Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js
Skip to main content
Library homepage
 
Global

9.9: حل المتباينات التربيعية

أهداف التعلم

في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:

  • حل عدم المساواة التربيعية بيانيًا
  • حل المتباينات التربيعية جبريًّا

قبل البدء، قم بإجراء اختبار الاستعداد هذا.

  1. حل:2x3=0.
    إذا فاتتك هذه المشكلة، راجع مثال 2.2.
  2. حل:2y2+y=15.
    إذا فاتتك هذه المشكلة، راجع المثال 6.45.
  3. حل1x2+2x8>0
    إذا فاتتك هذه المشكلة، راجع المثال 7.56.

لقد تعلمنا كيفية حل عدم المساواة الخطية وعدم المساواة العقلانية سابقًا. كانت بعض التقنيات التي استخدمناها لحلها هي نفسها وبعضها كان مختلفًا. سنتعلم الآن حل المتباينات التي لها تعبير تربيعي. سوف نستخدم بعض التقنيات من حل عدم المساواة الخطية والعقلانية وكذلك المعادلات التربيعية. سنحل المتباينات التربيعية بطريقتين - بيانيًا وجبريًا.

حل المتباينات التربيعية بطريقة

تكون المعادلة التربيعية في الصورة القياسية عند كتابتها كـax2+bx+c=0. إذا استبدلنا علامة المساواة بعلامة عدم المساواة، فسيكون لدينا عدم مساواة تربيعية في الشكل القياسي.

تعريف9.9.1: Quadratic Inequality

عدم المساواة التربيعية هي عدم مساواة تحتوي على تعبير تربيعي. يتم كتابة الشكل القياسي لعدم المساواة التربيعية:

ax2+bx+c<0ax2+bx+c0ax2+bx+c>0ax2+bx+c0

الرسم البياني للدالة التربيعيةf(x)=ax2+bx+c=0 هو المكافئ. عندما نسأل متى يكونax2+bx+c<0، فإننا نسأل متى يكونf(x)<0. نريد أن نعرف متى يكون المكافئ أسفلx المحور -.

عندما نسأل متى يكونax2+bx+c>0، فإننا نسأل متى يكونf(x)>0. نريد أن نعرف متى يكون المكافئ فوقy المحور -.

الرسم البياني الأول هو المكافئ المواجه لأعلى، f of x، على مستوى الإحداثيات x y. على يسار الدالة، يكون f of x أكبر من 0. بين تقاطعات x، يكون f of x أقل من 0. على يمين الدالة، يكون f of x أكبر من 0. الرسم البياني الثاني عبارة عن مكافئ متجه لأسفل، f من x، على مستوى إحداثي x y. على يسار الدالة، يكون f of x أقل من 0. بين تقاطعات x، يكون f of x أكبر من 0. على يمين الدالة، يكون f of x أقل من 0.
الشكل 9.8.1
مثال9.9.1: How to Solve a Quadratic Inequality Graphically

حلx26x+8<0 بيانيًا. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني.

الحل:

الخطوة 1: اكتب عدم المساواة التربيعية في النموذج القياسي.

عدم المساواة في الشكل القياسي.

x26x+8<0

الخطوة 2: رسم بياني للدالةf(x)=ax2+bx+c باستخدام الخصائص أو التحويلات.

سنقوم بالرسم البياني باستخدام الخصائص.

f(x)=x26x+8

انظرa إلى المعادلة.

a=1,b=6,c=8

f(x)=x26x+8

نظرًاa لأنه إيجابي، فإن القطع المكافئ يفتح لأعلى.

يفتح القطع المكافئ لأعلى.

لقطة شاشة (2) .png
الشكل 9.8.2

f(x)=x26x+8

محور التماثل هو الخطx=b2a.

محور التماثل

x=b2a

x=(6)21x=3

محور التماثل هو الخطx=3.

تقع قمة الرأس على محور التماثل. x=3استبدل الوظيفة.

فيرتكس

f(x)=x26x+8f(3)=(3)26(3)+8f(3)=1

قمة الرأس هي(3,1).

