📚

الحل النموذجي لـ الموضوع رقم 86 - 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: الأعداد الحقيقية والحساب على الجذور

1) إيجاد العدد xx:

العدد xx يمثل القاسم المشترك الأكبر للعددين 721721 و 217217، أي: x=PGCD(721;217)x = \text{PGCD}(721; 217).

باستخدام خوارزمية إقليدس (القسمات المتتالية):

721=217×3+70721 = 217 \times 3 + 70
217=70×3+7217 = 70 \times 3 + 7
70=7×10+070 = 7 \times 10 + 0

آخر باقي غير معدوم هو 77.

✅الإجابة النموذجية:

قيمة العدد xx هي:

x=7x = 7

2) كتابة العدد yy على الشكل a3a\sqrt{3}:

لدينا: y=147−27y = \sqrt{147} - \sqrt{27}

تبسيط الجذور:

147=49×3=49×3=73\sqrt{147} = \sqrt{49 \times 3} = \sqrt{49} \times \sqrt{3} = 7\sqrt{3}
27=9×3=9×3=33\sqrt{27} = \sqrt{9 \times 3} = \sqrt{9} \times \sqrt{3} = 3\sqrt{3}

بالتعويض في العبارة yy:

y=73−33=(7−3)3=43y = 7\sqrt{3} - 3\sqrt{3} = (7 - 3)\sqrt{3} = 4\sqrt{3}
✅الإجابة النموذجية:

كتابة yy على الشكل a3a\sqrt{3} هي:

y=43حيث a=4y = 4\sqrt{3} \quad \text{حيث } a = 4

3) نشر وتبسيط العدد zz:

لدينا: z=(2+3)2z = (2 + \sqrt{3})^2

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

z=22+2(2)(3)+(3)2z = 2^2 + 2(2)(\sqrt{3}) + (\sqrt{3})^2
z=4+43+3=7+43z = 4 + 4\sqrt{3} + 3 = 7 + 4\sqrt{3}
✅الإجابة النموذجية:

نشر وتبسيط العدد zz هو:

z=7+43z = 7 + 4\sqrt{3}

4) تبيان أن الجداء z(x−y)z(x - y) عدد طبيعي:

لدينا:

x=7x = 7
y=43y = 4\sqrt{3}
x−y=7−43x - y = 7 - 4\sqrt{3}
z=7+43z = 7 + 4\sqrt{3}

حساب الجداء:

z(x−y)=(7+43)(7−43)z(x - y) = (7 + 4\sqrt{3})(7 - 4\sqrt{3})

باستعمال المتطابقة الشهيرة الثالثة (a+b)(a−b)=a2−b2(a+b)(a-b) = a^2 - b^2:

z(x−y)=72−(43)2z(x - y) = 7^2 - (4\sqrt{3})^2
z(x−y)=49−(16×3)=49−48=1z(x - y) = 49 - (16 \times 3) = 49 - 48 = 1
💡إضاءة وتنبيه:

العدد 11 هو عدد طبيعي لا يحتوي على جذور ولا على أجزاء عشرية.

✅الإجابة النموذجية:

الجداء z(x−y)=1z(x - y) = 1، وهو بالفعل عدد طبيعي.

📌

التمرين الثاني: الحساب الحرفي والمعادلات والمتراجحات

1) نشر وتبسيط العبارة EE:

لدينا: E=(2x−3)(x+2)E = (2x - 3)(x + 2)

بتوزيع الضرب:

E=2x(x)+2x(2)−3(x)−3(2)E = 2x(x) + 2x(2) - 3(x) - 3(2)
E=2x2+4x−3x−6=2x2+x−6E = 2x^2 + 4x - 3x - 6 = 2x^2 + x - 6
✅الإجابة النموذجية:

التبسيط النهائي للعبارة EE هو:

E=2x2+x−6E = 2x^2 + x - 6

2) تحليل العبارة AA إلى جداء عاملين:

لدينا العبارة: A=(2x−3)2−(2x2+x−6)A = (2x - 3)^2 - (2x^2 + x - 6)

نلاحظ أن العبارة الثانية بين قوسين هي نفسها العبارة EE، أي أن: 2x2+x−6=(2x−3)(x+2)2x^2 + x - 6 = (2x - 3)(x + 2).

