Skip to content · ⁨الانتقال إلى المحتوى⁩

Functions Involving Parameters, Vectors, and Matrices · ⁨الدوال التي تتضمن المعلمات والمتجهات والمصفوفات⁩

AP Precalculus · ⁨AP ما قبل التفاضل والتكامل⁩ · Topic 4 · ⁨الموضوع 4⁩

Video lesson for this topic · ⁨درس فيديو لهذا الموضوع⁩ Open the video page · ⁨افتح صفحة الفيديو⁩
8:04

الدوال التي تتضمن المعلمات والمتجهات والمصفوفات

انظر إلى هذه التلال الخرسانية. في كل لحظة، للسيارة حقيقتان: أين هي، وفي أي اتجاه تتجه. معادلة واحدة لا يمكن أن تحتضن كليهما. هذا الكوكب يشغل…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية⁩

4.1

Parametric Functions · ⁨الدوال البارامترية⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.1.A: Construct a graph or table of values for a parametric function represented analytically.

  • 4.1.A.1 A parametric function in $\mathbb{R}^2$, the set of all ordered pairs of two real numbers, consists of a set of two parametric equations in which two dependent variables, $x$ and $y$, are dependent on a single independent variable, $t$, called the parameter.
  • 4.1.A.2 Because variables $x$ and $y$ are dependent on the independent variable, $t$, the coordinates $(x_i,\, y_i)$ at time $t_i$ can be written as functions of $t$ and can be expressed as the single parametric function $f(t) = (x(t),\, y(t))$, where in this case $x$ and $y$ are names of two functions.
  • 4.1.A.3 A numerical table of values can be generated for the parametric function $f(t) = (x(t),\, y(t))$ by evaluating $x_i$ and $y_i$ at several values of $t_i$ within the domain.
  • 4.1.A.4 A graph of a parametric function can be sketched by connecting several points from the numerical table of values in order of increasing value of $t$.
  • 4.1.A.5 The domain of the parametric function $f$ is often restricted, which results in start and end points on the graph of $f$.
العربية

هدف التعلم 4.1.A: إنشاء مخطط بياني أو جدول للقيم لدالة بارامترية ممثلة تحليلاً.

  • 4.1.A.1 الدالة البارامترية في $\mathbb{R}^2$، وهي مجموعة كل الأزواج المرتبة من عددين حقيقيين، تتكون من مجموعة من معادلتين بارаметريتين يكون فيها متغيران تابعان، $x$ و$y$، تابعين لمتغير مستقل واحد، $t$، يُسمى المعامل.
  • 4.1.A.2 بما أن المتغيرات $x$ و$y$ تعتمد على المتغير المستقل $t$، يمكن كتابة الإحداثيات $(x_i,\, y_i)$ عند الوقت $t_i$ كدوال في $t$ ويمكن التعبير عنها كدالة بارامترية واحدة $f(t) = (x(t),\, y(t))$، حيث في هذه الحالة $x$ و$y$ هما اسمان لدالتين.
  • 4.1.A.3 يمكن إنشاء جدول numerical للقيم للدالة البارامترية $f(t) = (x(t),\, y(t))$ عن طريق حساب $x_i$ و$y_i$ عند عدة قيم من $t_i$ ضمن المجال.
  • 4.1.A.4 يمكن رسم مخطط بياني للدالة البارامترية عن طريق توصيل عدة نقاط من جدول القيم الرقمي بترتيب متزايد لقيمة $t$.
  • 4.1.A.5 غالبًا ما يتم تقييد مجال الدالة البارامترية $f$، مما يؤدي إلى وجود نقاط بداية ونهاية على المخطط البياني لـ $f$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Unit 4 is part of the course but is not assessed on the AP Precalculus Exam (which covers only Units 1–3); it builds tools used in later courses.

A parametric function 参数函数 describes a curve by giving both coordinates as functions of a third variable, the parameter 参数 $t$: $\big(x(t),\,y(t)\big)$. As $t$ runs through its domain, the point traces a path – and, unlike $y=f(x)$, the path may loop or cross itself.

العربية
حافلة التلال: المتجهات والحركة البارامترية تصف المسار والسرعة معاً
حافلة التلال: المتجهات والحركة البارامترية تصف المسار والسرعة معاً

الوحدة 4 هي جزء من المقرر لكنها غير محللة في امتحان AP Precalculus (الذي يغطي الوحدات 1–3 فقط)؛ فهي تبني أدوات تُستخدم في المقررات اللاحقة.

الدالة البارامترية تصف منحنى عن طريق تحديد كلا الإحداثيين كدوال لمتغير ثالث، هو البارامتر $t$: $\big(x(t),\,y(t)\big)$. عندما تمر $t$ عبر مجالها، تتبع النقطة مساراً – وعلى عكس $y=f(x)$، قد يلتوي المسار أو يتقاطع مع نفسه.

