من أصعب تمارين السنة الثانية ثانوي، خاصة لشعبتي التقني رياضي والرياضي، معادلات من الدرجة الثانية فيها وسيط m. فالتلميذ لا يطلب منه حل معادلة وحيدة بل حل عدد لا نهائي من المعادلات (واحدة لكل قيمة لـm) وتصنيفها: متى يكون لها حلان؟ ومتى حل مضاعف؟ ومتى لا حل؟ ومتى تكون الجذور موجبة أو متقابلة؟ هذه المناقشة هي ما يميز الممتازين. تعرض الصفحة الطرق الثابتة التي تحل 90 بالمئة من هذه المسائل.
تذكير: المعادلة من الدرجة الثانية
الشكل العام: a x² + b x + c = 0 حيث a غير معدوم.
المميز Δ = b² - 4 a c:
إشارة Δ |
عدد الحلول | الحلول |
|---|---|---|
Δ > 0 |
حلان متمايزان | x = (-b ± √Δ) / (2 a) |
Δ = 0 |
حل مضاعف | x = -b / (2 a) |
Δ < 0 |
لا حل في مجموعة الأعداد الحقيقية |
علاقتا فييت (المجموع والجداء)
إذا كان لها جذران x1 وx2:
S = x1 + x2 = -b / a.P = x1 × x2 = c / a.
أولا: الخطوة الأولى دائما: هل المعادلة من الدرجة الثانية؟
عندما يكون المعامل a يتعلق بـm، فيجب دراسة الحالة التي ينعدم فيها (a = 0) لأن المعادلة تصبح من الدرجة الأولى.
مثال (1)
(m - 1) x² - 2 m x + m + 1 = 0.
- حالة
m = 1: تصبح-2 x + 2 = 0، إذنx = 1(حل وحيد). - حالة
mمختلف عن 1: معادلة من الدرجة الثانية، نحسب المميز.
ثانيا: حساب المميز بدلالة m
بالمثال السابق: a = m - 1 وb = -2 m وc = m + 1.
Δ = 4 m² - 4 (m - 1)(m + 1) = 4 m² - 4 (m² - 1) = 4.
والمميز هنا ثابت موجب. إذن لكل m مختلف عن 1 حلان متمايزان:
x = (2 m ± 2) / (2 (m - 1))، أي x = (m + 1) / (m - 1) أو x = 1.
ثالثا: أنماط المناقشة المألوفة
النمط 1: عدد الحلول بحسب m
ندرس إشارة Δ كعبارة من الدرجة الثانية في m (جدول الإشارة).
مثال (2): ناقش حسب m عدد حلول x² - 2 m x + m + 2 = 0.
Δ = 4 m² - 4 (m + 2) = 4 (m² - m - 2) = 4 (m - 2)(m + 1).- جدول الإشارة لـ
(m - 2)(m + 1):
| المجال | m < -1 |
m = -1 |
-1 < m < 2 |
m = 2 |
m > 2 |
|---|---|---|---|---|---|
إشارة Δ |
موجبة | معدومة | سالبة | معدومة | موجبة |
| الحلول | حلان | حل مضاعف | لا حل | حل مضاعف | حلان |
النمط 2: حلان متمايزان
شرطه: a غير معدوم وΔ > 0.
النمط 3: وجود جذر معلوم
لإيجاد m بحيث x = 1 حل: نعوض x = 1 فنحصل على معادلة في m.
مثال (3): x² - (m + 1) x + m = 0 نعوض x = 1: 1 - m - 1 + m = 0، محققة لكل m. إذن 1 حل دائما، والحل الثاني من الجداء x2 = c / (a × 1) = m.
النمط 4: إشارة الجذور
باستعمال المجموع S والجداء P والمميز Δ:
| المطلوب | الشروط |
|---|---|
| جذران موجبان | Δ ≥ 0 وP > 0 وS > 0 |
| جذران سالبان | Δ ≥ 0 وP > 0 وS < 0 |
| جذران مختلفان في الإشارة | P < 0 (ويكفي، فالمميز موجب تلقائيا) |
| جذران متقابلان | S = 0 وΔ > 0 |
| جذران مقلوبان | P = 1 وΔ ≥ 0 |
مثال (4): عين m ليكون لـx² - 2 x + m = 0 جذران موجبان متمايزان.
Δ = 4 - 4 m > 0إذنm < 1.P = m > 0.S = 2 > 0دائما.- النتيجة:
0 < m < 1.
النمط 5: علاقة مستقلة عن m
نطلب علاقة بين الجذرين لا تحتوي m. نستعمل S وP ثم نحذف m.
مثال (5): لـx² - m x + m - 1 = 0: S = m وP = m - 1، إذن P = S - 1، أي x1 x2 = x1 + x2 - 1. هذه علاقة مستقلة عن m.
النمط 6: عبارة تتضمن الجذرين
نحسب x1² + x2² من S وP: x1² + x2² = S² - 2 P.
وكذلك 1/x1 + 1/x2 = S / P و(x1 - x2)² = S² - 4 P.
رابعا: عبارة مفاتيح الحل
- ابدأ بتحديد قيمة
mالتي تعدمa. - احسب
Δبدلالةmوبسطه. - حلل
Δ(غالبا ينتج جداء عاملين) وارسم جدول إشارة. - فسر كل خانة: عدد الحلول.
- انتقل إلى
SوPإذا كان السؤال عن إشارة الجذور أو علاقة بينهما. - لا تنس فحص القيم الحدية (مثل
m = 1في المثال الأول).
خامسا: أمثلة مدمجة
مثال (6): m x² - 2 (m - 1) x + m - 2 = 0. ناقش حلولها.
- إذا
m = 0:2 x - 2 = 0، فـx = 1. - إذا
mغير معدوم:Δ = 4 (m - 1)² - 4 m (m - 2) = 4 (m² - 2 m + 1 - m² + 2 m) = 4. - إذن
Δ = 4موجب دائما: حلان متمايزان:x = ((m - 1) ± 1) / m، أيx = 1وx = (m - 2) / m.
ويلاحظ أن x = 1 جذر دائم، ويمكن تحقق ذلك بالتعويض.
أخطاء شائعة
- نسيان حالة انعدام معامل
x². - حساب المميز بخطأ في الإشارة عند
bسالب (b² موجب دائما). - القسمة على
mدون التأكد من أنه مختلف عن الصفر. - الاكتفاء بـ
Δ > 0لوجود جذرين موجبين دون فحصSوP. - نسيان إدراج القيم الحدية في الجواب النهائي.
تمارين للتدرب
- ناقش حسب
mحلولx² + m x + 1 = 0. (حلان إذا|m| > 2، مضاعف إذا|m| = 2، لا حل إذا|m| < 2) - عين
mليكون لـx² - 3 x + m = 0جذران أحدهما ضعف الآخر. (m = 2) - عين
mبحيثx² - m x + 4 = 0لها حل مضاعف. (m = 4أوm = -4)
نصائح
- اجعل المميز في صورة جداء كلما أمكن لتسهيل جدول الإشارة.
- تحقق من الحل بتعويض قيمة محددة لـ
m. - اكتب خاتمة منظمة بجدول يلخص كل الحالات.
الشرح المصوّر
لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يقدم الأستاذ كساسي رياضيا في فيديو «كثيرات حدود بالوسيط m، ثانية ثانوي لشعبة تقني رياضي ورياضي» هذا الدرس للممتازين.