ملخص
يفتتح هذا الدرس الوحدة المخصّصة للدوال الجبرية وكثيرات الحدود. فيعرض دروسها التسعة والخيط الذي يجمع بينها، وهو التحليل إلى عوامل: عليه تتوقف الجذور، والإشارة، والمتراجحات، ومجالات التعريف، والمقاربات، والتمثيلات البيانية. ثم يستعرض الخلفية التاريخية لهذه الأفكار، من مسائل الدرجة الثانية في الألواح البابلية وجبر الخوارزمي إلى الصيغ الإيطالية في القرن السادس عشر، ورموز فييت وديكارت، ومفهوم الدالة عند أويلر وديريشليه؛ ويصوغ بدقة المسألتين اللتين نشأت منهما، وهما حلّ معادلة حدودية ووصف دالة، ويبيّن بمثال كيف يحلّ التحليل إلى عوامل المسألتين معًا. ويختم بالإشارة إلى المواضع التي تُستعمل فيها هذه الأفكار في بقية الدورة، وفي دورات أخرى من الموقع، وفي العلم والتقنية.
أهداف التعلم
- وصف محتوى كل درس من دروس الوحدة، وشرح الدور الذي يؤدّيه تحليل كثيرات الحدود إلى عوامل في مجموعها.
- وضع النتائج الرئيسية للوحدة في سياقها التاريخي، مع تسمية أصحابها والمسألة التي كان كل منهم يحاول حلّها.
- صياغة مسألة حلّ معادلة حدودية ومسألة وصف دالة جبرية، والتعرّف في مثال على الكيفية التي يجيب بها تحليل واحد إلى عوامل عن المسألتين.
- بيان المواضع التي تعود فيها هذه الأفكار إلى الظهور في الوحدات اللاحقة، وفي دورات أخرى، وفي التطبيقات العلمية والتقنية.
تقييم الدخول
قبل اجتياز الوحدة يحسن قياس نقطة البداية. وهذا التقييم الذاتي لا تُمنح عليه درجة: فالأسئلة التسعة الأولى تتناول، واحدًا واحدًا، دروس الوحدة التسعة، والسؤال العاشر يطلب صياغة وضعية ملموسة على هيئة دالة؛ وتُقاس المهارات نفسها مرة أخرى في النهاية، في درس الخلاصة. أما الأسئلة الثلاثة الأخيرة فتتحقق مما تعدّه الوحدة معلومًا من الوحدة المخصّصة للمجموعات العددية. وكل إجابة خاطئة تدلّ على الدرس الذي ينبغي التوقف عنده.
قبل أن تبدأ الوحدة، قِس نقطة انطلاقك. إنه تقييم ذاتي قصير: لا يُمنح عليه درجة، وتُحفظ نتيجته في متصفحك فقط.
