الثانوية العامة 2026الاستعلام عن النتيجةاعرف الكليات المناسبة لمجموعكتنسيق 2026

الرياضيات البحتة · الصف الثالث الثانوي · الترم الأول

الجذور التكعيبية للواحد الصحيح

إيجاد الجذور التكعيبية للواحد الصحيح 1 وω وω² بالصورتين المثلثية والجبرية، وخواص ω وتمثيلها هندسيًّا، وتبسيط المقادير وتكوين المعادلات التربيعية.

آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى

أهداف التعلم

  • تجد الجذور التكعيبية للواحد الصحيح بالصورتين المثلثية والجبرية وتمثلها هندسيًّا.
  • تستنتج خواص الجذر ω\omega وتستخدمها في اختزال القوى.
  • تبسّط مقادير جبرية تتضمن ω\omega وω2\omega^2.
  • تكوّن معادلة تربيعية إذا علم جذراها المعطيان بدلالة ω\omega.

شرح الدرس

الجذور التكعيبية للواحد

بكتابة 1=cos⁡0+isin⁡01 = \cos 0 + i\sin 0 وتطبيق نظرية ديموافر مع n=3n = 3:

zk=cos⁡2kπ3+isin⁡2kπ3,k=0,1,2z_k = \cos\frac{2k\pi}{3} + i\sin\frac{2k\pi}{3}, \qquad k = 0, 1, 2

فالجذور: 11 و−12+32i-\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}i و−12−32i-\frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3}}{2}i. نرمز لأحد الجذرين المركبين بـ ω\omega فيكون الآخر ω2\omega^2، والجذور الثلاثة هي 11 وω\omega وω2\omega^2.

الجذور التكعيبية للواحد: النقاط 1 وω وω² على دائرة الوحدة تشكل رؤوس مثلث متساوي الأضلاع، والزاوية بين كل جذرين متجاورين 120 درجة

خواص الجذور التكعيبية للواحد

  • ω3=1\omega^3 = 1، وكل قوة تُختزل بقسمة الأس على 33 وأخذ الباقي: ω3k=1\omega^{3k} = 1 وω3k+1=ω\omega^{3k+1} = \omega وω3k+2=ω2\omega^{3k+2} = \omega^2.
  • 1+ω+ω2=01 + \omega + \omega^2 = 0 (مجموع الجذور صفر)، ومنها 1+ω=−ω21 + \omega = -\omega^2 و1+ω2=−ω1 + \omega^2 = -\omega وω+ω2=−1\omega + \omega^2 = -1.
  • ω2=ω‾=1ω\omega^2 = \overline{\omega} = \dfrac{1}{\omega}، وحاصل ضرب الجذرين المركبين ω⋅ω2=1\omega\cdot\omega^2 = 1.
  • ω−ω2=±3 i\omega - \omega^2 = \pm\sqrt{3}\,i (الإشارة حسب اختيار ω\omega).
  • الجذور الثلاثة تقع على دائرة الوحدة وتشكّل رؤوس مثلث متساوي الأضلاع، والزاوية بين كل جذرين متتاليين 120∘120^\circ.

التحليل وتكوين المعادلات

بما أن ω\omega وω2\omega^2 جذرا z2+z+1=0z^2 + z + 1 = 0 فإن:

z3−1=(z−1)(z−ω)(z−ω2),z3+1=(z+1)(z+ω)(z+ω2)z^3 - 1 = (z-1)(z-\omega)(z-\omega^2), \qquad z^3 + 1 = (z+1)(z+\omega)(z+\omega^2)

ولتكوين معادلة تربيعية جذراها α\alpha وβ\beta نستخدم z2−(α+β)z+αβ=0z^2 - (\alpha+\beta)z + \alpha\beta = 0 ونحسب المجموع والحاصل بخواص ω\omega.

تعريفات

  • الجذر التكعيبي للواحد: عدد zz يحقق z3=1z^3 = 1.
  • ω\omega: الرمز المستعمل لأحد الجذرين التكعيبيين المركبين للواحد.

أمثلة وتطبيقات

مثال 1: أثبت أن ω4+ω2+1=0\omega^4 + \omega^2 + 1 = 0.

الحل: ω4=ω3⋅ω=ω\omega^4 = \omega^3\cdot\omega = \omega فالمقدار ω+ω2+1=0\omega + \omega^2 + 1 = 0.

مثال 2: بسّط (1+ω)(1+ω2)(1+\omega)(1+\omega^2).

الحل: =1+ω2+ω+ω3=(1+ω+ω2)+1=0+1=1= 1 + \omega^2 + \omega + \omega^3 = (1+\omega+\omega^2) + 1 = 0 + 1 = 1.

مثال 3: احسب ω100\omega^{100} وω2024\omega^{2024}.

الحل: 100=3×33+1100 = 3 \times 33 + 1 فـ ω100=ω\omega^{100} = \omega. و2024=3×674+22024 = 3 \times 674 + 2 فـ ω2024=ω2\omega^{2024} = \omega^2.