بالتعويض:

A=(2x−3)2−(2x−3)(x+2)A = (2x - 3)^2 - (2x - 3)(x + 2)

باستخراج العامل المشترك (2x−3)(2x - 3):

A=(2x−3)[(2x−3)−(x+2)]A = (2x - 3) \left[ (2x - 3) - (x + 2) \right]
A=(2x−3)(2x−3−x−2)A = (2x - 3) (2x - 3 - x - 2)
A=(2x−3)(x−5)A = (2x - 3)(x - 5)
✅الإجابة النموذجية:

تحليل العبارة AA إلى جداء عاملين من الدرجة الأولى هو:

A=(2x−3)(x−5)A = (2x - 3)(x - 5)

3) حل المعادلة −x+2x(x+1)=6-x + 2x(x + 1) = 6:

تبسيط الطرف الأيسر للمعادلة:

−x+2x2+2x=6-x + 2x^2 + 2x = 6
2x2+x=6  ⟹  2x2+x−6=02x^2 + x = 6 \implies 2x^2 + x - 6 = 0

نلاحظ أن العبارة 2x2+x−62x^2 + x - 6 هي نفسها (2x−3)(x+2)(2x - 3)(x + 2)، وبالتالي المعادلة تصبح معادلة جداء معدوم:

(2x−3)(x+2)=0(2x - 3)(x + 2) = 0

إما:

2x−3=0  ⟹  2x=3  ⟹  x=32=1.52x - 3 = 0 \implies 2x = 3 \implies x = \frac{3}{2} = 1.5

أو:

x+2=0  ⟹  x=−2x + 2 = 0 \implies x = -2
✅الإجابة النموذجية:

للمعادلة حلان هما:

x=32وx=−2x = \frac{3}{2} \quad \text{و} \quad x = -2

4) حل المتراجحة E≥2x2+3xE \ge 2x^2 + 3x وتمثيل حلولها بيانياً:

نعوض EE بقيمتها المبسطة 2x2+x−62x^2 + x - 6:

2x2+x−6≥2x2+3x2x^2 + x - 6 \ge 2x^2 + 3x

بنقل الحدود المتشابهة:

2x2−2x2+x−3x≥62x^2 - 2x^2 + x - 3x \ge 6
−2x≥6-2x \ge 6

بقسمة الطرفين على العدد السالم (−2)(-2)، تتغير اتجاه متباينة المتراجحة:

x≤6−2  ⟹  x≤−3x \le \frac{6}{-2} \implies x \le -3
💡إضاءة وتنبيه:

عند القسمة أو الضرب في عدد سالب، يجب تغيير اتجاه رمز المتراجحة من (≥\ge) إلى (≤\le).

✅الإجابة النموذجية:

مجموعة حلول المتراجحة هي كل أعداد xx الأصغر من أو تساوي −3-3.

التمثيل البياني للحلول:

نرسم مستقيماً مدرجاً، نحدد عليه القيمة −3-3:

`--------[=== -3 ==================>`

الحلول هي قيم xx الواقعة على يسار القيمة −3-3 (بما فيها القيمة −3-3)، ويكون العارضة موجهة نحو جهة الحلول: [−∞;−3][ -\infty ; -3 ].

📌

التمرين الثالث: الخاصية المباشرة لطاليس والنسب المثلثية

1) حساب الطول MHMH:

لدينا:

المثلث ABCABC قائم في BB، إذن: (AB)⊥(BC)(AB) \perp (BC).
المستقيم (Δ)(\Delta) عمودي على (BC)(BC) في النقطة MM، والنقطة H∈(Δ)H \in (\Delta)، إذن: (MH)⊥(BC)(MH) \perp (BC).
بما أن المستقيمين (AB)(AB) و (MH)(MH) عموديان على نفس المستقيم (BC)(BC)، فإنهما متوازيان:
(MH)//(AB)(MH) // (AB)

تطبيق خاصية طاليس على المثلث ABCABC:

النقطة H∈[AC]H \in [AC] والنقطة M∈[BC]M \in [BC]، والمستقيمان متوازيان:

CMCB=CHCA=MHAB\frac{CM}{CB} = \frac{CH}{CA} = \frac{MH}{AB}

حساب الطول BMBM و CMCM:

