📚

الحل النموذجي لـ الموضوع رقم 51 - فرض الفصل الأول - الرياضيات - 4 متوسط

Corrigé officiel détaillé

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

التمرين الأول: الحساب على الجذور والتبسيط

1) كتابة العدد AA على الشكل a3a\sqrt{3} حيث aa عدد طبيعي:

لدينا العبارة:

A=147−27+48A = \sqrt{147} - \sqrt{27} + \sqrt{48}

نقوم بتحليل الأعداد تحت الجذور إلى جذاء عددين أحدهما مربع تام والآخر هو 33:

147=49×3147 = 49 \times 3
27=9×327 = 9 \times 3
48=16×348 = 16 \times 3

نعوض هذه القيم في العبارة AA:

A=49×3−9×3+16×3A = \sqrt{49 \times 3} - \sqrt{9 \times 3} + \sqrt{16 \times 3}

بتطبيق خاصية جذر جذاء x×y=x×y\sqrt{x \times y} = \sqrt{x} \times \sqrt{y}:

A=49×3−9×3+16×3A = \sqrt{49} \times \sqrt{3} - \sqrt{9} \times \sqrt{3} + \sqrt{16} \times \sqrt{3}
A=73−33+43A = 7\sqrt{3} - 3\sqrt{3} + 4\sqrt{3}

نأخذ 3\sqrt{3} كعامل مشترك:

A=(7−3+4)3A = (7 - 3 + 4)\sqrt{3}
A=83A = 8\sqrt{3}
✅الإجابة النموذجية:

قيمة العدد AA مكتوبة على الشكل a3a\sqrt{3} هي:

A=83A = 8\sqrt{3}

حيث a=8a = 8 وهو عدد طبيعي.

2) تبيين أن العدد BB هو عدد نسبي:

لدينا العبارة:

B=(23+5)(23−5)B = (2\sqrt{3} + 5)(2\sqrt{3} - 5)

نلاحظ أن العبارة مكتوبة على شكل المتطابقة الشهيرة الثالثة (فرق مربعين) من الشكل (x+y)(x−y)=x2−y2(x+y)(x-y) = x^2 - y^2، حيث:

x=23x = 2\sqrt{3}
y=5y = 5

بتطبيق القاعدة:

B=(23)2−52B = (2\sqrt{3})^2 - 5^2
B=(22×(3)2)−25B = (2^2 \times (\sqrt{3})^2) - 25
B=(4×3)−25B = (4 \times 3) - 25
B=12−25B = 12 - 25
B=−13B = -13
💡إضاءة وتنبيه:

العدد النسبي هو كل عدد يمكن كتابته بإشارة موجبة أو سالبة ولا يحتوي على جزء عشري غير منتهٍ أو جذر أصم. بما أن النتيجة هي عدد صحيح سالب، فإن الشرط محقق.

✅الإجابة النموذجية:
B=−13B = -13

وبما أن −13-13 ينتمي إلى مجموعة الأعداد الصحيحة النسبية (Z\mathbb{Z})، فإن العدد BB هو عدد نسبي.

3) كتابة النسبة BA\frac{B}{A} على شكل نسبة مقامها عدد ناطق:

نعوض قيمتي AA و BB المحسوبتين سابقاً:

BA=−1383\frac{B}{A} = \frac{-13}{8\sqrt{3}}

لجعل المقام عدداً ناطقاً، نضرب كلاً من البسط والمقام في 3\sqrt{3}:

BA=−13×383×3\frac{B}{A} = \frac{-13 \times \sqrt{3}}{8\sqrt{3} \times \sqrt{3}}
BA=−1338×3\frac{B}{A} = \frac{-13\sqrt{3}}{8 \times 3}
BA=−13324\frac{B}{A} = \frac{-13\sqrt{3}}{24}
✅الإجابة النموذجية:

النسبة بمقام ناطق هي:

BA=−13324\frac{B}{A} = \frac{-13\sqrt{3}}{24}
📌

التمرين الثاني: الهندسة وحساب المثلثات

1) البرهان على أن المستقيمين (AB)(AB) و (DC)(DC) متوازيان:

نستخدم الخاصية العكسية لخاصية طاليس (Thalès) في المثلثين المتشكلين من تقاطع المستقيمين المتناصفين في النقطة MM.

