📚

الحل النموذجي لـ الموضوع رقم 72 - اختبار الفصل الأول - الرياضيات - 4 متوسط

الحل النموذجي المعتمد والشامل

المستوى الدراسي: السنة الرابعة متوسط (التعليم المتوسط)
المادة: الرياضيات
الفصل الدراسي: اختبارات الفصل الأول
📌

التمرين الأول: (04 نقاط)

1) تبيان هل الكسر 15399\frac{153}{99} قابل للاختزال (دون حساب PGCDPGCD):

💡إضاءة وتنبيه:
يكون الكسر قابلاً للاختزال إذا كان للبسط والمقام مصدق أو مجزء مشترك غير العدد 1. يمكننا الاعتماد على قواعد قابلية القسمة (مجموع أرقام العدد) دون الحاجة لحساب القاسم المشترك الأكبر.
✅الإجابة النموذجية:

نحسب مجموع أرقام كل من البسط والمقام:

مجموع أرقام البسط 153153: 1+5+3=91 + 5 + 3 = 9، وهو مضاعف للعدد 33 (وكذلك للعدد 99).
مجموع أرقام المقام 9999: 9+9=189 + 9 = 18، وهو مضاعف للعدد 33 (وكذلك للعدد 99).

بما أن كلا العددين 153153 و 9999 يقبلان القسمة على 33 (أو 99)، فإنهما ليسا أوليين فيما بينهما.

إذن: الكسر 15399\frac{153}{99} قابل للاختزال.

2) كتابة الكسر 15399\frac{153}{99} على شكل كسر غير قابل للاختزال:

✅الإجابة النموذجية:

لحساب الكسر غير القابل للاختزال، نحسب أولاً القاسم المشترك الأكبر للعددين 153153 و 9999 باستعمال خوارزمية إقليدس (القسمات المتتالية):

153=99×1+54153 = 99 \times 1 + 54
99=54×1+4599 = 54 \times 1 + 45
54=45×1+954 = 45 \times 1 + 9
45=9×5+045 = 9 \times 5 + 0

آخر باقي غير معدوم هو 99، ومنه:

PGCD(153,99)=9PGCD(153, 99) = 9

نقسم كلا من البسط والمقام على 99:

15399=153÷999÷9=1711\frac{153}{99} = \frac{153 \div 9}{99 \div 9} = \frac{17}{11}

3) حساب عدد القطع المربعة ومساحة كل قطعة:

💡إضاءة وتنبيه:
للحصول على أكبر عدد ممكن من القطع المربعة دون أخذ أو ترك باقي، يجب أن يكون طول ضلع القطعة المربعة أطول ما يمكن، وهو يمثل القاسم المشترك الأكبر لأبعاد اللوحة الخشبية بعد تحويلها إلى نفس الوحدة (السنتيمتر).
✅الإجابة النموذجية:
تحويل الأبعاد إلى السنتيمتر (cmcm):
الطول: 1.53 m=153 cm1.53 \text{ m} = 153 \text{ cm}
العرض: 0.99 m=99 cm0.99 \text{ m} = 99 \text{ cm}
طول ضلع القطعة المربعة الواحدة (aa):

طول ضلع المربع هو PGCD(153,99)=9 cmPGCD(153, 99) = 9 \text{ cm} (أي 0.09 m0.09 \text{ m}).

مساحة القطعة الواحدة (SpieceS_{piece}):
Spiece=a×a=9×9=81 cm2=0.0081 m2S_{piece} = a \times a = 9 \times 9 = 81 \text{ cm}^2 = 0.0081 \text{ m}^2
عدد القطع التي يمكن صنعها (NN):
عدد القطع في الطول: 153÷9=17153 \div 9 = 17 قطعة.
عدد القطع في العرض: 99÷9=1199 \div 9 = 11 قطعة.
العدد الإجمالي للقطع:
N=17×11=187 قطعةN = 17 \times 11 = 187 \text{ قطعة}
📌

التمرين الثاني: (03 نقاط)

1) تبسيط العبارتين RR و SS:

✅الإجابة النموذجية:
تبسيط العبارة RR:
R=354−2150+24R = 3\sqrt{54} - 2\sqrt{150} + \sqrt{24}

نكتب الأعداد تحت الجذر على الشكل a2×6a^2 \times 6:

54=9×6=36\sqrt{54} = \sqrt{9 \times 6} = 3\sqrt{6}
150=25×6=56\sqrt{150} = \sqrt{25 \times 6} = 5\sqrt{6}
24=4×6=26\sqrt{24} = \sqrt{4 \times 6} = 2\sqrt{6}

بالتعويض في العبارة RR:

R=3(36)−2(56)+26R = 3(3\sqrt{6}) - 2(5\sqrt{6}) + 2\sqrt{6}
R=96−106+26=(9−10+2)6=16=6R = 9\sqrt{6} - 10\sqrt{6} + 2\sqrt{6} = (9 - 10 + 2)\sqrt{6} = 1\sqrt{6} = \sqrt{6}
تبسيط العبارة SS:
S=(3−26)(3+26)S = (3 - 2\sqrt{6})(3 + 2\sqrt{6})

نلاحظ أنها على شكل المتطابقة الشهيرة الثالثة (a−b)(a+b)=a2−b2(a-b)(a+b) = a^2 - b^2:

S=32−(26)2=9−(4×6)=9−24=−15S = 3^2 - (2\sqrt{6})^2 = 9 - (4 \times 6) = 9 - 24 = -15

2) إثبات أن: S+3R2=3S + 3R^2 = 3:

✅الإجابة النموذجية:

نعوض بقيمتي RR و SS المبسطتين:

S+3R2=−15+3(6)2S + 3R^2 = -15 + 3(\sqrt{6})^2
S+3R2=−15+3×6=−15+18=3S + 3R^2 = -15 + 3 \times 6 = -15 + 18 = 3

وهو المطلوب إثباته.

3) جعل مقام النسبة 263−26\frac{2\sqrt{6}}{3 - 2\sqrt{6}} عدداً ناطقاً:

💡إضاءة وتنبيه:
لجعل مقام نسبة تتضمن ثنائي حد ناطقاً، نضرب كلا من البسط والمقام في مرافق المقام. مرافق (3−26)(3 - 2\sqrt{6}) هو (3+26)(3 + 2\sqrt{6}).
✅الإجابة النموذجية:
263−26=26×(3+26)(3−26)(3+26)\frac{2\sqrt{6}}{3 - 2\sqrt{6}} = \frac{2\sqrt{6} \times (3 + 2\sqrt{6})}{(3 - 2\sqrt{6})(3 + 2\sqrt{6})}

نعلم من السؤال الأول أن (3−26)(3+26)=−15(3 - 2\sqrt{6})(3 + 2\sqrt{6}) = -15:

263−26=26×3+26×26−15=66+4×6−15=66+24−15\frac{2\sqrt{6}}{3 - 2\sqrt{6}} = \frac{2\sqrt{6} \times 3 + 2\sqrt{6} \times 2\sqrt{6}}{-15} = \frac{6\sqrt{6} + 4 \times 6}{-15} = \frac{6\sqrt{6} + 24}{-15}

بختزال البسط والمقام على 33:

263−26=3(26+8)−15=−26+85\frac{2\sqrt{6}}{3 - 2\sqrt{6}} = \frac{3(2\sqrt{6} + 8)}{-15} = -\frac{2\sqrt{6} + 8}{5}
📌

التمرين الثالث: (2.5 نقطة)

1) نشر وتبيان العبارة (5x+2)2(5x + 2)^2:

✅الإجابة النموذجية:

باستعمال المتطابقة الشهيرة الأولى (a+b)2=a2+2ab+b2(a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2:

(5x+2)2=(5x)2+2(5x)(2)+22=25x2+20x+4(5x + 2)^2 = (5x)^2 + 2(5x)(2) + 2^2 = 25x^2 + 20x + 4

2) كتابة العبارة NN على شكل جداء عاملين من الدرجة الأولى:

N=(25x2+4+20x)−(x−1)2N = (25x^2 + 4 + 20x) - (x - 1)^2
✅الإجابة النموذجية:

نلاحظ أن العبارة بين القوسين الأولين هي نتيجة نشر (5x+2)2(5x + 2)^2:

N=(5x+2)2−(x−1)2N = (5x + 2)^2 - (x - 1)^2

العبارة على شكل المتطابقة الشهيرة الثالثة A2−B2=(A−B)(A+B)A^2 - B^2 = (A - B)(A + B) حيث A=5x+2A = 5x + 2 و B=x−1B = x - 1:

N=[(5x+2)−(x−1)][(5x+2)+(x−1)]N = [(5x + 2) - (x - 1)] [(5x + 2) + (x - 1)]
N=(5x+2−x+1)(5x+2+x−1)N = (5x + 2 - x + 1) (5x + 2 + x - 1)
N=(4x+3)(6x+1)N = (4x + 3) (6x + 1)

3) حساب NN من أجل x=−3x = -\sqrt{3}:

✅الإجابة النموذجية:

نعوض قيمة xx في العبارة المحللة N=(4x+3)(6x+1)N = (4x + 3)(6x + 1):

N=[4(−3)+3][6(−3)+1]=(−43+3)(−63+1)N = [4(-\sqrt{3}) + 3] [6(-\sqrt{3}) + 1] = (-4\sqrt{3} + 3)(-6\sqrt{3} + 1)

نقوم بالنشر:

N=(−43)(−63)+(−43)(1)+3(−63)+3(1)N = (-4\sqrt{3})(-6\sqrt{3}) + (-4\sqrt{3})(1) + 3(-6\sqrt{3}) + 3(1)
N=24×3−43−183+3N = 24 \times 3 - 4\sqrt{3} - 18\sqrt{3} + 3
N=72−223+3=75−223N = 72 - 22\sqrt{3} + 3 = 75 - 22\sqrt{3}
📌

التمرين الرابع: (2.5 نقطة)

إثبات أن: AB2=HB×BCAB^2 = HB \times BC:

💡إضاءة وتنبيه:
نعتمد على جيب تمام الزاوية ABC^\widehat{ABC} (أي cos⁡ABC^\cos \widehat{ABC}) في كل من المثلث القائم الكبير ABCABC والمثلث القائم الصغير ABHABH.
✅الإجابة النموذجية:

1. في المثلث ABCABC القائم في AA:

cos⁡(ABC^)=الضلع المجاورالوتر=ABBC— (المعادلة 1)\cos(\widehat{ABC}) = \frac{\text{الضلع المجاور}}{\text{الوتر}} = \frac{AB}{BC} \quad \text{--- (المعادلة 1)}

2. في المثلث ABHABH القائم في HH (لأن [AH][AH] ارتفاع متعلق بالوتر [BC][BC]):

الزاوية ABH^\widehat{ABH} هي نفسها الزاوية ABC^\widehat{ABC}.

cos⁡(ABH^)=الضلع المجاورالوتر=HBAB— (المعادلة 2)\cos(\widehat{ABH}) = \frac{\text{الضلع المجاور}}{\text{الوتر}} = \frac{HB}{AB} \quad \text{--- (المعادلة 2)}

3. بالمساواة بين العبارتين (1) و (2):

ABBC=HBAB\frac{AB}{BC} = \frac{HB}{AB}

وباستعمال الجداء التصالبي (الطرفين في الوسطين):

AB×AB=HB×BC  ⟹  AB2=HB×BCAB \times AB = HB \times BC \implies AB^2 = HB \times BC

وهو المطلوب إثباته.

📌

المسألة: (08 نقاط)

معطيات عامة للورشة:

الشكل IEABIEAB مستطيل، إذن: IE=AB=2.25 mIE = AB = 2.25 \text{ m} و IB=EAIB = EA.
الارتفاع الكلي من الأرض للسطح: HB=5 mHB = 5 \text{ m}.
الاستقامية: النقط HH، II، BB على استقامة واحدة، وبالتالي: HB=HI+IB=HI+AEHB = HI + IB = HI + AE.

الجزء الأول:

في هذا الجزء نفرض أن: AE=2 mAE = 2 \text{ m}.

1) تبرير أن HI=3 mHI = 3 \text{ m}:

✅الإجابة النموذجية:

بما أن IEABIEAB مستطيل، فإن IB=AE=2 mIB = AE = 2 \text{ m}.

ولدينا HB=HI+IBHB = HI + IB:

5=HI+2  ⟹  HI=5−2=3 m5 = HI + 2 \implies HI = 5 - 2 = 3 \text{ m}

2) إثبات أن HE=3.75 mHE = 3.75 \text{ m}:

✅الإجابة النموذجية:

المثلث HIEHIE قائم في II. بتطبيق خاصية فيثاغورس:

HE2=HI2+IE2HE^2 = HI^2 + IE^2

نعوض القيم المعلومة (HI=3HI = 3، IE=2.25IE = 2.25):

HE2=32+(2.25)2=9+5.0625=14.0625HE^2 = 3^2 + (2.25)^2 = 9 + 5.0625 = 14.0625
HE=14.0625=3.75 mHE = \sqrt{14.0625} = 3.75 \text{ m}

3) حساب قيس زاوية السقف IHE^\widehat{IHE} بالتدوير إلى الدرجة:

✅الإجابة النموذجية:

في المثلث القائم HIEHIE:

cos⁡(IHE^)=HIHE=33.75=0.8\cos(\widehat{IHE}) = \frac{HI}{HE} = \frac{3}{3.75} = 0.8

باستعمال الحاسبة (cos⁡−1(0.8)\cos^{-1}(0.8)):

IHE^≈36.869∘\widehat{IHE} \approx 36.869^\circ

بالتدوير إلى الوحدة (الدرجة): IHE^≈37∘\widehat{IHE} \approx 37^\circ.

