📚

الحل النموذجي لـ الموضوع رقم 87 - 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) كتابة العددين AA و BB على أبسط شكل ممكن:

💡إضاءة وتنبيه:

لكتابة عبارة تتضمن جذوراً تربيعية على أصلح وأبسط شكل aba\sqrt{b}، نقوم بتحليل الأعداد تحت الجذر إلى جداء عاملين أحدهما مربع تام لأكبر عدد ممكن.

تبسيط العدد AA:
A=80=16×5=16×5=45A = \sqrt{80} = \sqrt{16 \times 5} = \sqrt{16} \times \sqrt{5} = 4\sqrt{5}
تبسيط العدد BB:
B=320+227−45B = 3\sqrt{20} + 2\sqrt{27} - \sqrt{45}
B=34×5+29×3−9×5B = 3\sqrt{4 \times 5} + 2\sqrt{9 \times 3} - \sqrt{9 \times 5}
B=3×25+2×33−35B = 3 \times 2\sqrt{5} + 2 \times 3\sqrt{3} - 3\sqrt{5}
B=65+63−35B = 6\sqrt{5} + 6\sqrt{3} - 3\sqrt{5}
B=(6−3)5+63=35+63B = (6 - 3)\sqrt{5} + 6\sqrt{3} = 3\sqrt{5} + 6\sqrt{3}
✅الإجابة النموذجية:

الشكل المبسط للعددين هو: A=45A = 4\sqrt{5} و B=35+63B = 3\sqrt{5} + 6\sqrt{3}.

2) تبسيط كل من A×BA \times B و B2B^2:

تبسيط A×BA \times B:
A×B=45×(35+63)A \times B = 4\sqrt{5} \times (3\sqrt{5} + 6\sqrt{3})

بتوزيع الضرب على الجمع:

A×B=(45×35)+(45×63)A \times B = (4\sqrt{5} \times 3\sqrt{5}) + (4\sqrt{5} \times 6\sqrt{3})
A×B=(12×5)+245×3=60+2415A \times B = (12 \times 5) + 24\sqrt{5 \times 3} = 60 + 24\sqrt{15}
تبسيط B2B^2:

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

B2=(35+63)2=(35)2+2(35)(63)+(63)2B^2 = (3\sqrt{5} + 6\sqrt{3})^2 = (3\sqrt{5})^2 + 2(3\sqrt{5})(6\sqrt{3}) + (6\sqrt{3})^2
B2=(9×5)+3615+(36×3)B^2 = (9 \times 5) + 36\sqrt{15} + (36 \times 3)
B2=45+3615+108=153+3615B^2 = 45 + 36\sqrt{15} + 108 = 153 + 36\sqrt{15}
✅الإجابة النموذجية:

A×B=60+2415A \times B = 60 + 24\sqrt{15}

B2=153+3615B^2 = 153 + 36\sqrt{15}

3) جعل مقام النسبة DD عدداً ناطقاً حيث D=BAD = \frac{B}{A}:

💡إضاءة وتنبيه:

لجعل مقام نسبة تتضمن جذراً عدداً ناطقاً، نضرب كلاً من البسط والمقام في الجذر الموجود بالمقام (في هذه الحالة نضرب في 5\sqrt{5}).

D=BA=35+6345D = \frac{B}{A} = \frac{3\sqrt{5} + 6\sqrt{3}}{4\sqrt{5}}
D=(35+63)×545×5=3(5)2+63×54×5D = \frac{(3\sqrt{5} + 6\sqrt{3}) \times \sqrt{5}}{4\sqrt{5} \times \sqrt{5}} = \frac{3(\sqrt{5})^2 + 6\sqrt{3 \times 5}}{4 \times 5}
D=3×5+61520=15+61520D = \frac{3 \times 5 + 6\sqrt{15}}{20} = \frac{15 + 6\sqrt{15}}{20}
✅الإجابة النموذجية:

النسبة بمقام ناطق هي: D=15+61520D = \frac{15 + 6\sqrt{15}}{20}.

