الثلاثاء، 28 ديسمبر، 2010

الجذر التربيعي و الجذر النوني

The nTh and Square Roots

هناك طريقة حسابية لايجاد الجذر النوني لعدد حقيقي موجب a.
تبدأ الطريقة بايجاد أو تخمين قيمة مبدئية ولنسميها ثم بايجاد قيم جديدة أكثر دقة باستخدام الصيغة الكرارية :


استخدم القيمة الجديدة في الصيغة السابقة لإيجاد قيم جديدة أخرى وهكذا استمر حتى تصل الى قيمة ترضى عنها كتقريب للجذر المطلوب .
كلما كانت القيمة التقديرية الأولى قريبة من القيمة المضبوطة للجذر
كلما تطلب الوصول الى دقة أكبر خطوات أقل.
ما يهم الكثرين هو الجذر التربيعي والتكعيبي . في حالة الجذر التربيعي تصبح الصيغة بالصورة المألوفة:


في حالة الجذر التكعيبي (عندما n=3) تصبح الصيغة التكرارية بالصورة:

حل معادلات الحدوديات
Solving Polynomial Equations

معادلات الحدوديات هي التي على الصورة :

حيث أن المجهول والمعاملات يمكن أن تنتمي إلى حقل[م] الأعداد المركبة بشكل عام
حل معادلة الدرجة الثانية
Solving Quadratic Equations
إن الشكل العام للمعادلة التربيعية هو :

ولها حلان يمكن إيجادهما بالعلاقة :

المقدار يسمى المميز .
إذا كان المميز موجباً فإن للمعادلة حلين حقيقين
إذا كان المميز سالباً فإن للمعادلة حلين مركبين مترافقين
إذا كان المميز صفر فإن للمعادلة حل حقيقياً مكرراً.
استنتاج العلاقة
يمكن استنتاج العلاقة باستخدام إكمال المربع ، في البداية نقسم على a :

وبعدها نضيف ونطرح المقدار اللازم لإكمال المربع :

وبكتابة المربع الكامل في طرف وبقية الحدود في طرف :


وبأخذ الجذر التربيعي :


وبترتيب الحدود :






حل معادلات الدرجة الثالثة - طريقة كاردانو
Cardano's Method
مقدمة تأريخية :
أول من حل معادلة الدرجة الثالثة على الشكل كان سبيونيه دل فرو Scipione del Ferro في أوائل القرن السادس عشر ، لكنه احتفظ بالحل سراً إلى حين وفاته حيث أفشاه إلى تلميذه أنطونيو فوير والذي بدوره احتفظ بالطريقة سراً .
عام 1530 ، استلم نيكولو فونتانا المعروف بـتارتاغليا (Tartaglia) معادلتين تكعبيتين من رياضي آخر وأعلن أنه استطاع حلهما . لم يصدقه أنطونيو فوير وتحداه علناً في مسابقة تضمنت أن يضع أحد طرفي المسابقة مبلغاً من المال ويطلب من الطرف الآخر أن يقوم بحل مسائل معينة خلال 30 يوماً . وإذا حل المسألة يحصل على النقود . كان مسألة فوير هي حل المعادلة والتي نجح تارتاغليا في حلها ، ولكن فوير فشل في حل مسألة غريمه والتي كانت وخسر المسابقة .
طلب كاردانو Cardano من تارتاغليا الحل ، والذي أفشاه له مشفراً في قصيدة بشرط أن لا يكشف عنه لأي كان . التزم كاردانو بالوعد إلى أن عرف بحل فرو الغير منشور فحصل على مخرج من وعده بالقول أنه ينشر عمل فرو لا حل تارتاجليا ، وقام بنشرها في كتابه Ars Magna واشتهرت الطريقة باسم كاردانو ، مع أنه من المفروض أن تسمى بطريقة فرو-تارتاجليا
لقد ساهمت هذه الطريقة بدعم موقف الرياضيين الذين تحدثوا عن الذي كانوا يواجه بتشكيك هائل ، ففي كتابه الجبر ، تحدث رافاييل بومبلي في 1572 عن المعادلة ، حيث أن حل لهذه المعادلة ، ولكن باستخدام الصيغة التي سنثبتها في نهاية الموضوع فإن الحل الناتج ، وقد أثبت بومبلي أن :

، مما أعطى الأعداد المركبة بعداً واقعياً أكثر .
طريقة الحل
المــعادلة العامة للدرجة الثالثة هي . .:

والتي يمكن اختزالها إلى المعادلة

بتعويض على الشكل ( ) حيث يمكن إيجاد أن
نقوم الآن باستبدال آخر وهو ( x=u-v) ، وسنحصل على المعادلة :


والتي يمكن وضعها على الشكل التالي :

يمكننا أن نلاحظ أنه الطرف الأيسر يساوي الصفر إذا كان

و

من المعادلة الأولى يمكن أن نصل إلى أن

وبالتعويض في المعادلة الثانية نحصل على :

والتي يمكن وضعها على الصورة

المعادلة الأخيرة تمثل معادلة تربيعية في ( ) ، والتي يمكن حلها بسهولة بقانون المعادلات التربيعية :

وبالتعويض ، نوجد v :

لذا :

ويمكن الحصول على الحلول الأخرى بالقسمة على ( ) .
ملاحظة : يمكن اختصار الطريقة ، بتعويض على الشكل :
بعد القسمة على ( ) والمزيد من العمليات الجبرية نحصل على الصيغة العامة للحلول لأي معادلة :

مميز المعادلة التكعيبية
بالنظر إلى المعادلات السابقة يمكننا تعريف المميز بالشكل :
إذا كان المميز موجباً فالمعادلة له حل حقيقي وحلان مركبان مترافقان
إذا كان المميز سالباً فلها ثلاثة حلول حقيقية مختلفة
إذا كان المميز صفراً ، فلها حل حقيقي ثلاثي ، أو حلان : أحدهما مكرر


حل معادلات الدرجة الرابعة - طريقة فيراري
Ferrari's Method
الصورة العامة لمعادلة الدرجة الرابعة هي :

ويمكننا اختزالها إلى المعادلة


باستبدال مشابه لما تم عرضه في طريقة كاردانو ، وهو في هذه الحالة : ؟
فكرة الحل تعتمد على تحويل[م] المعادلة إلى فرق بين مربعين يمكن تحليله ، وبالتالي الحصول على معادلتين من الدرجة الثانية يمكن حلها بسهولة ، ولإجراء ذلك نقوم بإضافة وطرح حدين .. على الشكل :


حيث (u) ثابت يمكن إيجاد قيمته لكي تصبح المعادلة على صورة فرق بين مربعين ، وبإعادة ترتيب الحدود :


لكي يكون القوس الثاني يمثل مربعاً كاملاً ، يجب أن تتحقق العلاقة التالية:


وبعد التربيع وفك الأقواس[م] نحصل على المعادلة :


وهذه هي معادلة تكعيبية في (u) يمكن حلها باستخدام طريقة كاردانو ، وإيجاد قيمة (u) ،
بعد ذلك نقوم بالتحليل :



حصلنا على معادلتين تربيعيتين نقوم بحلهما باستخدام قانون المعادلة التربيعية .


ماريا العسيري

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق