ملخص
يفتتح هذا الدرس الوحدة المخصصة للأعداد المركبة في الشكل القطبي. ويعرض دروسها الستة والخيط الذي يجمع بينها: فوصف كل عدد مركب ببعده عن الأصل وباتجاهه يحوّل الجداء إلى دوران مركَّب مع تمديد، والقوى إلى مضاعفات لزاوية، والجذور إلى مضلعات منتظمة. ويعيد بناء الخلفية التاريخية لهذه الأفكار، من صيغة المعادلة من الدرجة الثالثة التي نشرها كاردانو سنة 1545 وقواعد الحساب عند بومبيلي إلى التمثيل الهندسي عند فيسيل وأرغان وغاوس وصيغة أويلر؛ ويطرح المسألة المزدوجة التي نشأت منها، الجبرية والهندسية، التي يلخّصها مثال الوسط المتناسب بين و، ويشير إلى مواضع استعمالها بعد ذلك، في هذه الدورة، وفي دورات أخرى على الموقع، وفي العلم والتقنية.
أهداف التعلم
- وصف محتوى كل درس من دروس الوحدة وتفسير سبب تعاقبها بهذا الترتيب.
- رواية انتقال الأعداد المركبة من حيلة حسابية إلى كائن هندسي، بأبطاله وتواريخه التقريبية، من كاردانو وبومبيلي إلى فيسيل وأرغان وغاوس وأويلر.
- صياغة المسألة الجبرية والمسألة الهندسية اللتين نشأ منهما الشكل القطبي، وتفسير الضرب في والأوساط المتناسبة بين و بوصفها دورانات.
- تحديد تطبيقات الشكل القطبي في الوحدة اللاحقة، وفي دورات أخرى على الموقع، وفي الفيزياء والهندسة التطبيقية.
تقييم الدخول
قبل اجتياز الوحدة يحسن قياس نقطة البداية. وهذا الاختبار الذاتي لا يمنح درجة: إنما يفيد في معرفة ما يُتقَن ومواضع التوقف. فالأسئلة العشرة الأولى تتناول دروس المحتوى الستة في الوحدة: سؤال لدرس الشكل القطبي وسؤال لدرس الهندسة بالأعداد المركبة؛ وسؤالان لكل من دروس صيغة دي موافر والجذور والمعادلات الحدودية؛ وسؤالان لدرس الدالة الأسية المركبة، ثانيهما مسألة نمذجة تطلب صياغة وضعية في سياق بالمتجهات الطورية. وتُقاس المهارات نفسها مرة أخرى في النهاية، في درس الخلاصة. أما السؤالان الأخيران فيتحققان مما تعدّه الوحدة معلومًا من دورة الجبر والهندسة 1 ومن الوحدات التي سبقتها: الشكل الجبري، والمرافق والمقياس، والقيم الخاصة، وصيغ المجموع والفرق.
قبل أن تبدأ الوحدة، قِس نقطة انطلاقك. إنه تقييم ذاتي قصير: لا يُمنح عليه درجة، وتُحفظ نتيجته في متصفحك فقط.
السؤال 1ما العمدة الرئيسية للعدد ؟
هذا قوس ظل خارج القسمة دون تصحيح: فقوس الظل لا يعطي إلا زوايا الربعين الأول والرابع، و هي عمدة النقطة المقابلة، .هذه عمدة للعدد ، لكنها ليست الرئيسية، لأنها لا تنتمي إلى ؛ وتُحصل الرئيسية بطرح دورة كاملة منها.هذه عمدة العدد ، الواقع في الربع الرابع: رُوعيت إشارة الجزء التخيلي، ولم تُراعَ إشارة الجزء الحقيقي.تقع النقطة في الربع الثالث. وقوس ظل هو ، ولأن الجزأين الحقيقي والتخيلي سالبان، تطرح الصيغة : ، وهي تنتمي إلى .راجِع: الشكل القطبي للأعداد المركبة
السؤال 2احسب .
