فيديو الدرس: حل المعادلات التربيعية بيانيًّا | نجوى فيديو الدرس: حل المعادلات التربيعية بيانيًّا | نجوى

فيديو الدرس: حل المعادلات التربيعية بيانيًّا الرياضيات

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نحل المعادلات التربيعية باستخدام التمثيل البياني للدوال.

١٤:١٥

نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نحل المعادلات التربيعية باستخدام التمثيل البياني للدوال.

دعونا نتذكر تعريف المعادلة التربيعية. المعادلة التربيعية معادلة يمكن كتابتها على الصورة القياسية: ﺃﺱ تربيع زائد ﺏﺱ زائد ﺟ يساوي صفرًا؛ حيث ﺱ هو المتغير، وﺃ وﺏ وﺟ ثوابت، وﺃ لا يساوي صفرًا. نلاحظ أن بإمكاننا دائمًا إعادة ترتيب المعادلة التربيعية لتساوي صفرًا، كما هو موضح هنا، وذلك بنقل جميع المتغيرات والثابت إلى أحد طرفي المعادلة.

تذكر أننا نوجد قيم ﺱ التي تتحقق عندها المعادلة، عند حل المعادلة التربيعية. يعد التحليل إحدى الطرق التي يمكننا بها حل المعادلة التربيعية. هذا يعني أننا نعيد ترتيب المعادلة التربيعية لتصبح على الصورة التحليلية: ﺃ مضروبًا في ﺱ ناقص ﻝ مضروبًا في ﺱ ناقص ﻡ يساوي صفرًا. من هنا، يمكننا استنتاج أن كلًّا من ﺱ يساوي ﻝ وﺱ يساوي ﻡ يحقق المعادلة؛ ومن ثم فهما حلان لها.

في هذا الفيديو، سوف نرى كيف يمكننا استخدام طريقة بيانية أيضًا لحل المعادلة التربيعية. لتمثيل المعادلة التربيعية بيانيًّا، نعيد كتابتها على صورة دالة كالآتي: ﺹ يساوي ﺃﺱ تربيع زائد ﺏﺱ زائد ﺟ. بعبارة أخرى، نضع المتغير ﺹ مكان الصفر. لاحظ أننا عادة ما نرمز إلى الطرف الأيمن للدالة بـ ﺩ ﺱ، كما هو موضح. كتابة المعادلة في صورة دالة تتيح لنا أن نوضح بيانيًّا كيف يتغير ﺃﺱ تربيع زائد ﺏﺱ زائد ﺟ مع قيم مختلفة لـ ﺱ.

لنفترض بعد ذلك أننا نريد حل المعادلة التربيعية باستخدام هذا التمثيل البياني. بما أن المعادلة التربيعية تحل عندما تساوي صفرًا، فإننا نجعل ﺹ يساوي صفرًا في الدالة ونوجد قيم ﺱ التي تتحقق عندها المعادلة. وعليه، فإن حلول المعادلة هي قيم ﺱ التي تساوي الدالة عندها صفرًا، والتي نشير إليها بجذور الدالة. في التمثيل البياني، هذه القيم هي إحداثيات ﺱ للنقاط التي تساوي قيمة ﺹ عندها صفرًا، وهي التي تناظر النقاط التي يقطع عندها منحنى الدالة المحور ﺱ.

التمثيلات البيانية للدوال التربيعية لها خواص مميزة يمكن استخدامها لمساعدتنا في تحديد النقاط المهمة في المعادلة. وسواء أردنا دراسة التمثيل البياني لدالة تربيعية أو استخدام معادلة لرسم التمثيل البياني، من المهم تذكر النقاط الآتية. التمثيل البياني للدوال التربيعية المكتوبة على الصورة: ﺹ يساوي ﺃﺱ تربيع زائد ﺏﺱ زائد ﺟ له أشكال قطوع مكافئة مميزة. تكون لهذه الأشكال قيمة صغرى عند الرأس، ويكون المنحنى مفتوحًا لأعلى عندما تكون قيمة ﺃ أكبر من الصفر، كما هو موضح في التمثيل البياني الأيمن. وتكون لهذه الأشكال قيمة عظمى عند الرأس، ويكون المنحنى مفتوحًا لأسفل عندما تكون قيمة ﺃ أصغر من الصفر، كما هو موضح في التمثيل البياني الأيسر.

