Mathematics🎓 baccalaureate goal

الأعداد المركبة والتحويلات النقطية

تحويلات نقطية كتابتها المركبة ⁦z′ = a·z̄ + b⁩

🔊 The teacher reads for you
في كلّ ما سبق كانت الكتابة المركبة للتحويل تضرب اللاحقة في عدد و تضيف عددا. لنغيّر حرفا واحدا في هذه الكتابة: نضع مرافق اللاحقة مكان اللاحقة نفسها، و نبقي كلّ شيء آخر على حاله. حرف واحد لا غير، و مع ذلك يتغيّر طبع التحويل كلّه. فهل يبقى التحويل تشابها مباشرا؟ و كيف ندرسه بما تعلّمناه دون أن نبدأ من الصفر؟

الجواب في جملة واحدة: المرافق يقلب الترتيبة، فيقلب اتجاه الزوايا. التحويل يبقى يضرب المسافات كلّها في عدد ثابت — إذن يحفظ الشكل — لكنّ الزوايا الموجهة تصير أضدادها، فلم يعد تشابها مباشرا (يسمّى في هذه الحالة تشابها غير مباشر). و أنجع طريقة لدراسته هي أن نفكّه: تناظر عمودي أوّلا، ثمّ تشابه مباشر نعرف كلّ شيء عنه.

🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
  • كتابة العبارة التحليلية لتحويل نقطي كتابته المركبة تستعمل المرافق
  • كتابة العبارة العكسية، أي القديمتين بدلالة الجديدتين
  • تعيين مجموعة النقط الصامدة بمثل هذا التحويل
  • تفكيك التحويل إلى تناظر عمودي يتبعه تشابه مباشر يُطلب تعيين عناصره
  • إثبات أنّ مركّب تحويلين من هذا النوع تشابه مباشر، و تعيين طبيعته
  • تعيين صورة مستقيم بمثل هذا التحويل
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
  • مرافق عدد مركب: تعريفه، و أنّ طويلته تساوي طويلة العدد
  • أنّ التناظر العمودي بالنسبة إلى حامل محور الفواصل كتابته المركبة تعطي المرافق
  • التشابه المباشر و عناصره المميزة: النسبة و الزاوية و المركز
  • حلّ جملة معادلتين من الدرجة الأولى بمجهولين في مجموعة الأعداد الحقيقية

1. الكتابة المركبة و عبارتها التحليلية

ندرس في كلّ هذا الدرس التحويل الذي يرفق بكلّ نقطة النقطة التي لاحقتها تُحسب من مرافق لاحقة الأولى. نبدأ بترجمة هذه الكتابة إلى إحداثيات، لأنّ الإحداثيات هي التي تعطي النقط الصامدة و صور المستقيمات.

📌المعطى: التحويل المدروس
z' = −3i·z + 2 + 6i
zمرافق لاحقة النقطةz'لاحقة صورة النقطة
🔹الخطوة 1: المرافق بالإحداثيات
z = x − i·y
🔹الخطوة 2: الجداء
−3i·(x − i·y) = −3i·x + 3i²·y
🔹الخطوة 3: نعوّض مربّع الوحدة التخيلية بالعدد ناقص واحد
−3i·x − 3y
🔹الخطوة 4: نضيف الحدّ الثابت
z'=(2 − 3y) + i·(6 − 3x)
العبارة التحليلية: الفاصلة
x' = 2 − 3y
العبارة التحليلية: الترتيبة
y' = 6 − 3x
لاحظ ما فعله المرافق: الفاصلة الجديدة لا تتعلّق إلّا بالترتيبة القديمة، و الترتيبة الجديدة لا تتعلّق إلّا بالفاصلة القديمة. هذا التبادل هو أثر المرافق، و هو الذي سيقلب الزوايا.
مثال 1: العبارة العكسية

التحويل المدروس نفسه، بعبارته التحليلية التي وجدناها.

🎯المطلوب: عيّن القديمتين بدلالة الجديدتين، أي اكتب العبارة العكسية.