BM=BC4=434=3BM = \frac{BC}{4} = \frac{4\sqrt{3}}{4} = \sqrt{3}
CM=BC−BM=43−3=33CM = BC - BM = 4\sqrt{3} - \sqrt{3} = 3\sqrt{3}

بالتعويض في نسبة طاليس:

3343=MH4  ⟹  34=MH4\frac{3\sqrt{3}}{4\sqrt{3}} = \frac{MH}{4} \implies \frac{3}{4} = \frac{MH}{4}
MH=3×44=3MH = \frac{3 \times 4}{4} = 3
✅الإجابة النموذجية:

الطول MHMH يساوي:

MH=3MH = 3

2) حساب tan⁡AMB^\tan \widehat{AMB} واستنتاج قيس الزاوية AMB^\widehat{AMB}:

في المثلث القائم ABMABM في BB:

tan⁡AMB^=الضلع المقابلالضلع المجاور=ABBM\tan \widehat{AMB} = \frac{\text{الضلع المقابل}}{\text{الضلع المجاور}} = \frac{AB}{BM}
tan⁡AMB^=43=433≈1.7321×1.3333≈2.3094\tan \widehat{AMB} = \frac{4}{\sqrt{3}} = \frac{4\sqrt{3}}{3} \approx 1.7321 \times 1.3333 \approx 2.3094

استنتاج قيس الزاوية AMB^\widehat{AMB}:

باستعمال الحاسبة (tan⁡−1\tan^{-1}):

AMB^=arctan⁡(43)≈66.58∘\widehat{AMB} = \arctan\left(\frac{4}{\sqrt{3}}\right) \approx 66.58^\circ
✅الإجابة النموذجية:
tan⁡AMB^=433\tan \widehat{AMB} = \frac{4\sqrt{3}}{3}
قيس الزاوية بالتدوير إلى الوحدة هو: AMB^≈67∘\widehat{AMB} \approx 67^\circ (أو القيمة الدقيقة 66.58∘66.58^\circ).
📌

التمرين الرابع: الأشعة والانسحاب والأشكال الهندسيّة

1) حساب الطول BABA:

المعين DABCDABC مركزه OO.

خواص المعين: قطراه متعامدان وينصف كل منهما الآخر.

OA=AC2=82=4 cmOA = \frac{AC}{2} = \frac{8}{2} = 4 \text{ cm}
OB=BD2=62=3 cmOB = \frac{BD}{2} = \frac{6}{2} = 3 \text{ cm}
المثلث AOBAOB قائم في OO.

بتطبيق نظرية فيثاغورس على المثلث القائم AOBAOB:

BA2=OA2+OB2BA^2 = OA^2 + OB^2
BA2=42+32=16+9=25BA^2 = 4^2 + 3^2 = 16 + 9 = 25
BA=25=5 cmBA = \sqrt{25} = 5 \text{ cm}
✅الإجابة النموذجية:

طول الضلع BABA هو:

BA=5 cmBA = 5 \text{ cm}

2) إنشاء النقطة EE:

تنشأ النقطة EE بحيث تحقق علاقة متوازي الأضلاع شعاعياً:

OA⃗+OB⃗=OE⃗\vec{OA} + \vec{OB} = \vec{OE}

3) نوع الرباعي AOBEAOBE مع التعليل:

من العلاقة الشعاعية OA⃗+OB⃗=OE⃗\vec{OA} + \vec{OB} = \vec{OE}، فإن الرباعي AOBEAOBE هو متوازي أضلاع.
وبما أن قطري المعين متعامدان، فإن الزاوية AOB^=90∘\widehat{AOB} = 90^\circ.
متوازي أضلاع فيه زاوية قائمة هو مستطيل.
✅الإجابة النموذجية:

الرباعي AOBEAOBE هو مستطيل، لأن شعاع المجموع يحدد متوازي أضلاع إحدى زواياه قائمة (AOB^=90∘\widehat{AOB} = 90^\circ).

4) إنشاء النقطة HH وحساب الطول OHOH:

النقطة FF هي نقطة تقاطع قطري المستطيل AOBEAOBE، بالتالي فإن FF هي منتصف القطعة المستقيمة [AB][AB].

