☰ Year plan · Pure Mathematics (Arabic)

الجذور التكعيبية للواحد الصحيح: ω وخواصها واستعمالاتها

Week 7 · The cube roots of unity: the three roots, their properties, evaluating expressions and proving identities with ω · 3 lessons
2

خواص الجذور التكعيبية للواحد: ⁦1 + ω + ω² = 0⁩ و⁦ω³ = 1⁩ والجذران المترافقان

Pure Mathematics Sec 3 Term 1, Unit 2, Lesson 3
Goalأستعمل ⁦١‎ + ω + ω² = ٠‎⁩ و⁦ω³ = ١‎⁩ والجذرين المترافقين لتبسيط قوى ⁦ω⁩ ومجاميعها.
New words
⁦١‎ + ω + ω² = ٠‎⁩ · مجموع الجذور التكعيبية الثلاثة للواحد الصحيح يساوي صفرًا⁦ω³ = ١‎⁩ · فالقوة ⁦ωⁿ⁩ تتوقف على باقي قسمة ⁦n⁩ على ⁦٣‎⁩ فقطالجذران المترافقان · ⁦ω²⁩ مرافق ⁦ω⁩، و⁦ω × ω² = ١‎⁩
Explanation

أربع حقائق تؤدي معظم العمل. (١) مجموع الجذور صفر: ⁦١‎ + ω + ω² = ٠‎⁩. ونراه بجمع الصورتين الجبريتين، أو لأن ⁦ω⁩ جذر للمعادلة ⁦Z² + Z + ١‎ = ٠‎⁩. ومنها: ⁦١‎ + ω = −ω²⁩ و⁦١‎ + ω² = −ω⁩ و⁦ω + ω² = −١‎⁩. (٢) ⁦ω³ = ١‎⁩ فتتكرر القوى كل ثلاث خطوات: اقسم الأس على ⁦٣‎⁩ واحتفظ بالباقي كما في الجدول. وينفع الأس السالب أيضًا لأن ⁦١‎/ω = ω²⁩. (٣) ⁦ω²⁩ هو مرافق ⁦ω⁩ (لهما الجزء الحقيقي نفسه وجزءان تخيليان متعاكسان)، ومقياس كل منهما ⁦١‎⁩، و⁦ω·ω² = ١‎⁩ وهذا يكافئ ⁦١‎/ω = ω²⁩ و⁦١‎/ω² = ω⁩. (٤) الفرق عدد تخيلي: ⁦ω − ω² = √٣‎ i⁩ و⁦ω² − ω = −√٣‎ i⁩. ونجمع المجموع الطويل من القوى في مجموعات من ثلاثة حدود متتالية يساوي كل منها صفرًا بالحقيقة الأولى.

باقي قسمة n على ٣ωⁿأمثلة
٠١ω⁶ = ١, ω³⁰ = ١
١ωω⁷ = ω, ω¹⁰⁰ = ω
٢ω²ω⁵ = ω², ω⁴⁷ = ω²
Worked examples
أوجد ⁦ω⁴⁷⁩ و⁦ω⁻⁵⁩. ⁦٤٧‎ = ٣‎ × ١٥‎ + ٢‎⁩ فيكون ⁦ω⁴⁷ = ω²⁩. وأيضًا ⁦ω⁻⁵ = ١‎/ω⁵ = ١‎/ω² = ω⁩ لأن ⁦ω⁵ = ω²⁩.
أوجد ⁦١‎ + ω + ω² + … + ω⁴⁰⁩. عدد الحدود ٤١. أول ٣٩ حدًّا تكوّن ١٣ مجموعة من ثلاثة حدود، كل منها يساوي ٠ (⁦ω³ᵐ(١‎ + ω + ω²)⁩). ويبقى ⁦ω³⁹ + ω⁴⁰ = ١‎ + ω = −ω²⁩. فالمجموع ⁦−ω²⁩ أي ⁦١‎/٢‎ + (√٣‎/٢‎)i⁩.
أوجد ⁦(ω − ω²)⁶⁩. بما أن ⁦ω − ω² = √٣‎ i⁩ فإن ⁦(√٣‎ i)⁶ = ٣‎³·i⁶ = ٢٧‎ × (−١‎) = −٢٧‎⁩.
Class activity

املأ الجدول. اكتب ⁦ω, ω², ω³, …, ω¹²⁩ في صف وعلّم مواضع القيمة ⁦١‎⁩. ما القاعدة التي تلاحظها لمواضع ⁦١‎⁩ و⁦ω⁩ و⁦ω²⁩؟

Practice
1
أوجد ⁦ω⁸⁵⁩.
2
أوجد ⁦(١‎ + ω)³⁩.
3
اكتب ⁦١‎/(١‎ + ω²)⁩ في أبسط صورة.
4
أوجد المجموع ⁦ω + ω² + ω³ + … + ω³⁰⁩.
5
أثبت من الصورتين الجبريتين أن ⁦ω²⁩ مرافق ⁦ω⁩ وأن ⁦ω × ω² = ١‎⁩.