📌المعطى: العبارة التحليلية، الفاصلة
x' = 2 − 3y
📌المعطى: العبارة التحليلية، الترتيبة
y' = 6 − 3x
🔹الخطوة 1: من المعادلة الأولى

كلّ معادلة تحوي مجهولا قديما واحدا، فنحلّ كلّا منهما على حدة.

3y = 2 − x'
🔹الخطوة 2: الترتيبة القديمة
y = 2 − x'3
🔹الخطوة 3: من المعادلة الثانية
3x = 6 − y'
✅النّتيجة: الفاصلة القديمة
x = 2 − y'3
العبارة العكسية هي الأداة الوحيدة لإيجاد صورة مستقيم أو دائرة: نعوّض بها في معادلة الشكل الأصلي، فنحصل مباشرة على معادلة الصورة.
مثال 2: مجموعة النقط الصامدة

التحويل المدروس نفسه.

🎯المطلوب: عيّن مجموعة النقط الصامدة بهذا التحويل.

📌المعطى: الجملة

النقطة صامدة معناه أنّ إحداثييها لا يتغيّران.

x = 2 − 3y ; y = 6 − 3x
🔹الخطوة 1: التعويض

نعوّض الفاصلة من المعادلة الأولى في المعادلة الثانية.

y = 6 − 3·(2 − 3y)
🔹الخطوة 2: ننشر
y = 6 − 6 + 9y
🔹الخطوة 3: نجمع الحدود
y − 9y = 0
🔹الخطوة 4: الترتيبة
−8y = 0
🔹الخطوة 5: الفاصلة

نعوّض القيمة الموجودة في المعادلة الأولى.

x = 2 − 3 × 0
✅النّتيجة: نقطة صامدة وحيدة
A(2 ; 0)
نقطة صامدة وحيدة تعني أنّ الجملة رتبتها كاملة. لو كانت الجملة متعلّقة لوجدنا مستقيما كاملا من النقط الصامدة، و هذا ما يحدث في التناظر العمودي.

2. تفكيك التحويل: تناظر عمودي، ثمّ تشابه مباشر

لدراسة هذا التحويل لا نبتكر أدوات جديدة: نكتبه مركّب تحويلين نعرفهما. المرافق وحده هو التناظر العمودي بالنسبة إلى حامل محور الفواصل؛ و ما تبقّى من الكتابة هو تشابه مباشر.

التناظر العمودي بالنسبة إلى حامل محور الفواصل
z' = z
التشابه المباشر الذي يليه
z' = −3i·z + 2 + 6i
نسبة هذا التشابه
k=|−3i|=3
زاوية هذا التشابه
θ = arg(−3i) ≡ −π2 [2π]
لاحقة مركزه
w=2 + 6i1 + 3i=2
إذن التحويل المدروس هو التناظر العمودي بالنسبة إلى حامل محور الفواصل، متبوعا بتشابه مباشر نسبته 3 و زاويته قائمة سالبة و مركزه النقطة الصامدة. و منه نستنتج أثره: المسافات كلّها تُضرب في 3، لأنّ التناظر يحفظ المسافات و التشابه يضربها في نسبته؛ أمّا الزوايا الموجهة فيقلبها التناظر و يحفظها التشابه، فتخرج مقلوبة.
لهذا السبب لا يمكن أبدا كتابة هذا التحويل على الشكل الخطّي المعتاد: كلّ تحويل يُكتب بذلك الشكل يحفظ الزوايا الموجهة، و هذا التحويل يقلبها. المرافق ليس تفصيلا في الكتابة، بل هو الذي يميّز العائلتين.

و للتحويل نفسه تفكيك ثانٍ، مفيد لأنّه يمرّ بالنقطة الصامدة: تحاكٍ مركزه النقطة الصامدة و نسبته سالبة، يتبعه تناظر عمودي بالنسبة إلى مستقيم مائل يشمل هذه النقطة و معامل توجيهه يساوي 1.

