☰ Year plan · Mathematics (Arabic)

الأعداد المركبة

Week 1 · Complex numbers: the imaginary unit i, powers of i, the form a + bi, equality, operations, conjugates and division · 3 lessons
3

جمع الأعداد المركبة وطرحها وضربها والعددان المترافقان والقسمة على عدد مركب

Mathematics Sec 1 Term 1, Unit 1, Lesson 1
Goalأجمع الأعداد المركبة وأطرحها وأضربها وأقسمها، وأستخدم العدد المرافق.
New words
المرافق · المرافق للعدد ⁦a + bi⁩ هو ⁦a − bi⁩ (تتغير إشارة الجزء التخيلي فقط)جعل المقام حقيقيًّا · ضرب البسط والمقام في مرافق المقام فيصير المقام عددًا حقيقيًّا
Explanation

تتبع الأعداد المركبة قواعد الجبر المعتادة مع حقيقة إضافية واحدة: ⁦i² = −١‎⁩. للجمع والطرح نجمع الأجزاء الحقيقية معًا والأجزاء التخيلية معًا. وللضرب نفك الأقواس ثم نعوّض ⁦i² = −١‎⁩. مرافق العدد ⁦a + bi⁩ هو ⁦a − bi⁩. ومجموع العدد ومرافقه هو ⁦٢‎a⁩ وهو حقيقي، وحاصل ضربهما ⁦(a + bi)(a − bi) = a² − b²i² = a² + b²⁩ وهو حقيقي أيضًا. وهذا هو مفتاح القسمة: للقسمة على ⁦c + di⁩ نضرب البسط والمقام في المرافق ⁦c − di⁩ فيصير المقام العدد الحقيقي ⁦c² + d²⁩ ثم نكتب الناتج على الصورة ⁦a + bi⁩. وانتبه إلى ⁦(٣‎ + i)²⁩: هو ⁦٩‎ + ٦‎i + i² = ٨‎ + ٦‎i⁩ وليس ⁦٩‎ + ١‎⁩.

العمليةالقاعدةمثال
جمع⁦(a + bi) + (c + di) = (a + c) + (b + d)i⁩⁦(٦‎ − ٢‎i) + (١‎ + ٥‎i) = ٧‎ + ٣‎i⁩
ضرب⁦i² = −١‎⁩⁦(٣‎ + ٢‎i)(٤‎ − i) = ١٤‎ + ٥‎i⁩
مرافقان⁦(a + bi)(a − bi) = a² + b²⁩⁦(٥‎ − ٢‎i)(٥‎ + ٢‎i) = ٢٩‎⁩
Worked examples
اجمع واطرح واضرب. ⁦(٦‎ − ٢‎i) + (١‎ + ٥‎i) = ٧‎ + ٣‎i⁩. و⁦(٤‎ + ٣‎i) − (١‎ − ٢‎i) = ٣‎ + ٥‎i⁩. و⁦(٣‎ + ٢‎i)(٤‎ − i) = ١٢‎ − ٣‎i + ٨‎i − ٢‎i² = ١٢‎ + ٥‎i + ٢‎ = ١٤‎ + ٥‎i⁩.
اقسم ⁦٥‎ + ٥‎i⁩ على ⁦٢‎ − i⁩. مرافق ⁦٢‎ − i⁩ هو ⁦٢‎ + i⁩. البسط: ⁦(٥‎ + ٥‎i)(٢‎ + i) = ١٠‎ + ٥‎i + ١٠‎i + ٥‎i² = ٥‎ + ١٥‎i⁩. والمقام: ⁦(٢‎ − i)(٢‎ + i) = ٤‎ + ١‎ = ٥‎⁩. فالناتج ⁦(٥‎ + ١٥‎i)/٥‎ = ١‎ + ٣‎i⁩. للتحقق: ⁦(١‎ + ٣‎i)(٢‎ − i) = ٢‎ − i + ٦‎i − ٣‎i² = ٥‎ + ٥‎i⁩ ✓.
أوجد ⁦(١‎ + i)⁸⁩. أولًا ⁦(١‎ + i)² = ١‎ + ٢‎i + i² = ٢‎i⁩. ثم ⁦(١‎ + i)⁸ = (٢‎i)⁴ = ١٦‎ × i⁴ = ١٦‎⁩.
Class activity

اكتشف الخطأ. كتبت هناء ⁦(٣‎ + i)² = ٩‎ + ١‎ = ١٠‎⁩. فُكّ المربع صحيحًا بثلاثة حدود وبيّن أي حقيقة نسيتها.

Practice
1
احسب ⁦(٢‎ − ٣‎i) + (٥‎ + ٤‎i)⁩.
2
احسب ⁦(٦‎ + i)(٢‎ − ٣‎i)⁩.
3
اكتب مرافق ⁦٤‎ + ٧‎i⁩ وحاصل ضرب العددين.
4
احسب ⁦(١٠‎ − ٥‎i)/(١‎ − ٢‎i)⁩.
5
فُكّ ⁦(٣‎ + i)²⁩.