الدرس الثاني: الأعداد المركبة والصورة المثلثية ونظرية دي موافر وجذور الوحدة · 1 / 12
مراجعة: الصورة الجبرية ومستوى أرجاند
مراجعة: الصورة الجبرية ومستوى أرجاند
الصورة الجبرية
وجه المقارنة
الفكرة الأساسية
كلمات مفتاحية
العدد المركب
يكتب على الصورة حيث عددان حقيقيان و .
يكتبالصورةعددانحقيقيان
•
هو الجزء الحقيقي و هو الجزء التخيلي.
الجزءالحقيقيالتخيلي
مرافق
العدد هو .
العدد
قرص دوار بستة أوتاد يمثل الصورة المثلثية ونظرية ديموافر وجذور الوحدة السداسية كل 60 درجة.
مستوى أرجاند
مستوى أرجاند مستوى إحداثي متعامد محوره الأفقي يمثل الجزء الحقيقي ومحوره الرأسي يمثل الجزء التخيلي.
العدد تمثله النقطة في المستوى.
النقطتان الممثلتان لعددين مرافقين متماثلتان بالنسبة للمحور الحقيقي.
النقطتان الممثلتان للعددين و متماثلتان بالنسبة لنقطة الأصل.
الإحداثيات القطبية والديكارتية
إذا كانت النقطة على دائرة نصف قطرها وتصنع نصف القطر المار بها زاوية مع الاتجاه الموجب لمحور السينات فإن:
x=rcosθ,y=rsinθ,r=x2+y2,tanθ=yx
تحويل الإحداثيات القطبية (r,θ) إلى ديكارتية←(x,y)=(rcosθ, rsinθ).
✍️ أمثلة محلولة
مثال 1 النقطتان الممثلتان للعددين و في مستوى أرجاند، ما موضعهما؟
الحل:
العدد تمثله النقطة في الربع الأول.
العدد تمثله النقطة في الربع الثالث.
النقطتان متماثلتان بالنسبة لنقطة الأصل.
عدد مركب على مستوى أرجاند
تمثيل العدد المركب بيانيًّا في مستوى أرجاند وإيجاد مقياسه وسعته الأساسية.
مستوى أرجاند (Argand plane)مستوى إحداثي متعامد يُمثَّل فيه العدد المركب بنقطة، حيث يمثل المحور الأفقي الجزء الحقيقي والمحور الرأسي الجزء التخيلي.
أهداف الوحدة تمثيل العدد المركب ومرافقه في مستوى أرجاند، وتحديد مقياسه وسعته وسعته الأساسية، وكتابته في الصورتين المثلثية والأسية، وإجراء العمليات الأساسية عليه في الصورة المثلثية، وتطبيق نظرية ديموافر في إيجاد القوى والجذور النونية.
الدرس الثاني: الأعداد المركبة والصورة المثلثية ونظرية دي موافر وجذور الوحدة · 2 / 12
المقياس والسعة الأساسية
المقياس والسعة الأساسية
المقياس
مقياس العدد المركب← هو بعد النقطة الممثلة له عن نقطة الأصل، ويرمز له أو :
المقياس والسعة في الصورة القطبية
السعة
وجه المقارنة
الفكرة الأساسية
كلمات مفتاحية
سعة العدد المركب
هي الزاوية التي يصنعها الشعاع من نقطة الأصل إلى النقطة مع الاتجاه الموجب لمحور السينات، وتقاس موجبة عكس عقارب الساعة.
الزاويةيصنعهاالشعاعنقطة
السعة الأساسية
هي السعة التي تقع في الفترة .
الفترة
•
تحدد قيمة حسب الربع الذي تقع فيه النقطة، بحساب :
تحددقيمةالربعالنقطة
الموضع
قيمة
(الربع الأول)
(الربع الثاني)
(الربع الثالث)
(الربع الرابع)
الحالات الخاصةy=0, x>0 فالسعة 0، و y=0, x<0 فالسعة π، و x=0, y>0 فالسعة π2، و x=0, y<0 فالسعة −π2.
للتحويل بين الدرجات والراديانθcπ=θ∘180.
✍️ أمثلة محلولة
مثال 2 أوجد المقياس والسعة الأساسية لكل من: (أ) (ب) .
الحل:
(أ) فالعدد في الربع الثاني.
r=3+1=2 و α=tan−113=π6
θ=π−π6=5π6
(ب) فالعدد في الربع الثالث.
r=1+1=2 و α=π4
θ=−π+π4=−3π4
خواص المقياس والسعة
، ويساوي صفرًا فقط عندما .
سعة العدد المركب غير منتهية القيم، فهي حيث عدد صحيح.
.
.
الدرس الثاني: الأعداد المركبة والصورة المثلثية ونظرية دي موافر وجذور الوحدة · 3 / 12
الصورة المثلثية (القطبية) للعدد المركب
الصورة المثلثية (القطبية) للعدد المركب
قاعدة الصورة المثلثية
إذا كان مقياسه وسعته الأساسية فإن:
الصورة المثلثية تُسمى أيضًا الصورة القطبية.
نحدد و ثم الربع الذي يقع فيه العدد.
نحسب .
نحسب من الجدول السابق بحسب الربع.
نكتب .
