☰ خطة العام · الرياضيات (بالعربية)

المجال المشترك وتساوي الدوال النسبية

الأسبوع 5 · Common domain and equivalent rational algebraic functions · 3 دروس
3

التساوي على المجال المشترك فقط: إثبات f(x) = g(x) عليه وبيان أن f ≠ g

Mathematics Prep 3 Term 1, Unit 2, Lesson 4
Goalأثبت أن دالتين تتفقان على مجالهما المشترك، وأبيّن أنهما مختلفتان، وأحل ⁦f(x) = g(x)⁩.
New words
المجال المشترك · حيث تكون الدالتان معرّفتينيبرهن · يبيّن بخطوات أن العبارة صحيحة دائمًايتفقان · يعطيان القيمة نفسها عند ⁦x⁩ نفسهايرفض · يستبعد حلًّا يقع خارج المجال المشترك
Explanation

الدالتان اللتان لهما أبسط قاعدة نفسها ومجالان مختلفان غير متساويتين، لكنهما تتفقان في الجزء المشترك من مجاليهما. ولإثبات ⁦f(x) = g(x)⁩ على المجال المشترك: (١) نجد ⁦Df⁩ و⁦Dg⁩ والمجال المشترك؛ (٢) نبسّط القاعدتين؛ (٣) نستنتج أنهما قاعدة واحدة، فيكون ⁦f(x) = g(x)⁩ لكل ⁦x⁩ في المجال المشترك. ولبيان أن ⁦f ≠ g⁩ نشير إلى قيمة لـ⁦x⁩ في مجال واحدة منهما فقط. ولحل ⁦f(x) = g(x)⁩ عندما تختلف القاعدتان نعمل في المجال المشترك فقط، ونحل المعادلة، ونرفض أي حل ليس فيه. وإذا لم يبق حل فمجموعة الحل ⁦∅⁩.

x⁦−١‎⁩⁦٠‎⁩⁦١‎⁩⁦٢‎⁩⁦٣‎⁩
⁦f(x)⁩⁦−٣‎/٢‎⁩⁦−٣‎⁩لا قيمة⁦٣‎⁩⁦٣‎/٢‎⁩
⁦g(x)⁩⁦−٣‎/٢‎⁩لا قيمةلا قيمة⁦٣‎⁩⁦٣‎/٢‎⁩
Worked examples
ليكن ⁦f(x) = ٣‎ ÷ (x − ١‎)⁩ و⁦g(x) = ٣‎x ÷ (x² − x)⁩. أثبت أن ⁦f(x) = g(x)⁩ على المجال المشترك وبيّن أن ⁦f ≠ g⁩. ⁦Df = R − {١‎}⁩. و⁦x² − x = x(x − ١‎)⁩ فـ⁦Dg = R − {٠‎, ١‎}⁩. المجال المشترك ⁦R − {٠‎, ١‎}⁩. وفيه ⁦g(x) = ٣‎x ÷ (x(x − ١‎)) = ٣‎ ÷ (x − ١‎) = f(x)⁩. لكن ٠ في ⁦Df⁩ وليست في ⁦Dg⁩: ⁦f(٠‎) = −٣‎⁩ موجودة و⁦g(٠‎)⁩ غير موجودة. إذن ⁦f ≠ g⁩.
حل ⁦f(x) = g(x)⁩ حيث ⁦f(x) = (x + ٤‎) ÷ (x − ٢‎)⁩ و⁦g(x) = (٢‎x + ٣‎) ÷ (x − ٢‎)⁩. المجال المشترك ⁦R − {٢‎}⁩. المقام نفسه فيكون ⁦x + ٤‎ = ٢‎x + ٣‎⁩ و⁦x = ١‎⁩ وهي في المجال. تحقق: ⁦f(١‎) = ٥‎ ÷ (−١‎) = −٥‎⁩ و⁦g(١‎) = ٥‎ ÷ (−١‎) = −٥‎⁩ ✓. مجموعة الحل ⁦{١‎}⁩.
انظر إلى الجدول للدالتين ⁦f(x) = ٣‎ ÷ (x − ١‎)⁩ و⁦g(x) = ٣‎x ÷ (x² − x)⁩. عند ⁦x = ٠‎⁩ لا قيمة إلا لـ⁦f⁩، وعند ⁦x = ١‎⁩ لا قيمة لأي منهما، وفي بقية الأماكن يتفق الصفان. وهذا بالضبط المقصود: متساويتان على المجال المشترك لكنهما ليستا الدالة نفسها.
Class activity

اكتشف الخطأ. قال طالب: «للدالتين ⁦f(x) = x ÷ (x² − ٢‎x)⁩ و⁦g(x) = ١‎ ÷ (x − ٢‎)⁩ أبسط قاعدة واحدة، إذن ⁦f = g⁩.» أوجد مجال كل منهما ووضّح ماذا نسي الطالب. وعلى أي مجموعة تتفقان؟

Practice
1
أثبت أن ⁦f(x) = g(x)⁩ على المجال المشترك للدالتين ⁦f(x) = (x² − ١‎) ÷ (x² − x)⁩ و⁦g(x) = (x + ١‎) ÷ x⁩. وبيّن هل ⁦f = g⁩.
2
حل ⁦f(x) = g(x)⁩ حيث ⁦f(x) = x ÷ (x − ٣‎)⁩ و⁦g(x) = ٣‎ ÷ (x − ٣‎)⁩.
3
حل ⁦f(x) = g(x)⁩ حيث ⁦f(x) = ٢‎x ÷ (x + ١‎)⁩ و⁦g(x) = ٦‎ ÷ (x + ١‎)⁩.
4
عند أي ⁦x⁩ تختلف ⁦f(x) = (x² − ٤‎) ÷ (x − ٢‎)⁩ عن ⁦g(x) = x + ٢‎⁩؟
5
هل ⁦f(x) = ٥‎⁩ و⁦g(x) = ٥‎x ÷ x⁩ متساويتان على المجال المشترك؟ وهل هما الدالة نفسها؟