مثال 4: أوجد قيمة (1−ω+ω2)(1+ω−ω2)(1 - \omega + \omega^2)(1 + \omega - \omega^2).

الحل: 1+ω2=−ω1 + \omega^2 = -\omega فالعامل الأول −2ω-2\omega، و1+ω=−ω21 + \omega = -\omega^2 فالعامل الثاني −2ω2-2\omega^2، والناتج 4ω3=44\omega^3 = 4.

مثال 5: أثبت أن ω\omega جذر للمعادلة z7+z5+1=0z^7 + z^5 + 1 = 0.

الحل: ω7=ω\omega^7 = \omega وω5=ω2\omega^5 = \omega^2 فالمقدار ω+ω2+1=0\omega + \omega^2 + 1 = 0.

مثال 6 (تكوين معادلة): كوّن المعادلة التربيعية التي جذراها 1+2ω1 + 2\omega و1+2ω21 + 2\omega^2.

الحل: المجموع 2+2(ω+ω2)=2−2=02 + 2(\omega + \omega^2) = 2 - 2 = 0، والحاصل 1+2ω+2ω2+4ω3=1−2+4=31 + 2\omega + 2\omega^2 + 4\omega^3 = 1 - 2 + 4 = 3. المعادلة z2+3=0z^2 + 3 = 0. (تحقق: 1+2ω=3 i1 + 2\omega = \sqrt{3}\,i.)

مثال 7: أثبت أن (a+bω+cω2)(a+bω2+cω)=a2+b2+c2−ab−bc−ca(a + b\omega + c\omega^2)(a + b\omega^2 + c\omega) = a^2 + b^2 + c^2 - ab - bc - ca.

الحل: بالفك تظهر الحدود المربعة a2+b2ω3+c2ω3=a2+b2+c2a^2 + b^2\omega^3 + c^2\omega^3 = a^2 + b^2 + c^2، وحدود abab هي ab(ω+ω2)=−abab(\omega + \omega^2) = -ab، وحدود acac هي ac(ω+ω2)=−acac(\omega + \omega^2) = -ac، وحدود bcbc هي bc(ω2+ω4)=bc(ω2+ω)=−bcbc(\omega^2 + \omega^4) = bc(\omega^2 + \omega) = -bc. فيكون الناتج a2+b2+c2−ab−bc−caa^2 + b^2 + c^2 - ab - bc - ca.

مثال 8: حلّل z3−8z^3 - 8 إلى عوامل مركبة.

الحل: z3−8=(z−2)(z−2ω)(z−2ω2)z^3 - 8 = (z - 2)(z - 2\omega)(z - 2\omega^2).

ملاحظات مهمة

  • الرمز ω\omega يمثل أيًّا من الجذرين المركبين؛ الخواص نفسها تصح لأي منهما.
  • اختزل القوى بـ ω3=1\omega^3 = 1 قبل أي خطوة أخرى.
  • استبدال 11 بـ −(ω+ω2)-(\omega + \omega^2) (أو العكس) حيلة متكررة في التبسيط.
  • لا تخلط بين ω2=ωˉ\omega^2 = \bar{\omega} وω2=−ω\omega^2 = -\omega؛ الأولى صحيحة والثانية خطأ.

المفاهيم الأساسية

  • الجذور: 11 وω=−12+32i\omega = -\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}i وω2=−12−32i\omega^2 = -\frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3}}{2}i.
  • ω3=1\omega^3 = 1 و1+ω+ω2=01 + \omega + \omega^2 = 0.
  • ω2=ωˉ=1ω\omega^2 = \bar{\omega} = \frac{1}{\omega}.
  • تُختزل القوى بأخذ باقي قسمة الأس على 33.

ملخص الدرس

للمعادلة z3=1z^3 = 1 ثلاثة جذور هي رؤوس مثلث متساوي الأضلاع على دائرة الوحدة. يحقق الجذران المركبان ω\omega وω2\omega^2 علاقات تختزل القوى وتبسّط المقادير: ω3=1\omega^3 = 1 و1+ω+ω2=01 + \omega + \omega^2 = 0 وω2=ωˉ\omega^2 = \bar{\omega}. وتُستخدم لتحليل z3±1z^3 \pm 1 ولتكوين معادلات تربيعية.

أسئلة للتدريب

  1. أوجد قيمة ω31+ω32+ω33\omega^{31} + \omega^{32} + \omega^{33}.
  2. بسّط 11+ω+11+ω2\dfrac{1}{1+\omega} + \dfrac{1}{1+\omega^2}.
  3. كوّن معادلة تربيعية جذراها ω+2\omega + 2 وω2+2\omega^2 + 2.
  4. أثبت أن (1+ω2)4=ω(1 + \omega^2)^4 = \omega.
  5. حلّل z3+27z^3 + 27 إلى عوامل مركبة بدلالة ω\omega.
حلّ أسئلة هذا الدرساختبر فهمك بأسئلة اختيار من متعدد وأسئلة مقالية مع نموذج إجابة، أو خض اختبارًا تفاعليًا سريعًا
أبلغ عن خطأ في هذا الدرس