السؤال 1ما مجال تعريف الدالة ؟
استُبعد ، كأن جذر غير موجود. الجذر ذو الدليل الزوجي يقتضي ما تحت جذر غير سالب، لا موجبًا، عندما يكون في البسط.ينقص شرط المقام: عند يقتضي خارج القسمة قسمةً على الصفر، فلا يكون معرّفًا.عُكست المتراجحة عند عزل المتغير: تكافئ ، لأن نقل إلى الطرف الآخر يعطي .يجب أن يكون ما تحت الجذر غير سالب، ، أي ؛ ولا يمكن أن ينعدم المقام، وهذا يستبعد . وعند يساوي الجذر ويكون خارج القسمة معرّفًا.راجِع: الدوال الجبرية لمتغير حقيقي
السؤال 2الدالة ، مقيّدةً على ، تقابلية على . ما دالتها العكسية؟
هي الدالة العكسية للنصف الآخر من القطع المكافئ، أي للتقييد على : تأخذ قيمًا أصغر من أو تساويه، ولا ينتمي منها إلى مجال تعريف التقييد المعطى إلا .أُبطلت العمليات مع تغيير إشارة الانسحاب: للعودة من إلى يجب جمع ، لا طرحه. فمثلًا ، لكن هذه الصيغة تعطي عند .هذا هو المقلوب الضربي، لا الدالة العكسية: الأس في مجرّد رمز للدالة التي تُبطل عمل .بعزل المتغير، ؛ وبما أن في هذا التقييد، فإن العدد هو الجذر الرئيسي لـ ، لا معاكسه. ويُتحقّق من أن .راجِع: العمليات على الدوال والدالة العكسية وتحويلات التمثيل البياني
السؤال 3من أجل أيّ قيمة لـ تقبل كثيرة الحدود القسمة على ؟
الإجابة الصحيحة:
بمقتضى مبرهنة العامل، يقسم كثيرةَ الحدود إذا وفقط إذا انعدمت عند : ، ومنه . ومن يحصل على قد حسب القيمة عند ، وهو جذر ، لا جذر .السؤال 4إذا كان و جذري ، فكم يساوي ؟
الإجابة الصحيحة:
بمقتضى علاقات فييت، و؛ إذن . ومن يحصل على قد خلط بين و، ومن يحصل على قد جمع بدلًا من طرحه.راجِع: تحليل كثير الحدود التربيعي وثلاثي الحدود من الدرجة 2n
السؤال 5ليكن و عددين صحيحين. بحسب مبرهنة الجذور النسبية، أيّ الأعداد الآتية لا يمكن أن يكون جذرًا لـ ؟
هذا العدد مرشّح فعلًا: يقسم و يقسم . ربما تبادل دورا الحدّ الثابت والمعامل الرئيسي.هو مرشّح: يقسم و يقسم . ولا تستبعد المبرهنة الإشارات السالبة، لأن عددًا صحيحًا يقسم عددًا آخر تمامًا حين يقسمه معاكسه.هو مرشّح صحيح: يقسم ، ومقامه ، الذي يقسم كل عدد صحيح. أما كونه جذرًا فيتوقف على وعلى .الجذر النسبي غير القابل للاختزال يحقّق أن يقسم الحدّ الثابت، ، وأن يقسم المعامل الرئيسي، . وفي ، لا البسط يقسم ولا المقام يقسم .راجِع: جذور كثيرات الحدود من الدرجات العليا والقسمة التركيبية
السؤال 6ما العددان و اللذان يحقّقان عند كل عدد حقيقي مختلف عن وعن ؟
هذه قيم البسط عند الجذرين، دون القسمة على قيمة العامل الآخر. فعند تغطية يبقى ظاهرًا أيضًا العامل ، الذي تُحسب قيمته مع البسط.ضاعت إشارة المقام عند حساب القيمة عند : العامل يساوي هناك ، وخارج قسمة على موجب.وُزّعت معاملات البسط على الكسرين. المجموع بسطه ، لا .بطريقة التغطية، هو القيمة عند للعبارة ، وهي ، و هو القيمة عند للعبارة ، وهي . وعند يساوي كلا الطرفين .السؤال 7ما مجموعة حلول المتراجحة ؟
