ويجب إعطاء وحدات القياس لكل نوعية
تعطى وحدة القياس أحيانا برمز كسري.
الكسـور المتكافئـة |
ويمكن أن يكون البسط في عدة كسور مختلفا وكذلك المقام، غير أن الكسور تبقى ممثلة لنفس الجزء من الوحدة الكاملة. وتسمى مثل هذه الكسور كسورًا متكافئة. ويوضح الرسم وحدة قسمت إلى أجزاء كسرية مختلفة. ويوضح أيضًا عدة مجموعات لأجزاء كسرية مكافئة لـ 1/2 و 1/3 و 1/4 فمثلا، يعبر 1/2 عن نفس الجزء من الوحدة الذي تعبر عنه مجموعة مؤلفة من ربعين 2/4 أو من خمسة أعشار، 5/10. ولهذا السبب تكون الكسور 1/2 و 2/4 و 5/10 متكافئة.
الضرب لإيجاد الكسور المتكافئة هو كتقسيم جزء كسري إلى أجزاء أصغر. فمثلا، ضرب بسط ومقام 1/2 في 3 يعطي 3/6، وهذا يعبر عن نفس الجزء من الكل كما يفعل 1/2. وتعادل هذه العملية عملية تقسيم 1/2 إلى ثلاثة أجزاء متساوية. |
التقسيم لايجاد الكسور المتكافئة، ويطلق عليها "اختزال الكسور" مثلاً: تقسيم بسط ومقام 9/12 على 3 يعطي 3/4. وتشبه هذه، تجميع تسعة 1/12 على شكل ثلاث مجموعات في كل منها ثلاثة 1/12. تساوي كل مجموعة من ثلاثة 1/12 ، 1/4. |
ويعادل تقسيم كل جزء إلى كسر إلى مزيد من أجزاء متساوية، عملية ضرب بسط ومقام ذلك الكسر في نفس العدد، والذي يؤدي إلى كسر، مكافئ للأول، بسطه ومقامه أكبر من بسط ومقام الكسر الأول.
اقسم بسط ومقام كسر على عدد واحد لتحصل على كسر مكافىء بسطه ومقامه أصغر من بسط ومقام الكسر الأول.
(6 ÷ 2) / (12 ÷ 2) = 3/6
(5 ÷ 5) / (10 ÷ 5) = 1/2
تسمى عملية ايجاد كسر مكافئ ذي أعداد أصغر في البسط والمقام، اختصار الكسر. عندما لا يوجد عدد، عدا الواحد، يمكن استخدامه لتقسيم البسط والمقام عليه، فيقال بأن الكسر قد اختصِر لأدنى الحدود.
عندما يتساوى مقاما كسرين، يمكن بسهولة معرفة أي الكسرين أكبر، فأكبرهما هو ذو البسط الأكبر لأنه يشمل أجزاء أكثر من نفس الوحدة.
فمثلا 5/7 من شيء ما، أكبر من 3/7 من الشيء ذاته.
أما إذا اختلف المقامان فتزداد صعوبة تحديد أي الكسرين أكبر. عندها يلزم تحويل الكسور إلي كسور متكافئة، وهو ما يسمى بعملية إيجاد المقام المشترك. وإحدى الطرق السهلة لإيجاد المقام المشترك هو ضرب أحد المقامين في الآخر ثم استخدام الناتج كمقام مشترك. مثلا، كي نحدد أي الكسرين 1/2 أو 3/7 أكبر، اضرب المقامين ببعض لتجد أن المقام المشترك 2 × 7 =14، اضرب بسط ومقام 1/2 في 7 كي تحوله إلي كسر مكافئ له، وذلك لأن 7 × 2 = 14.
ولأن 7/14 أكبر من 6/14 فيكون 1/2 أكبر من 3/7
ويمكن التفكير بهذه الطريقة لإيجاد مقام مشترك على أنها عملية ضرب بسط ومقام كل كسر بمقام الكسر الآخر.
كي تجمع أو تطرح كسرين لهما مسبقا نفس المقام، أضف البسط للبسط أو اطرح البسط من البسط، دون تغيير المقام ؛ سيكون المقام في الجواب هو نفس المقام في كسري المسألة. وعند جمع أو طرح الكسور يتغير العدد الإجمالي للأجزاء الكسرية، ولكن قياس كل من هذه الأجزاء لا يتغير.
2/6 + 3/6 = 5/6 ، 7/8 - 5/8 = 2/8
كي تجمع أو تطرح كسرين لهما مقامان مختلفان، حوِّل أولا الكسرين إلى كسرين متكافئين له بحيث يكون للكسرين الجديدين مقام مشترك، كما في المثال التالي، ثم اجمع أو اطرح.
