الوحدة الأولى - الدرس 5: حل المعادلات والمتباينات من الدرجة الأولى في مجهول واحد في ح وتمثيل الحل بيانياً
يمثل حل المعادلات والمتباينات من الدرجة الأولى في مجهول واحد في مجموعة الأعداد الحقيقية ح التطبيق الجبري الأبرز لربط العلاقات الرياضية بتمثيل الفترات وخط الأعداد الحقيقية. وتعتمد المعادلات على مبدأ التوازن الرياضي الثابت لعزل المتغير، بما في ذلك المعادلات المتضمنة للجذور التربيعية والتكعيبية التي تؤول إلى حلول دقيقة داخل فضاء الأعداد الحقيقية. بينما تنفرد المتباينات بحساسيتها البالغة لخواص الترتيب، وخاصة القاعدة الذهبية الإلزامية التي تقضي بعكس اتجاه علامة التباين عند الضرب أو القسمة في عدد حقيقي سالب. ويُترجم حل المتباينة إلى فترات ممتدة تمثل بيانياً على خط الأعداد بدوائر مفتوحة أو مغلقة تعكس شروط المسألة بأعلى درجات الانضباط البيداغوجي المعتمد وزارياً.
1. حل معادلات الدرجة الأولى في ح
المعادلة على الصورة أ س + ب = جـ (حيث أ ≠ 0):
- المعادلات الحاوية للجذور:
√2 س - 1 = 3⇐√2 س = 4⇐س = 4 / √2 = 2√2. - معادلات القوى التكعيبية:
س³ + 5 = 32⇐س³ = 27⇐س = ∛27 = 3. - معادلات المربعات:
س² = 9⇐س = ±√9 = ±3(حلان في ح).
2. خواص علاقة التباين في ح
عند التعامل مع المتباينات (>، <، ≥، ≤) تطبق القواعد الأساسية التالية:
| العملية | الأثر على إشارة التباين | مثال |
|---|---|---|
| إضافة / طرح عدد | لا تتغير الإشارة مطلقاً | س - 2 > 5 ⇐ س > 7 |
| الضرب / القسمة على موجب | تظل الإشارة كما هي | 2 س < 6 ⇐ س < 3 |
| الضرب / القسمة على سالب | يُعكس اتجاه علامة التباين فورا! | -3 س ≤ 9 ⇐ س ≥ -3 |
تحذير وزاري: نسيان عكس علامة التباين عند الضرب أو القسمة في سالب خطأ شائع يبطل صحة مجموعة الحل.
3. حل متباينات الدرجة الأولى المزدوجة
المتباينة ذات الطرفين المزدوجين: أ < ب س + جـ ≤ د:
- الخطوة 1: التخلص من الحد المطلق
جـبطرحه من أطراف المتباينة الثلاثة:(أ - جـ) < ب س ≤ (د - جـ). - الخطوة 2: القسمة على معامل س
بفي جميع الأطراف. - الخطوة 3: كتابة مجموعة الحل كفترة محدودة وتمثيلها بيانياً على خط الأعداد.
- مثال:
-1 < 2س + 3 ≤ 7⇐ بطرح 3:-4 < 2س ≤ 4⇐ بالقسمة على 2:-2 < س ≤ 2⇐ م.ح =]-2، 2].
4. التمثيل البياني لمجموعة الحل على خط الأعداد
خطوات التمثيل البياني الدقيق لمجموعة حل المتباينة:
- العلامات الصارمة (> أو <): دائرة غير مظللة (مفتوحة) عند الرقم والطرف مفتوح في الفترة.
- علامات التساوي (≥ أو ≤): دائرة مظللة (مغلقة) عند الرقم والطرف مغلق في الفترة.
- اتجاه التظليل: يميناً نحو
+∞إذا كان س > أ، ويساراً نحو-∞إذا كان س < أ.