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
vector/ˈvektə/ شعاعية
magnitude/ˈmæɡnɪtjuːd/ المقدار
vector-valued function/ˈvektə ˈvæljuːd ˈfʌŋkʃn/ الدالة ذات القيم المتجهية
4.2

Parametric Functions and Planar Motion · ⁨الدوال البارامترية والحركة المستوية⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.2.A: Identify key characteristics of a parametric planar motion function that are related to position.

  • 4.2.A.1 A parametric function given by $f(t) = (x(t),\, y(t))$ can be used to model particle motion in the plane. The graph of this function indicates the position of a particle at time $t$.
  • 4.2.A.2 The horizontal and vertical extrema of a particle's motion can be determined by identifying the maximum and minimum values of the functions $x(t)$ and $y(t)$, respectively.
  • 4.2.A.3 The real zeros of the function $x(t)$ correspond to $y$-intercepts, and the real zeros of $y(t)$ correspond to $x$-intercepts.
العربية

الهدف التعليمي 4.2.A: تحديد الخصائص الرئيسية لدالة حركة مستوية بارامترية ذات علاقة بالموقع.

  • 4.2.A.1 يمكن استخدام دالة بارامترية مُعطاة بواسطة $f(t) = (x(t),\, y(t))$ لنمذجة حركة جسيم في المستوى. يوضح رسم هذه الدالة موقع الجسيم عند الزمن $t$.
  • 4.2.A.2 يمكن تحديد القيم القصوى الأفقية والرأسية لحركة الجسيم عن طريق تحديد القيم العظمى والصغرى للدالتين $x(t)$ و$y(t)$ على التوالي.
  • 4.2.A.3 الصفر الحقيقي للدالة $x(t)$ يقابل تقاطعات $y$، والصفر الحقيقي لـ $y(t)$ يقابل تقاطعات $x$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Reading $t$ as time, a parametric function models motion in the plane. $x(t)$ and $y(t)$ give the horizontal and vertical position; the point's direction of travel is the order in which the curve is drawn as $t$ increases (mark it with arrows).

العربية

باعتبار $t$ زمنًا، تُعدّ الدالة البارامترية نموذجًا للحركة في المستوى. يُعطي $x(t)$ و$y(t)$ الموضع الأفقي والعمودي؛ يكون اتجاه النقطة في الحركة هو الترتيب الذي تُرسم به المنحنى مع تزايد $t$ (ضع عليه أسهمًا).

4.3

Parametric Functions and Rates of Change · ⁨الدوال البارامترية ومعدلات التغير⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.3.A: Identify key characteristics of a parametric planar motion function that are related to direction and rate of change.

  • 4.3.A.1 As the parameter increases, the direction of planar motion of a particle can be analyzed in terms of $x$ and $y$ independently. If $x(t)$ is increasing or decreasing, the direction of motion is to the right or left, respectively. If $y(t)$ is increasing or decreasing, the direction of motion is up or down, respectively.
  • 4.3.A.2 At any given point in the plane, the direction of planar motion may be different for different values of $t$.
  • 4.3.A.3 The same curve in the plane can be parametrized in different ways and can be traversed in different directions with different parametric functions.
  • 4.3.A.4 Over a given interval $[t_1,\, t_2]$ within the domain, the average rate of change can be computed for $x(t)$ and $y(t)$ independently. The ratio of the average rate of change of $y$ to the average rate of change of $x$ gives the slope of the graph between the points on the curve corresponding to $t_1$ and $t_2$, so long as the average rate of change of $x(t) \neq 0$.
العربية

الهدف التعليمي 4.3.A: تحديد الخصائص الرئيسية لدالة حركة مستوية بارامترية ذات علاقة بالاتجاه ومعدل التغير.

  • 4.3.A.1 مع زيادة المعامل، يمكن تحليل اتجاه الحركة المستوية لجسيم من خلال $x$ و$y$ بشكل مستقل. إذا كان $x(t)$ في ازدياد أو تناقص، يكون اتجاه الحركة إلى اليمين أو اليسار على التوالي. إذا كان $y(t)$ في ازدياد أو تناقص، يكون اتجاه الحركة للأعلى أو للأسفل على التوالي.
  • 4.3.A.2 عند أي نقطة معينة في المستوى، قد يكون اتجاه الحركة المستوية مختلفًا لقيم مختلفة من $t$.
  • 4.3.A.3 يمكن تمثيل نفس المنحنى في المستوى بطرق مختلفة ويمكن traversalه في اتجاهات مختلفة باستخدام دوال بارامترية مختلفة.
  • 4.3.A.4 خلال فترة محددة $[t_1,\, t_2]$ ضمن المجال، يمكن حساب معدل التغير المتوسط لـ $x(t)$ و$y(t)$ بشكل مستقل. يعطي نسبة معدل التغير المتوسط لـ $y$ إلى معدل التغير المتوسط لـ $x$ ميل الرسم البياني بين النقطتين على المنحنى المقابلتين لـ $t_1$ و$t_2$، طالما أن معدل التغير المتوسط لـ $x(t) \neq 0$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Over an interval of $t$, the average rate of change of $x$ is $\dfrac{\Delta x}{\Delta t}$ and of $y$ is $\dfrac{\Delta y}{\Delta t}$. Their signs tell you which way the point moves (right/left, up/down); together they describe the motion's speed and direction along the path.