الإجابة الصحيحة:
مقياس العدد هو وعمدته . وبحسب صيغة دي موافر، فإن مقياس القوة السادسة وعمدتها : فهي . ومن يحصل على فقد نسي أن العمدة تقابل نصف المحور الحقيقي السالب.السؤال 3ما إخطاط ؟
ضُرب في بدلًا من : فالعدد في يُربَّع هو أيضًا. ومن أجل يعطي ، والجداء يساوي .خُفّضت بصيغة جيب التمام؛ أما صيغة الجيب ففيها إشارة ناقص، . ومن أجل يعطي ، والجداء يساوي .خُفّضت القوة دون مضاعفة الزاوية: فمربع يُخطَّط بجيب تمام ، لا .مع ، فإن الجداء يساوي ؛ ومن ذلك ، وبالتربيع وخفض القوة ينتج . ومن أجل ، يساوي كلا الطرفين .السؤال 4أي هذه الأعداد جذر رابع للعدد ؟
مقياسه صحيح، لكن عمدته نصف ، لا ربعه: ، لا .هذه قاعدة إشارات الجذور الحقيقية ذات الدليل الفردي، ولا تنطبق هنا: فالعدد الحقيقي المرفوع إلى قوة زوجية ليس سالبًا، و.العمدة مقسومة قسمة صحيحة، لكن المقياس أيضًا قُسم على ، بينما كان يجب استخراج جذره الرابع: القوة الرابعة لهذا العدد هي .مقياس العدد هو وعمدته ؛ وجذوره الرابعة مقياسها وعمدها . ومن أجل ينتج .السؤال 5كم جذرًا بدائيًا يوجد من الجذور التاسعة للواحد؟
الإجابة الصحيحة:
يكون الجذر ، حيث ، بدائيًا إذا وفقط إذا كان ؛ والأعداد الطبيعية حتى الأوليّة مع هي و و و و و. ومن يحصل على فقد عامل كأنه أولي؛ فالجذران و جذران تكعيبيان للواحد، وقواهما لا تمرّ إلا بثلاثة جذور.السؤال 6ما الأعداد المركبة التي تحقق ؟
هذا حل لـ، لا لـ. فإشارة الناقص تقتضي أن تكون عمدة مساوية لـ، بفارق عدد صحيح من الدورات، والدورية تعطي ما لا نهاية له من الحلول.هذه حلول : تنقصها العمدة للعدد .الموجبة هي الدالة الأسية الحقيقية؛ أما المركبة فتأخذ جميع القيم غير المعدومة، لأن الجزء التخيلي للأس يحدد أي اتجاه.مقياس العدد هو وعمدته . إذا كان ، فإن مقياس هو و عمدة له: يعطي ، و يختلف عن بمضاعف صحيح لـ.السؤال 7يصدر مكبّرا صوت النغمة الخالصة نفسها. وفي الموضع الذي يوجد فيه من يستمع، تكون تغيرات الضغط التي يحدثانها و، بالمليباسكال. ما سعة تغير الضغط الكلي، بالمليباسكال؟
الإجابة الصحيحة:
كل تذبذب هو الجزء الحقيقي لمتجهه الطوري مضروبًا في ، ومجموع تذبذبين لهما التردد نفسه متجهه الطوري هو مجموع المتجهين الطوريين: ، ومقياسه . ومن يحصل على فقد جمع السعتين، كأن القيم العظمى تتطابق؛ ومن يحصل على فقد طرحهما، كأن التذبذبين متعاكسان في الطور؛ ومن يحصل على فقد عامل المتجهين الطوريين كأنهما متعامدان.السؤال 8ما صورة النقطة بالدوران بربع دورة، في الاتجاه الموجب، حول النقطة ؟
هذا ، الدوران حول الأصل. وللدوران حول مركز آخر يجب طرح المركز قبل الضرب في ثم إضافته بعد ذلك.هذا الدوران في الاتجاه السالب، اتجاه عقارب الساعة، الذي يضرب في : فالاتجاه الموجب يقابل الضرب في .أُضيف إلى النقطة بدلًا من المركز: الصورة هي المركز مضافًا إليه المتجه المُدار.الدوران الذي مركزه وزاويته هو . وهنا ، ودورانه ، والصورة هي .راجِع: الهندسة بالأعداد المركبة
السؤال 9لتكن و و جذور . احسب .
الإجابة الصحيحة:
بحسب علاقات فييت، و، ومجموع المربعات هو . وكونه سالبًا يدل على أن الجذور ليست كلها حقيقية. ومن يحصل على فقد خلط بين مجموع المربعات ومربع المجموع، ومن يحصل على فقد أضاف بدلًا من طرحه.راجِع: المعادلات الحدودية في الأعداد المركبة: صيغتا كاردانو وفيراري
السؤال 10ما طبيعة جذور المعادلة ؟
هذا يقابل . وقد أُخطئ في حساب الإشارة: مع ، فإن الحد سالب، و يكون موجبًا.يقتضي ، أي ، وهذا لا يحدث هنا.للمعادلة من الدرجة الثالثة ذات المعاملات الحقيقية دائمًا جذر حقيقي، لأن جذورها غير الحقيقية تأتي أزواجًا مترافقة وعددها الكلي ثلاثة.المميز هو ، وهو موجب؛ وهذه هي الحالة غير القابلة للاختزال، التي تمرّ فيها صيغة كاردانو بجذور تكعيبية لأعداد غير حقيقية مع أن الجذور الثلاثة حقيقية.راجِع: المعادلات الحدودية في الأعداد المركبة: صيغتا كاردانو وفيراري
السؤال 11من وحدات سابقةما مقلوب ؟
قُسم على المقياس لا على مربعه: فالجداء يساوي ، لا .قُلب الجزءان الحقيقي والتخيلي كلٌّ على حدة؛ ومقلوب المجموع ليس مجموع المقلوبات.مرافق هو : فالمرافقة تغيّر إشارة الجزء التخيلي، وإشارته وحدها.مقلوب هو ؛ وهنا و. وللتحقق: .السؤال 12من وحدات سابقةما القيمة المضبوطة لـ؟
هذا جيب تمام : في جيب الفرق يُطرح الجداءان.هذا : جيب الفرق ليس فرق الجيبين.هذا جيب ، ضعف الزاوية المطلوبة؛ فالجيب لا يتناسب مع الزاوية.بما أن ، فبحسب صيغة جيب الفرق والقيم الخاصة، .
جارٍ تحميل المحتوى…