التحاكي الذي مركزه النقطة الصامدة و نسبته ناقص ثلاثة
z' = −3·z + 8
التناظر العمودي بالنسبة إلى المستقيم المائل
z' = i·(z − 2) + 2
🔹الخطوة 1: مرافق صورة التحاكي
−3z + 8 = −3·z + 8
✅النّتيجة: المركّب هو التحويل المدروس
i·(−3·z + 8 − 2) + 2=−3i·z + 2 + 6i
النقطة الصامدة هي الوحيدة التي تبقى في مكانها؛ و كلّ نقطة أخرى تنزل إلى المرآة أوّلا، ثمّ تدور و تبتعد.
مثال 3: التحويل مركّبا مع نفسه

التحويل المدروس نفسه، نطبّقه مرّتين متتاليتين.

🎯المطلوب: عيّن طبيعة مركّب التحويل مع نفسه و عناصره الهندسية.

📌المعطى: التحويل
z' = −3i·z + 2 + 6i
🔹الخطوة 1: المركّب قبل الحساب

نعوّض اللاحقة الأولى بصورتها داخل الكتابة نفسها.

(T ∘ T)(z)=−3i·−3i·z + 2 + 6i + 2 + 6i
🔹الخطوة 2: المرافق الداخلي

مرافق المجموع مجموع المرافقات، و مرافق مرافق العدد هو العدد.

−3i·z + 2 + 6i = 3i·z + 2 − 6i
🔹الخطوة 3: الجداء
−3i·(3i·z + 2 − 6i) = 9z − 6i + 18i²
🔹الخطوة 4: بعد التعويض بمربّع الوحدة التخيلية
9z − 6i − 18
🔹الخطوة 5: نضيف الحدّ الثابت

نضيف الحدّ الثابت: الحدّان التخيليان يتلاشيان.

9z − 6i − 18 + 2 + 6i
🔹الخطوة 6: المركّب
(T ∘ T)(z) = 9z − 16
🔹الخطوة 7: معادلة المركز

المعامل عدد حقيقي موجب مخالف للواحد: المركّب تحاكٍ.

z = 9z − 16
✅النّتيجة: تحاكٍ نسبته 9 و مركزه النقطة الصامدة
w = 2
النتيجة منطقية: المرافق مطبّق مرّتين يعيد العدد كما كان، فالمركّب يحفظ الزوايا. و النسبة تُضرب في نفسها: ثلاثة في ثلاثة تسعة.
مثال 4: صورة مستقيم

التحويل المدروس نفسه، و مستقيم معلوم المعادلة.

🎯المطلوب: عيّن معادلة صورة هذا المستقيم بالتحويل.

📌المعطى: معادلة المستقيم
x + 2y − 1 = 0
🔹الخطوة 1: التعويض

نعوّض القديمتين بعبارتيهما بدلالة الجديدتين.

(2 − y'3) + 2·(2 − x')3 − 1=0
🔹الخطوة 2: بعد الضرب في ثلاثة

نضرب المعادلة كلّها في ثلاثة للتخلّص من المقامات.

6 − y' + 4 − 2x' − 3=0
🔹الخطوة 3: نجمع الأعداد
−2x' − y' + 7 = 0
✅النّتيجة: معادلة الصورة
2x + y − 7 = 0
صورة مستقيم مستقيم دائما، فلا تبحث عن أكثر من معادلة من الدرجة الأولى. و هنا المستقيمان ليسا متوازيين و لا متعامدين: جداء شعاعيهما الناظميين يساوي أربعة، و هو غير معدوم.
مثال 5: تحويل ثانٍ من النوع نفسه

تحويل ثانٍ، من الشكل نفسه، بمعامل و حدّ ثابت آخرين.

🎯المطلوب: اكتب عبارته التحليلية، ثمّ عيّن مجموعة النقط الصامدة به.