حساب الطول FBFB:
FB=AB2=52=2.5 cmFB = \frac{AB}{2} = \frac{5}{2} = 2.5 \text{ cm}

لدينا المساواة الشعاعية: FB⃗=OH⃗\vec{FB} = \vec{OH}.

تساوي شعاعين يعني أن لهما نفس المنحى ونفس الاتجاه ونفس الطول (المنحيين متوازيان أو منطبقان).

بما أن FB⃗=OH⃗\vec{FB} = \vec{OH}، فإن الطولين متساويان:

OH=FB=2.5 cmOH = FB = 2.5 \text{ cm}
✅الإجابة النموذجية:

الطول OHOH يساوي:

OH=2.5 cmOH = 2.5 \text{ cm}
📌

الوضعية الإدماجية: تطبيق المعارف الرياضية في مسألة محلية

الجزء الأول

في هذا الجزء نعتبر x=30 mx = 30 \text{ m}.

أبعاد القطعة المستطيلة: الطول AD=BC=60 mAD = BC = 60 \text{ m}، والعرض AB=DC=40 mAB = DC = 40 \text{ m}.

1) حساب طول الحاجز DHDH:

المثلث DHCDHC قائم في CC.

طولا ضلعيه القائمين هما: DC=40 mDC = 40 \text{ m} و HC=x=30 mHC = x = 30 \text{ m}.

بتطبيق نظرية فيثاغورس على المثلث القائم DHCDHC:

DH2=DC2+HC2DH^2 = DC^2 + HC^2
DH2=402+302=1600+900=2500DH^2 = 40^2 + 30^2 = 1600 + 900 = 2500
DH=2500=50 mDH = \sqrt{2500} = 50 \text{ m}
✅الإجابة النموذجية:

طول الحاجز DHDH هو:

DH=50 mDH = 50 \text{ m}

2) حساب الزاويتين HDC^\widehat{HDC} و DHB^\widehat{DHB} بالتدوير إلى الوحدة:

حساب الزاوية HDC^\widehat{HDC}:

في المثلث القائم DHCDHC:

tan⁡HDC^=HCDC=3040=0.75\tan \widehat{HDC} = \frac{HC}{DC} = \frac{30}{40} = 0.75
HDC^=arctan⁡(0.75)≈36.87∘≈37∘\widehat{HDC} = \arctan(0.75) \approx 36.87^\circ \approx 37^\circ
حساب الزاوية DHB^\widehat{DHB}:

النقاط B,H,CB, H, C على استقامة واحدة، وبالتالي فإن الزاوية BHC^\widehat{BHC} زاوية مستقيمة قياسها 180∘180^\circ.

في المثلث القائم DHCDHC:

cos⁡DHC^=HCDH=3050=0.6  ⟹  DHC^≈53.13∘\cos \widehat{DHC} = \frac{HC}{DH} = \frac{30}{50} = 0.6 \implies \widehat{DHC} \approx 53.13^\circ

الزاويتان DHB^\widehat{DHB} و DHC^\widehat{DHC} متكاملتان:

DHB^=180∘−DHC^=180∘−53.13∘=126.87∘≈127∘\widehat{DHB} = 180^\circ - \widehat{DHC} = 180^\circ - 53.13^\circ = 126.87^\circ \approx 127^\circ
✅الإجابة النموذجية:
HDC^≈37∘\widehat{HDC} \approx 37^\circ
DHB^≈127∘\widehat{DHB} \approx 127^\circ

الجزء الثاني

في هذا الجزء نعتبر HC=xHC = x.