4) إعطاء القيمة المقربة إلى 1100\frac{1}{100} (أي 10−210^{-2}) بالنقصان للعدد DD:

نحسب القيمة العشرية المضبوطة/المقربة للعدد DD:

15≈3.872983...\sqrt{15} \approx 3.872983...
D=15+6×3.872983...20=15+23.237900...20=38.237900...20≈1.911895...D = \frac{15 + 6 \times 3.872983...}{20} = \frac{15 + 23.237900...}{20} = \frac{38.237900...}{20} \approx 1.911895...

القيمة المقربة إلى 10−210^{-2} بالنقصان تعني أخذ رقمين بعد الفاصلة دون زيادة:

✅الإجابة النموذجية:

القيمة المقربة إلى 1100\frac{1}{100} بالنقصان للعدد DD هي: 1.911.91.

📌

التمرين الثاني: (04 نقاط)

العبارة المعطاة: E=(2x+1)(x−5)−(2x+1)2E = (2x + 1)(x - 5) - (2x + 1)^2

1) نشر وتبسيط العبارة EE:

E=[(2x×x)+(2x×(−5))+(1×x)+(1×(−5))]−[(2x)2+2(2x)(1)+(1)2]E = [(2x \times x) + (2x \times (-5)) + (1 \times x) + (1 \times (-5))] - [(2x)^2 + 2(2x)(1) + (1)^2]
E=(2x2−10x+x−5)−(4x2+4x+1)E = (2x^2 - 10x + x - 5) - (4x^2 + 4x + 1)
E=2x2−9x−5−4x2−4x−1E = 2x^2 - 9x - 5 - 4x^2 - 4x - 1

بجمع الحدود المتشابهة:

E=(2x2−4x2)+(−9x−4x)+(−5−1)=−2x2−13x−6E = (2x^2 - 4x^2) + (-9x - 4x) + (-5 - 1) = -2x^2 - 13x - 6
✅الإجابة النموذجية:

العبارة المبسطة هي: E=−2x2−13x−6E = -2x^2 - 13x - 6.

2) حساب قيمة EE من أجل x=0x = 0 و x=3x = \sqrt{3}:

من أجل x=0x = 0:

نعوض في العبارة المبسطة:

E=−2(0)2−13(0)−6=0−0−6=−6E = -2(0)^2 - 13(0) - 6 = 0 - 0 - 6 = -6
من أجل x=3x = \sqrt{3}:
E=−2(3)2−13(3)−6E = -2(\sqrt{3})^2 - 13(\sqrt{3}) - 6
E=−2(3)−133−6=−6−133−6=−12−133E = -2(3) - 13\sqrt{3} - 6 = -6 - 13\sqrt{3} - 6 = -12 - 13\sqrt{3}
✅الإجابة النموذجية:
قيمة EE من أجل x=0x = 0 هي: −6-6.
قيمة EE من أجل x=3x = \sqrt{3} هي: −12−133-12 - 13\sqrt{3}.

3) تحليل العبارة EE إلى جداء عاملين من الدرجة الأولى، ثم حل المعادلة E=0E = 0:

تحليل EE:

نلاحظ وجود العامل المشترك (2x+1)(2x + 1):

E=(2x+1)(x−5)−(2x+1)2E = (2x + 1)(x - 5) - (2x + 1)^2
E=(2x+1)[(x−5)−(2x+1)]E = (2x + 1) \left[ (x - 5) - (2x + 1) \right]
E=(2x+1)[x−5−2x−1]E = (2x + 1) [ x - 5 - 2x - 1 ]
E=(2x+1)(−x−6)E = (2x + 1)(-x - 6)
حل المعادلة E=0E = 0:
(2x+1)(−x−6)=0(2x + 1)(-x - 6) = 0

معادلة الجداء المعدوم تعني:

إما 2x+1=0  ⟹  2x=−1  ⟹  x=−122x + 1 = 0 \implies 2x = -1 \implies x = -\frac{1}{2}

أو −x−6=0  ⟹  −x=6  ⟹  x=−6-x - 6 = 0 \implies -x = 6 \implies x = -6

✅الإجابة النموذجية:
تحليـل العبـارة: E=(2x+1)(−x−6)E = (2x + 1)(-x - 6).
حلول المعادلة E=0E = 0 هما العددين: x=−12x = -\frac{1}{2} و x=−6x = -6.

