سلسلة تمارين شاملة في الجبر والهندسة (تاسعة أساسي)

التبسيط والقيمة المطلقة
التمرين الأول

ليكن $x$ عددا حقيقيا حيث $x = 2-\sqrt{5}$.

1) بيّن أن $|x| = \sqrt{5}-2$.
2) نعتبر العبارة $A = x - 2\sqrt{5} + |\sqrt{5}-3| + 2x$. بسّط العبارة $A$.
3) نعتبر العبارة $B = x^2 - 4x + 4$. بيّن أن $B = 5$.

التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر عام (التمرين 1)

1) قارن $2$ و $\sqrt{5}$ لتحديد إشارة $x$.
2) $A$ تتضمن قيمتين مطلقتين، بسّط كل منهما على حدة.
3) $B$ متطابقة شهيرة من الشكل $(u-v)^2$ أو عوض مباشرة قيمة $x$ في العبارة.

📝 الطريقة العامة (التمرين 1)

1) $2^2=4$ و $(\sqrt{5})^2=5$. بما أن $4 < 5$، فإن $2 < \sqrt{5}$، إذن $x$ سالب. $|x|=-x=\sqrt{5}-2$.
2) $| \sqrt{5}-3 | = 3-\sqrt{5}$. عوض القيم في $A$ وبسّط.
3) $B = (x-2)^2$. عوض قيمة $x$ في هذا الشكل المبسّط.

الحل الكامل للتمرين الأول

1) تبيين أن $|x| = \sqrt{5}-2$:

$$ x = 2 - \sqrt{5} $$
$$ \text{بما أن } 2 < \sqrt{5} \text{ فإن } 2-\sqrt{5} < 0 $$
$$ |x| = -(2-\sqrt{5}) $$
$$ |x| = \sqrt{5}-2 $$

2) تبسيط العبارة $A$:

$$ A = x - 2\sqrt{5} + |\sqrt{5}-3| + 2x $$
$$ A = 3x - 2\sqrt{5} + (3-\sqrt{5}) \quad (\text{لأن } \sqrt{5} < 3) $$
$$ A = 3(2-\sqrt{5}) - 2\sqrt{5} + 3-\sqrt{5} $$
$$ A = 6 - 3\sqrt{5} - 2\sqrt{5} + 3 - \sqrt{5} $$
$$ A = (6+3) + (-3\sqrt{5} - 2\sqrt{5} - \sqrt{5}) $$
$$ A = 9 - 6\sqrt{5} $$

3) تبيين أن $B = 5$:

$$ B = x^2 - 4x + 4 $$
$$ B = (x-2)^2 \quad (\text{متطابقة شهيرة}) $$
$$ B = ( (2-\sqrt{5}) - 2 )^2 $$
$$ B = (-\sqrt{5})^2 $$
$$ B = 5 $$
التحليل وحل المعادلات
التمرين الثاني

نعتبر العبارة $E = 4x^2 - 1 + (2x-1)(3x+2)$ حيث $x$ عدد حقيقي.

1) حلل العبارة $E$ إلى جذاء عوامل من الدرجة الأولى.
2) حل المعادلة $E=0$.
3) أوجد $x$ علما أن $|-x^2 - 1| = 5$.

التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر عام (التمرين 2)

1) $4x^2-1$ هي متطابقة شهيرة من الشكل $u^2-v^2$. استخرج العامل المشترك.
2) استعمل خاصية الجذاء المعدوم: $A \times B = 0$ تعني $A=0$ أو $B=0$.
3) بما أن $x^2 \ge 0$، فإن $-x^2-1$ سالب قطعا، إذن $|-x^2-1| = -(-x^2-1) = x^2+1$.

📝 الطريقة العامة (التمرين 2)

1) $4x^2-1 = (2x-1)(2x+1)$. $E = (2x-1) [ (2x+1) + (3x+2) ] = (2x-1)(5x+3)$.
2) $E=0$ تعني $2x-1=0$ أو $5x+3=0$.
3) المعادلة تكافئ $x^2+1=5$ أي $x^2=4$.

