معادلة تربيعية
1. ننص مشكلة السؤال: نريد إيجاد قيم $k$ بحيث يكون للمعادلة $$-3x^2 + (2k + 1)x - 4k = 0$$ جذور حقيقية.
2. لكي تكون المعادلة التربيعية لها جذور حقيقية، يجب أن يكون المميز $\Delta \geq 0$ حيث
$$\Delta = b^2 - 4ac$$
3. في المعادلتنا، $a = -3$, $b = 2k + 1$, و $c = -4k$.
4. نحسب المميز:
$$\Delta = (2k + 1)^2 - 4 \times (-3) \times (-4k)$$
$$= (2k + 1)^2 - 48k$$
5. نوسع المربع:
$$(2k + 1)^2 = 4k^2 + 4k + 1$$
6. إذن،
$$\Delta = 4k^2 + 4k + 1 - 48k = 4k^2 - 44k + 1$$
7. شرط الجذور الحقيقية:
$$4k^2 - 44k + 1 \geq 0$$
8. نحاول إيجاد جذور المعادلة التربيعية:
$$4k^2 - 44k + 1 = 0$$
باستخدام المعادلة التربيعية:
$$k = \frac{44 \pm \sqrt{(-44)^2 - 4 \times 4 \times 1}}{2 \times 4} = \frac{44 \pm \sqrt{1936 - 16}}{8} = \frac{44 \pm \sqrt{1920}}{8}$$
9. نحسب الجذر التربيعي:
$$\sqrt{1920} = \sqrt{64 \times 30} = 8 \sqrt{30}$$
10. إذن الجذور هي:
$$k = \frac{44 \pm 8 \sqrt{30}}{8} = \frac{44}{8} \pm \frac{8 \sqrt{30}}{8} = 5.5 \pm \sqrt{30}$$
11. الحل النهائي لقيم $k$ التي تحقق الجذور الحقيقية هو كل $k$ خارج الفترة بين هذين الجذرين، أي:
$$k \leq 5.5 - \sqrt{30} \quad \text{أو} \quad k \geq 5.5 + \sqrt{30}$$