الأسس والجذور
الأسس والجذور
الأسس والجذور من أكثر مواضيع القسم الكمي وروداً، وهما يصيران سريعين جداً بمجرد إتقان قوانينهما دون آلة حاسبة. سنبدأ بمفهوم الأس وقوانينه وحلّ معادلاته. ثم ننتقل إلى الجذور، فنمط رقم الآحاد، وننتهي بالمتطابقات الشهيرة والقيم التي يجب حفظها ليوم الاختبار.
أولاً: مفهوم الأس
الصورة سأ تعني تكرار ضرب الأساس س في نفسه أ مرة. فمثلاً ٢٣ = ٢ × ٢ × ٢ = ٨، حيث الأساس = ٢ والأس = ٣.
الأس يبيّن كم مرة نضرب الأساس في نفسه.ثانياً: قوانين الأسس
هذه القوانين هي مفتاح السرعة؛ احفظها جيداً واستحضرها قبل أي حساب طويل.
| القاعدة | القانون | الفكرة |
|---|---|---|
| ضرب أُسسٍ متساوية الأساس | سأ × سب = سأ+ب | نجمع الأسس |
| القسمة | سأ ÷ سب = سأ−ب | نطرح الأسس |
| أُس فوق أُس | (سأ)ب = سأ×ب | نضرب الأسس |
| أُس الصفر | س٠ = ١ | أي عدد (عدا الصفر) أُسُّه صفر = ١ |
| الأُس السالب | س−أ = ١سأ | نقلبه إلى المقام |
| ضرب أساسين بنفس الأس | سأ × صأ = (س×ص)أ | نضرب الأساسين |
| قاعدة الإشارة | (−س)زوجي موجب · (−س)فردي سالب | الأس الزوجي يُلغي السالب |
عند حلّ معادلة أسّية: إذا تساوى الأساسان تساوى الأُسّان. فمن ٢س = ٢٥ نستنتج مباشرة س = ٥.
وإذا اختلف الأساسان فوحّدهما أولاً. مثال: ٨س = ٤س+١. نكتب ٨ = ٢٣ و٤ = ٢٢، فتصير ٢٣س = ٢٢س+٢ ← ٣س = ٢س + ٢ ← س = ٢.
انتبه للفرق بين المعادلة والجذر: س٢ = ٤ لها حلّان ±٢ (لأن (٢)٢ = ٤ و(−٢)٢ = ٤)، بينما الجذر التربيعي √٤ = ٢ فقط (القيمة الموجبة).
بسّط: ٢٥ × ٢٣ ÷ ٢٤
- نجمع أسس الضرب: ٥ + ٣ = ٨.
- نطرح أس القسمة: ٨ − ٤ = ٤.
- الناتج: ٢٤ = ١٦.
ثالثاً: الجذور
الجذر عملية عكسية للأس، ويمكن كتابته كأُسٍّ كسري، وهذا يربطه بكل قوانين الأسس السابقة.
والأس الكسري يعمّم الفكرة: المقام في الأس هو درجة الجذر، والبسط هو قوة العدد. فـ س١/٣ هو الجذر التكعيبي لـ س، وسم/ن تعني الجذر من الدرجة ن للعدد سم.
ومن هنا تنفع قائمة المكعبات المحفوظة: ٦٤١/٣ = ٤ لأن ٤٣ = ٦٤، و٨٢/٣ = (٨١/٣)٢ = ٢٢ = ٤.
- √س × ص = √س × √ص
- √س ÷ ص = √س ÷ √ص
- √س٢ = |س| (القيمة المطلقة)
- الجمع والطرح: لا يُجمع جذران إلا إذا تشابه ما تحت الجذر، فـ ٢√٣ + ٤√٣ = ٦√٣، أما √٢ + √٣ فلا يُختصر.
- إنطاق المقام: معناه التخلّص من الجذر الموجود في المقام، لأن القسمة على جذر صعبة بلا حاسبة. والطريقة: نضرب البسط والمقام في الجذر نفسه، مثل: ١٠ ÷ √٢ = (١٠ × √٢) ÷ ٢ = ٥√٢.
لتبسيط جذر، فكّك ما تحته إلى عامل مربّع كامل × الباقي، ثم أخرج جذر المربّع:
√١٢ = √٤ × ٣ = ٢√٣ · √٧٥ = √٢٥ × ٣ = ٥√٣ · √٤٩ = ٧.
رابعاً: نمط رقم الآحاد
سؤال متكرر: ما رقم آحاد عددٍ مرفوع لأُسٍّ كبير؟ الحيلة أن خانة الآحاد لكل رقم تدور في دورة تتكرر، فيكفي أن نعرف طول الدورة وموضع الأس فيها.
آحاد قوى ٢ تدور: ٢ ← ٤ ← ٨ ← ٦ ثم تعود (طول الدورة ٤).| الرقم | النمط | طول الدورة |
|---|---|---|
| ٢ | ٢ ← ٤ ← ٨ ← ٦ ... | ٤ |
| ٣ | ٣ ← ٩ ← ٧ ← ١ ... | ٤ |
| ٤ | ٤ ← ٦ ← ٤ ← ٦ ... | ٢ |
| ٧ | ٧ ← ٩ ← ٣ ← ١ ... | ٤ |
| ٨ | ٨ ← ٤ ← ٢ ← ٦ ... | ٤ |
| ٩ | ٩ ← ١ ← ٩ ← ١ ... | ٢ |
أما ٠ و١ و٥ و٦ فآحادها ثابتة لا تتغير مهما كبر الأس.
ما رقم آحاد ٧٢٠٢٥؟
- دورة ٧ طولها ٤: (٧ ← ٩ ← ٣ ← ١).
- نقسم الأس على ٤: ٢٠٢٥ ÷ ٤ = ٥٠٦ والباقي ١.
- الباقي ١ يدل على الموضع الأول في الدورة ← رقم الآحاد = ٧.
الباقي يحدّد موضع الرقم في الدورة: الباقي ١ ← الأول، و٢ ← الثاني، و٣ ← الثالث. وإذا كان الباقي ٠ فخذ آخر رقم في الدورة، لا الأول.
ما رقم آحاد ٣٢٠٢٤؟
- دورة ٣ طولها ٤: (٣ ← ٩ ← ٧ ← ١).
- نقسم الأس على ٤: ٢٠٢٤ ÷ ٤ = ٥٠٦ والباقي ٠.
- الباقي ٠ ← الموضع الرابع (الأخير) ← رقم الآحاد = ١.
خامساً: المتطابقات الشهيرة
هذه المتطابقات تحوّل حساباً طويلاً إلى سطرٍ واحد، فاحفظها للتسريع.
أ٢ − ب٢ = (أ − ب)(أ + ب)
(أ + ب)٢ = أ٢ + ٢أب + ب٢
(أ − ب)٢ = أ٢ − ٢أب + ب٢
وعليه: أ٢ + ب٢ = (أ + ب)٢ − ٢أب.
ابحث عن فرق مربعين قبل الحساب: ٥١٢ − ٤٩٢ = (٥١ − ٤٩)(٥١ + ٤٩) = ٢ × ١٠٠ = ٢٠٠ في ثوانٍ.
قيم ينبغي حفظها:
- المربعات من ١٢ إلى ١٥٢: ١، ٤، ٩، ١٦، ٢٥، ٣٦، ٤٩، ٦٤، ٨١، ١٠٠، ١٢١، ١٤٤، ١٦٩، ١٩٦، ٢٢٥.
- المكعبات من ١٣ إلى ١٠٣: ١، ٨، ٢٧، ٦٤، ١٢٥، ٢١٦، ٣٤٣، ٥١٢، ٧٢٩، ١٠٠٠.
- قوى ٢ حتى ٢١٠: ٢، ٤، ٨، ١٦، ٣٢، ٦٤، ١٢٨، ٢٥٦، ٥١٢، ١٠٢٤ — وعليها يقوم توحيد الأساس.
- تقريبات: √٢ ≈ ١٫٤ · √٣ ≈ ١٫٧ · √٥ ≈ ٢٫٢.
