نظرية ذات الحدين PDF
Document Details
Uploaded by ProtectivePrehnite8331
الثانوية الحصن إربد
Tags
Summary
This document details the Binomial Theorem, a mathematical concept for expanding binomials. It covers cases involving positive integers, negative, and fractional exponents. The content also includes examples and exercises.
Full Transcript
الباب الرابع نظرية ذات احلدين نظرية ذات احلدين 4نظرية ذات احلدين 4.1نظرية ذات احلدين لألس الصحيح املوجب § مفكوك ذات احلدين لألس الصحيح املوجب § معامالت احلدود ف مفكوك ذات احلدين...
الباب الرابع نظرية ذات احلدين نظرية ذات احلدين 4نظرية ذات احلدين 4.1نظرية ذات احلدين لألس الصحيح املوجب § مفكوك ذات احلدين لألس الصحيح املوجب § معامالت احلدود ف مفكوك ذات احلدين § إيجاد حد معي ف مفكوك ذات احلدين 4.2نظرية ذات احلدين لألس السالب أو الكسري § مفكوك ذات احلدين لألس السالب أو الكسري 4.3مثلث باسكال § خ واص م ثلث باس ك ال § نظرية ذات احلدين ومثلث باسكال 1 نظرية ذات احلدين نظرية ذات احلدين Binomial Theorem 4 4.1نظرية ذات احلدين لألس الصحيح املوجب ألي مقدارين 𝑦 𝑥 ,إذا جمعا معاً ثم رفع مجموعهما لقوة ما ،نعلم أن 𝑦 (𝑥 + 𝑦)! = 𝑥 + " 𝑦 (𝑥 + 𝑦)" = (𝑥 + 𝑦)(𝑥 + 𝑦) = 𝑥 " + 2𝑥𝑦 + (𝑥 + 𝑦)# = (𝑥 + 𝑦)(𝑥 + 𝑦)(𝑥 + 𝑦) = 𝑥 # + 3𝑥 " 𝑦 + 3𝑥𝑦 " + 𝑦 # )𝑦 (𝑥 + 𝑦)$ = (𝑥 + 𝑦)(𝑥 + 𝑦)(𝑥 + 𝑦)(𝑥 + = 𝑥 $ + 4𝑥 # 𝑦 + 6𝑥 " 𝑦 " + 4𝑥𝑦 # + 𝑦 $ عملية الضرب املتكرر تصعب كلما زادت القوة املرفوع لها املقدار ،ولكن نالحظ أن احلدود الناجتة من عملية الرفع لقوة تأخذ منطاً عاماً موحداً ،مثالً: عدد احلدود يزيد عن األس بـ 1 قوى احلدود تبدأ باألس نفسه ف احلد األول ثم تتناقص إلى أن تتالشى ،بينا قوى احلد الثاني بالعكس تبدأ من الصفر ثم تتزايد إلى أن تصل إلى األس ف احلد األخير وهكذا .. نستطيع تعميم هذه النتائج ألي أس صحيح موجب nونقول أن مفكوك مجموع حدين املرفوع للق و ة nه و : n(n − 1) !"$ $ n(n − 1)(n − 2) !"% % (𝑥 + 𝑦)! = 𝑥 ! + 𝑛 𝑥 !"# 𝑦 + 𝑥 𝑦 + !𝑦 𝑥 𝑦 + ⋯ + 2 )(3)(2 معامالت احلدود واضح أنها ف صورة توافيق ) (Combinationلذلك نكتب املفكوك بالصورة : 2 نظرية ذات احلدين … (𝑥 + 𝑦)% = 𝐶(% 𝑥 %&( 𝑦 ( + 𝐶!% 𝑥 %&! 𝑦 ! + 𝐶"% 𝑥 %&" 𝑦 " + + 𝐶'% 𝑥 %&' 𝑦 ' + ⋯ + 𝐶%% 𝑥 %&% 𝑦 % (𝑥 + 𝑦)% = 𝑥 % + C!% 𝑥 %&! 𝑦 ! + C"% 𝑥 %&" 𝑦 " + … + C'% 𝑥 %&' 𝑦 ' + ⋯ + 𝑦 % وهذا هو ما يعرف مبفكوك ذات احلدين لألس الصحيح املوجب 𝒏 أو بص ورة أخ ر ى 𝑛 𝑛 𝑛 (𝑥 + 𝑦)% = 𝑥 % + 0 3 𝑥 %&! 𝑦 ! + 0 3 𝑥 %&" 𝑦 " + ⋯ + 0 3 𝑥 %&' 𝑦 ' + ⋯ + 𝑦 % 1 2 𝑟 𝑛 ' C!" = $ ح يث 𝑟 هذه احلدود ميكن أيضاً كتابتها باستخدام رمز اجملموع كالتالي: % % 𝑛 ' 𝑦 '&(𝑥 + 𝑦)% = 6 C'% 𝑥 %&' 𝑦 ' = 6 0 3 𝑥 % 𝑟 ()' ()' 𝑛 مع مالحظة أن ' 𝑦 '& 0 3 𝑥 %هو احلد العام ف املفكوك 𝑟 3 نظرية ذات احلدين معامالت احلدود ف مفكوك ذات احلدين: معامالت احلدود ف املفكوك هي التوافيق 𝑛 !𝑛 = ' C!" = $ 𝑟 !)𝑟 𝑟! (𝑛 − ويسمى معامل ذو احلدين أو املعامل الثنائي )(binomial coefficient حيث 𝑛 األس الصحيح املوجب ،و 𝑟 = 0,1,2, … , 𝑛. و ح يث ا لر م ز " ! " ي ش ي ر إ ل ى م ض ر و ب ا ل ع د د . م ض ر و ب الع د د : هو حاصل ضرب جميع األعداد الصحيحة املوجبة األصغر من أو تساوي العدد املعطى أي : 𝑛! = 𝑛(𝑛 − 1)(𝑛 − 2) ….3.2.1 مثالً : 3! = 3.2.1 = 6 5! = 5.4.3.2.1 = 120 خ واص ه ام ة للم ض روب : !)Ø 𝑛! = 𝑛(𝑛 − 1 مثالً )!4! = 4. (3.2.1) = 4. (3 Ø 1! = 1 Ø 0! = 1 4 نظرية ذات احلدين بعض اخلواص الهامة للتوافيق: 𝑛 𝑛 § C(% = C%% = 1 ; 0 3=0 3=1 0 𝑛 7 7 C(* = 0 3 = 1 , C** = 0 3 = 1 مثالً 0 7 𝑛 𝑛 !&§ C!% = C% % 𝑛= ; 0 3=0 𝑛=3 1 𝑛−1 5 5 C!+ = 0 3 = 5 , مثالً C$+ = 0 3 = 5 1 4 𝑛 § C'% = 0 3 = 0 𝑖𝑓 𝑟 > 𝑛 + 1 𝑟 4 C+$ = 0 3 = 0 مثالً 5 𝑛 !% !)'&C'% = 0 3 = '!(% ممكن التأكد من صحة هذه اخلواص بالتعويض ف القانون 𝑟 مالحظة: توجد عدة رموز للتوافيق تستخدمها املراجع والكتب اخملتلفة ،وكلها تعني نفس الشيء : 𝑛 '𝐶C'% , 0 3 , 𝐶 (𝑛, 𝑟) , % 𝑟 5 نظرية ذات احلدين خواص مفكوك ذات احلدين لألس الصحيح املوجب: عدد حدود املفكوك يساوي , n + 1أي أن عدد احلدود يزيد عن األس مبقدار . 1 احلد األول ف املفكوك هو ، 𝑥 %ثم ينقص أس 𝑥 ف احلدود التالية مبقدار الواحد على التوالي إلى أن يختفي ف احلد األخير. يبدأ ظهور املقدار yف املفكوك ف احلد الثاني ،ثم يزيد أس yمبقدار الواحد على التوالي حتى نصل للحد األخير ف املفكوك ويكون 𝑦 % مجموع قوى xو yف أي حد من حدود املفكوك يساوي دائماً األس . n احلد العام ف مفكوك ذات احلدين : احلد العام الذي رتبته r + 1يرمز له بالرمزU'/! : 𝑛 ' 𝑦 '&U'/! = C'% 𝑥 % ' 𝑦 '&𝑜𝑟 U'/! = 0 3 𝑥 % 𝑟 والذي من خالله ميكن إيجاد قيمة أي حد بشكل منفرد دون احلاجة لفك املقدار كامالً ،مثالً إليجاد احلد األول توضع r = 0واحلد الثاني توضع r =1واحلد الرابع توضع r = 3 و ه ك ذ ا.. مالحظة: -1عند إيجاد مفكوك املقدار (𝑥 + 𝑦)%فإن إشارة كل حد ف املفكوك تعتمد على إشارة كل من x , yفتكون إشارة احلدود كلها موجبة إذا كانت إشارتي x ,yموجبة أما إذا كانت إشارة أحدهما عل األقل سالبة فسوف تظهر حدود سالبة ف املفكوك....لذلك إذا كانت إشارة الوسط بي احلدين سالبة (𝑥 − 𝑦)%يفضل كتابتها بالشكل (𝑥 + (−𝑦))%قبل إيجاد املفكوك. 6 نظرية ذات احلدين م ث ا ل :١ أوجد قيمة معامل ذات احلدين: 7 6 0 3 (c 0 3 (a 5 2 100 8 0 3 (d 0 3 (b 99 8 احلل: 𝑛 !𝑛 =∵0 3 𝑟 !) 𝑟 𝑟! (𝑛 − 6 !0 !0 !0.+.$ 𝑎) 0 3 = "!(0&")! = "!($)! = ".!($)! = 15 2 8 𝑏) 0 3 = 1 من اخلواص مباشرة: 8 7 !* !* !*.0.+ c) 0 3 = +!(*&+)! = +!(")! = +!." = 21 5 100 d) 0 3 = 100 من اخلواص مباشرة: 99 م ث ا ل :٢ أوجد مفكوك املقدار (𝑥 + 𝑦)+ احلل: بالتعويض املباشر ف قاعدة املفكوك (𝑥 + 𝑦)+ = 𝑥 + + C!+ 𝑥 +&! 𝑦 ! + C"+ 𝑥 +&" 𝑦 " + C#+ 𝑥 +&# 𝑦 # + C$+ 𝑥 +&$ 𝑦 $ + 𝑦 + !5 !5 = 𝑥 + + 5 𝑥 $𝑦! + 𝑥 #𝑦 " + 𝑥 "𝑦 # !)2! (5 − 2 !)3! (5 − 3 + 5 𝑥!𝑦 $ + 𝑦 + = 𝑥 + + 5 𝑥 $ 𝑦 + 10 𝑥 # 𝑦 " + 10 𝑥 " 𝑦 # + 5 𝑥 𝑦 $ + 𝑦 + 7 نظرية ذات احلدين م ث ا ل :٣ أوجد مفكوك املقدار (𝑥 − 2)$ احلل: بالتعويض املباشر ف قاعدة املفكوك $ (𝑥 − 2)$ = H𝑥 + (−2)I = 𝑥 $ + C!