Mathématiques

الأعداد الطبيعية والأعداد الناطقة والحساب على الجذور الحساب على الجذور

حل معادلات من الشكل ⁦x⁩²=⁦b⁩ مع ⁦b⁩ عدد حقيقي

🔊 La maîtresse lit pour toi
أرض على شكل مربّع مساحتها 49 مترا مربّعا، وتريد أن تعرف طول ضلعها دون أن تقيسه. فما هي الأعداد التي مربّعها 49 ؟ وهل لكل معادلة من الشكل ⁦x² = b⁩ حلّ ؟
🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
  • تعريف الجذر التربيعي لعدد موجب وكتابته بالرمز √
  • معرفة عدد حلول المعادلة ⁦x² = b⁩ حسب إشارة العدد b
  • حلّ معادلة من الشكل ⁦x² = b⁩ في كل حالة من الحالات الثلاث
  • تحديد إشارة الطرف الثاني قبل الشروع في الحلّ عندما يكون عبارة لا عددا
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
  • حساب مربّع عدد ناطق، وأن مربّع عدد وضدّه واحد
  • أن مربّع كل عدد حقيقي موجب أو معدوم، ولا يكون سالبا أبدا
  • مقارنة عددين موجبين وترتيبهما
قبل أن تقرأ، احسب على ورقتك مربّع كل من العددين 7 و ⁦−7⁩ ثم قارن النتيجتين. ما ستلاحظه هو مفتاح الدرس كلّه: عددان مختلفان قد يكون لهما نفس المربّع.

معارف — المعادلة ⁦x² = b⁩ ومعنى حلّها

المعادلة مساواة تحتوي على عدد مجهول نرمز إليه عادة بالحرف x. وحلّ المعادلة ⁦x² = b⁩ معناه إيجاد كل الأعداد الحقيقية التي إذا عوّضنا بها المجهول تحقّقت المساواة، أي كل عدد مربّعه يساوي b. وقد تكون هذه الأعداد اثنين، أو واحدا، أو لا يوجد أيّ منها.

المعادلة المدروسة
x² = b
xالعدد المجهول الذي نبحث عنهbعدد حقيقي معلوم، هو الطرف الثاني

ولاحظ أوّلا ملاحظة تحسم كل شيء قبل أي حساب: مربّع أيّ عدد حقيقي موجب أو معدوم، ولا يكون سالبا أبدا، لأن جداء عددين لهما نفس الإشارة موجب. فإشارة الطرف الثاني b هي التي تقرّر عدد الحلول.

مربّع كل عدد حقيقي موجب أو معدوم
x² ≥ 0
xعدد حقيقي كيفي

معارف — الجذر التربيعي لعدد موجب

إذا كان a عددا موجبا أو معدوما، فهناك عدد موجب واحد لا غير مربّعه a؛ نسمّيه الجذر التربيعي للعدد a ونكتبه ⁦√a⁩. فالرمز ⁦√a⁩ يدلّ إذن على عدد موجب دائما، ومربّعه يعيدنا إلى a.

تعريف الجذر التربيعي

السطران يُقرآن معا: ⁦√a⁩ هو العدد الذي مربّعه a، وهو موجب. وبدون شرط الإشارة لكان للرمز معنيان اثنان.

(√a)² = a , √a ≥ 0
aعدد حقيقي موجب أو معدوم

وبما أن عددا وضدّه لهما نفس المربّع، فللعدد الموجب a عددان مربّعهما a لا أكثر: هما ⁦√a⁩ وضدّه. هذا هو سبب وجود حلّين اثنين، لا حلّ واحد.

عددان اثنان لا غير مربّعهما a
(√a)² = a , (−√a)² = a
aعدد حقيقي موجب
عددان متقابلان لهما نفس المربّع: هذا وحده هو سبب وجود حلّين للمعادلة ⁦x² = 49⁩.

معارف — الحالات الثلاث حسب إشارة الطرف الثاني

إشارة العدد b تقسم المسألة إلى ثلاث حالات لا رابع لها، وهي كل ما تحتاجه لتعرف عدد الحلول قبل أن تحسبها.