2/3 - 1/2 = (2×2)/(3×2) - (1×3)/(2×3) =4/6 - 3/6 = 1/6
طريقتان لضرب الكسور |
3 × 4 تعني 4 + 4 + 4 أو ثلاث مجموعات من 4.
3 × 1/2 تعني 1/2 + 1/2 + 1/2 أو ثلاث مجموعات من 1/2، أو ثلاثة أنصاف.
يكون الناتج في حالة ضرب الأعداد الصحيحة الموجبة أكبر من العددين الأصليين، ولكن الناتج في حالة ضرب كسر في كسر، يكون أصغر من الكسر الأصلي وذلك لأنك تحصل على مجرد جزء منه.
2/3 × 4/5 تعنى 2/3 من 1/5 + 2/3 من 1/5 + 2/3 من 1/5 + 2/3 من 1/5
أو 2/3 من مجموعة أربعة أخماس، أو 2/3 من 4/5
يمثل الكسر 4/5 أربعة أجزاء من تلك الأجزاء الناتجة عن تقسيم وحدة إلى خمسة أجزاء متساوية. وتعنى المسألة 2/3× 4/5 أخذ 2/3 من كل من تلك الأخماس الأربعة. نستطيع أن نجد 2/3 لـ 1/5 بتقسيم 1/5 إلى ثلاثة أجزاء متساوية وأخذ اثنين منها. وعندما تقسم وحدة واحدة إلى خمسة أجزاء متساوية، 1/5، وتقسم كل من هذه الأجزاء الخمسة إلى ثلاثة أجزاء متساوية، 1/3، فنجد أن الوحدة الأصلية قد قسمت إلى 15 جزءا متساويا، 1/15، وعليه يكون 1/3 من الـ 1/5 هو 1/15. وإذا أخذنا اثنين 1/15 من كل من الأخماس الأربعة، نحصل على 2/3 لـ 4/5، أو 8/15.
وكي تضرب كسرين، اضرب بسط الأول في بسط الثاني لتحصل على البسط الجديد، واضرب مقام الأول في مقام الثاني لتحصل على المقام الجديد.
1/2 × 1/4 = (1×1) / (2×4) = 1/8 ، 5/6 × 3/4 = (5×3) / (6×4) = 15/24
وتمثل المساحة ـ الطول × العرض ـ معنى آخر للضرب. وتبلغ المساحة الإجمالية لبطاقة أبعادها 3 سم عرضًا و5 سم طولاً أو 3 في 5، (3×5) سم²، أو 15 سم². ويمكن أيضًا النظر إلى ضرب الكسور على أنه تعبير عن مساحة. فمثلا، يمكن أن يدل 2/3× 4/5 على مساحة مستطيل قياساته 2/3 وحدة في العرض و 4/5 وحدة في الطول. تشتمل المساحة الناتجة من 2/3 وحدة في 4/5 وحدة على ثمانية من الـ 15 جزءًا المتساوية لكامل الوحدة المربعة. وعليه، تكون مساحة المستطيل مساوية 8/15 من مساحة كامل الوحدة المربعة. هذا الجواب هو نفس الجواب الذي وجدناه بوساطة ضرب البسط في البسط وضرب المقام في المقام للكسرين.
ويمكن في الغالب جعل ضرب الكسور أكثر سهولة وذلك بالقيام أولا بالاختصار. ويتم الاختصار بقسمة كل من البسط والمقام على العدد نفسه، وهو مماثل لقسمة الكسر على واحد، الأمر الذي لا يغير من النتيجة شيئًا. عندما تختصر: اشطب على الحدود القديمة واكتب الحدود الجديدة. وفي المسألة التالية، يمكن اختصار الـ 7، وذلك بقسمة كل من البسط والمقام على 7، ويمكن اختصار الـ 6 والـ 8 بالقسمة على 2:
63 ÷ 9 تعني ¸كم تسعة توجد في 63 ؟ · أو 9 × ؟ = 63.
9/20 ÷ 3/4 تعنى كم 3/4 يوجد في 9/20؟ أو (3×؟) / (4×؟)= 9/20
يمكن إعادة كتابة السألة الثانية على الشكل:
(9÷3) / (20÷4) = ؟/؟
نرى بمقارنة هذه المسألة مع المسألة الأصلية أنه لتقسيم كسرين، يجب علينا تقسيم البسط على البسط للحصول على البسط الجديد، وتقسيم المقام على المقام للحصول على المقام الجديد.