✍️ أمثلة محلولة
وجه المقارنة
الفكرة الأساسية
كلمات مفتاحية
مثال 3
اكتب بالصورة المثلثية: (أ) (ب) (ج) .
اكتببالصورةالمثلثية
•
الحل
الحل
(أ) x=2, y=−23 فالعدد في الربع الرابع
r=4+12=4
θ=−tan−1(232)=−π3
z1=4(cos(−π3)+isin(−π3))
(ب) العدد على الجزء السالب من المحور التخيلي←r=4, θ=−π2
z2=4(cos(−π2)+isin(−π2))
(ج) العدد على الجزء السالب من المحور الحقيقي←r=3, θ=π
z3=3(cosπ+isinπ)
يجب أن يكون الجزء الحقيقي والتخيلي بين القوسين بنفس الزاوية cosθ+isinθ.
إذا ظهر قبل القوس عدد سالب أو ظهرت إشارة سالبة داخله فنعيد كتابته أولًا.
✍️ أمثلة محلولة
مثال 4 أوجد المقياس والسعة الأساسية للعدد .
الحل:
و
z=8(cos225∘+isin225∘)
السعة المطلوبة داخل الفترة الأساسية←225∘−360∘=−135∘
المقياس =8 والسعة الأساسية =−135∘=−3π4
و .
و .
.
الدرس الثاني: الأعداد المركبة والصورة المثلثية ونظرية دي موافر وجذور الوحدة · 4 / 12
ضرب وقسمة الأعداد المركبة بالصورة المثلثية
ضرب وقسمة الأعداد المركبة بالصورة المثلثية
القواعد
إذا كان و فإن:
وجه المقارنة
الفكرة الأساسية
كلمات مفتاحية
أي أن
مقياس الحاصل = حاصل ضرب المقياسين
وسعته = مجموع السعتين
مقياسالحاصلحاصلالمقياسين
•
ومقياس خارج القسمة = خارج قسمة المقياسين
وسعته = الفرق بين السعتين
ومقياسخارجالقسمةقسمة
نتائج مهمة
1z=1r(cos(−θ)+isin(−θ)) و z2=r2(cos2θ+isin2θ)
isin
ويمكن تعميم الضرب
سعة حاصل ضرب عدة أعداد = مجموع سعاتها
ومقياسه = حاصل ضرب مقاييسها
حاصلأعدادمجموعسعاتها
✍️ أمثلة محلولة
مثال 5 اكتب بالصورة الناتج .
الحل:
المقياس =3×4=12
السعة =5π12+π12=π2
الناتج =12(cosπ2+isinπ2)=12(0+i)=12i
مثال 6 إذا كان وسعته و وسعته فأوجد بالصورة .
الحل:
المقياس =42=2
السعة =−20∘−100∘=−120∘
z2z1=2(cos(−120∘)+isin(−120∘))=2(−12−32i)
الناتج =−1−3 i
القوى بالصورة المثلثية
إذا ضربنا عددًا في نفسه n من المرات←zn=rn(cosnθ+isinnθ).
أهداف الوحدة تمثيل العدد المركب ومرافقه في مستوى أرجاند، وتحديد مقياسه وسعته وسعته الأساسية، وكتابته في الصورتين المثلثية والأسية، وإجراء العمليات الأساسية عليه في الصورة المثلثية، وتطبيق نظرية ديموافر في إيجاد القوى والجذور النونية.
النقطتان اللتان تمثلان العددين ع و −ع متماثلتان بالنسبة لنقطة الأصل.
إذا كانت النقطة في الإحداثيات القطبية (ل، θ) فإن إحداثياتها الديكارتية هي (ل جتا θ، ل جا θ).
تتحدد السعة الأساسية حسب الربع الذي يقع فيه العدد الربع الأول إذا كان س وص موجبين، والربع الثاني إذا كان س سالبًا وص موجبًا، والربع الثالث إذا كان س وص سالبين، والربع الرابع إذا كان س موجبًا وص سالبًا.
تأخذ سعة العدد المركب عددًا غير محدود من القيم بإضافة عدد صحيح من الدورات، ويُختار منها واحدة تسمى السعة الأساسية.
صورة أويلر تُستنتج من مفكوكات ماكلورين للدالة الأسية ولدالتي الجيب وجيب التمام.
يمكن تعميم حاصل ضرب عدد محدود من الأعداد المركبة في الصورة المثلثية، فيكون مقياس الحاصل حاصل ضرب المقاييس، وتكون سعته مجموع السعات.
باستخدام نظرية ديموافر يمكن التعبير عن جتا nθ وجا nθ بدلالة قوى النسب المثلثية للزاوية θ.
الجذور النونية لأي عدد مركب تقع جميعها على دائرة واحدة مركزها نقطة الأصل، وتكون رؤوس مضلع منتظم عدد أضلاعه ن، وتقسم الدائرة إلى ن أقواس متساوية.
الجذور التكعيبية للواحد الصحيح تكون رؤوس مثلث متساوي الأضلاع على دائرة الوحدة، وتحقق العلاقة 1 + ω + ω2 = 0.
لإيجاد الجذر التربيعي لعدد مركب يُفرض أن الجذر س + ت ص، ثم تُربع الطرفان وتُقارن الأجزاء الحقيقية والتخيلية.
الدرس الثاني: الأعداد المركبة والصورة المثلثية ونظرية دي موافر وجذور الوحدة · 12 / 12