انتقل إلى المحتوى
Topos Uranos

ملخص

يفتتح هذا الدرس الوحدة الرابعة من الدورة، المخصصة للمصفوفات والبنى الجبرية. ويعرض الدروس السبعة التي تتألف منها والخيط الذي يربط بينها: فجدول معاملات نظام خطي يصير كائنًا له عملياته الخاصة، والمحدد يحسم متى يكون لنظام مربع حل وحيد، والمصفوفة العكسية تحله دفعةً واحدة، والمصفوفات تُقرأ تحويلاتٍ للمستوى، والأعداد المركبة تعود عائلةً من المصفوفات، وما هو مشترك بين كل هذه الحسابات يتكثف في مفاهيم الزمرة والحلقة الجبرية والحقل. ويستعرض الخلفية التاريخية لهذه الأفكار، من الفصول التسعة في الفن الرياضي إلى كايلي وغالوا ونويتر؛ ويصوغ بدقة المسألتين اللتين نشأت منهما، حلَّ الأنظمة الخطية وحلَّ المعادلات الحدودية بالجذور؛ ويبيّن أين تُستعمل من جديد: في هذه الدورة، ولا سيما في الهندسة التحليلية في الفضاء التي تختمها، وفي دورات أخرى على الموقع، وفي العلم والتقنية.

أهداف التعلم

  1. وصف ترتيب دروس الوحدة وتفسير ما يضيفه كل منها إلى دراسة الأنظمة الخطية وتحويلات المستوى والبنى الجبرية.
  2. وضع مفاهيم المصفوفة والمحدد والزمرة في سياقها التاريخي، مع تسمية المسألة التي جاء كل منها ليحلها.
  3. صياغة مسألة كلاسيكية ذات ثلاثة مجاهيل على هيئة معادلة مصفوفية، وحلها بالحذف وبالمحددات.
  4. التفسير، بمثال معادلة الدرجة الثانية، لماذا أفضت دراسة تبديلات جذور معادلة ما إلى مفهوم الزمرة، وتحديد استعمالات حالية للمصفوفات وللبنى الجبرية.

تقييم الدخول

قبل اجتياز الوحدة يحسن قياس نقطة البداية. فالأسئلة التسعة الأولى تتناول دروس المحتوى السبعة، مع سؤالين للدرسين المركزيين، درس المحددات ودرس المصفوفة العكسية، والسؤال العاشر مسألة نمذجة تطلب صياغة وضعية في سياق بضرب المصفوفات؛ وتُقاس المهارات نفسها مرة أخرى في النهاية، في درس الخلاصة. أما الأسئلة الثلاثة الأخيرة فتتحقق مما تعدّه الوحدة معلومًا من دورة الجبر والهندسة 1 ومن الوحدة المخصصة للأعداد المركبة في الشكل القطبي. ولا توجد درجة: وإنما يفيد هذا الاختبار في معرفة ما يُتقَن ومواضع التوقف.

تقييم الدخول

قبل أن تبدأ الوحدة، قِس نقطة انطلاقك. إنه تقييم ذاتي قصير: لا يُمنح عليه درجة، وتُحفظ نتيجته في متصفحك فقط.

  1. السؤال 1لتكن A=(1234)A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \end{pmatrix} وB=(0121)B = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 2 & 1 \end{pmatrix}. ما الجداء ABAB؟

  2. السؤال 2ليكن نظام المعادلات x+y+z=1x + y + z = 1 وx+2y+3z=2x + 2y + 3z = 2 و2x+3y+4z=k2x + 3y + 4z = k. ما قيم kk التي يكون عندها متسقًا، وكم حلًّا له عندئذ؟

  3. السؤال 3احسب محدد المصفوفة التي صفوفها (2,1,1)\left( 2, 1, 1 \right) و(1,3,−1)\left( 1, 3, -1 \right) و(0,1,4)\left( 0, 1, 4 \right).

  4. السؤال 4لتكن AA مصفوفة من الدرجة 33 حيث det⁡A=2\det A = 2. كم يساوي det⁡(3AT)\det\left( 3 A^{\mathsf{T}} \right)؟

  5. السؤال 5ما المصفوفة العكسية للمصفوفة A=(3512)A = \begin{pmatrix} 3 & 5 \\ 1 & 2 \end{pmatrix}؟

  6. السؤال 6لتكن AA وBB وCC مصفوفات مربعة من الدرجة نفسها، حيث AA وBB قابلتان للقلب. ما حل المعادلة AXB=CAXB = C؟

  7. السؤال 7ما مصفوفة تحويل المستوى الذي يدير كل متجه ربع دورة كاملة عكس اتجاه عقارب الساعة حول نقطة الأصل ثم يعكسه في محور الفواصل؟

  8. السؤال 8لتكن M(z)M(z) مصفوفة الضرب في العدد المركب zz. احسب det⁡M(3−4i)\det M(3 - 4i).

  9. السؤال 9أيّ هذه المجموعات، مع العملية المشار إليها، زمرة؟

  10. السؤال 10في مدينة 600600 ألف ساكن في مركزها و400400 ألف في ضواحيها. وفي كل سنة، ينتقل 1010 بالمئة من سكان المركز إلى الضواحي و2020 بالمئة من سكان الضواحي إلى المركز؛ ولا يصل أحد غيرهم ولا يغادر. إذا بقيت النسب على حالها، فكم ألف ساكن سيكون في المركز بعد سنتين؟

  11. السؤال 11من وحدات سابقةحلّ بقاعدة كرامر النظام 2x+3y=72x + 3y = 7، x−y=1x - y = 1، وأعطِ قيمة xx.

  12. السؤال 12من وحدات سابقةأوجد مقلوب 44 بترديد 99، أي الباقي xx بين 00 و88 بحيث يكون 4x≡1(mod9)4x \equiv 1 \pmod{9}.

  13. السؤال 13من وحدات سابقةما الشكل القطبي للعدد 1+i31 + i\sqrt{3}؟