تمرين 1: حل معادلة غير نسبية
المسألة: أوجد في ح مجموعة حل المعادلة: √3 س - 2 = 4.
• بإضافة 2 للطرفين: √3 س = 4 + 2 = 6.
• بالقسمة على √3: س = 6 / √3.
• بإنطاق المقام: س = (6 × √3) / 3 = 2√3.
• مجموعة الحل م.ح = {2√3}.
تمرين 2: حل متباينة بسيطة في ح
المسألة: أوجد مجموعة حل المتباينة: 3س + 2 < 11 في ح ومثلها على خط الأعداد.
• بطرح 2 من الطرفين: 3س < 9.
• بالقسمة على 3: س < 3.
• مجموعة الحل كفترة: م.ح = ]-∞، 3[.
• التمثيل البياني: دائرة مفتوحة عند 3 وسهم يمتد يساراً نحو -∞.
تمرين 3: متباينة مع معامل سالب
المسألة: أوجد في ح مجموعة حل المتباينة: 5 - 2س ≤ 13.
• بطرح 5 من الطرفين: -2س ≤ 13 - 5 ⇐ -2س ≤ 8.
• بالقسمة على -2 (نعكس علامة التباين من ≤ إلى ≥): س ≥ -4.
• مجموعة الحل م.ح = [-4، ∞[.
• التمثيل: دائرة مغلقة عند -4 وسهم يمتد يميناً نحو ∞.
تمرين 4: متباينة مزدوجة الأطراف
المسألة: أوجد مجموعة حل المتباينة: 1 ≤ 2س - 3 < 5 في ح.
• بإضافة 3 لجميع الأطراف: 1 + 3 ≤ 2س < 5 + 3 ⇐ 4 ≤ 2س < 8.
• بالقسمة على 2: 2 ≤ س < 4.
• مجموعة الحل م.ح = [2، 4[.
• التمثيل: دائرة مغلقة عند 2 ودائرة مفتوحة عند 4 وتظليل المسافة بينهما.
تمرين 5: حل معادلة تكعيبية مركبة
المسألة: أوجد في ح مجموعة حل المعادلة: (س - 1)³ + 10 = 2.
• بطرح 10 من الطرفين: (س - 1)³ = 2 - 10 = -8.
• بأخذ الجذر التكعيبي للطرفين: س - 1 = ∛(-8) = -2.
• س = -2 + 1 = -1.
• إذن م.ح = {-1}.
تمرين 6: حل معادلة تربيعية في ح
المسألة: أوجد في ح مجموعة حل المعادلة: 2س² - 5 = 11.
• 2س² = 11 + 5 = 16.
• بالقسمة على 2: س² = 8.
• بأخذ الجذر التربيعي: س = ±√8 = ±2√2.
• بما أن ±2√2 ∈ ح، إذن م.ح = {2√2، -2√2}.
تمرين 7: متباينة تحتوي على المتغير في أطراف متعددة
المسألة: أوجد مجموعة حل المتباينة: 4س + 1 > 2س + 7 في ح.
• نجمع الحدود المتشابهة: 4س - 2س > 7 - 1.
• 2س > 6.
• بالقسمة على 2: س > 3.
• مجموعة الحل م.ح = ]3، ∞[.
تمرين 8: متباينة مزدوجة بمعامل سالب
المسألة: أوجد في ح مجموعة حل: -3 ≤ 1 - 2س < 5.
• بطرح 1 من جميع الأطراف: -4 ≤ -2س < 4.
• بالقسمة على -2 وعكس علامتي التباين: 2 ≥ س > -2.
• بالترتيب من الأصغر للأكبر: -2 < س ≤ 2.
• مجموعة الحل م.ح = ]-2، 2].
اضغط على أي بطاقة لاكتشاف المعنى الدقيق، واضغط على أيقونة الصوت للاستماع للنطق:
اضغط على الإجابة لتتحقق من فهمك وتكتشف التفسير النموذجي فورياً: