الوحدة الخامسة الأعداد المركبة
مقدمة : لو حاولنا حل المعادلة س2 + 1 = 0 فإن س2 = -1 أي أن
س = ± -1 وهذا ليس عدد حقيقي أي أن هذه المعادلة ليس لها حل في ح . المر الذي استدعى توسيع ح إلى مجموعة أوسع تسمى مجوعة الأعداد المركبة ويرمز لها بالرمز ( ﮐ )
(5-1) الأعداد التخيلية
تعريف : ت = -1 حيث ت2 = -1 ويسمى ت الوحدة التخيلية .
مثال: - -9 = 9× -1 = -1 × 9 = 3 ت
-8 = 8 × -1 = 8 ت
بشكل عام -1 = أ ت حيث أ عدد حقيقي
ملاحظة هامة : إذا كان أ ، ب عددين حقيقيين سالبين فإن
أ × ب ≠ أ × ب
مثلاً -2 × -2 ≠ -2 × -2
قوى ت الصحيحة :
ت = -1 ، ت-2 = -1 ، ت3 = ت × ت2 = -1 × ت = -ت
ت4 = ت2 × ت2 = -1 × -1 = 1
بوجه عام فإن القوى الصحيحة المختلفة للعدد ت تكون أحد المقادير الأربعة التالية ت ، - ت ، 1 ، -1
الشكل الخاص ت4ت = 1 حيث ت عدد صحيح
مثلاً : ت8 = ت 4×2 = 1
ت28 = ت4×7 = 1
ت 14 = ت 4×3+2 = ت4×3 × ت2 = 1 × - 1 = -1
ت93 = ت92 × ت1 = ت4×23 × ت = 1 × ت = ت
ت-13 = ت -16+3 = ت-16 × ت-3 = 1 × ت3 = - ت
بصورة عامة يكون ت4ن+ر = تر حيث ن عدد صحيح
ر = 0 ، 1 ، 2 ، 3
حل تمارين الكتاب صفحة 5
1) جد قيمة كل مما يلي بأبسط صورة
ت13 ، ت19 ، ت60 ، ت-3 ، ت-17
الحل: ت13 = ت12+1 = ت1 = ت
ت19 = ت16+3 = ت3 = - ت
ت60 = ت4+15 = 1
ت-3 = ت-20+3 = ت3 = - ت
2) اكتب كلاً مما يلي بأبسط صورة :
-25 ، -19 ، -75 ، -0.04 ، -9 × -16
الحل: -25 = -1 × 25 = -1 × 25 = 5 ت
-19 = -1 × 19 = 19 ت
-75 = -1 × 75 = ت × 25 × 3 = 5 3 ت
-0.04 = -1 × 0.04 = 0.2 ت
-9 × -16 = -1 × 9 × -1 × 16 = 3 ت × 4 ت
= 12 × ت2 = -1 × 12 = -12
X 1 -1 - ت ت
1 1 -1 -ت ت
-1 -1 1 ت - ت
- ت -ت ت -1 1
ت ت -ت 1 -1
3) لتكن س = { 1 ، -1 ، - ت ، ت } أكمل الجدول المجاور ثم أجب عن الأسئلة التالية
أ) هل المجموعة س مغلقة تحت عملية الضرب ؟
ب) هل عملية الضرب تجميعية على س ؟
ﺠ ) هل يوجد عنصر محايد لهذه العملية ؟
د ) هل يوجد لكل عنصر في س عنصر نظير في س ؟
ﻫ ) هل عملية الضرب على س تبديلية ؟
و ) ماذا يمكننا وصف النظام ( س ، X ) ؟
الحل : أ) نعم مغلقة
ب) نعم تجميعية ( -1 × -ت ) × ت = ت × ت = - 1
- 1 × ( - ت × ت ) = -1 × 1 = -1
ﺠ ) العدد 1 هو العنصر المحايد
د ) نعم لكل عنصر نظير نظير العدد 1 هو 1
نظير العدد -1 هو -1 نظير العدد - ت هو ت
نظير العدد ت هو - ت
ﻫ ) عملية الضرب على س تبديلية .
و) النظام ( س ، X ) زمرة تبديلية .
حل تمارين إضافية صفحة 5
1) بين أن : ت15 + ت16 + ت17 + ت18 = صفر
الحل: الطرف الأيمن
= ت15 + ت16 + ت17 + ت18 = ت4×3+3 + ت4×4 + ت4×4+1 + ت4×4+2
= ت3 + 1 + ت + ت2 = - ت + 1 + ت – 1 = صفر
= الطرف الأيسر
2) إذا كانت س = ت فأوجد قيمة المقدار : س3 + س2 - س + 1
الحل: س3 + س2 – س + 1 = ت3 + ت2 – ت + 1
= - ت + - 1 – ت + 1 = - 2 ت
3) أثبت أن : 1 + 2 ت + 3ت2 = -2
1 + 2 ت + 3ت3
الحل : الطرف الأيمن = 1 + 2 ت + 3 ت2 = 1 + 2 ت + - 3
1 + 2 ت + 3 ت3 1 + 2 ت – 3 ت
= 2 ت – 2 = 2 ( ت – 1 ) = 2 ( ت – 1 ) = 2 = - 2
1 – ت 1 – ت -1 ( ت – 1 ) -1
( 5-2) مجموعة الأعداد المركبة ( ﮐ ) :
تعريف :
العدد المركب : هو أي عدد ع يمكن كتابته على الصورة : ع = أ + ب ت حيث أ ، ب ح ، ت = -1 ويسمى أ الجزء الحقيقي من العدد المركب ، ب الجزء التخيلي من العدد المركب .
مثال: ع = 7 +8 ت عدد مركب الجزء الحقيقي هو 7 والجزء التخيلي 8
ع = -3 ت عدد مركب الجزء الحقيقي هو صفر والجزء التخيلي -3
ع = 7 عدد مركب الجزء الحقيقي هو 7 والجزء التخيلي صفر
نلاحظ من المثال الأخير أن مجموعة الأعداد الحقيقية هي مجموعة جزئية من مجموعة الأعداد المركبة .
مثال: اكتب الأعداد التالية على صورة أعداد مركبة ( أ + ب ت )
أ) 9 ب) - 5 ﺠ) -9 د ) - 5- -16
ﻫ ) ت + ت-15
الحل: أ) 9 = 9 + 0 ت
ب) - 5 = - 5 + 0 ت
ﺠ) -9 = -1×9 = 3 ت = 0 + 3 ت
د) - 5 - -16 = - 5 - -1×16 = - 5 – 4 ت
ﻫ ) ت + ت-15 = ت + ت -16+1 = ت + ت = 2 ت
= 0 + 2 ت
مقدمة : لو حاولنا حل المعادلة س2 + 1 = 0 فإن س2 = -1 أي أن
س = ± -1 وهذا ليس عدد حقيقي أي أن هذه المعادلة ليس لها حل في ح . المر الذي استدعى توسيع ح إلى مجموعة أوسع تسمى مجوعة الأعداد المركبة ويرمز لها بالرمز ( ﮐ )
(5-1) الأعداد التخيلية
تعريف : ت = -1 حيث ت2 = -1 ويسمى ت الوحدة التخيلية .
مثال: - -9 = 9× -1 = -1 × 9 = 3 ت
-8 = 8 × -1 = 8 ت
بشكل عام -1 = أ ت حيث أ عدد حقيقي
ملاحظة هامة : إذا كان أ ، ب عددين حقيقيين سالبين فإن
أ × ب ≠ أ × ب
مثلاً -2 × -2 ≠ -2 × -2
قوى ت الصحيحة :
ت = -1 ، ت-2 = -1 ، ت3 = ت × ت2 = -1 × ت = -ت
ت4 = ت2 × ت2 = -1 × -1 = 1
بوجه عام فإن القوى الصحيحة المختلفة للعدد ت تكون أحد المقادير الأربعة التالية ت ، - ت ، 1 ، -1
الشكل الخاص ت4ت = 1 حيث ت عدد صحيح
مثلاً : ت8 = ت 4×2 = 1
ت28 = ت4×7 = 1
ت 14 = ت 4×3+2 = ت4×3 × ت2 = 1 × - 1 = -1
ت93 = ت92 × ت1 = ت4×23 × ت = 1 × ت = ت
ت-13 = ت -16+3 = ت-16 × ت-3 = 1 × ت3 = - ت
بصورة عامة يكون ت4ن+ر = تر حيث ن عدد صحيح
ر = 0 ، 1 ، 2 ، 3
حل تمارين الكتاب صفحة 5
1) جد قيمة كل مما يلي بأبسط صورة
ت13 ، ت19 ، ت60 ، ت-3 ، ت-17
الحل: ت13 = ت12+1 = ت1 = ت
ت19 = ت16+3 = ت3 = - ت
ت60 = ت4+15 = 1
ت-3 = ت-20+3 = ت3 = - ت
2) اكتب كلاً مما يلي بأبسط صورة :
-25 ، -19 ، -75 ، -0.04 ، -9 × -16
الحل: -25 = -1 × 25 = -1 × 25 = 5 ت
-19 = -1 × 19 = 19 ت
-75 = -1 × 75 = ت × 25 × 3 = 5 3 ت
-0.04 = -1 × 0.04 = 0.2 ت
-9 × -16 = -1 × 9 × -1 × 16 = 3 ت × 4 ت
= 12 × ت2 = -1 × 12 = -12
X 1 -1 - ت ت
1 1 -1 -ت ت
-1 -1 1 ت - ت
- ت -ت ت -1 1
ت ت -ت 1 -1
3) لتكن س = { 1 ، -1 ، - ت ، ت } أكمل الجدول المجاور ثم أجب عن الأسئلة التالية
أ) هل المجموعة س مغلقة تحت عملية الضرب ؟
ب) هل عملية الضرب تجميعية على س ؟
ﺠ ) هل يوجد عنصر محايد لهذه العملية ؟
د ) هل يوجد لكل عنصر في س عنصر نظير في س ؟
ﻫ ) هل عملية الضرب على س تبديلية ؟
و ) ماذا يمكننا وصف النظام ( س ، X ) ؟
الحل : أ) نعم مغلقة
ب) نعم تجميعية ( -1 × -ت ) × ت = ت × ت = - 1
- 1 × ( - ت × ت ) = -1 × 1 = -1
ﺠ ) العدد 1 هو العنصر المحايد
د ) نعم لكل عنصر نظير نظير العدد 1 هو 1
نظير العدد -1 هو -1 نظير العدد - ت هو ت
نظير العدد ت هو - ت
ﻫ ) عملية الضرب على س تبديلية .
و) النظام ( س ، X ) زمرة تبديلية .
حل تمارين إضافية صفحة 5
1) بين أن : ت15 + ت16 + ت17 + ت18 = صفر
الحل: الطرف الأيمن
= ت15 + ت16 + ت17 + ت18 = ت4×3+3 + ت4×4 + ت4×4+1 + ت4×4+2
= ت3 + 1 + ت + ت2 = - ت + 1 + ت – 1 = صفر
= الطرف الأيسر
2) إذا كانت س = ت فأوجد قيمة المقدار : س3 + س2 - س + 1
الحل: س3 + س2 – س + 1 = ت3 + ت2 – ت + 1
= - ت + - 1 – ت + 1 = - 2 ت
3) أثبت أن : 1 + 2 ت + 3ت2 = -2
1 + 2 ت + 3ت3
الحل : الطرف الأيمن = 1 + 2 ت + 3 ت2 = 1 + 2 ت + - 3
1 + 2 ت + 3 ت3 1 + 2 ت – 3 ت
= 2 ت – 2 = 2 ( ت – 1 ) = 2 ( ت – 1 ) = 2 = - 2
1 – ت 1 – ت -1 ( ت – 1 ) -1
( 5-2) مجموعة الأعداد المركبة ( ﮐ ) :
تعريف :
العدد المركب : هو أي عدد ع يمكن كتابته على الصورة : ع = أ + ب ت حيث أ ، ب ح ، ت = -1 ويسمى أ الجزء الحقيقي من العدد المركب ، ب الجزء التخيلي من العدد المركب .
مثال: ع = 7 +8 ت عدد مركب الجزء الحقيقي هو 7 والجزء التخيلي 8
ع = -3 ت عدد مركب الجزء الحقيقي هو صفر والجزء التخيلي -3
ع = 7 عدد مركب الجزء الحقيقي هو 7 والجزء التخيلي صفر
نلاحظ من المثال الأخير أن مجموعة الأعداد الحقيقية هي مجموعة جزئية من مجموعة الأعداد المركبة .
مثال: اكتب الأعداد التالية على صورة أعداد مركبة ( أ + ب ت )
أ) 9 ب) - 5 ﺠ) -9 د ) - 5- -16
ﻫ ) ت + ت-15
الحل: أ) 9 = 9 + 0 ت
ب) - 5 = - 5 + 0 ت
ﺠ) -9 = -1×9 = 3 ت = 0 + 3 ت
د) - 5 - -16 = - 5 - -1×16 = - 5 – 4 ت
ﻫ ) ت + ت-15 = ت + ت -16+1 = ت + ت = 2 ت
= 0 + 2 ت