☰ خطة العام · الرياضيات (بالعربية)

التحليل بالتقسيم وإكمال المربع

الأسبوع 7 · Factorising by grouping and completing the square · 3 دروس
3

إكمال المربع: التحليل وحل المعادلات

Mathematics Prep 2 Term 1, Unit 2, Lesson 4
Goalأكمل المربع بإضافة الحد الناقص، وأستخدمه في التحليل وفي حل معادلات جذراها ليسا عددين صحيحين.
New words
إكمال المربع · إضافة الحد الذي يحوّل الثلاثية إلى مربع كاملنصف المعامل · نأخذ نصف معامل x ونربّعهالموازنة · ما نضيفه يجب أن نطرحه (أو نضيفه إلى الطرفين)لا جذر حقيقي · مربع يساوي عددًا سالبًا لا حل له في R
Explanation

العبارة ⁦x² + ١٠‎x⁩ ليست مربعًا كاملًا بعد. يبين الرسم مربعًا ⁦x × x⁩ وشريطين ⁦٥‎ × x⁩؛ والركن الناقص ⁦٥‎ × ٥‎ = ٢٥‎⁩ وهو مربع نصف ١٠. وبإضافته نحصل على ⁦x² + ١٠‎x + ٢٥‎ = (x + ٥‎)²⁩. ولاستخدام ذلك في معادلة نضيف العدد نفسه إلى الطرفين. لنحل ⁦x² − ٨‎x + ٣‎ = ٠‎⁩: ننقل ٣ ⁦x² − ٨‎x = −٣‎⁩؛ نضيف ⁦(٨‎/٢‎)² = ١٦‎⁩ إلى الطرفين ⁦x² − ٨‎x + ١٦‎ = ١٣‎⁩؛ إذن ⁦(x − ٤‎)² = ١٣‎⁩ و⁦x − ٤‎ = ±√١٣‎⁩ فيكون ⁦x = ٤‎ + √١٣‎⁩ أو ⁦x = ٤‎ − √١٣‎⁩. هذان الجذران ليسا عددين صحيحين لكنهما حقيقيان. وإذا حصلنا على ⁦(x + ١‎)² = −٤‎⁩ فلا حل حقيقي لأن المربع لا يكون سالبًا، ومجموعة الحل ⁦∅⁩. ويمكن أن يحلّل إكمال المربع أيضًا: ⁦x⁴ + ٤‎y⁴ = (x² + ٢‎y²)² − (٢‎xy)² = (x² + ٢‎y² − ٢‎xy)(x² + ٢‎y² + ٢‎xy)⁩.

⁦x²⁩⁦٥‎x⁩⁦٥‎x⁩⁦٢٥‎⁩
Worked examples
حل ⁦x² + ٦‎x + ٢‎ = ٠‎⁩. ننقل ٢: ⁦x² + ٦‎x = −٢‎⁩. نضيف ⁦(٦‎/٢‎)² = ٩‎⁩ إلى الطرفين: ⁦x² + ٦‎x + ٩‎ = ٧‎⁩. إذن ⁦(x + ٣‎)² = ٧‎⁩ و⁦x + ٣‎ = ±√٧‎⁩ و⁦x = −٣‎ + √٧‎⁩ أو ⁦x = −٣‎ − √٧‎⁩.
مستطيل طوله يزيد ٤ م على عرضه ومساحته ١٢ م². إذا كان العرض w: ⁦w² + ٤‎w = ١٢‎⁩. نضيف ٤: ⁦w² + ٤‎w + ٤‎ = ١٦‎⁩ إذن ⁦(w + ٢‎)² = ١٦‎⁩ و⁦w + ٢‎ = ٤‎⁩ (العرض لا يكون سالبًا). إذن ⁦w = ٢‎⁩ م والطول ٦ م. تحقق: ⁦٢‎ × ٦‎ = ١٢‎⁩.
حل ⁦x² + ٢‎x + ٥‎ = ٠‎⁩. إذن ⁦x² + ٢‎x + ١‎ = −٤‎⁩ أي ⁦(x + ١‎)² = −٤‎⁩. المربع لا يكون سالبًا فلا حل حقيقي: مجموعة الحل ⁦∅⁩.
Class activity

ركن المربع. على ورق مربعات ارسم مربعًا ⁦x × x⁩ حيث ⁦x = ٦‎⁩ مربعات وشريطين ⁦٣‎ × ٦‎⁩. كم مربعًا صغيرًا يكوّن الركن الناقص؟ ماذا يخبرك ذلك عن ⁦x² + ٦‎x⁩؟ كرر مع ⁦x² + ٨‎x⁩ حيث ⁦x = ٨‎⁩ مربعات.

Practice
1
ماذا يجب أن نضيف إلى ⁦x² + ١٢‎x⁩ ليصبح مربعًا كاملًا؟
2
حل ⁦x² − ٦‎x + ٤‎ = ٠‎⁩.
3
حل ⁦x² + ٤‎x − ١‎ = ٠‎⁩.
4
حل ⁦x² − ٢‎x + ٧‎ = ٠‎⁩ في R.
5
تحل هنا ⁦x² + ٦‎x = ٧‎⁩ بكتابة ⁦(x + ٣‎)² = ٧‎⁩. ما الخطأ؟