ملخص
يستنتج درسنا هذا من صيغ جيب المجموع والفرق وجيب تمامهما الصيغَ التي تحوّل جداءات الجيوب وجيوب التمام إلى مجاميع، وبالعكس تحوّل المجاميع إلى جداءات، ويفسّر هذه الأخيرة على دائرة الوحدة بواسطة منتصف وتر الدائرة. ويبرهن أن كل عبارة تُكتب على الشكل التوافقي ، حيث وزاوية وحيدة في ، ويستخرج من ذلك مداها بطريقتين، إحداهما متباينة كوشي-شفارتز، ويخلص إلى أن تراكب تذبذبين لهما التردد نفسه هو تذبذب أيضًا. ويفسّر الضربات بأنها جداء تذبذب بطيء في تذبذب سريع، وبالضرب في عامل يجعل المجموع تلسكوبيًا يحسب بصيغة مغلقة مجاميع جيوب زوايا في متوالية حسابية ومجاميع جيوب تمامها.
أهداف التعلم
- استنتاج صيغ تحويل الجداء إلى مجموع وتحويل المجموع إلى جداء انطلاقًا من صيغ المجموع والفرق، وتفسير هذه الأخيرة على دائرة الوحدة.
- كتابة كل عبارة على الشكل التوافقي، والبرهان على وجود سعتها وزاويتها ووحدانيتهما، واستعمالها لإيجاد المدى والقيم العظمى والصغرى.
- التعرّف على تراكب تذبذبين لهما التردد نفسه بوصفه تذبذبًا، ووصف الضربات بواسطة منحناها المغلِّف.
- حساب مجاميع جيوب وجيوب تمام في متوالية حسابية بواسطة المجاميع التلسكوبية، وتطبيق هذه التحويلات على تبسيط العبارات وعلى البرهان على المتطابقات.
من الجداءات إلى المجاميع
في درس صيغ المجموع والفرق بُرهنت، لجميع الأعداد الحقيقية و، المساويات الأربع الآتية:
تحتوي الصيغتان في كل زوج على الجداءين أنفسهما، ولا تختلفان إلا في إشارة الجداء الثاني. وإذا كان الأمر كذلك، فعند جمعهما أو طرح إحداهما من الأخرى يُحذف أحد الجداءين ويتضاعف الآخر: فكل جداء جيب أو جيب تمام في جيب أو جيب تمام آخر يُعبَّر عنه بنصف مجموع أو بنصف فرق جيوب أو جيوب تمام. هذه الصيغ، المسماة صيغ البروستافيريسيس (من اليونانية، «الجمع والطرح»)، أفادت فلكيي أواخر القرن السادس عشر، ومنهم تيخو براهي، في ردّ ضرب الأعداد الكثيرة الأرقام إلى عمليات جمع وطرح، بالرجوع إلى جداول الجيوب، قبل أن ينشر جون نابيير جداول اللوغاريتمات سنة 1614.
لجميع الأعداد الحقيقية و، الجداء هو نصف مجموع و؛ والجداء هو نصف الفرق بين هذين الجيبين نفسيهما؛ والجداء هو نصف مجموع و، والجداء هو نصف الفرق بينهما.
تنتج كل صيغة من جمع صيغتي زوج واحد أو من طرح إحداهما من الأخرى. ويوضّحها الرسم مع و: الجداء، بالخط العريض، ينطبق على نصف مجموع أو نصف فرق التذبذبين اللذين تردداهما و، بالخط الرفيع.
البرهان
نجمع صيغتي جيب المجموع وجيب الفرق: فيُحذف الحدّان . وبالقسمة على نحصل على الصيغة الأولى.
وإذا طرحنا بدل الجمع، يُحذف الحدّان .
ونعمل بالطريقة نفسها مع صيغتي جيب التمام. عند جمعهما تُحذف جداءات الجيوب.
وعندما تُطرح صيغة جيب تمام المجموع من صيغة جيب تمام الفرق، تُحذف جداءات جيوب التمام.
مع ، وبما أن و، نستعيد صيغة ضعف الزاوية للجيب وصيغ خفض الأس من درس صيغ المجموع والفرق. وفي الرسم، يتذبذب بدور حول .
تسمح هذه الصيغ بحساب جداءات لا تؤول إلى القيم الخاصة عاملًا عاملًا. فمثلًا، مع و، يكون مجموع الزاويتين والفرق بينهما :
غير أن الفائدة الأساسية لهذه الصيغ أمر آخر: فجداء تذبذبين، وهو صعب التصوّر، هو تراكب تذبذبين ترددهما مجموع ترددي العاملين والفرق بينهما. وهكذا، .
جارٍ تحميل المحتوى…