ينقص استبعاد : هناك ينعدم العامل ويساوي خارج القسمة ، وهو ليس سالبًا. الجذر المضاعف لا يغيّر الإشارة، لكنه يبقى صفرًا.عومل الجذر المضاعف كأنه يغيّر الإشارة. العامل ذو الأس الزوجي موجب على جانبي جذره، ولا تتغيّر الإشارة عند عبور .هذه هي النقاط التي يكون فيها خارج القسمة موجبًا: عُكس اتجاه المتراجحة عند قراءة جدول الإشارات.لخارج القسمة إشارة خارج ، لأن العامل موجب هناك؛ وهذا الخارج سالب بين و. وعند ينعدم البسط، والمتراجحة الصارمة تستبعده.راجِع: جداول الإشارات والمتراجحات
السؤال 8ما المقارب المائل للتمثيل البياني للدالة ؟
قُسم على الحدّان الأولان فقط من البسط، كأن المقام . يجب القسمة على ، والحدّ من القاسم يغيّر خارج القسمة.هذا خارج قسمة المعاملين الرئيسيين، وهو لا يعطي مقاربًا أفقيًا إلا عندما تتساوى الدرجتان. وهنا درجة البسط أكبر بواحد، والمقارب مائل.هذا هو المقارب العمودي، الموافق لصفر المقام. أما المقارب المائل فيصف الدالة عندما يؤول إلى أو إلى .تعطي القسمة ، بحيث ، والكسر يؤول إلى عند الطرفين كليهما.السؤال 9ما مقارب التمثيل البياني للدالة عندما يؤول إلى ؟
هذا هو المقارب عندما يؤول إلى . ومن أجل سالب كبير بالقيمة المطلقة، ؛ ثم إن الجذر لا يكون سالبًا أبدًا، والمستقيم سالب من أجل .غُيّرت إشارة دون تغيير إشارة الحدّ الثابت. القيمة المطلقة تغيّر إشارة العبارة كلها .ينقص الحدّ الثابت، الذي يأتي من إتمام المربع؛ والفرق بين الدالة و يؤول إلى ، لا إلى .بإتمام المربع، ، ويقترب الجذر من ، الذي يساوي، من أجل ، العبارة . والفرق يساوي ، الذي يؤول إلى .السؤال 10يحتوي خزان على لترًا من الماء فيه غرامات من السكر في كل لتر. وابتداءً من لحظة معيّنة يُضاف إليه، دون أن يخرج منه سائل، لتر في الدقيقة من شراب سكري فيه غرامًا من السكر في كل لتر، يمتزج فورًا. ما القيم التي يأخذها تركيز السكر، بالغرامات في اللتر، ابتداءً من تلك اللحظة؟
المستقيم مقارب أفقي: الكسر لا يساوي أبدًا، فلا يبلغ الخليط تركيز الشراب الداخل.نُسي السكر الذي كان في الخزان في البداية، كأنه ماء نقي: في اللحظة الابتدائية يكون التركيز ، لا ، ومن هناك يتزايد.أُخذ متوسط التركيزين، و، كأن حجمين متساويين يُمزجان. وحجم الشراب المضاف يتزايد بلا حدّ، وتركيزه ينتهي إلى أن يغلب على الخليط.بعد دقيقة يوجد غرام من السكر في لتر: . يتناقص الكسر من نحو دون أن ينعدم أبدًا: يتزايد التركيز ابتداءً من ويقترب من ، وهو تركيز الشراب الداخل، دون أن يبلغه.السؤال 11من وحدات سابقةما مجموعة حلول المتراجحة ؟
حُلّت وحدها، ونُسي أن القيمة المطلقة تقتضي أيضًا .هذا حلّ . فالقيمة المطلقة الأصغر من تصف النقاط القريبة من ، وهي تؤلّف فترة.المتباينة تكافئ ؛ وبجمع والقسمة على نحصل على .السؤال 12من وحدات سابقةاحسب .
الإجابة الصحيحة:
بحسب التعريف، ، والأس السالب يدلّ على المقلوب: . ومن يحصل على قد قرأ إشارة الأس على أنها إشارة النتيجة.السؤال 13من وحدات سابقةما مجموعة حلول المتراجحة ؟
عند القسمة على العدد السالب يجب عكس اتجاه المتراجحة، وهنا أُبقي عليه.إشارة الطرح التي تسبق الكسر الثاني تشمل بسطه كله: ، لا .بالضرب في ، وهو موجب، نحصل على ، أي ؛ وعند القسمة على ينعكس الاتجاه: .راجِع: المعادلات والمتراجحات من الدرجة الأولى والأنظمة الخطية
جارٍ تحميل المحتوى…