لدينا النسب التالية:

نسبة الضلع الأول:
MAMC=34.5=3×104.5×10=3045=23≈0.667\frac{MA}{MC} = \frac{3}{4.5} = \frac{3 \times 10}{4.5 \times 10} = \frac{30}{45} = \frac{2}{3} \approx 0.667
نسبة الضلع الثاني:
MBMD=46=4÷26÷2=23≈0.667\frac{MB}{MD} = \frac{4}{6} = \frac{4 \div 2}{6 \div 2} = \frac{2}{3} \approx 0.667

نلاحظ أن:

MAMC=MBMD=23\frac{MA}{MC} = \frac{MB}{MD} = \frac{2}{3}

وبما أن النقط A,M,CA, M, C والنقط B,M,DB, M, D مرتبة بنفس الترتيب على المستقيمين المتمايزين، فإنه وحسب الخاصية العكسية لطاليس نستنتج أن:

(AB)//(DC)(AB) // (DC)
✅الإجابة النموذجية:

المستقيمان (AB)(AB) و (DC)(DC) متوازيان لأن نسب أطوال الأضلاع متساوية والنقاط تقع على استقامة واحدة وبنفس الترتيب.

2) حساب قيس الزاوية BAM^\widehat{BAM} بالتدوير إلى الوحدة من الدرجة:

أولاً، يجب إثبات أن المثلث DMCDMC قائم في MM. نطبق الخاصية العكسية لفيثاغورس على المثلث DMCDMC:

أطول ضلع هو DC=7.5DC = 7.5
DC2=(7.5)2=56.25DC^2 = (7.5)^2 = 56.25
مجموع مربعي الضلعين الآخرين:
MD2+MC2=62+(4.5)2=36+20.25=56.25MD^2 + MC^2 = 6^2 + (4.5)^2 = 36 + 20.25 = 56.25

بما أن DC2=MD2+MC2DC^2 = MD^2 + MC^2، فإنه وحسب الخاصية العكسية لفيثاغورس، فإن المثلث DMCDMC قائم في النقطة MM.

وبالتالي فإن الزاوية DMC^=90∘\widehat{DMC} = 90^\circ.

بما أن المستقيمين (AC)(AC) و (BD)(BD) يتقاطعان في النقطة MM، فإن الزاويتين AMB^\widehat{AMB} و DMC^\widehat{DMC} متقابلتان بالرأس، ومنه:

AMB^=DMC^=90∘\widehat{AMB} = \widehat{DMC} = 90^\circ

إذن، المثلث AMBAMB قائم في النقطة MM.

في المثلث القائم AMBAMB في MM، نستخدم النسبة المثلثية ظل الزاوية (tan⁡\tan):

tan⁡(BAM^)=الضلع المقابلالضلع المجاور=MBMA\tan(\widehat{BAM}) = \frac{\text{الضلع المقابل}}{\text{الضلع المجاور}} = \frac{MB}{MA}
tan⁡(BAM^)=43≈1.333\tan(\widehat{BAM}) = \frac{4}{3} \approx 1.333

باستخدام الآلة الحاسبة (اللمسة tan⁡−1\tan^{-1} أو Shift+tan⁡\text{Shift} + \tan):

BAM^≈53.13∘\widehat{BAM} \approx 53.13^\circ

بالتدوير إلى الوحدة من الدرجة:

BAM^≈53∘\widehat{BAM} \approx 53^\circ
✅الإجابة النموذجية:

قيس الزاوية BAM^\widehat{BAM} بالتدوير إلى الوحدة هو 53∘53^\circ.

3) حساب الطول ABAB بطرق مختلفة:

الطريقة الأولى: باستخدام نظرية فيثاغورس

بما أن المثلث AMBAMB قائم في MM، نطبق نظرية فيثاغورس:

AB2=AM2+BM2AB^2 = AM^2 + BM^2
AB2=32+42AB^2 = 3^2 + 4^2
AB2=9+16=25AB^2 = 9 + 16 = 25
AB=25=5 cmAB = \sqrt{25} = 5 \text{ cm}

الطريقة الثانية: باستخدام خاصية طاليس المباشرة

بما أن المستقيمين (AB)(AB) و (DC)(DC) متوازيان، نطبق خاصية طاليس:

MAMC=ABDC\frac{MA}{MC} = \frac{AB}{DC}
34.5=AB7.5\frac{3}{4.5} = \frac{AB}{7.5}
AB=3×7.54.5=22.54.5=5 cmAB = \frac{3 \times 7.5}{4.5} = \frac{22.5}{4.5} = 5 \text{ cm}

الطريقة الثالثة: باستخدام الجيب (Sinus) للزاوية BAM^\widehat{BAM}

في المثلث القائم AMBAMB:

sin⁡(BAM^)=MBAB\sin(\widehat{BAM}) = \frac{MB}{AB}

نعلم أن القيمة الدقيقة لـ sin⁡(BAM^)\sin(\widehat{BAM}) حيث tan⁡(BAM^)=43\tan(\widehat{BAM}) = \frac{4}{3} هي 45=0.8\frac{4}{5} = 0.8:

0.8=4AB  ⟹  AB=40.8=5 cm0.8 = \frac{4}{AB} \implies AB = \frac{4}{0.8} = 5 \text{ cm}
✅الإجابة النموذجية:

الطول ABAB يساوي 5 cm5 \text{ cm}.