4) حل المتراجحة: E≤−2x2+20E \le -2x^2 + 20:

نعوض العبارة المبسطة لـ EE:

−2x2−13x−6≤−2x2+20-2x^2 - 13x - 6 \le -2x^2 + 20

نضيف 2x22x^2 إلى طرفي المتراجحة:

−13x−6≤20-13x - 6 \le 20
−13x≤20+6  ⟹  −13x≤26-13x \le 20 + 6 \implies -13x \le 26

بقسمة الطرفين على العدد السالب −13-13 نغير اتجاه الرمز:

x≥26−13  ⟹  x≥−2x \ge \frac{26}{-13} \implies x \ge -2
✅الإجابة النموذجية:

حلول المتراجحة هي كل أعداد xx الأكبر من أو تساوي −2-2 (أي القيم الواقعة على يمين العدد −2-2 بما في ذلك العدد −2-2).

📌

التمرين الثالث: (04 نقاط)

المعطيات: ABCABC مثلث قائم في AA حيث cos⁡ABC^=22\cos \widehat{ABC} = \frac{\sqrt{2}}{2}.

1) حساب القيمة المضبوطة لـ sin⁡ABC^\sin \widehat{ABC} و tan⁡ABC^\tan \widehat{ABC}:

💡إضاءة وتنبيه:

تستخدم العلاقة المثلثية الأساسية cos⁡2x+sin⁡2x=1\cos^2 x + \sin^2 x = 1 لحساب جيب الزاوية بدلالة جيب تمامها.

حساب sin⁡ABC^\sin \widehat{ABC}:
cos⁡2ABC^+sin⁡2ABC^=1\cos^2 \widehat{ABC} + \sin^2 \widehat{ABC} = 1
(22)2+sin⁡2ABC^=1\left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right)^2 + \sin^2 \widehat{ABC} = 1
24+sin⁡2ABC^=1  ⟹  12+sin⁡2ABC^=1\frac{2}{4} + \sin^2 \widehat{ABC} = 1 \implies \frac{1}{2} + \sin^2 \widehat{ABC} = 1
sin⁡2ABC^=1−12=12\sin^2 \widehat{ABC} = 1 - \frac{1}{2} = \frac{1}{2}

بما أن الزاوية حادة فإن sin⁡ABC^>0\sin \widehat{ABC} > 0:

sin⁡ABC^=12=12=22\sin \widehat{ABC} = \sqrt{\frac{1}{2}} = \frac{1}{\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{2}
حساب tan⁡ABC^\tan \widehat{ABC}:
tan⁡ABC^=sin⁡ABC^cos⁡ABC^=2222=1\tan \widehat{ABC} = \frac{\sin \widehat{ABC}}{\cos \widehat{ABC}} = \frac{\frac{\sqrt{2}}{2}}{\frac{\sqrt{2}}{2}} = 1
✅الإجابة النموذجية:

sin⁡ABC^=22\sin \widehat{ABC} = \frac{\sqrt{2}}{2}

tan⁡ABC^=1\tan \widehat{ABC} = 1

2) إيجاد قيس الزاوية ABC^\widehat{ABC}، ثم قيس الزاوية ACB^\widehat{ACB}:

بما أن cos⁡ABC^=22\cos \widehat{ABC} = \frac{\sqrt{2}}{2}، فإن قيس الزاوية الحادة هو:
ABC^=45∘\widehat{ABC} = 45^\circ
بما أن المثلث ABCABC قائم في AA، فإن الزاويتين الحادتين متتامتان (مجموعهما 90∘90^\circ):
ACB^=90∘−ABC^=90∘−45∘=45∘\widehat{ACB} = 90^\circ - \widehat{ABC} = 90^\circ - 45^\circ = 45^\circ
✅الإجابة النموذجية:

قيس الزاوية ABC^=45∘\widehat{ABC} = 45^\circ وقيس الزاوية ACB^=45∘\widehat{ACB} = 45^\circ.

3) تحديد نوع المثلث ABCABC، وحساب مساحته علماً أن AB=22 cmAB = 2\sqrt{2} \text{ cm}:

نوع المثلث ABCABC:

بما أن المثلث قائمة في AA وفيه زاويتا القاعدة متساويتان (ABC^=ACB^=45∘\widehat{ABC} = \widehat{ACB} = 45^\circ)، فإن المثلث قائم ومتساوي الساقين في AA.

