☰ Year plan · Pure Mathematics (Arabic)

نظرية ذات الحدين: المفكوك والحد العام ومجموع مفكوكين

Week 1 · The binomial theorem: Pascal’s triangle and combinations, the expansion of (x + a)^n, the general term, the term counted from the end, sums and differences of two expansions · 3 lessons
3

مجموع مفكوكين وفرقهما، وإيجاد المجاهيل من معاملات حدود معلومة أو من النسبة بين حدين

Pure Mathematics Sec 3 Term 1, Unit 1, Lesson 1
Goalأجمع مفكوكين وأطرح أحدهما من الآخر، وأتعرّف مفكوكًا مقنّعًا، وأوجد مجاهيل من معاملات معطاة.
New words
مجموع مفكوكين · ⁦(x + a)ⁿ + (x − a)ⁿ = ٢‎(T١‎ + T٣‎ + T٥‎ + …)⁩فرق مفكوكين · ⁦(x + a)ⁿ − (x − a)ⁿ = ٢‎(T٢‎ + T٤‎ + …)⁩
Explanation

مفكوكا ⁦(x + a)ⁿ⁩ و⁦(x − a)ⁿ⁩ يختلفان في الإشارات فقط. الحدود ذات ⁦r⁩ الزوجي (⁦T١‎, T٣‎, T٥‎, …⁩) متساوية في المفكوكين، والحدود ذات ⁦r⁩ الفردي (⁦T٢‎, T٤‎, …⁩) تتغير إشارتها. لذلك يلغي الجمع الحدود ذات ⁦r⁩ الفردي ويضاعف الباقي: ⁦(x + a)ⁿ + (x − a)ⁿ = ٢‎(T١‎ + T٣‎ + T٥‎ + …)⁩. ويفعل الطرح العكس: ⁦(x + a)ⁿ − (x − a)ⁿ = ٢‎(T٢‎ + T٤‎ + …)⁩ حيث ⁦T⁩ حدود مفكوك ⁦(x + a)ⁿ⁩. يبيّن الجدول ذلك عندما ⁦n = ٥‎⁩. وأحيانًا يكون مجموع طويل مفكوكًا واحدًا مقنّعًا. فإذا كان المجموع ⁦Aⁿ + nC١‎ Aⁿ⁻¹B + nC٢‎ Aⁿ⁻²B² + … + Bⁿ⁩ فهو ⁦(A + B)ⁿ⁩، وإذا تبادلت الإشارات فهو ⁦(A − B)ⁿ⁩. نجد ⁦A⁩ و⁦B⁩ من القوى التي تتناقص في قوس وتتزايد في الآخر. وأخيرًا إذا أعطى السؤال معاملًا أو نسبة بين معاملين فحوّل كلًّا منهما إلى معادلة فيها ⁦nCr⁩. معلومتان تعطيان مجهولين، وقسمة معادلة على أخرى تحذف غالبًا ما لا نحتاجه.