📌المعطى: الحالات الثلاث
إشارة الطرف الثاني bحلول المعادلة ⁦x² = b⁩
⁦b > 0⁩حلّان مختلفان: ⁦√b⁩ وضدّه
⁦b = 0⁩حلّ واحد لا غير: الصفر
⁦b < 0⁩لا يوجد أي حلّ في مجموعة الأعداد الحقيقية
الحالة 1: عندما يكون b موجبا تماما
x = √b , x = −√b
bالطرف الثاني، وهو هنا عدد موجب تماما
الحالة 2: عندما يكون b معدوما

جداء عاملين معدوم يعني أن أحدهما معدوم؛ وهنا العاملان متساويان، فالحلّ واحد.

x = 0
الحالة 3: عندما يكون b سالبا تماما

الطرف الأول موجب أو معدوم دائما، والطرف الثاني سالب: لا يمكن أن يتساويا، فالمعادلة بلا حلّ في مجموعة الأعداد الحقيقية.

x² ≥ 0 > b
bالطرف الثاني، وهو هنا عدد سالب تماما
لا تخلط بين «لا يوجد حلّ» و«الحلّ هو الصفر». في الحالة الثالثة لا يوجد أيّ عدد حقيقي يحقّق المساواة، أما في الحالة الثانية فالصفر حلّ موجود ومكتوب.

معارف — عندما يكون الطرف الثاني عبارة لا عددا

قد لا يُعطى الطرف الثاني عددا مكتوبا بصيغة عشرية، بل عبارة مثل ⁦3 − √11⁩. عندئذ لا يمكن اختيار الحالة قبل معرفة إشارة هذه العبارة: نقارنها بالصفر أوّلا، ثم نطبّق إحدى الحالات الثلاث. والمقارنة تتم دون حاسبة، لأن الجذر التربيعي يحفظ الترتيب بين الأعداد الموجبة.

الجذر التربيعي يحفظ الترتيب

كلّما كبر العدد الموجب كبر جذره التربيعي؛ فمقارنة عددين تكفي لمقارنة جذريهما.

a > b ≥ 0 ⟹ √a > √b
aعدد موجبbعدد موجب أو معدوم
احفظ المربّعات الكاملة الأولى: 1 و 4 و 9 و 16 و 25 و 36 و 49 و 64 و 81 و 100. بها تُحصر أي عبارة فيها جذر بين عددين صحيحين، وتُعرف إشارتها دون حاسبة.

طرائق — ما يجب أن تعرف كيف تفعله

طريقة 1: كيف نحلّ المعادلة ⁦x² = b⁩ عندما يكون b موجبا تماما؟

ثلاث خطوات لا رابع لها: نتأكّد من إشارة الطرف الثاني، ثم نكتب الحلّين بالجذر التربيعي، ثم نبسّط الكتابة إذا كان الطرف الثاني مربّعا كاملا.

مثال 1: معادلة طرفها الثاني مربّع كامل

نعتبر المعادلة ذات المجهول x التي طرفها الثاني هو العدد 49.

🎯المطلوب: حلّ المعادلة ⁦x² = 49⁩ في مجموعة الأعداد الحقيقية.

🔹الخطوة 1: إشارة الطرف الثاني

العدد 49 موجب تماما: نحن في الحالة الأولى، فللمعادلة حلّان مختلفان.

49 > 0
🔹الخطوة 2: كتابة الحلّين

نكتب الحلّين بالرمز √ قبل أي تبسيط، حتى لا ننسى الحلّ السالب.

x = √49 , x = −√49
🔹الخطوة 3: تبسيط الجذر

العدد 49 مربّع كامل لأن ⁦7 × 7 = 49⁩، وجذره التربيعي هو العدد الموجب 7 وحده.

√49 = 7
✅النتيجة: حلّا المعادلة
x = 7 , x = −7
تحقّق دائما بالتعويض: مربّع 7 يساوي 49، ومربّع ⁦−7⁩ يساوي 49 كذلك. التحقّق يكشف نسيان الحلّ السالب، وهو أكثر الأخطاء وقوعا في هذا الدرس.
في مسائل الهندسة نحتفظ بالحلّ الموجب وحده: مساحة المربّع 49 مترا مربّعا تعطي ضلعا طوله 7 أمتار، لأن الطول لا يكون سالبا. المعادلة تعطي حلّين، والمسألة تختار منهما.