$ 𝑥 $&! (−2)! + C"$ 𝑥 $&" (−2)" + C#$ 𝑥 $&# (−2)# + (−2)$ !4 )= 𝑥 $ + 4 𝑥 # (−2 + 𝑥 " (4) + !)2! (4 − 2 4 𝑥 ! (−8) + 16 (𝑥 − 2)$ = 𝑥 $ − 8 𝑥 # + 24 𝑥 " − 32 𝑥 + 16 م ث ا ل :٤ أوجد مفكوك املقدار (1 − 𝑥 )0 احلل: (1 − 𝑥 )0 = (1 + (−𝑥))0 = 10 + C!0 10&! (−𝑥)! + C"0 10&" (−𝑥)" + C#0 10&# (−𝑥)# + C$0 10&$ (−𝑥)$ + C+0 10&+ (−𝑥)+ + (−𝑥)0 !6 !6 = 1 + 6(−𝑥) + (𝑥) + ) (−𝑥 # !)2! (6 − 2 !)3! (6 − 3 !6 + 𝑥 $ + 6 (−𝑥 + ) + 𝑥 0 !)4! (6 − 4 = 1 − 6𝑥 + 15 𝑥 " − 20 𝑥 # + 15 𝑥 $ + − 6 𝑥 + + 𝑥 0 8 نظرية ذات احلدين م ث ا ل :٥ أوجد مفكوك املقدار (2 + 3𝑥 )+ احلل: (2 + 3𝑥 )+ = 2+ + C!+ 2+&! (3𝑥)! + C"+ 2+&" (3𝑥)" + C#+ 2+&# (3𝑥)# + C$+ 2+&$ (3𝑥)$ + (3𝑥)+ مبا أن : !5 )!5(4)(3 C!+ = 5 , = C"+ = = 10 !)2! (5 − 2 !)2! (3 !5 )!5(4)(3 = C#+ = = 10 , C$+ = 5 !)3! (5 − 3 !)3! (2 إذ اً (2 + 3𝑥 )+ = 32 + 5(16)(3𝑥) + 10(8)(9) 𝑥 " + 10 (4)(27)𝑥 # + 5 (2)(81)𝑥 $ + 243 𝑥 + (2 + 3𝑥 )! = 32 + 240 𝑥 + 720 𝑥 " + 1080 𝑥 # + 810 𝑥 $ + 243 𝑥 !. م ثال : ٦ أوجد احلد اخلامس ف مفكوك *)𝑦 (𝑥 + احلل: جند أن n = 7 نق ارن بالص و ر ة العام ة ( 𝑥 + 𝑦 ) % نستخدم صورة احلد العام ' 𝑦 '&U'/! = C'% 𝑥 % 9 نظرية ذات احلدين نريد احلد اخلامس يعني U5 ∴ 𝑟+1=5 ⇒ 𝑟=4 نعوض بقيمتي 𝑛 𝑟 ,ف احلد العام !7 = ⇒ U+ = C$* 𝑥 *&$ 𝑦 $ 𝑥# 𝑦$ !)4! (7 − 4 7.6.5.4! # $ = 𝟒𝒚 𝟑𝒙 𝟓𝟑 = 𝑦 𝑥 !)4! (3 وهذا هو احلد اخلامس املطلوب. م ث ا ل :٧ أوجد احلد التاسع ف مفكوك "!) 𝑏 (3 − احلل: n = 12 , y = -b , x =3 جند : نق ارن بالص و ر ة العام ة ( 𝑥 + 𝑦 ) % احلد العام : ' 𝑦 '&U'/! = C'% 𝑥 % نريد احلد التاسع يعني U9 ∴ 𝑟+1=9 ⇒ 𝑟=8 ⇒ U5 = C6!" 3!"&6 (−𝑏)6 !12 = 3$ (−1)6 𝑏 6 !)8! (12 − 8 !12.11.10.9.8 = 𝟖𝒃 )𝟏𝟖( . 81. 𝑏 6 = (𝟒𝟗𝟓). !)8! (4 وهذا هو احلد التاسع املطلوب. 10 نظرية ذات احلدين م ث ا ل :٨ أوجد احلد الرابع ف مفكوك *)𝑏(𝑎 + 2 احلل: n = 7 , x = a , y = 2b جند : نق ارن بالص و ر ة العام ة ( 𝑥 + 𝑦 ) % احلد العام : ' 𝑦 '&U'/! = C'% 𝑥 % نريد احلد الرابع يعني U4 ∴ 𝑟+1=4 ⇒ 𝑟=3 !7 = ⇒ U$ = C#* 𝑎 *&# (2𝑏)# 𝑎$ (2)# 𝑏 # !)3! (7 − 3 !7.6.5.4 = 𝟑𝒃 𝟒𝒂 𝟎𝟖𝟐 = .8 𝑎$ 𝑏 # = 35.8 𝑎$ 𝑏 # ( ! 3! 4) وهذا هو احلد الرابع املطلوب. مترين: -ف املثال السابق أوجد احلد اخلامس -أوجد احلد السادس ف مفكوك (!)𝑏 (2 − 20 7 12 0 3, 0 3 ، 0 3 أوجد قيمة معامل ذات احلدين : - 19 3 1 11 نظرية ذات احلدين 4.2نظرية ذات احلدين لألس السالب أو الكسري عندما تكون 𝑛 عدداً صحيحاً سالباً أو كسرياً ،ف هذه احلالة يعبر عن املفكوك بنفس الصورة السابقة ولكن عدد احلدود سيكون غير منتهٍ )ال نهائي( أي ال يوجد حد أخير ،كاآلتي: ⋯ (𝑥 + 𝑦)% = 𝑥 % + 𝐶!% 𝑥 %&! 𝑦 ! + 𝐶"% 𝑥 %&" 𝑦 " + … + 𝐶'% 𝑥 %&' 𝑦 ' + ومن أجل السهولة ف التطبيق يفضل جعل املقدار على الصورة (1 + 𝑥 )% وذلك بعد استخراج عامل مشترك فيصبح املفكوك: ⋯ (1 + 𝑥)% = 1 + 𝑛𝑥 + 𝐶"% 𝑥 " + ⋯ + 𝐶'% 𝑥 ' + ⬚ ⬚ !𝑛 " !𝑛 =1+𝑛𝑥 + 𝑥 + …+ ⋯ 𝑥' + !)2! (𝑛 − 2 !)𝑟 𝑟! (𝑛 − ولكي يتقارب هذا املفكوك البد من حتقق الشرط |𝑥| < 1 أما إذا كان |𝑥| > 1فإن املقدار يكون متباعداً وبالتالي ال ميكن إيجاده. مالحظة: احلد الثاني ف املقدار (1 + 𝑥)%قد يكون أي مقدار جبري وال يقصد به 𝑥 نفسها عند إيجاد مفكوك ذات احلدين لألس السالب أو غير الصحيح يكتفى عادة باألربعة أو اخلمسة حدود األولى من املفكوك مالم يطلب خالف ذلك. 12 نظرية ذات احلدين م ث ا ل :٩ اكتب احلدود األربعة األولى ف مفكوك كل من : ! # " ! 𝑖) (1 + 3𝑥)&+ 𝑖𝑖) 0𝑥 + 3 "&)𝑖𝑖𝑖) (2𝑥 + 5 # ثم اذكر شرط تقارب )وجود( املفكوك ف كل حالة. احلل: 𝑖) (1 + 3𝑥)&+ ن ع و ض ف الق اع د ة : ⋯ (1 + 𝑥)% = 1 + 𝑛 𝑥 + C"% 𝑥 " + … + C'% 𝑥 ' + n = -5 = 3xاحلد الثاني , ⋯ ∴ (1 + 3𝑥 )&+ = 1 + (−5)(3 𝑥 ) + C"&+ (3𝑥 )" + C#&+ (3𝑥 )# + !&+ !&+ = 1 − 15 𝑥 + 9𝑥 " + ⋯ 27𝑥 # + !)"&"!(&+ !)#!(&+&# !)"&&+(&+&!)(&+ = 1 − 15 𝑥 + 9𝑥 " + !)"&"!(&+ !)&+(&+&!)(&+&")(&+&# !)#!(&+&# ⋯ 27𝑥 # + ⋯ = 1 − 15 𝑥 + 135 𝑥 " − 945𝑥 # + |3𝑥| < 1 شرط تقارب )وجود( املفكوك هو حتقق ⇒ −1 < 3𝑥 < 1 1 1 1 1 ⇒ −