☰ خطة العام · الرياضيات (بالعربية)

أصفار الدوال كثيرات الحدود

الأسبوع 3 · Real zeros of polynomial functions: degree, zeros from an equation and from a graph, finding an unknown coefficient · 3 دروس
2

إيجاد مجموعة الأصفار بحل المعادلة f(x) = ٠ بالتحليل

Mathematics Prep 3 Term 1, Unit 2, Lesson 2
Goalأوجد مجموعة الأصفار الحقيقية لدالة كثيرة حدود بالتحليل، ومنها الحالات التي لا أصفار فيها.
New words
مجموعة الأصفار · كل الأعداد الحقيقية ⁦x⁩ التي يكون عندها ⁦f(x) = ٠‎⁩، وتُكتب بين قوسين مجموعةالمجموعة الخالية · مجموعة لا عناصر لها، وتُستخدم عند عدم وجود صفر حقيقي ⁦∅⁩عامل مشترك · عامل تشترك فيه جميع الحدود، مثل ⁦x⁩ في ⁦x³ − ٩‎x⁩خاصية الضرب الصفري · إذا كان ⁦A × B = ٠‎⁩ فإن ⁦A = ٠‎⁩ أو ⁦B = ٠‎⁩
Explanation

لإيجاد أصفار ⁦f⁩ نحل المعادلة ⁦f(x) = ٠‎⁩. نُخرج العامل المشترك إن وُجد، ثم نحلل ما بقي، ثم نساوي كل عامل بالصفر (إذا كان ⁦A × B = ٠‎⁩ فإن ⁦A = ٠‎⁩ أو ⁦B = ٠‎⁩). لا تقسم المعادلة على ⁦x⁩ أبدًا: فهذا يضيّع الصفر ⁦x = ٠‎⁩. وبعض كثيرات الحدود ليس لها أصفار حقيقية. المربع لا يكون سالبًا، فالمقدار ⁦x² + ٤‎⁩ أكبر من أو يساوي ٤ دائمًا، إذن ⁦٥‎x² + ٢٠‎ = ٠‎⁩ لا حل لها ومجموعة أصفارها ⁦∅⁩ (وليست ⁦{٠‎}⁩). وكذلك ⁦x³ − ٨‎ = ٠‎⁩ لها صفر حقيقي واحد هو ⁦x = ٢‎⁩ لأن ⁦x³ − ٨‎ = (x − ٢‎)(x² + ٢‎x + ٤‎)⁩ و⁦x² + ٢‎x + ٤‎ = (x + ١‎)² + ٣‎⁩ لا تساوي صفرًا أبدًا. نكتب الإجابة على صورة مجموعة، مثل ⁦{−٥‎, ٢‎}⁩.

f(x)بعد التحليلمجموعة الأصفار
⁦٢‎x − ١٠‎⁩⁦٢‎(x − ٥‎)⁩⁦{٥‎}⁩
⁦x² − ٤٩‎⁩⁦(x − ٧‎)(x + ٧‎)⁩⁦{−٧‎, ٧‎}⁩
⁦x² + ٣‎x − ١٠‎⁩⁦(x + ٥‎)(x − ٢‎)⁩⁦{−٥‎, ٢‎}⁩
⁦x³ − ٩‎x⁩⁦x(x − ٣‎)(x + ٣‎)⁩⁦{−٣‎, ٠‎, ٣‎}⁩
⁦٥‎x² + ٢٠‎⁩⁦٥‎(x² + ٤‎)⁩⁦∅⁩
Worked examples
أوجد أصفار ⁦f(x) = x² + ٣‎x − ١٠‎⁩. نحل ⁦x² + ٣‎x − ١٠‎ = ٠‎⁩. نبحث عن عددين حاصل ضربهما ⁦−١٠‎⁩ ومجموعهما ٣: هما ٥ و⁦−٢‎⁩. إذن ⁦(x + ٥‎)(x − ٢‎) = ٠‎⁩ فيكون ⁦x = −٥‎⁩ أو ⁦x = ٢‎⁩. مجموعة الأصفار ⁦{−٥‎, ٢‎}⁩. تحقق: ⁦f(٢‎) = ٤‎ + ٦‎ − ١٠‎ = ٠‎⁩ و⁦f(−٥‎) = ٢٥‎ − ١٥‎ − ١٠‎ = ٠‎⁩.
أوجد أصفار ⁦f(x) = x³ − ٩‎x⁩. نُخرج ⁦x⁩: ⁦x(x² − ٩‎) = x(x − ٣‎)(x + ٣‎) = ٠‎⁩. إذن ⁦x = ٠‎⁩ أو ⁦x = ٣‎⁩ أو ⁦x = −٣‎⁩. المجموعة ⁦{−٣‎, ٠‎, ٣‎}⁩. لو قسمنا على ⁦x⁩ لوجدنا ⁦±٣‎⁩ فقط ولضاع الصفر ٠.
أوجد أصفار ⁦٥‎x² + ٢٠‎⁩ و⁦x³ − ٨‎⁩. ⁦٥‎x² + ٢٠‎ = ٥‎(x² + ٤‎)⁩ و⁦x² + ٤‎⁩ لا تقل عن ٤، فلا صفر حقيقيًا: ⁦∅⁩. و⁦x³ − ٨‎ = (x − ٢‎)(x² + ٢‎x + ٤‎)⁩ والعامل الثاني لا يساوي صفرًا أبدًا، فالصفر الوحيد ٢: ⁦{٢‎}⁩.
Class activity

اكتشف الخطأ. صديق حلّ ⁦x³ − ٩‎x = ٠‎⁩ بقسمة الطرفين على ⁦x⁩ فوجد ⁦{−٣‎, ٣‎}⁩. جرّب ⁦x = ٠‎⁩ في المعادلة الأصلية. ما الخطأ وما المجموعة الصحيحة؟

Practice
1
أوجد مجموعة أصفار ⁦٢‎x − ١٠‎⁩.
2
أوجد مجموعة أصفار ⁦x² − ٤٩‎⁩.
3
أوجد مجموعة أصفار ⁦x² − ٣‎x − ١٠‎⁩.
4
أوجد مجموعة أصفار ⁦x³ + ٤‎x² − ٥‎x⁩.
5
أوجد مجموعة أصفار ⁦x² + ٩‎⁩.