ومنه: AC=AB=22 cmAC = AB = 2\sqrt{2} \text{ cm}.

حساب مساحة المثلث ABCABC:
S=القاعدة×الارتفاع2=AB×AC2S = \frac{\text{القاعدة} \times \text{الارتفاع}}{2} = \frac{AB \times AC}{2}
S=22×222=4×22=4 cm2S = \frac{2\sqrt{2} \times 2\sqrt{2}}{2} = \frac{4 \times 2}{2} = 4 \text{ cm}^2
✅الإجابة النموذجية:

المثلث ABCABC قائم ومتساوي الساقين في AA، ومساحته هي 4 cm24 \text{ cm}^2.

📌

الجزء الثاني (الوضعية الإدماجية): (08 نقاط)

الشكل يتكون من:

قطعة أرض على شكل مستطيل ABCMABCM (خصصت لبناء مدرسة) أبعاده: AB=60 mAB = 60\text{ m} و BC=40 mBC = 40\text{ m}.

وبالتالي: MC=AB=60 mMC = AB = 60\text{ m} و AM=BC=40 mAM = BC = 40\text{ m}.

حديقة على شكل مثلث قائم AMDAMD قائم في MM.

الجزء الأول: نضع DM=30 mDM = 30\text{ m}

1) تبيان أن AD=50 mAD = 50\text{ m}:

المثلث AMDAMD قائم في MM. حسب خاصية فيثاغورس:

AD2=AM2+DM2AD^2 = AM^2 + DM^2

نعلم أن AM=BC=40 mAM = BC = 40\text{ m} و DM=30 mDM = 30\text{ m}:

AD2=402+302=1600+900=2500AD^2 = 40^2 + 30^2 = 1600 + 900 = 2500
AD=2500=50 mAD = \sqrt{2500} = 50\text{ m}
✅الإجابة النموذجية:

قد تم إثبات أن طول الضلع ADAD يساوي 50 m50\text{ m}.

2) حساب tan⁡ADM^\tan \widehat{ADM} ثم استنتاج قيس الزاوية ADM^\widehat{ADM} (بالتدوير إلى 0.10.1 من الدرجة):

حساب ظل الزاوية tan⁡ADM^\tan \widehat{ADM}:
tan⁡ADM^=المقابلالمجاور=AMDM=4030=43≈1.333\tan \widehat{ADM} = \frac{\text{المقابل}}{\text{المجاور}} = \frac{AM}{DM} = \frac{40}{30} = \frac{4}{3} \approx 1.333
استنتاج قيس الزاوية ADM^\widehat{ADM}:

باستعمال الآلة الحاسبة (tan⁡−1(43)\tan^{-1}\left(\frac{4}{3}\right)):

ADM^≈53.1301...∘\widehat{ADM} \approx 53.1301...^\circ

بالتدوير إلى 0.10.1 (جزء من عشرة):

ADM^≈53.1∘\widehat{ADM} \approx 53.1^\circ
✅الإجابة النموذجية:

tan⁡ADM^=43\tan \widehat{ADM} = \frac{4}{3} وقيس الزاوية ADM^≈53.1∘\widehat{ADM} \approx 53.1^\circ.

3) التحقق من أن sin⁡2ADM^+cos⁡2ADM^=1\sin^2 \widehat{ADM} + \cos^2 \widehat{ADM} = 1:

في المثلث القائم AMDAMD:

sin⁡ADM^=AMAD=4050=45=0.8\sin \widehat{ADM} = \frac{AM}{AD} = \frac{40}{50} = \frac{4}{5} = 0.8
cos⁡ADM^=DMAD=3050=35=0.6\cos \widehat{ADM} = \frac{DM}{AD} = \frac{30}{50} = \frac{3}{5} = 0.6

بالتعويض في الطرف الأيسر:

sin⁡2ADM^+cos⁡2ADM^=(0.8)2+(0.6)2=0.64+0.36=1\sin^2 \widehat{ADM} + \cos^2 \widehat{ADM} = (0.8)^2 + (0.6)^2 = 0.64 + 0.36 = 1
✅الإجابة النموذجية:

العبارة المحققة صحيحة دائماً وتساوي 1.

