الجذاآت المعتبرة — التمرين 10

📘 السنة 9 أساسي 🏫 المدرسة الإعدادية النموذجية ضفاف البحيرة 👨‍🏫 الأستاذ فوزي الغربي
التمرين 10 تفكيك 4x²−9 + تبسيط الجذور المركّبة

🧮 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 \(d = 2\sqrt{7+4\sqrt{3}}-\sqrt{13-4\sqrt{3}}\)
اكتشف الحل على ثلاث مراحل : تلميح ← خطوات ← تصحيح مفصّل

💡 تلميح — أفكار للانطلاق

  • 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 أن \(c = (3-\sqrt{3})^2 = (2+\sqrt{3}-\sqrt{3} \cdot ?)^2\) — عبّر \(3-\sqrt{3}\) بدلالة \(a\) و \(b\)
  • لـ \(d\) : بسّط التعبيرات تحت الجذر : \(7+4\sqrt{3} = (2+\sqrt{3})^2\)

🔢 خطوات الحل — باختصار

2-أ) \(B = 4x^2+4x+1-4x-10 = 4x^2-9\)

2-ب) \(4x^2-9 = (2x)^2-3^2 = (2x-3)(2x+3)\) ✓

2-ج) \((2x-3)(2x+3) = 55\) → \(4x^2-9=55\) → \(4x^2=64\) → \(x^2=16\) → \(x=4\) (لأن \(x \in \mathbb{N}\))

2-د) \(4x^2+4x+1 = (2x+1)^2\) → المعادلة تصبح \(B=0\) → \(x = \dfrac{3}{2}\) أو \(x=-\dfrac{3}{2}\)

3-ب) \(7+4\sqrt{3} = 4+4\sqrt{3}+3 = (2+\sqrt{3})^2 = a^2\) و \(13-4\sqrt{3} = 1-4\sqrt{3}+12 = ?\) → نحسب

✅ التصحيح المفصّل

1) حساب \(B\) عند \(x = 2\) :

\[B = (2\times2+1)^2-2(2\times2+5) = 25-18 = \boxed{7}\]

2-أ) نشر واختصار \(B\) :

\[B = (2x+1)^2-2(2x+5) = 4x^2+4x+1-4x-10 = \boxed{4x^2-9}\]

2-ب) تفكيك \(B\) :

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

2-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 \(x \in \mathbb{N}\) : \(\boxed{x = 4}\)

2-د) حل \(4x^2+4x+1 = 2(2x+5)\) :

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

وهذا بالضبط تعريف \(B = 0\) : \[B = (2x+1)^2-2(2x+5) = 0 \Rightarrow (2x-3)(2x+3) = 0\]

\[\boxed{x = \dfrac{3}{2} \quad \text{أو} \quad x = -\dfrac{3}{2}}\]

3-أ) حساب \(a^2\)، \(b^2\)، \(ab\) :

\[a^2 = (2+\sqrt{3})^2 = 4+4\sqrt{3}+3 = \boxed{7+4\sqrt{3}}\]

\[b^2 = (1-2\sqrt{3})^2 = 1-4\sqrt{3}+12 = \boxed{13-4\sqrt{3}}\]

\[ab = (2+\sqrt{3})(1-2\sqrt{3}) = 2-4\sqrt{3}+\sqrt{3}-2\times3 = 2-3\sqrt{3}-6 = \boxed{-4-3\sqrt{3}}\]

3-ب) حساب \(c\) و \(d\) :

حساب \(c = (3-\sqrt{3})^2\) :

\[3-\sqrt{3} = (2+\sqrt{3})+(1-2\sqrt{3}) = a+b\]

\[c = (a+b)^2 = a^2+2ab+b^2 = (7+4\sqrt{3})+2(-4-3\sqrt{3})+(13-4\sqrt{3})\] \[= 7+4\sqrt{3}-8-6\sqrt{3}+13-4\sqrt{3} = 12-6\sqrt{3}\] \[\boxed{c = 12-6\sqrt{3}}\]

تحقق : \((3-\sqrt{3})^2 = 9-6\sqrt{3}+3 = 12-6\sqrt{3}\) ✓

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 \(2\sqrt{3} > 1\) → \(b = 1-2\sqrt{3} < 0\) → \(|b| = 2\sqrt{3}-1\)

\[d = 2(2+\sqrt{3})-(2\sqrt{3}-1) = 4+2\sqrt{3}-2\sqrt{3}+1 = \boxed{5}\]

🩺 تذكير وعلاج

تذكّر جيّدا :

  • \((2x)^2=4x^2\) ؛ \(4x^2-9=(2x-3)(2x+3)\).
  • \(\sqrt{k^2}=|k|\) (وليس \(k\) دائما).
  • \((2+\sqrt{3})^2 = 7+4\sqrt{3}\).
  • \((3-x)(3+x)\) وباقي فروق المربّعات.

⚠️ أخطاء شائعة يجب تجنّبها :

  • كتابة \(\sqrt{x^2}=x\) دون القيمة المطلقة.
  • نسيان أنّ \(|1-2\sqrt{3}|=2\sqrt{3}-1\) لأنّ \(1-2\sqrt{3}<0\).

🎯 تمرين علاجي إضافي : اكتب \(\sqrt{4+2\sqrt{3}}\) على شكل \(a+b\sqrt{3}\).
(الإجابة : \(4+2\sqrt{3}=(1+\sqrt{3})^2 \Rightarrow \sqrt{4+2\sqrt{3}}=1+\sqrt{3}\).)