الجزء الثاني:

في هذا الجزء نفرض أن IHE^=45∘\widehat{IHE} = 45^\circ.

1) نوع المثلث HIEHIE في هذه الحالة مع التبرير:

✅الإجابة النموذجية:

المثلث HIEHIE هو مثلث قائم ومتساوي الساقين في II.

التبرير:

المثلث HIEHIE قائم في II، إذن مجموع زاويتيه الحادتين هو 90∘90^\circ:

HEI^=90∘−IHE^=90∘−45∘=45∘\widehat{HEI} = 90^\circ - \widehat{IHE} = 90^\circ - 45^\circ = 45^\circ

بما أن IHE^=HEI^=45∘\widehat{IHE} = \widehat{HEI} = 45^\circ، فإن الضلعين القائمين متساويان: HI=IEHI = IE.

2) استنتاج الطول HIHI ثم الطول AEAE:

✅الإجابة النموذجية:
استنتاج HIHI:

بما أن المثلث متساوي الساقين، فإن: HI=IE=2.25 mHI = IE = 2.25 \text{ m}.

استنتاج AEAE:

نعلم أن HB=HI+AEHB = HI + AE، إذن:

AE=HB−HI=5−2.25=2.75 mAE = HB - HI = 5 - 2.25 = 2.75 \text{ m}

الجزء الثالث:

في هذا الجزء نفرض أن IHE^=60∘\widehat{IHE} = 60^\circ.

1) حساب القيمة المدورة إلى السنتيمتر (0.01 m0.01 \text{ m}) للطول HIHI:

✅الإجابة النموذجية:

في المثلث القائم HIEHIE:

tan⁡(IHE^)=الضلع المقابلالضلع المجاور=IEHI\tan(\widehat{IHE}) = \frac{\text{الضلع المقابل}}{\text{الضلع المجاور}} = \frac{IE}{HI}
tan⁡(60∘)=2.25HI  ⟹  HI=2.25tan⁡(60∘)=2.253≈1.29903 m\tan(60^\circ) = \frac{2.25}{HI} \implies HI = \frac{2.25}{\tan(60^\circ)} = \frac{2.25}{\sqrt{3}} \approx 1.29903 \text{ m}

بالتدوير إلى السنتيمتر (جزء من مئة من المتر): HI≈1.30 mHI \approx 1.30 \text{ m}.

2) استنتاج القيمة المدورة إلى السنتيمتر للطول AEAE:

✅الإجابة النموذجية:
AE=HB−HI=5−1.30=3.70 mAE = HB - HI = 5 - 1.30 = 3.70 \text{ m}

3) حساب مساحة الباب الحديدي ذات الشكل الرباعي HBAEHBAE:

💡إضاءة وتنبيه:
الشكل HBAEHBAE يمثل شبه منحرف قائم، قاعدتاه المتوازيتان هما [HB][HB] و [AE][AE]، وارتفاعه هو [AB][AB] لأن الضالعين القائمين يعامدان القاعدتين.
✅الإجابة النموذجية:

قانون مساحة شبه المنحرف:

SHBAE=(القاعدة الكبرى+القاعدة الصغرى)×الارتفاع2S_{HBAE} = \frac{(\text{القاعدة الكبرى} + \text{القاعدة الصغرى}) \times \text{الارتفاع}}{2}
SHBAE=(HB+AE)×AB2S_{HBAE} = \frac{(HB + AE) \times AB}{2}

بالتعويض العددي:

SHBAE=(5+3.70)×2.252=8.70×2.252=19.5752=9.7875 m2S_{HBAE} = \frac{(5 + 3.70) \times 2.25}{2} = \frac{8.70 \times 2.25}{2} = \frac{19.575}{2} = 9.7875 \text{ m}^2

مساحة الباب الحديدي هي: 9.7875 m29.7875 \text{ m}^2 (أو بالتدوير إلى جزء من مئة 9.79 m29.79 \text{ m}^2).