نحن نجدf(0)

y-اعتراض

f(x)=x26x+8f(0)=(0)26(0)+8f(0)=8

yالاعتراض الإلكتروني هو(0.8).

نستخدم محور التماثل لإيجاد نقطة متماثلة للجزءy المقطوع. yالتقاطع -هو3 الوحدات اليسرى من محور التماثل،x=3. 3تحتوي الوحدات النقطية الموجودة على يمين محور التماثل علىx=6.

نقطة متماثلة إلىy نقطة التقاطع

النقطة هي(6,8).

نحن نحلf(x)=0.

x- عمليات الاعتراض

يمكننا حل هذه المعادلة التربيعية عن طريق التحليل.

f(x)=x26x+80=x26x+80=(x2)(x4)x=2 or x=4

xعمليات الاعتراض - هي(2,0) و(4,0).

نحن نرسم قمة الرأس والاعتراض والنقطة المتماثلة للنقطةy الفاصلة. نقوم بتوصيل هذه5 النقاط لرسم القطع المكافئ.

لقطة شاشة (3) .png
الشكل 9.8.3

الخطوة 3: حدد الحل من الرسم البياني.

x26x+8<0

يطلب عدم المساواة القيمx التي تجعل الدالة أقل من0. ما القيم التيx تجعل القطع المكافئ أسفلx المحور -.

نحن لا ندرج القيم2،4 لأن عدم المساواة أقل من فقط.

الحل، في الترميز الفاصل الزمني، هو(2,4).

التمارين9.9.1
  1. حلx2+2x8<0 بيانيًا
  2. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني
إجابة

  1. يوضِّح هذا الشكل المكافئ الذي يفتح لأعلى على مستوى الإحداثيات x y. له رأس (سالب 2، سالب 9)، نقطة التقاطع y (0، 8)، ومحور التماثل الموضح عند x يساوي سالب 2.
    الشكل 9.8.4
  2. (4,2)
التمارين9.9.2
  1. حلx28x+120 بيانيًا
  2. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني
إجابة

  1. يوضِّح هذا الشكل المكافئ الذي يفتح لأعلى على مستوى الإحداثيات x y. وتتكون قممها من (4، سالب 4) وقطرتها x مقدارها (2، 0) و (6، 0).
    الشكل 9.8.5
  2. (,2][6,)

نسرد الخطوات التي يجب اتخاذها لحل عدم المساواة التربيعية بيانيًا.

حل عدم المساواة التربيعية بيانيًّا

  1. اكتب عدم المساواة التربيعية في الصورة القياسية.
  2. رسم بياني للدالةf(x)=ax2+bx+c.
  3. حدد الحل من الرسم البياني.

في المثال الأخير، تم فتح القطع المكافئ لأعلى وفي المثال التالي، يفتح لأسفل. في كلتا الحالتين، نبحث عن جزء القطع المكافئ الموجود أسفلx المحور -ولكن نلاحظ كيف يؤثر موضع القطع المكافئ على المحلول.

مثال9.9.2

حلx28x120 بيانيًا. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني.

الحل:

عدم المساواة التربيعية في الشكل القياسي. x28x120

رسم بياني للدالة

f(x)=x28x12

يفتح القطع المكافئ لأسفل.

.
الشكل 9.8.6
أوجد خط التماثل. x=b2ax=82(1)x=4
ابحث عن قمة الرأس.

f(x)=x28x12f(4)=(4)28(4)12f(4)=16+3212f(4)=4

فيرتكس(4,4)

ابحث عنx -Intercepts. دعوناf(x)=0. f(x)=x28x120=x28x12
العامل: استخدم خاصية المنتج الصفري. 0=1(x+6)(x+2)x=6x=2
رسم بياني القطع المكافئ.

x- عمليات الاعتراض(6,0),(2.0)

.
الشكل 9.8.7
حدد الحل من الرسم البياني. نقوم بتضمينx -intercepts لأن عدم المساواة «أقل من أو يساوي». (,6][2,)
الجدول 9.8.1
التمارين9.9.3
  1. حلx26x5>0 بيانيًا
  2. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني
إجابة