طريقة 2: كيف نكتب الحلّين إذا لم يكن الطرف الثاني مربّعا كاملا؟

لا يتغيّر شيء في الطريقة: الحلّان يبقيان ⁦√b⁩ وضدّه. الفرق الوحيد أن الجذر لا يُكتب بعدد ناطق، فنتركه على حاله في الجواب، ونعطي قيمة مقرّبة فقط إذا طُلب ذلك.

مثال 2: معادلة طرفها الثاني ليس مربّعا كاملا

🎯المطلوب: حلّ المعادلة ⁦x² = 7⁩، ثم أعط قيمة مقرّبة لكل حلّ إلى الجزء من المائة.

🔹الخطوة 1: إشارة الطرف الثاني

العدد 7 موجب تماما: الحالة الأولى مرة أخرى.

7 > 0
🔹الخطوة 2: كتابة الحلّين

نكتب الحلّين مباشرة بالرمز √، وهذه هي الكتابة الدقيقة للجواب.

x = √7 , x = −√7
🔹الخطوة 3: حصر الجذر

العدد 7 محصور بين المربّعين الكاملين 4 و 9، فجذره محصور بين 2 و 3: ليس عددا ناطقا.

4 < 7 < 9 ⟹ 2 < √7 < 3
🔹الخطوة 4: القيمة المقرّبة

بالحاسبة نأخذ القيمة المقرّبة إلى الجزء من المائة، وهي قيمة تقريبية لا غير.

√7 ≈ 2,65
✅النتيجة: حلّا المعادلة
x = √7 , x = −√7
الجواب الدقيق هو ⁦√7⁩ وضدّه؛ أما 2,65 فقيمة مقرّبة تُستعمل للرسم أو للمقارنة، ولا تُكتب مكان الجذر في الجواب النهائي.

طريقة 3: كيف نتصرّف إذا كان الطرف الثاني معدوما أو سالبا؟

هاتان الحالتان لا تحتاجان إلى أي حساب: تكفي قراءة إشارة الطرف الثاني، ثم كتابة الاستنتاج مع تعليله. لكن التعليل واجب، ولا يُقبل جواب بلا سبب.

مثال 3: معادلة طرفها الثاني معدوم

🎯المطلوب: حلّ المعادلة ⁦x² = 0⁩ في مجموعة الأعداد الحقيقية.

🔹الخطوة 1: إشارة الطرف الثاني

الطرف الثاني معدوم: هذه هي الحالة الثانية من الحالات الثلاث.

b = 0
🔹الخطوة 2: من المربّع إلى العدد

المربّع جداء العدد في نفسه، وجداء عاملين يكون معدوما إذا كان أحدهما معدوما.

x × x = 0
✅النتيجة: حلّ واحد لا غير
x = 0
لا تقل إن للمعادلة حلّين هما الصفر وضدّه: الصفر وضدّه عدد واحد، فالحلّ واحد.
مثال 4: معادلة طرفها الثاني سالب

🎯المطلوب: حلّ المعادلة ⁦x² = −4⁩ في مجموعة الأعداد الحقيقية.

🔹الخطوة 1: إشارة الطرف الثاني

الطرف الثاني سالب تماما: هذه هي الحالة الثالثة.

−4 < 0
🔹الخطوة 2: المقارنة التي تحسم

مربّع أيّ عدد حقيقي موجب أو معدوم، فلا يمكن أن يساوي عددا سالبا مهما كان x.

x² ≥ 0 > −4
✅النتيجة: المعادلة بلا حلّ في مجموعة الأعداد الحقيقية
x² ≥ 0 , −4 < 0
انعدام الحلول ليس خطأ في المسألة: هو جواب كامل، شرط أن تكتب سببه — الطرف الأول موجب أو معدوم والطرف الثاني سالب.

طريقة 4: كيف نبدأ إذا كان الطرف الثاني عبارة فيها جذر؟

نبدأ بتحديد إشارة العبارة، لا بحلّ المعادلة. ولتحديد الإشارة نقارن العددين تحت الجذر، لأن الجذر يحفظ الترتيب، ثم نستنتج الحالة التي نحن فيها.