لاحظ أن قيمة ﺃ لا يمكن أن تساوي صفرًا؛ لأن هذا يعني عدم وجود حد يحتوي على ﺱ تربيع. وإذا كان الأمر كذلك، فإن المعادلة المناظرة لها لن تكون معادلة تربيعية. يمكن أيضًا ترتيب الدالة التربيعية لتصبح على صيغة رأس المنحنى: ﺹ يساوي ﺃ مضروبًا في ﺱ ناقص ﻫ الكل تربيع زائد ﻙ؛ حيث ﻫ وﻙ إحداثيات رأس القطع المكافئ؛ أي نقطة التحول.

التمثيل البياني للدالة التربيعية متماثل حول الخط المستقيم الرأسي ﺱ يساوي ﻫ. والجزء المقطوع من المحور ﺹ للدالة ﺹ يساوي ﺃﺱ تربيع زائد ﺏﺱ زائد ﺟ سيكون دائمًا عند: صفر، ﺟ. أما الأجزاء المقطوعة من المحور ﺱ؛ حيث يقطع المنحنى المحور ﺱ، فستكون النقاط التي عندها ﺹ يساوي صفرًا. وتمثل الإحداثيات ﺱ لهذه النقاط جذور الدالة، وهي تناظر حلول المعادلة التربيعية الأصلية. يمكننا تحديد هذه النقاط من خلال النظر إلى التمثيل البياني.

من المفيد تذكر أن المعادلة التربيعية لا يكون لها أكثر من حلين حقيقيين. إذا كان للمعادلة حلان، فسيكون للدالة المناظرة لها منحنى يقطع المحور ﺱ مرتين. والمعادلة التي لها حل متكرر ستؤدي إلى منحنى يقع رأسه على المحور ﺱ. وأخيرًا، المعادلة التي ليس لها حل تعني أن المنحنى يقع بأكمله فوق المحور ﺱ أو تحته. في التمثيلات البيانية الموضحة، الدالة الأولى لها جذران حقيقيان، والدالة الوسطى لها جذر حقيقي واحد؛ حيث يمس التمثيل البياني المحور ﺱ، والدالة الأخيرة ليست لها جذور حقيقية.

لنلق نظرة الآن على مثال يمكننا فيه تطبيق هذه الخواص لإيجاد حل معادلة تربيعية باستخدام تمثيل بياني.

يوضح الشكل التمثيل البياني لـ ﺹ يساوي ﺩ ﺱ. ما مجموعة حل معادلة الدالة ﺩ ﺱ يساوي صفرًا؟

نتذكر هنا أن إحداثيات أي نقطة على التمثيل البياني للدالة تعطى بـ ﺱ، ﺹ. مطلوب منا إيجاد مجموعة حل معادلة الدالة ﺩ ﺱ يساوي صفرًا، وهي مجموعة قيم ﺱ التي تساوي عندها قيم ﺹ صفرًا. في هذا التمثيل البياني، هذا يناظر النقاط التي يقطع عندها المنحنى المحور ﺱ؛ إذ إن ﺹ يساوي صفرًا عند هذه النقاط. بالنظر إلى المنحنى، يمكننا ملاحظة أنه يقطع المحور ﺱ عند نقطتين؛ عند ﺱ يساوي سالب اثنين وعند ﺱ يساوي اثنين. إذن، مجموعة الحل هي: سالب اثنين، اثنان.

في هذا المثال، رأينا أنه بما أن المنحنى يقطع المحور ﺱ مرتين، فللمعادلة حلان. دعونا نتناول مثالًا يوضح أن هذه الحالة ليست الحالة الوحيدة.

يوضح التمثيل البياني الدالة ﺩ ﺱ يساوي ﺱ تربيع ناقص اثنين ﺱ زائد ثلاثة. ما مجموعة حل ﺩ ﺱ يساوي صفرًا؟

لدينا هنا الدالة التي تصف ﺩ ﺱ، لكن بما أن لدينا التمثيل البياني، فإنه يمكننا ببساطة حل المعادلة بيانيًّا دون استخدام التحليل أو استخدام القانون العام. تذكر أنه يمكن إيجاد مجموعة حل ﺩ ﺱ يساوي صفرًا عن طريق تحديد النقاط ﺱ، ﺹ على التمثيل البياني؛ حيث ﺹ يساوي صفرًا، وهي النقاط التي يقطع عندها المنحنى المحور ﺱ. لكن في هذه الحالة، يكون المنحنى بأكمله أعلى المحور ﺱ. لهذا السبب، لا توجد نقاط يساوي ﺹ عندها صفرًا. ومن ثم، لا توجد قيم حقيقية لـ ﺱ تحل المعادلة. إذن، مجموعة الحل هي المجموعة الخالية المشار إليها، كما هو موضح.

في المثال التالي، سنتناول كيفية تحليل معادلة واستخدام الإجابة لمعرفة كيف يبدو تمثيلها البياني.

حل ﺱ تربيع ناقص ﺱ ناقص ستة يساوي صفرًا بالتحليل، ومن ثم حدد أي من الأشكال الآتية يمثل رسم الدالة ﺹ يساوي ﺱ تربيع ناقص ﺱ ناقص ستة. أ، أم ب، أم ج، أم د، أم هـ؟

بما أن المطلوب هو حل المعادلة ﺱ تربيع ناقص ﺱ ناقص ستة يساوي صفرًا بالتحليل، فلنتذكر أولًا كيف نفعل ذلك. نريد تحليل المعادلة باستخدام القيمتين المجهولتين ﻝ وﻡ، كما هو موضح. بمطابقة المعاملات، نلاحظ أن هذا يتطلب أن يكون ﻝ في ﻡ يساوي سالب ستة، وﻝ زائد ﻡ يساوي سالب واحد. بما أن حاصل ضرب ﻝ وﻡ سالب، فهذا يعني أن ﻝ وﻡ أحدهما سالب والآخر موجب. لنفترض أن ﻝ سالب. ومن ثم ننظر إلى الأزواج الأربعة الممكنة لـ ﻝ وﻡ التي يساوي حاصل ضربها سالب ستة. من بين هذه الخيارات، وحده الخيار ﻝ يساوي سالب ثلاثة وﻡ يساوي اثنين يعطينا ﻝ زائد ﻡ يساوي سالب واحد. وعليه، فالتحليل الصحيح هو: ﺱ ناقص ثلاثة مضروبًا في ﺱ زائد اثنين.

بعد أن حللنا المعادلة، يمكننا حلها عن طريق مساواتها بالصفر وإيجاد قيم ﺱ التي تحقق المعادلة. يتحقق ذلك عندما يكون ﺱ ناقص ثلاثة يساوي صفرًا أو ﺱ زائد اثنين يساوي صفرًا، وهو ما يعطينا: ﺱ يساوي ثلاثة، أو ﺱ يساوي سالب اثنين.

علينا الآن تحديد الشكل الذي يمثل ﺹ يساوي ﺱ تربيع ناقص ﺱ ناقص ستة من بين الأشكال المعطاة. تذكر أن جذور الدالة تخبرنا بقيم ﺱ التي يساوي ﺹ عندها صفرًا. هذا يعني أننا نعرف النقطتين اللتين يقطع عندهما المنحنى المحور ﺱ؛ وهما: ﺱ يساوي ثلاثة، وﺱ يساوي سالب اثنين. بالنظر إلى التمثيلات البيانية الخمسة، نجد أن واحدًا منها فقط يقطع المحور ﺱ عند هاتين النقطتين؛ وهو الخيار هـ.

بالإضافة إلى ذلك، نلاحظ جوانب أخرى للتمثيل البياني يمكننا استخدامها للتحقق من الإجابة الصحيحة. نلاحظ أن الجزء المقطوع من المحور ﺹ في التمثيل البياني يساوي سالب ستة. تذكر أنه لكل دالة تربيعية على الصورة: ﺹ يساوي ﺃﺱ تربيع زائد ﺏﺱ زائد ﺟ؛ فإن الجزء المقطوع من المحور ﺹ هو ﺟ. بما أن الدالة هي: ﺹ يساوي ﺱ تربيع ناقص ﺱ ناقص ستة؛ فهذا يعني أن ﺟ يساوي سالب ستة، وهذا صحيح بالفعل. علاوة على ذلك، يمكننا ملاحظة أنه بما أن ﺃ يساوي واحدًا، فلا بد أن يكون التمثيل البياني مفتوحًا لأعلى، وهو ما يحدث بالضبط في التمثيل البياني هـ. يمكننا إذن استنتاج أن الإجابة الصحيحة هي الخيار هـ.

في بعض الأسئلة، ستكون لدينا معادلة تربيعية يتعين علينا إعادة ترتيبها قبل أن نتمكن من حلها بيانيًّا. سنلقي نظرة الآن على مثال من هذا النوع.

أوجد مجموعة حل المعادلة ﺱ تربيع يساوي ثلاثة ﺱ زائد ١٠.

