مجموعة الأعداد الكسرية النسبية

التقاطع والاتحاد
8 أساسي - الأستاذ: دفواراتي
التمرين رقم 1

نعتبر المجموعتين:

$$A = \{-4; -3; 0; 11; 5; 6; 7\}$$
$$B = \{-71; -33; -5; -4; -3; -20; -1; 0; 11; 2; 3\}$$

أوجد: $$B \cap \mathbb{Z}_-$$، $$A \cap \mathbb{Z}_+$$، $$A \cup B$$، $$A \cap B$$

الحل المفصل
تذكير مهم:
  • $$\mathbb{Z}_+$$ : مجموعة الأعداد الصحيحة الموجبة الصرف = $$\{1; 2; 3; 4; ...\}$$
  • $$\mathbb{Z}_-$$ : مجموعة الأعداد الصحيحة السالبة الصرف = $$\{...; -4; -3; -2; -1\}$$
  • $$A \cap B$$ : تقاطع المجموعتين (العناصر المشتركة)
  • $$A \cup B$$ : اتحاد المجموعتين (كل العناصر)
الخطوة 1: إيجاد $$A \cap B$$ (التقاطع)

نبحث عن العناصر الموجودة في كلا المجموعتين:

المجموعة A: $$\{-4; -3; 0; 11; 5; 6; 7\}$$

المجموعة B: $$\{-71; -33; -5; -4; -3; -20; -1; 0; 11; 2; 3\}$$

العناصر المشتركة: $$-4, -3, 0, 11$$

$$A \cap B = \{-4; -3; 0; 11\}$$
الخطوة 2: إيجاد $$A \cup B$$ (الاتحاد)

نجمع كل العناصر من المجموعتين (دون تكرار):

$$A \cup B = \{-71; -33; -20; -5; -4; -3; -1; 0; 2; 3; 5; 6; 7; 11\}$$
الخطوة 3: إيجاد $$A \cap \mathbb{Z}_+$$

نبحث عن العناصر الموجبة الصرف في المجموعة A:

من المجموعة A: $$\{-4; -3; 0; 11; 5; 6; 7\}$$

الأعداد الموجبة الصرف: $$11, 5, 6, 7$$

$$A \cap \mathbb{Z}_+ = \{5; 6; 7; 11\}$$
الخطوة 4: إيجاد $$B \cap \mathbb{Z}_-$$

نبحث عن العناصر السالبة الصرف في المجموعة B:

من المجموعة B: $$\{-71; -33; -5; -4; -3; -20; -1; 0; 11; 2; 3\}$$

الأعداد السالبة الصرف: $$-71, -33, -5, -4, -3, -20, -1$$

$$B \cap \mathbb{Z}_- = \{-71; -33; -20; -5; -4; -3; -1\}$$
التمرين رقم 2

نعتبر المجموعات التالية:

$$A = \left\{\frac{5}{6}; -\frac{3}{7}; 4; -3; \frac{1}{5}; 2\right\}$$
$$B = \left\{-7; 5; \frac{5}{6}; 4; \frac{11}{5}; -6; -3; \frac{2}{10}; -2; \frac{2}{13}; \frac{7}{9}\right\}$$
$$C = \left\{\frac{4}{3}; 0; -\frac{2}{7}; \frac{13}{8}; -88\right\}$$

حدد المجموعات التالية:

$$A \cap B$$، $$A \cap C$$، $$B \cap C$$، $$A \cap B \cap C$$

$$A \cup B$$، $$A \cup C$$، $$B \cup C$$، $$A \cup B \cup C$$

$$(A \cup B) \cap C$$، $$A \cup (B \cap C)$$

الحل المفصل
الخطوة 1: إيجاد التقاطعات

أ) $$A \cap B$$ :

العناصر المشتركة بين A و B:

$$\frac{5}{6}$$ موجود في A و B ✓

$$4$$ موجود في A و B ✓

$$-3$$ موجود في A و B ✓

$$\frac{2}{10} = \frac{1}{5}$$ موجود في B كـ $$\frac{2}{10}$$ وفي A كـ $$\frac{1}{5}$$

$$A \cap B = \left\{\frac{5}{6}; 4; -3; \frac{1}{5}\right\}$$

ب) $$A \cap C$$ :

لا توجد عناصر مشتركة بين A و C

$$A \cap C = \emptyset$$

ج) $$B \cap C$$ :

لا توجد عناصر مشتركة بين B و C

$$B \cap C = \emptyset$$

د) $$A \cap B \cap C$$ :

بما أن $$A \cap C = \emptyset$$، فإن:

$$A \cap B \cap C = \emptyset$$
الخطوة 2: إيجاد الاتحادات

أ) $$A \cup B$$ :

$$A \cup B = \left\{-7; -6; -3; -2; \frac{1}{5}; 2; 4; 5; \frac{5}{6}; \frac{11}{5}; \frac{2}{13}; \frac{7}{9}; -\frac{3}{7}\right\}$$

ب) $$A \cup C$$ :

$$A \cup C = \left\{-88; -3; -\frac{3}{7}; -\frac{2}{7}; 0; \frac{1}{5}; 2; 4; \frac{5}{6}; \frac{4}{3}; \frac{13}{8}\right\}$$

ج) $$B \cup C$$ :

$$B \cup C = \left\{-88; -7; -6; -3; -2; -\frac{2}{7}; 0; \frac{1}{5}; 4; 5; \frac{5}{6}; \frac{4}{3}; \frac{11}{5}; \frac{13}{8}; \frac{2}{13}; \frac{7}{9}\right\}$$

د) $$A \cup B \cup C$$ :

$$A \cup B \cup C = \left\{-88; -7; -6; -3; -2; -\frac{3}{7}; -\frac{2}{7}; 0; \frac{1}{5}; 2; 4; 5; \frac{5}{6}; \frac{4}{3}; \frac{11}{5}; \frac{13}{8}; \frac{2}{13}; \frac{7}{9}\right\}$$
الخطوة 3: العمليات المركبة

أ) $$(A \cup B) \cap C$$ :

نأخذ العناصر المشتركة بين $$(A \cup B)$$ و $$C$$

بما أن $$A \cap C = \emptyset$$ و $$B \cap C = \emptyset$$، فإن:

$$(A \cup B) \cap C = \emptyset$$

ب) $$A \cup (B \cap C)$$ :

بما أن $$B \cap C = \emptyset$$، فإن:

$$A \cup (B \cap C) = A \cup \emptyset = A = \left\{\frac{5}{6}; -\frac{3}{7}; 4; -3; \frac{1}{5}; 2\right\}$$
ملاحظة مهمة:

عند مقارنة الكسور، تأكد من تبسيطها. مثلاً: $$\frac{2}{10} = \frac{1}{5}$$

التمرين رقم 3

نعتبر المجموعة التالية:

$$E = \left\{-4; \frac{17}{9}; -\frac{15}{3}; 6; \frac{13}{20}; 8; 0; -\frac{8}{4}\right\}$$

أوجد:

$$E \cap \mathbb{N}$$، $$E \cap \mathbb{Z}$$، $$E \cap \mathbb{Q}$$، $$E \cap \mathbb{Z}_-$$، $$E \cap \mathbb{Q}_+$$

$$E \cap \mathbb{Q}_-$$، $$E \cap \mathbb{ID}$$، $$E \cap \mathbb{ID}_+$$، $$E \cap \mathbb{Z}_+$$، $$E \cap \mathbb{ID}_-$$

الحل المفصل
تذكير بالمجموعات الأساسية:
  • $$\mathbb{N}$$ : الأعداد الطبيعية = $$\{0; 1; 2; 3; ...\}$$
  • $$\mathbb{Z}$$ : الأعداد الصحيحة النسبية = $$\{...; -2; -1; 0; 1; 2; ...\}$$
  • $$\mathbb{Q}$$ : الأعداد الكسرية النسبية (جميع الكسور)
  • $$\mathbb{Z}_+$$ : الأعداد الصحيحة الموجبة الصرف = $$\{1; 2; 3; ...\}$$
  • $$\mathbb{Z}_-$$ : الأعداد الصحيحة السالبة الصرف = $$\{...; -3; -2; -1\}$$
  • $$\mathbb{Q}_+$$ : الأعداد الكسرية النسبية الموجبة الصرف
  • $$\mathbb{Q}_-$$ : الأعداد الكسرية النسبية السالبة الصرف
  • $$\mathbb{ID}$$ : الأعداد الصحيحة النسبية = $$\mathbb{Z}$$
الخطوة 1: تبسيط عناصر المجموعة E

