتُجمع بعلاقة شال. أما التحويلان المركّبان بالترتيبين فلهما النسبة نفسها و الزاوية نفسها و ليسا متساويين في الحالة العامة: الحد الثابت وحده هو الذي يفرّق بينهما.

الصفحة 1/10

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