عبارات جبريّة — بدون وضعية

9 أساسيتمرين رقم 59
تمرين 59 \(B=(2x+1)^2-2(2x+5)\)

📐 نص التمرين

\[B = (2x+1)^2-2(2x+5)\]

1) أحسب \(B\) إذا كان \(x = 2\)
2) أ) أنشر واختصر \(B\)
ب) استنتج أن \(B = (2x-3)(2x+3)\)
ج) أوجد العدد الصحيح الطبيعي \(x\) بحيث \(B = 55\)
د) أوجد \(x\) بحيث \(4x^2+4x+1 = 2(2x+5)\)
3) لتكن \(a = 2+\sqrt{3}\) و \(b = 1-2\sqrt{3}\)
أ) أحسب \(a^2\)، \(b^2\)، \(ab\)
ب) استنتج حساباً لـ \(c = (3-\sqrt{3})^2\) و \(d = 2\sqrt{7+4\sqrt{3}}-\sqrt{13-4\sqrt{3}}\)
لم تبدأ بعد

💡 توجيهات للتفكير

  • 2-أ) انشر \((2x+1)^2\) واطرح \(2(2x+5)\).
  • 2-ب) بعد الاختصار ستحصل على \(4x^2-9\) — ما هو تفكيكه ؟
  • 3-ب) لاحظ أنّ \(c = (3-\sqrt{3})^2\) — عبّر عن \(3-\sqrt{3}\) بدلالة \(a\) و\(b\) (أي \(3-\sqrt{3}=a+b\)).
  • لـ \(d\) : بسّط التعبيرات تحت الجذر أوّلاً، مثلاً \(7+4\sqrt{3} = (2+\sqrt{3})^2 = a^2\).

📝 منهجية الحل

الخطوة 1 : عوّض \(x\) بقيمته العددية مباشرة في \(B=(2x+1)^2-2(2x+5)\).

الخطوة 2 : انشر \((2x+1)^2\) بالهويّة \((a+b)^2\)، ثمّ وزّع \(-2(2x+5)\) واجمع الحدود من نفس الدرجة.

الخطوة 3 : اكتب النتيجة على شكل \((2x)^2-3^2\) وطبّق فرق المربعين.

الخطوة 4 : لحلّ \(B=55\) في \(\mathbb{N}\)، عوّض بالصيغة المفكّكة أو المختصرة، حلّ المعادلة، ثمّ تحقّق من قبول الحلّ في \(\mathbb{N}\) فقط.

الخطوة 5 : لاحظ أنّ \(4x^2+4x+1=(2x+1)^2\)، فالمعادلة المطلوبة تكافئ \(B=0\) — استعمل التفكيك مباشرة.

الخطوة 6 : احسب \(a^2\)، \(b^2\)، \(ab\) بالنشر المباشر، ثمّ عبّر عن \(c\) و\(d\) بدلالة \(a\) و\(b\) قبل حساب الجذور (لاحظ إشارة \(b\) عند نزع القيمة المطلقة).

✅ الحل النهائي

1) حساب \(B\) عند \(x = 2\) :
\[B = (2\times2+1)^2-2(2\times2+5) = 25-18 = \boxed{7}\]
أ) نشر واختصار \(B\) :
\[B = (2x+1)^2-2(2x+5) = 4x^2+4x+1-4x-10 = \boxed{4x^2-9}\]

ب) تفكيك \(B\) :
\[B = (2x)^2-3^2 = \boxed{(2x-3)(2x+3)}\]

ج) حل \(B = 55\) في \(\mathbb{N}\) :
\[4x^2-9 = 55 \Rightarrow 4x^2 = 64 \Rightarrow x^2 = 16 \Rightarrow x = \pm 4\]
بما أن \(x \in \mathbb{N}\) : \(\boxed{x = 4}\)

د) حل \(4x^2+4x+1 = 2(2x+5)\) :
\[(2x+1)^2 = 2(2x+5)\]
وهذا بالضبط تعريف \(B = 0\) :
\[B = (2x+1)^2-2(2x+5) = 0 \Rightarrow (2x-3)(2x+3) = 0\]
\[\boxed{x = \dfrac{3}{2} \quad \text{أو} \quad x = -\dfrac{3}{2}}\]
أ) حساب \(a^2\)، \(b^2\)، \(ab\) :
\[a^2 = (2+\sqrt{3})^2 = 4+4\sqrt{3}+3 = \boxed{7+4\sqrt{3}}\]
\[b^2 = (1-2\sqrt{3})^2 = 1-4\sqrt{3}+12 = \boxed{13-4\sqrt{3}}\]
\[ab = (2+\sqrt{3})(1-2\sqrt{3}) = 2-4\sqrt{3}+\sqrt{3}-2\times3 = 2-3\sqrt{3}-6 = \boxed{-4-3\sqrt{3}}\]

ب) حساب \(c\) و\(d\) :
حساب \(c = (3-\sqrt{3})^2\) :
\[3-\sqrt{3} = (2+\sqrt{3})+(1-2\sqrt{3}) = a+b\]
\[c = (a+b)^2 = a^2+2ab+b^2 = (7+4\sqrt{3})+2(-4-3\sqrt{3})+(13-4\sqrt{3})\]
\[= 7+4\sqrt{3}-8-6\sqrt{3}+13-4\sqrt{3} = 12-6\sqrt{3}\]
\[\boxed{c = 12-6\sqrt{3}}\]
تحقّق : \((3-\sqrt{3})^2 = 9-6\sqrt{3}+3 = 12-6\sqrt{3}\) ✓

حساب \(d = 2\sqrt{7+4\sqrt{3}}-\sqrt{13-4\sqrt{3}}\) :
\[\sqrt{7+4\sqrt{3}} = \sqrt{a^2} = |a| = a = 2+\sqrt{3} \quad (\text{لأن } a > 0)\]
\[\sqrt{13-4\sqrt{3}} = \sqrt{b^2} = |b| = |1-2\sqrt{3}|\]
بما أنّ \(\left(2\sqrt{3}\right)^{2} = 12\) و \(1^{2} = 1\) و \(12 > 1\)، و العددان موجبان، فإنّ \(2\sqrt{3} > 1\) → \(b = 1-2\sqrt{3} < 0\) → \(|b| = 2\sqrt{3}-1\)
\[d = 2(2+\sqrt{3})-(2\sqrt{3}-1) = 4+2\sqrt{3}-2\sqrt{3}+1 = \boxed{5}\]