أولاً، نبسط الكسور:

  • $$-\frac{15}{3} = -5$$
  • $$-\frac{8}{4} = -2$$

إذن المجموعة تصبح:

$$E = \left\{-4; \frac{17}{9}; -5; 6; \frac{13}{20}; 8; 0; -2\right\}$$
الخطوة 2: تصنيف العناصر

الأعداد الطبيعية: $$0, 6, 8$$

الأعداد الصحيحة: $$-4, -5, 6, 8, 0, -2$$

الأعداد الصحيحة الموجبة الصرف: $$6, 8$$

الأعداد الصحيحة السالبة الصرف: $$-4, -5, -2$$

الكسور الموجبة: $$\frac{17}{9}, 6, \frac{13}{20}, 8$$

الكسور السالبة: $$-4, -5, -2$$

الخطوة 3: إيجاد التقاطعات
$$E \cap \mathbb{N} = \{0; 6; 8\}$$
$$E \cap \mathbb{Z} = \{-4; -5; -2; 0; 6; 8\}$$
$$E \cap \mathbb{Q} = E = \left\{-4; \frac{17}{9}; -5; 6; \frac{13}{20}; 8; 0; -2\right\}$$
$$E \cap \mathbb{Z}_- = \{-4; -5; -2\}$$
$$E \cap \mathbb{Q}_+ = \left\{\frac{17}{9}; 6; \frac{13}{20}; 8\right\}$$
$$E \cap \mathbb{Q}_- = \{-4; -5; -2\}$$
$$E \cap \mathbb{ID} = E \cap \mathbb{Z} = \{-4; -5; -2; 0; 6; 8\}$$
$$E \cap \mathbb{ID}_+ = E \cap \mathbb{Z}_+ = \{6; 8\}$$
$$E \cap \mathbb{Z}_+ = \{6; 8\}$$
$$E \cap \mathbb{ID}_- = E \cap \mathbb{Z}_- = \{-4; -5; -2\}$$
نصيحة:

تذكر أن كل عدد صحيح هو عدد كسري نسبي، لذلك $$\mathbb{Z} \subset \mathbb{Q}$$

التمرين رقم 4

أكمل بما يناسب:

$$\mathbb{N} \cap \mathbb{Z}_- = ...$$، $$\mathbb{N} \cap \mathbb{Z}_+ = ...$$، $$\mathbb{N} \cap \mathbb{Q}_- = ...$$، $$\mathbb{N} \cap \mathbb{ID} = ...$$

$$\mathbb{Z}_- \cap \mathbb{Q}_+ = ...$$، $$\mathbb{Q}_- \cap \mathbb{ID}_+ = ...$$، $$\mathbb{ID} \cap \mathbb{Q}_+ = ...$$، $$\mathbb{Z} \cap \mathbb{N} = ...$$

$$\mathbb{Q}_+ \cup \mathbb{Q}_- = ...$$، $$\mathbb{Z}_+ \cup \mathbb{Z}_- = ...$$، $$\mathbb{Z} \cap \mathbb{ID} = ...$$، $$\mathbb{Q}_+ \cap \mathbb{Q}_- = ...$$

$$\mathbb{Z} \cup \mathbb{ID} = ...$$، $$\mathbb{Z}_+ \cup \mathbb{Z}_- \cup \{0\} = ...$$، $$\mathbb{Z}_- \cup \mathbb{Z}_+ = ...$$، $$\mathbb{ID} = ...$$

الحل المفصل
المجموعة الأولى من التمارين

1) $$\mathbb{N} \cap \mathbb{Z}_- = \emptyset$$

التفسير: الأعداد الطبيعية موجبة أو صفر، والأعداد الصحيحة السالبة الصرف سالبة، لذا لا يوجد تقاطع.

2) $$\mathbb{N} \cap \mathbb{Z}_+ = \mathbb{Z}_+ = \{1; 2; 3; ...\}$$

التفسير: الأعداد الصحيحة الموجبة الصرف موجودة في الأعداد الطبيعية.

3) $$\mathbb{N} \cap \mathbb{Q}_- = \emptyset$$

التفسير: الأعداد الطبيعية موجبة أو صفر، والأعداد الكسرية السالبة الصرف سالبة.

4) $$\mathbb{N} \cap \mathbb{ID} = \mathbb{N}$$

التفسير: $$\mathbb{ID} = \mathbb{Z}$$ وكل عدد طبيعي هو عدد صحيح.

المجموعة الثانية من التمارين

5) $$\mathbb{Z}_- \cap \mathbb{Q}_+ = \emptyset$$

التفسير: الأعداد الصحيحة السالبة لا يمكن أن تكون موجبة.

6) $$\mathbb{Q}_- \cap \mathbb{ID}_+ = \emptyset$$

التفسير: الأعداد الكسرية السالبة لا يمكن أن تكون موجبة.

7) $$\mathbb{ID} \cap \mathbb{Q}_+ = \mathbb{Z}_+$$

التفسير: $$\mathbb{ID} = \mathbb{Z}$$ والتقاطع مع الموجبة يعطي الأعداد الصحيحة الموجبة.

8) $$\mathbb{Z} \cap \mathbb{N} = \mathbb{N}$$

التفسير: كل عدد طبيعي هو عدد صحيح.

المجموعة الثالثة من التمارين

9) $$\mathbb{Q}_+ \cup \mathbb{Q}_- = \mathbb{Q}^*$$

التفسير: اتحاد الموجبة والسالبة يعطي كل الأعداد الكسرية عدا الصفر.

10) $$\mathbb{Z}_+ \cup \mathbb{Z}_- = \mathbb{Z}^*$$

التفسير: اتحاد الموجبة والسالبة يعطي كل الأعداد الصحيحة عدا الصفر.

11) $$\mathbb{Z} \cap \mathbb{ID} = \mathbb{Z}$$

التفسير: $$\mathbb{ID} = \mathbb{Z}$$ لذا التقاطع يعطي نفس المجموعة.

12) $$\mathbb{Q}_+ \cap \mathbb{Q}_- = \emptyset$$

التفسير: لا يمكن لعدد أن يكون موجباً وسالباً في نفس الوقت.

المجموعة الرابعة من التمارين

13) $$\mathbb{Z} \cup \mathbb{ID} = \mathbb{Z}$$

التفسير: $$\mathbb{ID} = \mathbb{Z}$$ لذا الاتحاد يعطي نفس المجموعة.

14) $$\mathbb{Z}_+ \cup \mathbb{Z}_- \cup \{0\} = \mathbb{Z}$$

التفسير: اتحاد الموجبة والسالبة والصفر يعطي كل الأعداد الصحيحة.

15) $$\mathbb{Z}_- \cup \mathbb{Z}_+ = \mathbb{Z}^*$$

التفسير: اتحاد الموجبة والسالبة يعطي كل الأعداد الصحيحة عدا الصفر.

16) $$\mathbb{ID} = \mathbb{Z}$$

التفسير: $$\mathbb{ID}$$ هو رمز آخر لمجموعة الأعداد الصحيحة النسبية.

التمرين رقم 5

أكمل بـ $$\subset$$ أو $$\not\subset$$ أو $$=$$:

$$\mathbb{N} ... \mathbb{Z}_-$$، $$\mathbb{N} ... \mathbb{Q}_+$$، $$\mathbb{N} ... \mathbb{Q}_-$$، $$\mathbb{ID} ... \mathbb{N}$$، $$\mathbb{Z} ... \mathbb{N}$$، $$\mathbb{N} ... \mathbb{Z}$$

$$\mathbb{ID}_- ... \mathbb{ID}$$، $$\mathbb{ID}_+ ... \mathbb{ID}$$، $$\mathbb{ID}_+ ... \mathbb{Q}_+$$، $$\mathbb{ID}_- ... \mathbb{Q}_-$$، $$\mathbb{ID} ... \mathbb{Q}$$

$$\mathbb{Z}_- ... \mathbb{Q}_-$$، $$\mathbb{Z}_+ ... \mathbb{Q}_+$$، $$\mathbb{Z} ... \mathbb{ID}$$، $$\mathbb{Q}_+ ... \mathbb{Q}_-$$

$$\mathbb{ID}_+ ... \mathbb{Z}_+$$، $$\mathbb{ID}_- ... \mathbb{Z}_-$$، $$\mathbb{Q}_+ ... \mathbb{Q}_-$$، $$\mathbb{Q}_+ \cup \mathbb{Q}_- ... \mathbb{Q}$$

الحل المفصل
تذكير برموز العلاقات:
  • $$A \subset B$$ : A مجموعة جزئية من B (كل عناصر A موجودة في B)
  • $$A \not\subset B$$ : A ليست مجموعة جزئية من B
  • $$A = B$$ : المجموعتان متساويتان
المجموعة الأولى

1) $$\mathbb{N} \not\subset \mathbb{Z}_-$$

التفسير: الأعداد الطبيعية تحتوي على أعداد موجبة والصفر، بينما $$\mathbb{Z}_-$$ سالبة فقط.