الجزء الثاني: نضع DM=x (m)DM = x\text{ (m)}

a) التعبير عن S1S_1 مساحة الحديقة بدلالة xx:

الحديقة هي المثلث القائم AMDAMD ذو الارتفاع AM=40 mAM = 40\text{ m} والقاعدة DM=xDM = x:

S1=AM×DM2=40×x2=20xS_1 = \frac{AM \times DM}{2} = \frac{40 \times x}{2} = 20x
✅الإجابة النموذجية:

مساحة الحديقة بدلالة xx هي: S1=20xS_1 = 20x.

b) التعبير عن S2S_2 مساحة قطعة الأرض (المدرسة والحديقة معاً) بدلالة xx:

مساحة قطعة المدرسة المستطيلة ABCMABCM:
Sالمدرسة=AB×BC=60×40=2400 m2S_{\text{المدرسة}} = AB \times BC = 60 \times 40 = 2400\text{ m}^2
المساحة الكلية لقطعة الأرض S2S_2:
S2=Sالمدرسة+S1=2400+20xS_2 = S_{\text{المدرسة}} + S_1 = 2400 + 20x
✅الإجابة النموذجية:

المساحة الكلية بدلالة xx هي: S2=2400+20xS_2 = 2400 + 20x.

c) إيجاد قيمة xx حتى تكون S1=15S2S_1 = \frac{1}{5} S_2:

نعوض بالعبارات المحصل عليها:

20x=15(2400+20x)20x = \frac{1}{5} (2400 + 20x)

نضرب الطرفين في العدد 5 لتسهيل الحساب:

5×(20x)=2400+20x5 \times (20x) = 2400 + 20x
100x=2400+20x100x = 2400 + 20x
100x−20x=2400100x - 20x = 2400
80x=2400  ⟹  x=240080=30 m80x = 2400 \implies x = \frac{2400}{80} = 30\text{ m}
✅الإجابة النموذجية:

تكون مساحة الحديقة خُمس مساحة الأرض الكلية إذا كان x=30 mx = 30\text{ m}.

الجزء الثالث: غرس الأشجار حول الحديقة

يراد غرس أشجار حول محيط الحديقة المثلثية الشكل AMDAMD بأطوال أضلاعها: AM=40 mAM = 40\text{ m}، DM=30 mDM = 30\text{ m}، AD=50 mAD = 50\text{ m}.

على أن توجد شجرة في كل ركن وأن تكون المسافة متساوية وأكبر ما يمكن.

1) حساب أكبر مسافة يمكن أن تفصل بين شجرتين متجاورتين:

💡إضاءة وتنبيه:

المسافة المتساوية بين الأشجار dd يجب أن تقسم كل ضلع من أضلاع المثلث الثلاثة إلى عدد صحيح من الأجزاء. ولكي تكون هذه المسافة "أكبر ما يمكن"، فإن dd هي القاسم المشترك الأكبر لأطوال الأضلاع الثلاثة: PGCD(30,40,50)\text{PGCD}(30, 40, 50).

نحسب القاسم المشترك الأكبر للأعداد 3030، 4040، و 5050:

تحليل الأعداد إلى عوامل أوليّة:
30=2×3×530 = 2 \times 3 \times 5
40=23×540 = 2^3 \times 5
50=2×5250 = 2 \times 5^2

العوامل المشتركة بأصغر أس هي 2×5=102 \times 5 = 10.

PGCD(30,40,50)=10\text{PGCD}(30, 40, 50) = 10
✅الإجابة النموذجية:

أكبر مسافة تفصل بين شجرتين متجاورتين هي 10 m10\text{ m}.

2) حساب عدد الأشجار التي يمكن غرسها حول محيط الحديقة:

حساب محيط الحديقة المثلثية PP:
P=AM+DM+AD=40+30+50=120 mP = AM + DM + AD = 40 + 30 + 50 = 120\text{ m}
حساب عدد الأشجار NN:
N=المحيطالمسافة بين كل شجرتين=12010=12N = \frac{\text{المحيط}}{\text{المسافة بين كل شجرتين}} = \frac{120}{10} = 12
✅الإجابة النموذجية:

عدد الأشجار الكلي التي يمكن غرسها هو 1212 شجرة.