9/20 ÷ 3/4 = (9÷3) / (20÷4) = 3/5
ومع ذلك، فإن كثيرا من مسائل القسمة لا تصل إلى نتيجة.
2/5 ÷ 3/7 = (2÷3) / (5÷7)
فلا يمكن تقسيم 2 على 3، ولا حتى تقسيم 5 على 7. نستطيع، باستخدام القسمة كمعنى للكسور، إعادة كتابة المسألة الأصلية على شكل كسر مركب. نقول عن كسر أنه كسر مركب إذا كان بسطه كسرًا أو كان مقامه كسرًا أو كان الاثنين معًا.
2/5 ÷ 3/7 = (2/5) / (3/7)
ويمكننا تبسيط هذه المسألة بضرب كسري البسط والمقام في مقلوب المقام. ويعرف مقلوب الكسر بأنه الكسر الناتج عن جعل البسط مقاما والمقام بسطا في الكسر الأصلي. فمقلوب 3/7 هو 7/3. أما حاصل ضرب أي كسر في مقلوبه فيساوي الواحد.
3/7 × 7/3 = (3×7) / (7×3) = 21/21 = 1
وضرب كل من بسط ومقام كسر مركب بمقلوب مقامه هو كمثل ضرب الكسر المركب في واحد. وتنتج هذه العملية كسرًا مكافئًا أكثر بساطة ومقامه واحد.
|
وعليه، 2/5 ÷ 3/7 =2/5 × 7/3، أو 2/5 مضروبا بمقلوب 3/7. ويعادل التقسيم على كسر الضرب بمقلوب الكسر.
2/5 ÷ 3/7 = 2/5 × 7/3 = (2×7) / (5×3) = 14/15
يسمى الكسر الذي يكون فيه البسط أصغر من المقام كسرًا حقيقيًا. ويسمى الكسر الذي يكون فيه البسط مساويًا للمقام أو أكبر منه كسرا غير حقيقي. وجميع الكسور غير الحقيقية ذات قيمة تساوي أو تزيد على واحد. مثلا، يعبر الكسر 27/20 عن 27 جزءًا من الأجزاء الناتجة من تقسيم وحدة إلى 20 جزءًا متساويا، حيث إن الوحدة الكاملة، تحتوي فقط على 20 من الـ20 جزءا المتساوية، فيجب أن يكون 27/20 أكبر من وحدة واحدة. وهو يزيد عن واحد بـ 7/20.
ويمكن أيضًا كتابة قيمة الكسر غير الحقيقي 27/20 على الشكل 7/20 1. ويطلق على مثل هذا العدد، الذي يجمع عددا صحيحا وكسرا، عددًا مختلطًا، ويساعد التفكير في معنى القسمة للكسور على فهم كيفية تحويل الكسور غير الحقيقية إلى أعداد مختلطة. مثلا، يمكن إعادة كتابة الكسر 26/3 كقسمة 26 على 3.
لتحويل عدد مختلط إلى كسر غير حقيقي، اكتب أولاً، العدد المختلط على شكل مسألة جمع. مثلاً قيمة العدد المختلط 2/3 5 تساوي 5 + 2/3، أما الخطوة الثانية، فكتابة العدد الصحيح علي شكل كسر. ويمكن كتابة أي عدد صحيح على شكل كسر باستخدام العدد الصحيح كبسط واستخدام الواحد كمقام. وبالتالي يمكن كتابة 5 على الشكل 5/1. أوجد، بعد كتابة العدد الصحيح على شكل كسر، المقام المشترك ثم اجمع:
3/2 5 = 5/1 + 2/3 = (5×3) / (1×3) + 2/3 = 15/3 + 2/3 = 17/3
تتم العملية بصورة مختصرة، بضرب العدد الصحيح بمقام الكسر ثم جمع حاصل الضرب إلى بسط الكسر وكتابة المجموع كبسط جديد. ويبقى المقام ذاته
7/8 6 = [(6×8)+7] / 8 = (48+7)/8 = 55/8
وعند جمع أو طرح أعداد مختلطة يمكن البدء بكتابة الأعداد المختلطة كمسألة جمع. ثم تجمع أو تطرح الأعداد الصحيحة بشكل منفصل عن الكسور.
3/8 9 + 2/5 4 =
|
ومع هذا تظل بعض المسائل التي تتضمن طرح أعداد مختلطة، أكثر تعقيدًا.
1/3 8 - 2/5 4 =
|
|
3 + 14/15 = 14/15 3
ولضرب أو تقسيم أعداد كسرية حوِّلها إلى كسور غير حقيقية. ثم اضرب أو اقسم كالمعتاد.