بما أن المطلوب منا هو إيجاد مجموعة حل المعادلة: ﺱ تربيع يساوي ثلاثة ﺱ زائد ١٠، فعلينا أولًا إعادة ترتيبها في صورة: ﺩ ﺱ يساوي صفرًا. لاحظ أن بإمكاننا فعل ذلك بطرح ثلاثة ﺱ و١٠ من الطرفين لنحصل على: ﺱ تربيع ناقص ثلاثة ﺱ ناقص ١٠ يساوي صفرًا. تذكر أن حلول المعادلة: ﺩ ﺱ يساوي صفرًا؛ هي قيم ﺱ للنقاط التي يقطع عندها منحنى الدالة المحور ﺱ. يمكننا إيجاد هذه القيم برسم التمثيل البياني للدالة ﺩ ﺱ يساوي ﺱ تربيع ناقص ثلاثة ﺱ ناقص ١٠، وإيجاد النقاط التي يقطع عندها منحنى الدالة المحور ﺱ.

يمكننا رسم التمثيل البياني عن طريق إنشاء جدول قيم وحساب قيم ﺩ ﺱ لقيم ﺱ المختارة. بأخذ قيم ﺱ من سالب ثلاثة إلى ستة، نحصل على قيم ﺩ ﺱ المناظرة. يمكننا بعد ذلك تمثيلها بيانيًّا في المستوى ﺱﺹ وتوصيلها بمنحنى أملس. من السهل ملاحظة أن المنحنى يقطع المحور ﺱ عند ﺱ يساوي خمسة وﺱ يساوي سالب اثنين. لاحظ أنه كان بإمكاننا قراءة هذه القيم مباشرة من الجدول الذي يوضح أن ﺩ ﺱ تساوي صفرًا عند قيمتي ﺱ هاتين. نستنتج أن مجموعة حل المعادلة: ﺱ تربيع يساوي ثلاثة ﺱ زائد ١٠ ؛ هي: سالب اثنين، خمسة.

في المثال الأخير، سنتناول ما يحدث عندما نريد حل ﺩ ﺱ يساوي ثابتًا آخر غير الصفر.

يوضح التمثيل البياني الدالة ﺩ ﺱ يساوي اثنين ﺱ تربيع ناقص أربعة ﺱ ناقص ستة. ما مجموعة حل ﺩ ﺱ يساوي صفرًا؟ ما مجموعة حل ﺩ ﺱ يساوي سالب ستة؟

مجموعة حل ﺩ ﺱ يساوي صفرًا هي مجموعة قيم ﺱ التي يقطع عندها المنحنى المحور ﺱ؛ إذ إن ﺹ يساوي صفرًا عند هذه النقاط. بالنظر إلى التمثيل البياني، نلاحظ أن المنحنى يقطع المحور ﺱ عند نقطتين؛ ﺱ يساوي سالب واحد وﺱ يساوي ثلاثة. وعليه، فإن مجموعة حل ﺩ ﺱ يساوي صفرًا؛ هي: سالب واحد، وثلاثة.

مجموعة حل ﺩ ﺱ يساوي صفرًا هي مجموعة القيم التي يساوي ﺹ عندها صفرًا، مثلما أن مجموعة حل ﺩ ﺱ يساوي سالب ستة هي مجموعة القيم التي يساوي ﺹ عندها سالب ستة. يمكننا إيجاد ذلك برسم خط أفقي عند ﺹ يساوي سالب ستة، وتحديد إحداثيات النقاط التي يتقاطع عندها الخط والمنحنى. يمكننا من التمثيل البياني تحديد أن نقطتي التقاطع تقعان عند ﺱ يساوي صفرًا وﺱ يساوي اثنين. إذن مجموعة حل ﺩ ﺱ يساوي سالب ستة هي: صفر، اثنان.

سنختم هذا الفيديو الآن بتلخيص النقاط الرئيسية.

عادة ما يكون حل المعادلات التربيعية بيانيًّا أسهل من الحل الجبري وأسرع. لحل معادلة تربيعية بيانيًّا، ننظر إلى التمثيل البياني لإيجاد النقاط التي يقطع عندها المنحنى المحور ﺱ. قد يكون لدينا حلان أو حل واحد أو قد لا يكون لدينا حل؛ وذلك بحسب إذا ما كانت الدالة تتقاطع مع المحور ﺱ مرتين، أو مرة واحدة، أو لا تتقاطع معه على الإطلاق. يمكننا حل المعادلات التربيعية الناتجة عن مساواة ﺹ بـ ﺩ عن طريق رسم خط أفقي عند القيمة ﺹ يساوي ﺩ، وإيجاد نقاط تقاطع الخط مع الدالة.

انضم إلى نجوى كلاسيز

شارك في الحصص المباشرة على نجوى كلاسيز وحقق التميز الدراسي بإرشاد وتوجيه من معلم خبير!

  • حصص تفاعلية
  • دردشة ورسائل
  • أسئلة امتحانات واقعية

تستخدم «نجوى» ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. اعرف المزيد عن سياسة الخصوصية