Mathématiques du secondaire qualifiant

الجداء السلمي وتطبيقاته (1)

1- الصيغة التحليلية للجداء السلمي

1.1 الصيغة التحليلية للجداء السلمي

1.1.1 المعلم المتعامد الممنظم

(O;i ; j) معلم متعامد ممنظم اذا كان i⊥j و ||i||=||j||
من الآن نعتبر المستوى منسوبا الى معلم متعامد ممنظم (O;i;j)

1.1.2 تنعامد متجهتين
خاصية

لتكن u و v متجهتين من المستوى المتجهي V2
u ⊥ v ⇔ u.v=o

برهان

لدينا
u.v =||u||×||v||cos(u;v)
اذن
u.v=0 ⇔ ||u||×||v||cos(u;v)=0

⇔ cos(u;v)=0 او ||u||=0 او ||v||=0
⇔ (u;v)≡π/2[π] أو u=0 أو v=0

اذن
u.v=0 ⇔ u⊥v
للتذكير المتحهة المنعدمة 0 متعامدمة مع كل متجهات المستوى

1.1.3 الجداء السلمي

لتكن u(a;b) و v(a';b') متجهتين من المستوى المتجهي
u.v = aa'+bb'

برهان

لتكن u(a;b) و v(a;b') متجهتين من المستوى المتجهي V2
u.v = (ai + bj).(a'i +b'j)
= aa'i.i+ab'i.j+ba'j . i + bb'j.j

وبما ان i.i=||i||²= 1 ; j . j=||j||²=1
i . j = j.i= 0

فان u.v= aa' + bb'

1.1.4 امثلة

1) لتكن u(5;-2) و v(10;8)∈V2
u.v=5×10+(-2)×8=50-16= 34
2) لتكن u(-8;-2) ; v(3;-12)∈V2
u.v=-8×3 - 2×(-12)= 0
في هذه الحالة u⊥v

1.2 الصيغة التحليلية للمنظم

1.2.1 تعريف

منظم متجهة u هو عدد حقيقي موجب ونرمز له ب ||u||
||u||= √(u .u)

1.2.2 خاصية

لتكن u(a ; b)∈V2.
||u||= √(a² + b²)

1.2.3 امثلة

1) لتكن u(-5 ; 2)
||u||=√((-5)² + 2²) = √29
2) لتكن u(1 ; 3)
||u||=√(1² + 3²) = √4 = 2

1.2.4 الصيغة التحليلية للمسافة
خاصية

لتكن A(a ; b) و B(a' ; b') نقطتين من المستوى.
المسافة بين A و B نرمز لها ب AB
AB=||AB||= √((a'-a)²+(b'-b)²)

مثال

لتكن A(2 ; 5) و B(12 ; -15) نقطتين من المستوى
احسب AB

تصحيح

لدينا AB=√((12-2)² + (-15-5)²)
= √(100+400) = √500
=10√5

1.3 صيغة cosx وصيغة sinx

1.3.1 صيغة cosx

لتكن u;v∈V2 وغير منعدمتين و (u;v)≡x[2π]
u.v=||u||×||v||cosx
cosx=u.v
||u ||×||v||
cosx=aa'+bb
√(a²+b²)√(a'²+b'²)

1.3.2 صيغة sina

لتكن u;v∈V2 وغير منعدمتين و (u;v)≡x[2π]
sinx=det(u;v→)
||u ||×||v||

sinx=ab'-ba
√(a²+b²)√(a'²+b'²)

تمرين 1

لتكن A(6;3) ; B(2 ; 1) و C(5 ; 1) نقطا من المستوى
1) احسب cos(AB ; AC) و sin(AB ; AC)
2) استنتج قياسا للزاوية (AB ; AC)

تمرين 2

u = 2i + j و v = 5i - 4j
حدد cos(u;v) ; sin(u;v)

1.3.3 مساحة مثلث

نعلم ان مساحة مثلث هي نصف متوازي اضلاع
ليكن (ABC) مثلثا و H المسقط العمودي للنقطة C على (AB)
اذن S=(0,5)AB×CH وبما ان
sinÂ= det(AB ; AC)
||AB||×||AC||

فان S = (0,5)AB×AC sinÂ;
لدينا Â زاوية هندسية اذن AB×ACsinÂ=|det(AB;AC)|
ومنه فان S=(0,5)|det(AB;AC)|

خاصية

مساحة المثلث ABC معرفة كما يلي
S=1|det(AB ; AC)|
2
مساحة متوازي الاضلاع ABCD معرفة كما يلي Sp=|det(AB;AD)|

1.4 متفاوتة كوشي شوارتز Cauchy–Schwartz والمتفاوتة المثلثية

1.4.1 متفاوتة كوشي شوارتز Cauchy –Schwartz

لتكن u;v∈V2 و (u;v)≡x[2π]
|u.v|≤||u||×||v||

برهان

لدينا u . v =||u||×||v||cosx

وبما ان -1≤cosx≤1 فان
-||u||×||v||≤||u||×||v||cosx ≤ ||u ||×||v||
( للتذكير |a|≤k ⇔ -k ≤a≤k, k>0)
اذن |u.v|≤||u||×||v||

1.4.2 المتفاوتة المثلثية

لتكن u;v متجهتين
||u+v||≤||u||+||v||

برهان

||u+v||²=|| u ||² + || v ||²+2 u.v
وبما ان u.v≤|u.v| فان
||u+v||²≤||u||²+||v||²+2|u.v|
وحسب متفاوتة كوشي شوارتز Cauchy–Schwartz
|u.v|≤||u||×||v||
||u+v||²≤||u||²+||v||²+2||u||×||v||
||u+v||²≤(||u||+||v||)²

اذن ||u+v||≤||u||+||v||