قبل أكثر من 4000 سنة مضت، استخدم الفلكيون من قدامى البابليين الكسور الناتجة عن تقسيم وحدة إلى 60 جزءًا، ثم تقسيم كل جزء من هذه الأجزاء إلى 60 جزءًا، وهكذا. ومازال هذا النظام معمولاً به في تحديد الزمن وفي قياس الزوايا بالدقائق والثواني.
وإبان النهضة العلمية في العالم الإسلامي اخترع العلماء العرب والمسلمون طريقة لتسهيل حساب الكسور الستينية. وكان أول من قام بذلك السموءل بن يحيى المغربي (ت 570هـ ، 1175م). فقد عرض السموءل الطريقة الجديدة التي تقوم على النظام العشري في كتابه القوامي في الحساب الهندي. ثم جاء من بعده غياث الدين الكاشي فطوّر طريقة السموءل في كتابه مفتاح الحساب. وقد ذكر أنه هو الذي اخترع الكسور ليسهل الحساب للأشخاص الذين يجهلون الطريقة الستينية.
واستخدم علماء الرياضيات المصريون الذين ساعدوا في بناء الأهرامات قبل أكثر من 4000 سنة مضت الكسور التي فيها البسط 1 فقط. وتسمى مثل هذه الكسور كسور وحدة. وقد أدى الاقتصار على استخدام كسور الوحدة فقط، إلى ضرورة التعبير عن الأجزاء الكسرية الأخرى على شكل مجاميع. مثلا يعبر عن ¾ بدلالة كسور الوحدة على الشكل ½ + ¼.
وقبل 2,000 سنة كتب الإغريق القدامى عن الكسور بشكل يكون فيه البسط في الأسفل والمقام في الأعلى، ولم يفرقوا بين البسط والمقام بخط. وقد بدأوا فيما بعد، بكتابة الكسور بشكل يكون فيه البسط في الأعلى، والمقام في الأسفل. وقد أخذ علماء الرياضيات الهنود هذه الطريقة في كتابة الكسور من اليونانيين القدامى.
وخلال القرن الثامن الميلادي فتح العرب أجزاء من الهند وتعلموا هناك النظام العشري وهذه الطريقة في كتابة الكسور. وقد نشر العرب، خلال 300 سنة أعقبت ذلك، هذه المعلومات في غربي آسيا وشمالي إفريقيا وأسبانيا. ونشرت خلال أواخر القرن الخامس عشر الميلادي، في أوروبا عدة كتب في الحساب شرحت استخدام الكسور والنظام العشري. وبعد نشر هذه الكتب، بدأ عدد كبير من الأوروبيين في استخدام الكسور في إنجاز العمليات الحسابية اليومية.
تستخدم الكسور اليوم على الأكثر في التعامل مع الإنشاءات والأكواب والأرطال ومقاييس أخرى في نظام القياسات الإنجليزي. ومع هذا، تستخدم معظم البلدان عدا الولايات المتحدة النظام العشري في الأوزان والمقاييس. ويستخدم النظام المتري للقياسات الكسور العشرية والتي تكتب باستعمال الفاصلة العشرية أكثر من استعمال البسط والمقام. ★ تَصَفح: النظام المتري.
وكذلك فإن العديد من المسائل التي كانت تحل عن طريق الكسور وباستخدام الورقة والقلم، وأصبحت تحل باستخدام الحاسبات الإلكترونية التي تعبر عن الكسور بالنظام العشري. ونظرًا لهذه التغيرات فإن استخدامات الكسور تقل يومًا بعد يوم. ومع هذا تظل الصيغة الكسرية أداة مهمة للتعبير عن المعدلات والنسب والقسمة، كما تظل ذات أهمية في الجبر وفي بعض فروع الرياضيات الخاصة كطريقة لكتابة الأعداد النسبية.
1 - يقوم بيت هند على رقعة من الأرض مساحتها ربع هكتار. اشترى والدها رقعة أرض مجاورة مساحتها ثلاثة أثمان الهكتار. ما مساحة رقعتي الأرض معًا ؟
2 - تستعمل ليلى ¼ ملعقة من القهوة في إعداد كوب واحد من القهوة. كم ملعقة من القهوة يجب أن تستعمل في إعداد ستة أكواب من القهوة ؟
3 - يستطيع بدر قياس المسافات بالخطى. ويبلغ متوسط طول خطوته ¾م. وتبلغ غرفته 7 خطوات طولاً و6 خطوات عرضًا. فكم طول غرفته؟ وكم عرضها بالأمتار؟
(1) 5/8 هكتار.
(2) 1/2 1 ملعقة
(3) 1/4 5م، 1/2 4م.