  1. شكل مكافئ متجه لأسفل على مستوى الإحداثيات x y. له رأس (سالب 3، 4)، ومقطع y عند (0، سالب 5)، ومحور التماثل الموضح عند x يساوي سالب 3.
    الشكل 9.8.8
  2. (5,1)
التمارين9.9.4
  1. حلx2+10x160 بيانيًا
  2. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني
إجابة

  1. شكل مكافئ متجه لأسفل على مستوى الإحداثيات x y. له رأس (٥، ٩)، نقطة تقاطع ص عند (٠، سالب ١٦)، ومحور التماثل س يساوي ٥.
    الشكل 9.8.9
  2. (,2][8,)

حل المتباينات التربيعية جبريًّا

الطريقة الجبرية التي سنستخدمها تشبه إلى حد كبير الطريقة التي استخدمناها لحل عدم المساواة العقلانية. سنجد النقاط الحرجة لعدم المساواة، والتي ستكون الحلول للمعادلة التربيعية ذات الصلة. تذكر أن التعبير متعدد الحدود يمكنه تغيير العلامات فقط عندما يكون التعبير صفرًا.

سنستخدم النقاط الحرجة لتقسيم خط الأعداد إلى فترات ثم نحدد ما إذا كان التعبير التربيعي سيكون موجبًا أم سالبًا في الفاصل الزمني. ثم نحدد الحل لعدم المساواة.

مثال9.9.3: How to Solve Quadratic Inequalities Algebraically

حلx2x120 جبريًا. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني.

الحل:

الخطوة 1: اكتب عدم المساواة التربيعية في النموذج القياسي. عدم المساواة في الشكل القياسي. x2x120
الخطوة 2: تحديد النقاط الحرجة - حلول المعادلة التربيعية ذات الصلة. قم بتغيير علامة عدم المساواة إلى علامة المساواة ثم حل المعادلة. x2x12=0(x+3)(x4)=0x+3=0x4=0x=3x=4
الخطوة 3: استخدم النقاط الحرجة لتقسيم خط الأرقام إلى فترات. استخدم3 خط الأرقام وقسمه4 إلى فترات. لقطة شاشة (4) .png
الخطوة 4: فوق خط الأرقام تظهر علامة كل تعبير تربيعي باستخدام نقاط الاختبار من كل فاصل زمني مستبدل من عدم المساواة الأصلية.

الاختبار:

x=5

x=0

x=5

x2x12x2x12x2x12(5)2(5)12020125251218128

لقطة شاشة (5) .png
الشكل 9.8.11
الخطوة 5: تحديد الفواصل الزمنية التي يكون فيها عدم المساواة صحيحًا. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني.

x2x120

يكون عدم المساواة إيجابيًا في الفترتين الأولى والأخيرة ويساوي0 عند النقاط4,3.

الحل، في الترميز الفاصل الزمني، هو(,3][4,).
الجدول 9-8-2
التمارين9.9.5

حلx2+2x80 جبريًا. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني.

إجابة

(,4][2,)

التمارين9.9.6

حلx22x150 جبريًا. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني.

إجابة

[3,5]

في هذا المثال، نظرًا لأنx2x12 عوامل التعبير جيدة، يمكننا أيضًا العثور على العلامة في كل فاصل زمني مثلما فعلنا عندما قمنا بحل عدم المساواة العقلانية. نجد علامة كل عامل من العوامل، ثم علامة المنتج. سيكون خط الأرقام الخاص بنا مثل هذا:

يوضح الشكل التعبير x التربيعي ناقص x ناقص 12 مع احتساب كمية x زائد 3 أضعاف كمية x ناقص 4. تُظهر الصورة خط أرقام يوضح الخطوط المنقطة على سالب 3 و4. يُظهر أن علامات الكمية x plus 3 سلبية وإيجابية وإيجابية، وعلامات الكمية x ناقص 4 سلبية وسلبية وإيجابية. تحت خط الأعداد، تُظهر الكمية x زائد 3 أضعاف الكمية x ناقص 4 مع العلامات الإيجابية والسلبية والإيجابية.
الشكل 9.8.12

النتيجة هي نفسها التي وجدناها باستخدام الطريقة الأخرى.

