سلسلة تمارين: مجموعة الأعداد الكسرية $$\mathbb{Q}$$

المستوى: الرابعة (متوسط) الأعداد الكسرية والعمليات عليها
الانتماء والاحتواء في المجموعات
تمرين 1

1) أكمل بـ $$\in$$ أو $$\notin$$:

أ) $$\dfrac{21}{3}\ldots\mathbb{N}\;;\qquad\dfrac{41}{3}\ldots\mathbb{N}\;;\qquad\dfrac{41}{3}\ldots\mathbb{Q}$$

ب) $$\dfrac{21}{3}\ldots\mathfrak{D}\;;\qquad -\dfrac{40}{12}\ldots\mathbb{Q}\;;\qquad\dfrac{125}{375}\ldots\mathbb{Q}^{+}$$

ج) $$-\dfrac{365}{73}\ldots\mathbb{Z}\;;\qquad\dfrac{121}{11}\ldots\mathbb{Q}\;;\qquad\dfrac{42}{6}\ldots\mathbb{D}$$

2) أكمل بـ $$\subset$$ أو $$\not\subset$$:

$$\mathbb{N}\ldots\mathbb{Q}\;;\qquad \mathbb{Z}\ldots\mathbb{N}\;;\qquad\mathfrak{D}\ldots\mathbb{Q}\;;\qquad\mathbb{Q}\ldots\mathbb{D}$$

التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر

تذكر تعريف المجموعات: $$\mathbb{N}$$ (طبيعية)، $$\mathbb{Z}$$ (صحيحة نسبية)، $$\mathfrak{D}$$ (عشرية)، $$\mathbb{Q}$$ (كسرية). قم بتبسيط كل كسر لتحديد المجموعة التي ينتمي إليها. $$\in$$ تستخدم للعناصر، و $$\subset$$ للمجموعات.

📝 الطريقة

1) قم بحساب أو تبسيط كل كسر:
$$\dfrac{21}{3} = 7$$. العدد 7 طبيعي وعشري وكسري.
$$\dfrac{41}{3}$$ لا يمكن تبسيطه إلى عدد صحيح أو عشري.
$$-\dfrac{365}{73} = -5$$. العدد -5 صحيح نسبي وكسري.
2) تذكر تراتبية المجموعات: $$\mathbb{N} \subset \mathbb{Z} \subset \mathfrak{D} \subset \mathbb{Q}$$.

الحل الكامل

1) أ) $$\dfrac{21}{3} \in \mathbb{N}\;;\qquad\dfrac{41}{3} \notin \mathbb{N}\;;\qquad\dfrac{41}{3} \in \mathbb{Q}$$

ب) $$\dfrac{21}{3} \in \mathfrak{D}\;;\qquad -\dfrac{40}{12} \in \mathbb{Q}\;;\qquad\dfrac{125}{375} \in \mathbb{Q}^{+}$$

ج) $$-\dfrac{365}{73} \in \mathbb{Z}\;;\qquad\dfrac{121}{11} \in \mathbb{Q}\;;\qquad\dfrac{42}{6} \in \mathbb{D}$$

2) $$\mathbb{N} \subset \mathbb{Q}\;;\qquad \mathbb{Z} \not\subset \mathbb{N}\;;\qquad\mathfrak{D} \subset \mathbb{Q}\;;\qquad\mathbb{Q} \not\subset \mathbb{D}$$

القاسم المشترك الأكبر والمضاعف المشترك الأصغر
تمرين 2

1) احسب $$PGCD\;(504\;;\ 492)$$ و $$PGCD\;(888\;;\ 777)$$ ثم اختزل الكسرين: $$A=\dfrac{504}{492}$$ و $$B=-\dfrac{888}{777}$$

2) في كل حالة، حدد $$PPCM\;(a\;,\ b)$$ و $$PGCD\;(a\;,\ b)$$:
الحالة الأولى: $$a=504\;;\quad b=492$$
الحالة الثانية: $$a=121\;;\quad b=210$$

3) بين أن 1029 من مضاعفات 147. استنتج $$PGCD\;(1029\;;\ 147)$$ و $$PPCM\;(1029\;;\ 147)$$.

التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر

استخدم خوارزمية إقليدس (القسمات المتتالية) لإيجاد القاسم المشترك الأكبر. لاختزال كسر، اقسم البسط والمقام على PGCD. تذكر العلاقة: $$a \times b = PGCD(a,b) \times PPCM(a,b)$$. إذا كان عدد مضاعفاً لآخر، فإن PGCD هو الأصغر و PPCM هو الأكبر.

📝 الطريقة

1) $$504 = 492 \times 1 + 12$$. $$492 = 12 \times 41 + 0$$. إذن $$PGCD(504, 492) = 12$$. لاختزال A، اقسم 504 و 492 على 12.

2) لقد حسبت PGCD في السؤال 1. استخدم العلاقة $$PPCM(a,b) = (a \times b) / PGCD(a,b)$$ لحساب PPCM.

3) اقسم 1029 على 147. إذا كان الباقي صفرًا، فهو مضاعف. في هذه الحالة، $$PGCD(1029, 147) = 147$$ و $$PPCM(1029, 147) = 1029$$.

الحل الكامل

1) $$PGCD(504, 492) = 12$$. $$A=\dfrac{504 \div 12}{492 \div 12} = \dfrac{42}{41}$$.
$$PGCD(888, 777) = 111$$. $$B=-\dfrac{888 \div 111}{777 \div 111} = -\dfrac{8}{7}$$.

2) الحالة الأولى: $$PGCD(504, 492)=12$$, $$PPCM(504, 492) = (504 \times 492) / 12 = 20664$$.
الحالة الثانية: $$PGCD(121, 210)=1$$, $$PPCM(121, 210) = 121 \times 210 = 25410$$.

3) $$1029 = 147 \times 7$$. نعم، هو مضاعف. إذن: $$PGCD(1029, 147) = 147$$ و $$PPCM(1029, 147) = 1029$$.

العمليات في $$\mathbb{Q}$$
تمرين 3

1) احسب المجاميع ثم اختزل: $$A=\dfrac{3}{4}+\dfrac{5}{-3}\;;\quad B=\left(-\dfrac{2}{7}\right)+\left(-\dfrac{3}{2}\right)$$

2) احسب الفروق ثم اختزل: $$A=\dfrac{3}{4}-\dfrac{2}{3}\;;\quad B=3-\left(-\dfrac{3}{2}\right)$$

3) احسب الجداءات ثم اختزل: $$A=\dfrac{4}{3}\times -\dfrac{9}{12}\;;\quad B=\dfrac{125}{14}\times\dfrac{49}{-50}$$

4) احسب خوارج القسمة ثم اختزل: $$A=-\dfrac{\dfrac{2}{3}}{-\dfrac{4}{5}}\;;\quad D=-\dfrac{4}{15}\div +\dfrac{14}{25}$$

5) احسب القوى ثم اختزل: $$A=\left(+\dfrac{2}{5}\right)^{5}\;;\quad C=\left(+\dfrac{1}{2}\right)^{-5}$$

التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر

للجمع والطرح، وحّد المقامات. للضرب، اضرب البسط في البسط والمقام في المقام. للقسمة، اضرب في مقلوب الكسر الثاني. للقوة السالبة، اقلب الكسر وغير إشارة دليل القوة.

📝 الطريقة

1) $$A=\dfrac{3}{4}-\dfrac{5}{3} = \dfrac{3\times3 - 5\times4}{12}$$

2) $$B=3+\dfrac{3}{2} = \dfrac{3\times2+3}{2}$$

3) $$A=\dfrac{4 \times (-9)}{3 \times 12}$$. اختزل قبل الضرب.

4) $$A = \dfrac{2}{3} \times \dfrac{5}{4}$$. $$D = -\dfrac{4}{15} \times \dfrac{25}{14}$$.

5) $$C = \left(\dfrac{2}{1}\right)^{5} = 2^5$$.