📌

التمرين الثالث: وضعية السلم والجدار

1) حساب المسافة BCBC:

يمثل الجدار ABAB خطاً شاقولياً عمودياً على الأرض BCBC، وبالتالي فإن المثلث ABCABC قائم في BB.

السلم يمثل الوتر AC=4 mAC = 4\text{ m}.

الزاوية التي يصنعها السلم مع الجدار هي الزاوية عند الرأس AA، وقيسها BAC^=30∘\widehat{BAC} = 30^\circ.

في المثلث القائم ABCABC في BB، نستخدم جيب الزاوية BAC^\widehat{BAC}:

sin⁡(BAC^)=الضلع المقابلالوتر=BCAC\sin(\widehat{BAC}) = \frac{\text{الضلع المقابل}}{\text{الوتر}} = \frac{BC}{AC}
sin⁡(30∘)=BC4\sin(30^\circ) = \frac{BC}{4}

نعلم أن sin⁡(30∘)=0.5\sin(30^\circ) = 0.5:

0.5=BC4  ⟹  BC=4×0.5=2 m0.5 = \frac{BC}{4} \implies BC = 4 \times 0.5 = 2\text{ m}
✅الإجابة النموذجية:

المسافة BCBC بين أسفل السلم والحائط هي 2 m2\text{ m}.

2) حساب طول الجدار ABAB:

في المثلث القائم ABCABC في BB، نطبق نظرية فيثاغورس:

AC2=AB2+BC2AC^2 = AB^2 + BC^2
42=AB2+224^2 = AB^2 + 2^2
16=AB2+416 = AB^2 + 4
AB2=16−4=12AB^2 = 16 - 4 = 12
AB=12=23≈3.464 mAB = \sqrt{12} = 2\sqrt{3} \approx 3.464\text{ m}

بالتدوير إلى 0.10.1:

AB≈3.5 mAB \approx 3.5\text{ m}
✅الإجابة النموذجية:

طول الجدار ABAB بالتدوير إلى 0.10.1 هو 3.5 m3.5\text{ m}.

3) حساب الطول MNMN:

عند سقوط المطرقة شاقولياً من النقطة MM على السلم لتصل إلى النقطة NN على الأرض، يتشكل لدينا مستقيم شاقولي (MN)(MN) عمودي على الأرض (BC)(BC).

بما أن:

(AB)⊥(BC)(AB) \perp (BC) (الجدار عمودي على الأرض)
(MN)⊥(BC)(MN) \perp (BC) (مسار سقوط المطرقة عمودي على الأرض)

فإن المستقيمين (MN)(MN) و (AB)(AB) متوازيان لأنهما عموديان على نفس المستقيم:

(MN)//(AB)(MN) // (AB)

نطبق خاصية طاليس في المثلث CABCAB حيث M∈[AC]M \in [AC] و N∈[BC]N \in [BC]:

CMCA=MNAB\frac{CM}{CA} = \frac{MN}{AB}

نعوض بالقيم المعلومة لدينا:

CM=1.5 mCM = 1.5\text{ m}
CA=4 mCA = 4\text{ m}
AB=12≈3.464 mAB = \sqrt{12} \approx 3.464\text{ m}
1.54=MN3.464\frac{1.5}{4} = \frac{MN}{3.464}
MN=1.5×3.4644=5.1964≈1.299 mMN = \frac{1.5 \times 3.464}{4} = \frac{5.196}{4} \approx 1.299\text{ m}

بالتدوير إلى 0.10.1:

MN≈1.3 mMN \approx 1.3\text{ m}
✅الإجابة النموذجية:

الطول MNMN بالتدوير إلى 0.10.1 هو 1.3 m1.3\text{ m}.

4) حساب قيس الزاوية CMN^\widehat{CMN}:

بما أن المستقيمين (MN)(MN) و (AB)(AB) متوازيان، والمستقيم (AC)(AC) قاطع لهما، فإن الزاويتين CMN^\widehat{CMN} و CAB^\widehat{CAB} متماثلتان (Angles correspondantes).

وبالتالي:

CMN^=CAB^=30∘\widehat{CMN} = \widehat{CAB} = 30^\circ
💡إضاءة وتنبيه:

يمكن التحقق من النتيجة باستخدام حساب المثلثات في المثلث القائم CMNCMN في NN:

cos⁡(CMN^)=المجاورالوتر=MNCM=1.31.5≈0.866\cos(\widehat{CMN}) = \frac{\text{المجاور}}{\text{الوتر}} = \frac{MN}{CM} = \frac{1.3}{1.5} \approx 0.866

وبما أن cos⁡−1(0.866)≈30∘\cos^{-1}(0.866) \approx 30^\circ، فإن الحساب صحيح تماماً ومتطابق هندسياً.

✅الإجابة النموذجية:

قيس الزاوية CMN^\widehat{CMN} هو 30∘30^\circ.