الحد(x + 1)⁵(x − 1)⁵المجموعالفرق
T1x⁵x⁵2x⁵0
T25x⁴−5x⁴010x⁴
T310x³10x³20x³0
T410x²−10x²020x²
T55x5x10x0
T61−102
Worked examples
بسّط ⁦(x + ١‎)⁵ + (x − ١‎)⁵⁩ و⁦(x + ١‎)⁵ − (x − ١‎)⁵⁩. مع ⁦T١‎ = x⁵⁩ و⁦T٣‎ = ١٠‎x³⁩ و⁦T٥‎ = ٥‎x⁩ يكون المجموع ⁦٢‎(x⁵ + ١٠‎x³ + ٥‎x) = ٢‎x⁵ + ٢٠‎x³ + ١٠‎x⁩. ومع ⁦T٢‎ = ٥‎x⁴⁩ و⁦T٤‎ = ١٠‎x²⁩ و⁦T٦‎ = ١‎⁩ يكون الفرق ⁦٢‎(٥‎x⁴ + ١٠‎x² + ١‎) = ١٠‎x⁴ + ٢٠‎x² + ٢‎⁩. للتحقق عند ⁦x = ٢‎⁩: ⁦٣‎⁵ + ١‎ = ٢٤٤‎⁩ و⁦٦٤‎ + ١٦٠‎ + ٢٠‎ = ٢٤٤‎⁩، وللفرق ⁦٣‎⁵ − ١‎ = ٢٤٢‎⁩ و⁦١٠‎ × ١٦‎ + ٢٠‎ × ٤‎ + ٢‎ = ٢٤٢‎⁩.
أوجد الحد الرابع بحسب قوى ⁦x⁩ التصاعدية في ⁦S = (٢‎x + ١‎)⁵ + ٥‎(٢‎x + ١‎)⁴(١‎ − x) + ١٠‎(٢‎x + ١‎)³(١‎ − x)² + ١٠‎(٢‎x + ١‎)²(١‎ − x)³ + ٥‎(٢‎x + ١‎)(١‎ − x)⁴ + (١‎ − x)⁵⁩. المعاملات ⁦١‎, ٥‎, ١٠‎, ١٠‎, ٥‎, ١‎⁩ هي الصف ⁦٥‎⁩، فالمجموع ⁦S = (A + B)⁵⁩ حيث ⁦A = ٢‎x + ١‎⁩ و⁦B = ١‎ − x⁩. و⁦A + B = x + ٢‎⁩، فيكون ⁦S = (٢‎ + x)⁵⁩ مرتبًا بقوى ⁦x⁩ التصاعدية. ⁦T٤‎ = ٥‎C٣‎ · ٢‎² · x³ = ١٠‎ × ٤‎ x³ = ٤٠‎x³⁩.
في ⁦(١‎ + kx)ⁿ = ١‎ + ١٢‎x + ٦٠‎x² + …⁩ أوجد ⁦n⁩ و⁦k⁩. معامل ⁦x⁩ هو ⁦nk = ١٢‎⁩ ومعامل ⁦x²⁩ هو ⁦nC٢‎ k² = ٦٠‎⁩. نقسم الثانية على ⁦(nk)² = ١٤٤‎⁩: ⁦[n(n − ١‎)/٢‎ · k²]/(n²k²) = (n − ١‎)/(٢‎n) = ٦٠‎/١٤٤‎ = ٥‎/١٢‎⁩. إذن ⁦١٢‎n − ١٢‎ = ١٠‎n⁩ و⁦n = ٦‎⁩ و⁦k = ١٢‎/٦‎ = ٢‎⁩. التحقق: ⁦(١‎ + ٢‎x)⁶ = ١‎ + ١٢‎x + ١٥‎ × ٤‎x² + … = ١‎ + ١٢‎x + ٦٠‎x² + …⁩.
Class activity

اختبر القاعدة. فكّ ⁦(x + ٢‎)³⁩ و⁦(x − ٢‎)³⁩ كلًّا على حدة ثم اجمعهما واطرحهما، وقارن بـ ⁦٢‎(T١‎ + T٣‎)⁩ و⁦٢‎(T٢‎ + T٤‎)⁩.

Practice
1
بسّط ⁦(x + ٢‎)⁴ + (x − ٢‎)⁴⁩.
2
بسّط ⁦(١‎ + √x)⁴ − (١‎ − √x)⁴⁩.
3
بيّن أن ⁦(x + ٣‎)⁴ − ٤‎(x + ٣‎)³(x + ١‎) + ٦‎(x + ٣‎)²(x + ١‎)² − ٤‎(x + ٣‎)(x + ١‎)³ + (x + ١‎)⁴⁩ عدد ثابت، وأوجده.
4
في ⁦(١‎ + kx)⁷⁩ معامل ⁦x⁩ يساوي ⁦١٤‎⁩. أوجد ⁦k⁩ ثم معامل ⁦x²⁩.
5
في ⁦(١‎ + x)ⁿ⁩ معامل ⁦x³⁩ يساوي أربعة أمثال معامل ⁦x²⁩. أوجد ⁦n⁩.