الحل الكامل

1) $$A=\dfrac{9-20}{12} = -\dfrac{11}{12}\;;\quad B=\dfrac{-4-21}{14} = -\dfrac{25}{14}$$

2) $$A=\dfrac{9-8}{12} = \dfrac{1}{12}\;;\quad B=\dfrac{6+3}{2} = \dfrac{9}{2}$$

3) $$A=\dfrac{4}{3}\times -\dfrac{3}{4} = -1\;;\quad B=\dfrac{125 \times 49}{14 \times (-50)} = \dfrac{5 \times 7}{2 \times (-2)} = -\dfrac{35}{4}$$

4) $$A=\dfrac{2}{3} \times \dfrac{5}{4} = \dfrac{5}{6}\;;\quad D=-\dfrac{4}{15} \times \dfrac{25}{14} = -\dfrac{2\times2\times5\times5}{3\times5\times2\times7} = -\dfrac{10}{21}$$

5) $$A=\dfrac{2^5}{5^5} = \dfrac{32}{3125}\;;\quad C = \left(\dfrac{2}{1}\right)^5 = 32$$

مسألة: توجيه التلاميذ
تمرين 4

في قسم من السنة الثالثة، $$\dfrac{2}{3}$$ التلاميذ يرغبون في مواصلة دراستهم في التعليم العام، $$\dfrac{1}{6}$$ يريدون الذهاب إلى التعليم التكنولوجي، والخمسة تلاميذ المتبقين يرغبون في الذهاب إلى التعليم المهني.

1) ما هو الكسر الذي يمثل عدد التلاميذ الذين يريدون الذهاب إلى التعليم المهني؟

2) حدد عدد تلاميذ القسم.

3) حدد عدد التلاميذ الراغبين في مواصلة دراستهم في التعليم العام.

التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر

مجموع كل أجزاء القسم (الكسور) يجب أن يساوي 1 (القسم كاملاً). استخدم هذه المعلومة لإيجاد الكسر المتبقي. هذا الكسر يمثل 5 تلاميذ.

📝 الطريقة

1) الكسر المتبقي = $$1 - (\dfrac{2}{3} + \dfrac{1}{6})$$. وحّد المقامات لحساب المجموع.

2) إذا كان الكسر الذي وجدته في (1) يمثل 5 تلاميذ، فما هو العدد الإجمالي للتلاميذ (الذي يمثله الكسر 1)؟

3) اضرب العدد الإجمالي للتلاميذ في الكسر $$\dfrac{2}{3}$$.

الحل الكامل

1) الكسر المتبقي = $$1 - (\dfrac{4}{6} + \dfrac{1}{6}) = 1 - \dfrac{5}{6} = \dfrac{1}{6}$$.

2) $$\dfrac{1}{6}$$ من التلاميذ يمثل 5 أشخاص. إذن العدد الإجمالي للتلاميذ هو $$5 \times 6 = 30$$ تلميذاً.

3) عدد تلاميذ التعليم العام = $$30 \times \dfrac{2}{3} = 20$$ تلميذاً.

مسألة: مقارنة أنصاف الأقطار
تمرين 5

نصف قطر عطارد يساوي $$\dfrac{3}{8}$$ من نصف قطر الأرض. نصف قطر القمر يساوي $$\dfrac{3}{11}$$ من نصف قطر الأرض.

ما هو الكسر الذي يمثل نصف قطر القمر بالنسبة لنصف قطر عطارد؟

التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر

لنرمز لنصف قطر الأرض بـ $$R_T$$. إذن نصف قطر عطارد هو $$R_M = \dfrac{3}{8} R_T$$ ونصف قطر القمر هو $$R_L = \dfrac{3}{11} R_T$$. المطلوب هو إيجاد النسبة $$\dfrac{R_L}{R_M}$$.

📝 الطريقة

المطلوب هو حساب $$\dfrac{R_L}{R_M} = \dfrac{\frac{3}{11} R_T}{\frac{3}{8} R_T}$$.

يمكنك تبسيط $$R_T$$ من البسط والمقام. يتبقى لديك قسمة كسرين.

$$\dfrac{\frac{3}{11}}{\frac{3}{8}} = \dfrac{3}{11} \times \dfrac{8}{3}$$.

الحل الكامل

النسبة المطلوبة هي $$\dfrac{\text{نصف قطر القمر}}{\text{نصف قطر عطارد}} = \dfrac{\frac{3}{11} \times \text{نصف قطر الأرض}}{\frac{3}{8} \times \text{نصف قطر الأرض}}$$

$$= \dfrac{3}{11} \div \dfrac{3}{8} = \dfrac{3}{11} \times \dfrac{8}{3} = \dfrac{8}{11}$$.

إذن، نصف قطر القمر يساوي $$\dfrac{8}{11}$$ من نصف قطر عطارد.