1) التعبير بدلالة xx عن المساحة S2S_2 المخصصة للسيارات:

المساحة S2S_2 تمثل مساحة المثلث القائم DHCDHC:

S2=القاعدة×الارتفاع2=x×402=20xS_2 = \frac{\text{القاعدة} \times \text{الارتفاع}}{2} = \frac{x \times 40}{2} = 20x
✅الإجابة النموذجية:

العبارة بدلالة xx للمساحة S2S_2 هي:

S2=20xS_2 = 20x

2) التعبير بدلالة xx عن المساحة S1S_1 المخصصة للشاحنات:

المساحة الكلية لقطعة الأرض المستطيلة ABCDABCD:

Sالكلية=60×40=2400 m2S_{\text{الكلية}} = 60 \times 40 = 2400 \text{ m}^2

المساحة S1S_1 تمثل مساحة شبه المنحرف ABHDABHD، وتساوي المساحة الكلية مطروحاً منها مساحة السيارات S2S_2:

S1=Sالكلية−S2=2400−20xS_1 = S_{\text{الكلية}} - S_2 = 2400 - 20x

*(ملاحظة لحسابها بقانون شبه المنحرف مباشرة: القاعدة الكبرى AD=60AD = 60، القاعدة الصغرى BH=60−xBH = 60 - x، الارتفاع AB=40AB = 40:

S1=(60+60−x)×402=(120−x)×20=2400−20xS_1 = \frac{(60 + 60 - x) \times 40}{2} = (120 - x) \times 20 = 2400 - 20x)*

✅الإجابة النموذجية:

العبارة بدلالة xx للمساحة S1S_1 هي:

S1=2400−20xS_1 = 2400 - 20x

3) أ) إيجاد قيم xx التي تجعل المساحة S1S_1 أقل من 2200 m22200 \text{ m}^2:

نضع المتراجحة:

S1<2200  ⟹  2400−20x<2200S_1 < 2200 \implies 2400 - 20x < 2200
−20x<2200−2400-20x < 2200 - 2400
−20x<−200-20x < -200

بقسمة الطرفين على (−20)(-20):

x>−200−20  ⟹  x>10x > \frac{-200}{-20} \implies x > 10

بما أن xx يمثل طولاً ينتمي إلى الضلع BCBC الذي طوله 60 m60 \text{ m}، فإن قيم xx هي:

10<x≤6010 < x \le 60
✅الإجابة النموذجية:

تكون المساحة S1S_1 أقل من 2200 m22200 \text{ m}^2 عندما تكون قيم xx أكبر تماماً من 10 m10 \text{ m} (أي: 10<x≤6010 < x \le 60).

3) ب) حل المعادلة S1=S2S_1 = S_2 وتفسير معنى الحل:

2400−20x=20x2400 - 20x = 20x
20x+20x=2400  ⟹  40x=240020x + 20x = 2400 \implies 40x = 2400
x=240040=60x = \frac{2400}{40} = 60
💡التفسير الرياضياتي والواقعي:

حل المعادلة يعني القيمة التي تتساوى عندها مساحة الشاحنات مع مساحة السيارات.

عندما تكون x=60 mx = 60 \text{ m}، تنطبق النقطة HH على النقطة BB، ويصبح قطر المستطيل يتصف الأرض إلى مثلثين متساويين في المساحة، بحيث تصبح مساحة كل منهما تساوي 1200 m21200 \text{ m}^2.

4) إيجاد قيمة xx ليتسع الجزء S2S_2 لـ 40 سيارة واستنتاج أكبر عدد للشاحنات:

حساب المساحة اللازمة لـ 40 سيارة:

علمنا أن السيارة الواحدة تتطلب مساحة 18 m218 \text{ m}^2.

S2=40×18=720 m2S_2 = 40 \times 18 = 720 \text{ m}^2
إيجاد قيمة xx:
20x=720  ⟹  x=72020=36 m20x = 720 \implies x = \frac{720}{20} = 36 \text{ m}
✅الإجابة النموذجية لقيمة xx:

القيمة المطلوبة هي:

x=36 mx = 36 \text{ m}
استنتاج المساحة المتبقية S1S_1 للشاحنات عند x=36x = 36:
S1=2400−20(36)=2400−720=1680 m2S_1 = 2400 - 20(36) = 2400 - 720 = 1680 \text{ m}^2
حساب أكبر عدد للشاحنات:

بما أن الشاحنة الواحدة تتطلب مساحة 30 m230 \text{ m}^2:

عدد الشاحنات=168030=56 شاحنة\text{عدد الشاحنات} = \frac{1680}{30} = 56 \text{ شاحنة}
✅الإجابة النموذجية الخاتمة:

أكبر عدد من الشاحنات التي يمكن توقفها في الجزء S1S_1 في هذه الحالة هو 56 شاحنة.