- للمقارنة بين جذرين: ربّع الطرفين ثم قارن.
- (−٣)٢ ≠ −(٣٢)؛ فـ (−٣)٢ = +٩ بينما −(٣٢) = −٩، والفرق كله في الأقواس.
- ٢٣ × ٢٤ = ٢٧ (نجمع الأسس)، أما ٢٣ + ٢٤ فلا يساوي ٢٧ لأن الجمع ليس ضرباً.
- (٢ + ٣)٢ ≠ ٢٢ + ٣٢؛ يجب تربيع المجموع كاملاً = ٢٥ لا ١٣.
- √٩ + ١٦ ≠ √٩ + √١٦؛ فالأول √٢٥ = ٥ والثاني ٣ + ٤ = ٧.
لكن إذا تكرَّر الحدُّ نفسه فأخرِجه عاملاً مشتركاً:
- ٢ن + ٢ن = ٢ × ٢ن = ٢ن+١
- ٣ن + ٣ن + ٣ن = ٣ × ٣ن = ٣ن+١
- أربع نسخ من ٢ن: ٤ × ٢ن = ٢٢ × ٢ن = ٢ن+٢
الفكرة: حوّل المعامل إلى قوة للأساس نفسه، ثم اجمع الأسس.
سادساً: مقارنة الجذور بالتربيع
ذكرنا أن المقارنة بين جذرين تُحسم بتربيع الطرفين. وأكثر صورها وروداً في الاختبار: معامل خارج الجذر في الطرفين. والمعامل هو العدد المكتوب أمام الجذر، مثل الـ ٥ في ٥√٧.
قارن بين: القيمة الأولى ٥√٧، والقيمة الثانية ٧√٥.
- ربّع الطرفين — وهذا جائز لأنهما موجبان، فالأكبر يبقى أكبر بعد التربيع.
- الأولى: ٥٢ × ٧ = ٢٥ × ٧ = ١٧٥.
- الثانية: ٧٢ × ٥ = ٤٩ × ٥ = ٢٤٥.
- ٢٤٥ أكبر من ١٧٥، إذن القيمة الثانية أكبر.
بدل التربيع، أدخِل المعامل تحت الجذر: ٥√٧ = √١٧٥ و٧√٥ = √٢٤٥، فتصير المقارنة بين عددين مباشرة.
ولا تحكم بالمعامل وحده: قارن دائماً أ٢ب مع ج٢د. مثال: ٣√٢ مع ٢√٧ ← ٩ × ٢ = ١٨ مقابل ٤ × ٧ = ٢٨، فالأصغر معاملاً هو الأكبر هنا.
تقدير الجذور تقريبياً (√٧ ≈ ٢٫٦ و√٥ ≈ ٢٫٢) ثم الضرب — طريق طويل ومعرّض لخطأ التقريب. والتربيع يحسمها بضربتين.
الخلاصة
- الأس يعني عدد مرات ضرب الأساس في نفسه؛ في الضرب نجمع الأسس، في القسمة نطرحها، وفي الأس فوق الأس نضربها.
- س٠ = ١ والأس السالب يقلب العدد إلى المقام، والجذر أُسٌّ كسري: √س = س١/٢، والمقام في الأس الكسري هو درجة الجذر.
- لا يُجمع جذران إلا بتشابه ما تحتهما، وبسّط الجذر بإخراج المربّع الكامل.
- لرقم آحاد أُسٍّ كبير: اقسم الأس على طول الدورة وخذ الباقي — وإن كان الباقي ٠ فالجواب آخر رقم في الدورة.
- استعمل المتطابقات (وخاصة فرق المربعين) لتختصر الحساب إلى ثوانٍ، وانتبه لفخاخ الأقواس والإشارة.
- لمقارنة أ√ب مع ج√د: ربّع الطرفين، أي قارن أ٢ب مع ج٢د.
تابع قراءة «الأسس والجذور» مع البريميوم
مجموعة من الدروس التأسيسية متاحة مجاناً تجربةً للمنصة. باقي الدروس والاختبارات الكاملة تفتح مع الاشتراك.