نحن نلخص الخطوات هنا.

حل المتباينات التربيعية جبريًّا

  1. اكتب عدم المساواة التربيعية في الصورة القياسية.
  2. حدد النقاط الحرجة - حلول المعادلة التربيعية ذات الصلة.
  3. استخدم النقاط الحرجة لتقسيم خط الأرقام إلى فترات.
  4. تظهر فوق خط الأعداد علامة كل تعبير تربيعي باستخدام نقاط الاختبار من كل فاصل زمني يتم استبداله في عدم المساواة الأصلية.
  5. حدد الفترات التي يكون فيها عدم المساواة صحيحًا. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني.
مثال9.9.4

حلx2+6x70 جبريًا. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني.

الحل:

اكتب عدم المساواة التربيعية في الصورة القياسية. x2+6x70
اضرب كلا جانبي عدم المساواة في1. تذكر عكس علامة عدم المساواة. x26x+70
أوجد النقاط الحرجة عن طريق حل المعادلة التربيعية ذات الصلة. x26x+7=0
اكتب الصيغة التربيعية. x=b±b24ac2a
ثم استبدل قيمa,b,c. x=(6)±(6)241(7)21
قم بالتبسيط. x=6±82
قم بتبسيط الراديكالية. x=6±222
قم بإزالة العامل المشترك،2. x=2(3±2)2x=3±2x=3+2x=32x1.6x4.4
استخدم النقاط الحرجة لتقسيم خط الأرقام إلى فترات. أرقام الاختبار من كل فاصل زمني في عدم المساواة الأصلية. .
حدد الفترات التي يكون فيها عدم المساواة صحيحًا. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني. x2+6x70في الفترة المتوسطة[32,3+2]
الجدول 9-8-3
التمارين9.9.7

حلx2+2x+10 جبريًا. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني.

إجابة

[12,1+2]

التمارين9.9.8

حلx2+8x14<0 جبريًا. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني.

إجابة

(,42)(4+2,)

كانت حلول عدم المساواة التربيعية في كل من الأمثلة السابقة إما عبارة عن فاصل زمني أو اتحاد بين فترتين. نتج هذا عن حقيقة أننا وجدنا في كل حالة حلين للمعادلة التربيعية المقابلةax2+bx+c=0. ثم أعطانا هذان الحلان إما القطعتينx المتقاطعتين للرسم البياني أو النقطتين الحرجتين لتقسيم خط الأعداد إلى فواصل زمنية.

يرتبط هذا بمناقشتنا السابقة لعدد ونوع الحلول للمعادلة التربيعية باستخدام التمييز.

للمعادلة التربيعية للنموذجax2+bc+c=0,a0.

الشكل عبارة عن جدول يحتوي على 3 أعمدة. تم تصنيف العمود 1 بأنه تمييزي، والعمود 2 هو رقم/نوع الحل، والعمود 3 هو الرسم البياني النموذجي. عند القراءة عبر الأعمدة، إذا كان b squared ناقص 4 مرات في c أكبر من 0، فسيكون هناك حلان حقيقيان نظرًا لوجود نقطتي تقاطع x على الرسم البياني. صورة رسم بياني نموذجي: مكافئ صعودي أو هبوطي مع قطعتي اعتراض x. إذا كان التمييز b المربع ناقص 4 مرات في c يساوي 0، فسيكون هناك حل حقيقي واحد نظرًا لوجود تقاطع x واحد على الرسم البياني. صورة الرسم البياني النموذجي عبارة عن قطع مكافئ متجه لأعلى أو لأسفل وله قمة على المحور السيني بدلاً من عبوره. إذا كان مقياس التمييز b المربع ناقص 4 مرات في c أقل من 0، فهناك حلان معقدان لعدم وجود التقاطع السيني. تُظهر صورة الرسم البياني النموذجي القطع المكافئ المواجه لأعلى أو لأسفل ولا يعبر المحور السيني.
الشكل 9.8.14

يوضح لنا الصف الأخير من الجدول عندما لا تتقاطع البارابولاس أبدًا معx المحور -. باستخدام الصيغة التربيعية لحل المعادلة التربيعية، يكون الجذر سالبًا. نحصل على حلين معقدين.