2) $$\mathbb{N} \not\subset \mathbb{Q}_+$$

التفسير: الصفر موجود في $$\mathbb{N}$$ لكن غير موجود في $$\mathbb{Q}_+$$ (الموجبة الصرف).

3) $$\mathbb{N} \not\subset \mathbb{Q}_-$$

التفسير: الأعداد الطبيعية موجبة أو صفر، و$$\mathbb{Q}_-$$ سالبة فقط.

4) $$\mathbb{ID} \not\subset \mathbb{N}$$

التفسير: $$\mathbb{ID} = \mathbb{Z}$$ يحتوي على أعداد سالبة غير موجودة في $$\mathbb{N}$$.

5) $$\mathbb{Z} \not\subset \mathbb{N}$$

التفسير: $$\mathbb{Z}$$ يحتوي على أعداد سالبة غير موجودة في $$\mathbb{N}$$.

6) $$\mathbb{N} \subset \mathbb{Z}$$

التفسير: كل عدد طبيعي هو عدد صحيح.

المجموعة الثانية

7) $$\mathbb{ID}_- \subset \mathbb{ID}$$

التفسير: الأعداد الصحيحة السالبة جزء من الأعداد الصحيحة.

8) $$\mathbb{ID}_+ \subset \mathbb{ID}$$

التفسير: الأعداد الصحيحة الموجبة جزء من الأعداد الصحيحة.

9) $$\mathbb{ID}_+ \subset \mathbb{Q}_+$$

التفسير: كل عدد صحيح موجب هو عدد كسري موجب.

10) $$\mathbb{ID}_- \subset \mathbb{Q}_-$$

التفسير: كل عدد صحيح سالب هو عدد كسري سالب.

11) $$\mathbb{ID} \subset \mathbb{Q}$$

التفسير: كل عدد صحيح هو عدد كسري نسبي.

المجموعة الثالثة

12) $$\mathbb{Z}_- \subset \mathbb{Q}_-$$

التفسير: كل عدد صحيح سالب هو عدد كسري سالب.

13) $$\mathbb{Z}_+ \subset \mathbb{Q}_+$$

التفسير: كل عدد صحيح موجب هو عدد كسري موجب.

14) $$\mathbb{Z} = \mathbb{ID}$$

التفسير: $$\mathbb{ID}$$ هو رمز آخر لمجموعة الأعداد الصحيحة.

15) $$\mathbb{Q}_+ \not\subset \mathbb{Q}_-$$

التفسير: الأعداد الموجبة لا يمكن أن تكون جزءاً من الأعداد السالبة.

المجموعة الرابعة

16) $$\mathbb{ID}_+ = \mathbb{Z}_+$$

التفسير: $$\mathbb{ID} = \mathbb{Z}$$ لذا $$\mathbb{ID}_+ = \mathbb{Z}_+$$.

17) $$\mathbb{ID}_- = \mathbb{Z}_-$$

التفسير: $$\mathbb{ID} = \mathbb{Z}$$ لذا $$\mathbb{ID}_- = \mathbb{Z}_-$$.

18) $$\mathbb{Q}_+ \not\subset \mathbb{Q}_-$$

التفسير: الأعداد الموجبة لا يمكن أن تكون جزءاً من الأعداد السالبة.

19) $$\mathbb{Q}_+ \cup \mathbb{Q}_- \subset \mathbb{Q}$$

التفسير: اتحاد الموجبة والسالبة جزء من كل الأعداد الكسرية (ينقص الصفر).

خلاصة مهمة:

تذكر دائماً الترتيب: $$\mathbb{N} \subset \mathbb{Z} \subset \mathbb{Q}$$ وأن $$\mathbb{ID} = \mathbb{Z}$$