مثال 5: طرف ثان فيه جذر تربيعي

نعتبر المعادلة التي طرفها الثاني هو العبارة ⁦3 − √11⁩، وهي عبارة لا نعرف إشارتها بمجرّد النظر.

🎯المطلوب: بيّن أن المعادلة ⁦x² = 3 − √11⁩ ليس لها حلّ في مجموعة الأعداد الحقيقية.

🔹الخطوة 1: مقارنة العددين تحت الجذر

نقارن العدد 11 بالمربّع الكامل الذي يليه من الأسفل، وهو 9.

11 > 9
🔹الخطوة 2: من مقارنة العددين إلى مقارنة جذريهما

الجذر التربيعي يحفظ الترتيب، وجذر 9 هو 3. وبالحاسبة نجد قيمة مقرّبة للجذر هي 3,317، وهي أكبر من 3 كما توقّعنا؛ غير أن المقارنة السابقة تكفي وحدها.

√11 > √9 = 3
🔹الخطوة 3: إشارة الطرف الثاني

إذا طرحنا عددا أكبر من 3 من العدد 3 كانت النتيجة سالبة تماما.

3 − √11 < 0
✅النتيجة: المعادلة بلا حلّ في مجموعة الأعداد الحقيقية
x² ≥ 0 > 3 − √11
لا تشرع في كتابة الحلول قبل معرفة إشارة الطرف الثاني: من كتب هنا ⁦x = √(3 − √11)⁩ كتب جذر عدد سالب، وهو غير معرّف.
🎓 نحو شهادة التّعليم المتوسّط. يأتي هذا الدرس في سؤال «حلّ المعادلة ⁦x² = 49⁩» أو «⁦x² = 7⁩»، وقد يأتي في وضعية: أرض مربّعة مساحتها معلومة، احسب طول ضلعها. ثلاثة عناصر جاهزة: ① الحالات الثلاث حسب إشارة b: b موجب تماما ⟸ حلّان ⁦x = √b⁩ و ⁦x = −√b⁩ ؛ b معدوم ⟸ حلّ واحد ⁦x = 0⁩ ؛ b سالب تماما ⟸ لا حلّ، لأنّ ⁦x² ≥ 0⁩ ② الطرف الثاني عبارة: حدّد إشارتها أوّلا بمقارنة الأعداد تحت الجذر، لأنّ الجذر يحفظ الترتيب ⁦(a > b ≥ 0 ⟹ √a > √b)⁩، ثمّ طبّق الحالة المناسبة ③ في الهندسة: المعادلة تعطي حلّين والمسألة تختار منهما: الطول لا يكون سالبا، فتحتفظ بالحلّ الموجب وحده. ⛔ والخطأ الشائع: نسيان الحلّ السالب ؛ ⁦x² = 49⁩ لها حلّان هما 7 و ⁦−7⁩، والتحقّق يكشف هذا النسيان. وخطأ ثانٍ: الخلط بين «لا يوجد حلّ» و«الحلّ هو الصفر» ؛ إذا كان b سالبا فلا حلّ، وإذا كان معدوما فالصفر حلّ موجود ومكتوب.
خلاصة: حلّ المعادلة ⁦x² = b⁩ معناه إيجاد كل الأعداد التي مربّعها b، وإشارة b هي التي تقرّر. إذا كان b موجبا تماما فللمعادلة حلّان اثنان هما ⁦√b⁩ وضدّه، حيث ⁦√b⁩ هو العدد الموجب الذي مربّعه b. وإذا كان b معدوما فلها حلّ واحد هو الصفر. وإذا كان b سالبا تماما فلا حلّ لها في مجموعة الأعداد الحقيقية، لأن مربّع كل عدد حقيقي موجب أو معدوم. وإذا كان الطرف الثاني عبارة، حدّدنا إشارتها أوّلا بمقارنة الأعداد تحت الجذر، ثم طبّقنا الحالة المناسبة.

Page 1/10

© Madrassati — leçon rédigée par Madrassati · madrassati.net