في المثال التالي، ستنتج حلول عدم المساواة التربيعية عن حل المعادلة التربيعية الذي يكون معقدًا.

مثال9.9.5

حل، اكتب أي حل في الترميز الفاصل الزمني:

  1. x23x+4>0
  2. x23x+40

الحل:

أ.

اكتب عدم المساواة التربيعية في الصورة القياسية. x23x+4>0
أوجد النقاط الحرجة عن طريق حل المعادلة التربيعية ذات الصلة. x23x+4=0
اكتب الصيغة التربيعية. x=b±b24ac2a
ثم استبدل قيمa,b,c. x=(3)±(3)241(4)21
قم بالتبسيط. x=3±72
قم بتبسيط الراديكوند. x=3±7i2
تخبرنا الحلول المعقدة أن
القطع المكافئ لا يعترضx المحور السيني.
أيضًا، ينفتح المكافئ لأعلى.
يخبرنا هذا أن القطع المكافئ أعلى تمامًا منx المحور -.

حلول معقدة

.
الشكل 9.8.15
الجدول 9-8-4

علينا أن نجد الحل لـx23x+4>0. نظرًا لأن جميع قيمx الرسم البياني أعلى منx المحور -، فإن جميع القيمx تجعل عدم المساواة حقيقة. نكتب في تدوين الفاصل الزمني(,).

ب. اكتب عدم المساواة التربيعية في الصورة القياسية.

x23x+40

أوجد النقاط الحرجة عن طريق حل المعادلة التربيعية ذات الصلة.

x23x+4=0

نظرًا لأن المعادلة التربيعية المقابلة هي نفسها الموجودة في الجزء (أ)، فإن المكافئ سيكون هو نفسه. ينفتح القطع المكافئ لأعلى ويكون أعلى تمامًا منx المحور - ولا يوجد جزء منه أسفلx المحور.

علينا أن نجد الحل لـx23x+40. نظرًا لأن جميع قيمx الرسم البياني لا تقل أبدًا عنx المحور -، فلا توجد قيمx تجعل عدم المساواة حقيقة. لا يوجد حل لعدم المساواة.

التمارين9.9.9

حل واكتب أي حل في الترميز الفاصل الزمني:

  1. x2+2x40
  2. x2+2x40
إجابة
  1. (,)
  2. لا يوجد حل
التمارين9.9.10

حل واكتب أي حل في الترميز الفاصل الزمني:

  1. x2+3x+3<0
  2. x2+3x+3>0
إجابة
  1. لا يوجد حل
  2. (,)

المفاهيم الرئيسية

  • حل عدم المساواة التربيعية بيانيًّا
    1. اكتب عدم المساواة التربيعية في الصورة القياسية.
    2. قم برسم بيانيf(x)=ax2+bx+c للدالة باستخدام الخصائص أو التحويلات.
    3. حدد الحل من الرسم البياني.
  • كيفية حل عدم المساواة التربيعية جبريًّا
    1. اكتب عدم المساواة التربيعية في الصورة القياسية.
    2. حدد النقاط الحرجة - حلول المعادلة التربيعية ذات الصلة.
    3. استخدم النقاط الحرجة لتقسيم خط الأرقام إلى فترات.
    4. تظهر فوق خط الأعداد علامة كل تعبير تربيعي باستخدام نقاط الاختبار من كل فاصل زمني يتم استبداله في عدم المساواة الأصلية.
    5. حدد الفترات التي يكون فيها عدم المساواة صحيحًا. اكتب الحل بالتدوين الفاصل الزمني.

مسرد المصطلحات

عدم المساواة التربيعية
عدم المساواة التربيعية هي عدم مساواة تحتوي على تعبير تربيعي.