الحل الكامل للتمرين الثاني

1) تحليل العبارة $E$:

$$ E = 4x^2 - 1 + (2x-1)(3x+2) $$
$$ E = (2x-1)(2x+1) + (2x-1)(3x+2) \quad (\text{تحليل } 4x^2-1) $$
$$ E = (2x-1) [ (2x+1) + (3x+2) ] $$
$$ E = (2x-1) [ 2x+1 + 3x+2 ] $$
$$ E = (2x-1)(5x+3) $$

2) حل المعادلة $E=0$:

$$ (2x-1)(5x+3) = 0 $$
$$ 2x-1 = 0 \quad \text{أو} \quad 5x+3 = 0 $$
$$ 2x = 1 \quad \text{أو} \quad 5x = -3 $$
$$ x = \frac{1}{2} \quad \text{أو} \quad x = -\frac{3}{5} $$

3) حل المعادلة $|-x^2 - 1| = 5$:

$$ \text{بما أن } x^2 \ge 0 \text{ فإن } -x^2 \le 0 $$
$$ \text{إذن } -x^2 - 1 < 0 $$
$$ |-x^2 - 1| = -(-x^2 - 1) = x^2 + 1 $$
$$ \text{المعادلة تصبح: } x^2 + 1 = 5 $$
$$ x^2 = 4 $$
$$ x = \sqrt{4} \quad \text{أو} \quad x = -\sqrt{4} $$
$$ x = 2 \quad \text{أو} \quad x = -2 $$
تطبيق نظرية طالس في المثلث
التمرين الثالث

في الرسم المقابل، $ABC$ مثلث حيث $M$ نقطة من $(AB)$ و $N$ نقطة من $(AC)$ بحيث $(MN)$ يوازي $(BC)$.

لدينا الأبعاد التالية: $AM = \sqrt{2}$, $MB = 2$, $AN = 3$.

1) أثبت أن $\frac{AM}{AB} = \frac{\sqrt{2}}{2+\sqrt{2}}$.
2) استنتج أن $\frac{AM}{AB} = \sqrt{2}-1$.
3) أحسب البعد $AC$ ثم البعد $NC$.

التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر عام (التمرين 3)

1) $AB = AM + MB$.
2) أزل الجذر من مقام الكسر $\frac{\sqrt{2}}{2+\sqrt{2}}$ بالضرب في المرافق $2-\sqrt{2}$.
3) استعمل نظرية طالس وعلاقة الأبعاد $AC = AN + NC$. تذكّر أن شرط الاستقامية يكتب: $M$ ينتمي إلى $(AB)$.

📝 الطريقة العامة (التمرين 3)

1) $\frac{AM}{AB} = \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}+2}$.
2) $\frac{\sqrt{2}(2-\sqrt{2})}{(2+\sqrt{2})(2-\sqrt{2})} = \frac{2\sqrt{2}-2}{4-2} = \sqrt{2}-1$.
3) $\frac{AN}{AC} = \frac{AM}{AB} = \sqrt{2}-1$. $AC = \frac{AN}{\sqrt{2}-1}$. $NC = AC - AN$.

الحل الكامل للتمرين الثالث

1) إثبات أن $\frac{AM}{AB} = \frac{\sqrt{2}}{2+\sqrt{2}}$:

$$ AB = AM + MB $$
$$ AB = \sqrt{2} + 2 $$
$$ \frac{AM}{AB} = \frac{\sqrt{2}}{2+\sqrt{2}} $$

2) استنتاج أن $\frac{AM}{AB} = \sqrt{2}-1$:

$$ \frac{AM}{AB} = \frac{\sqrt{2}}{2+\sqrt{2}} $$
$$ \frac{AM}{AB} = \frac{\sqrt{2}(2-\sqrt{2})}{(2+\sqrt{2})(2-\sqrt{2})} \quad (\text{الضرب في المرافق } 2-\sqrt{2}) $$
$$ \frac{AM}{AB} = \frac{2\sqrt{2} - (\sqrt{2})^2}{2^2 - (\sqrt{2})^2} $$
$$ \frac{AM}{AB} = \frac{2\sqrt{2} - 2}{4 - 2} $$
$$ \frac{AM}{AB} = \frac{2(\sqrt{2} - 1)}{2} $$
$$ \frac{AM}{AB} = \sqrt{2}-1 $$