📌المعطى: التحويل الثاني
u' = 4i·u + 2 − i
🔹الخطوة 1: الجداء
4i·(x − i·y) = 4i·x − 4i²·y
🔹الخطوة 2: بعد التعويض بمربّع الوحدة التخيلية
4y + 4i·x
🔹الخطوة 3: العبارة التحليلية، الفاصلة
x' = 4y + 2
🔹الخطوة 4: العبارة التحليلية، الترتيبة
y' = 4x − 1
🔹الخطوة 5: التعويض

نكتب الآن شرط الصمود و نعوّض.

y = 4·(4y + 2) − 1
🔹الخطوة 6: ننشر
y = 16y + 7
🔹الخطوة 7: الترتيبة
y = −715
✅النّتيجة: نقطة صامدة وحيدة
x = 215
راجع دائما بالتعويض: الفاصلة و الترتيبة الموجودتان يجب أن تحقّقا المعادلتين معا، لا واحدة منهما.
مثال 6: أثر الترتيب في تركيب التحويلين

التحويلان السابقان، نركّبهما في الاتجاهين.

🎯المطلوب: عيّن كلّ واحد من المركّبين، ثمّ قارن بينهما.

📌المعطى: التحويل الأوّل
z' = −3i·z + 2 + 6i
📌المعطى: التحويل الثاني
u' = 4i·u + 2 − i
🔹الخطوة 1: المرافق الداخلي

نعوّض صورة الثاني في الأوّل، بعد أخذ مرافقها.

4i·z + 2 − i = −4i·z + 2 + i
🔹الخطوة 2: الجداء
−3i·(−4i·z + 2 + i) = 12i²·z − 6i − 3i²
🔹الخطوة 3: بعد التعويض
−12z − 6i + 3
🔹الخطوة 4: المركّب الأوّل
−12z + 5
🔹الخطوة 5: المرافق الداخلي

نعيد العملية بالترتيب المعكوس.

−3i·z + 2 + 6i = 3i·z + 2 − 6i
🔹الخطوة 6: الجداء
4i·(3i·z + 2 − 6i) = 12i²·z + 8i − 24i²
🔹الخطوة 7: بعد التعويض
−12z + 8i + 24
🔹الخطوة 8: المركّب الثاني
−12z + 26 + 7i
🔹الخطوة 9: مركز المركّب الأوّل

المعاملان متساويان، فالنسبتان متساويتان؛ لكنّ الحدّين الثابتين مختلفان.

w = 513
✅النّتيجة: مركز المركّب الثاني، و هو مختلف
w = 2 + (713)i
هذا المثال يثبت بالأرقام قاعدة الدرس السابق: المركّبان لهما النسبة نفسها و الزاوية نفسها، و ليس لهما المركز نفسه. فلا تكتب أبدا أنّ ترتيب التركيب لا يهمّ.
هذا النوع من التحويلات يُطرح في البكالوريا في صيغة « أعمال موجهة »: سلسلة أسئلة تبدأ بالعبارة التحليلية و تنتهي بالتركيب. لا تضيّع الوقت في البحث عن نسبة و زاوية و مركز للتحويل نفسه: هو ليس من الشكل الخطّي، فليست له زاوية. اذهب مباشرة إلى ما يُطلب فعلا: العبارة التحليلية، النقط الصامدة، التفكيك، ثمّ المركّب — و المركّب وحده هو الذي يقبل نسبة و زاوية و مركزا.
الخلاصة: تحويل نقطي كتابته المركبة تستعمل مرافق اللاحقة يضرب المسافات في طويلة المعامل و يقلب الزوايا الموجهة، فليس تشابها مباشرا. يُدرس بتفكيكه إلى تناظر عمودي متبوع بتشابه مباشر، و بحلّ جملة الإحداثيات لإيجاد نقطه الصامدة و صور المستقيمات. و مركّب تحويلين من هذا النوع تشابه مباشر، لأنّ المرافق مطبّق مرّتين يعيد العدد كما كان.

Page 1/9

© Madrassati — a lesson written by Madrassati · madrassati.net