3) حساب البعد $AC$ ثم البعد $NC$ (تطبيق نظرية طالس):

$$ M \in (AB) \quad \text{و} \quad N \in (AC) \quad \text{و} \quad (MN) // (BC) $$
$$ \frac{AN}{AC} = \frac{AM}{AB} = \sqrt{2}-1 $$
$$ AC = \frac{AN}{\sqrt{2}-1} $$
$$ AC = \frac{3}{\sqrt{2}-1} $$
$$ AC = \frac{3(\sqrt{2}+1)}{(\sqrt{2}-1)(\sqrt{2}+1)} \quad (\text{الضرب في المرافق } \sqrt{2}+1) $$
$$ AC = \frac{3\sqrt{2}+3}{2-1} $$
$$ AC = 3\sqrt{2}+3 $$
$$ NC = AC - AN $$
$$ NC = (3\sqrt{2}+3) - 3 $$
$$ NC = 3\sqrt{2} $$
المقارنة وحصر الأعداد
التمرين الرابع

1) قارن العددين $a = 3-\sqrt{7}$ و $b = 2-\sqrt{3}$.
2) نعتبر $x$ عددا حقيقيا حيث $3 \le x \le 4$. أوجد حصرًا للعبارة $C = 2-x^2$.

التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر عام (التمرين 4)

1) ادرس إشارة الفرق $a-b$.
2) بما أن $x$ موجب، فإن حصر $x^2$ يحافظ على نفس الترتيب. عند ضرب المتباينة في $-1$، اعكس اتجاه الترتيب.

📝 الطريقة العامة (التمرين 4)

1) $a-b = 1 - (\sqrt{7}-\sqrt{3})$. $\sqrt{7}-\sqrt{3}$ موجب. قارن $1$ و $\sqrt{7}-\sqrt{3}$ (أو $1+\sqrt{3}$ و $\sqrt{7}$).
2) $9 \le x^2 \le 16$. اضرب في $-1$: $-16 \le -x^2 \le -9$. ثم أضف $2$.

الحل الكامل للتمرين الرابع

1) مقارنة العددين $a$ و $b$:

$$ a - b = (3-\sqrt{7}) - (2-\sqrt{3}) $$
$$ a - b = 1 - \sqrt{7} + \sqrt{3} $$
$$ a - b = 1 - (\sqrt{7}-\sqrt{3}) $$
$$ \text{نحسب إشارة } \sqrt{7}-\sqrt{3} \text{. بما أن } 7 > 3 \text{ فإن } \sqrt{7} > \sqrt{3} \text{، إذن } \sqrt{7}-\sqrt{3} > 0 $$
$$ \text{نقارن } 1 \text{ و } \sqrt{7}-\sqrt{3} \text{ بمقارنة مربعيهما: } $$
$$ 1^2 = 1 $$
$$ (\sqrt{7}-\sqrt{3})^2 = 7 - 2\sqrt{21} + 3 = 10 - 2\sqrt{21} $$
$$ \text{نقارن } 1 \text{ بـ } 10 - 2\sqrt{21} $$
$$ 10 - 2\sqrt{21} > 1 \iff 9 > 2\sqrt{21} $$
$$ 9^2 = 81 \quad \text{و} \quad (2\sqrt{21})^2 = 4 \times 21 = 84 $$
$$ \text{بما أن } 81 < 84 \text{، فإن } 9 < 2\sqrt{21} $$
$$ \text{إذن } 10 - 2\sqrt{21} < 1 \text{، أي } (\sqrt{7}-\sqrt{3})^2 < 1^2 $$
$$ \text{وبالتالي } \sqrt{7}-\sqrt{3} < 1 $$
$$ \text{الفرق } a-b = 1 - (\sqrt{7}-\sqrt{3}) > 0 $$
$$ \text{نستنتج أن } a > b $$

2) حصر العبارة $C = 2-x^2$:

$$ 3 \le x \le 4 $$
$$ 3^2 \le x^2 \le 4^2 \quad (\text{لأن الأعداد موجبة}) $$
$$ 9 \le x^2 \le 16 $$
$$ -16 \le -x^2 \le -9 \quad (\text{الضرب في } -1 \text{ وعكس الترتيب}) $$
$$ 2-16 \le 2-x^2 \le 2-9 \quad (\text{إضافة } 2) $$
$$ -14 \le C \le -7 $$