العربية

على مدى فترة $t$، متوسط معدل التغير لـ $x$ هو $\dfrac{\Delta x}{\Delta t}$ ولـ $y$ هو $\dfrac{\Delta y}{\Delta t}$. توحي إشاراتها باتجاه حركة النقطة (يمين/يسار، أعلى/أسفل)؛ معًا يصفان سرعة واتجاه الحركة على طول المسار.

4.4

Parametrically Defined Circles and Lines · ⁨الدوائر والخطوط المعرفة بالبارامترات⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.4.A: Express motion around a circle or along a line segment parametrically.

  • 4.4.A.1 A complete counterclockwise revolution around the unit circle that starts and ends at $(1,\, 0)$ and is centered at the origin can be modeled by $(x(t),\, y(t)) = (\cos t,\, \sin t)$ with domain $0 \leq t \leq 2\pi$.
  • 4.4.A.2 Transformations of the parametric function $(x(t),\, y(t)) = (\cos t,\, \sin t)$ can model any circular path traversed in the plane.
  • 4.4.A.3 A linear path along the line segment from the point $(x_1,\, y_1)$ to the point $(x_2,\, y_2)$ can be parametrized many ways, including using an initial position $(x_1,\, y_1)$ and rates of change for $x$ with respect to $t$ and $y$ with respect to $t$.
العربية

الهدف التعليمي 4.4.A: التعبير عن الحركة حول دائرة أو على طول قطعة مستقيمة بطريقة بارامترية.

  • 4.4.A.1 دورة كاملة عكس اتجاه عقارب الساعة حول دائرة الوحدة تبدأ وتنتهي عند $(1,\, 0)$ وتكون مركزها نقطة الأصل يمكن نمذجتها بواسطة $(x(t),\, y(t)) = (\cos t,\, \sin t)$ بمجال $0 \leq t \leq 2\pi$.
  • 4.4.A.2 تحولات الدالة البارامترية $(x(t),\, y(t)) = (\cos t,\, \sin t)$ يمكن أن تُنمذج أي مسار دائري يتم traversalه في المستوى.
  • 4.4.A.3 يمكن تمثيل المسار الخطي على طول القطعة المستقيمة من النقطة $(x_1,\, y_1)$ إلى النقطة $(x_2,\, y_2)$ بعدة طرق، بما في ذلك استخدام موقع أولي $(x_1,\, y_1)$ ومعدلات تغير لـ $x$ بالنسبة لـ $t$ و$y$ بالنسبة لـ $t$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

A circle of radius $R$ centered at $(h,k)$ is $x=h+R\cos t,\ y=k+R\sin t$. A line through $(x_0,y_0)$ with direction $(a,b)$ is $x=x_0+at,\ y=y_0+bt$. Adjusting the coefficients changes the start point, speed, and direction of tracing.

العربية

الدائرة التي نصف قطرها $R$ ومركزها $(h,k)$ هي $x=h+R\cos t,\ y=k+R\sin t$. الخط المار بـ $(x_0,y_0)$ وباتجاه $(a,b)$ هو $x=x_0+at,\ y=y_0+bt$. تعديل المعاملات يغير نقطة البداية، والسرعة، واتجاه المسح.

4.5

Implicitly Defined Functions · ⁨الدوال المعرفة ضمنياً⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.5.A: Construct a graph of an equation involving two variables.

  • 4.5.A.1 An equation involving two variables can implicitly describe one or more functions.
  • 4.5.A.2 An equation involving two variables can be graphed by finding solutions to the equation.
  • 4.5.A.3 Solving for one of the variables in an equation involving two variables can define a function whose graph is part or all of the graph of the equation.

Learning Objective 4.5.B: Determine how the two quantities related in an implicitly defined function vary together.

  • 4.5.B.1 For ordered pairs on the graph of an implicitly defined function that are close together, if the ratio of the change in the two variables is positive, then the two variables simultaneously increase or both decrease; conversely, if the ratio is negative, then as one variable increases, the other decreases.
  • 4.5.B.2 The rate of change of $x$ with respect to $y$ or of $y$ with respect to $x$ can be zero, indicating vertical or horizontal intervals, respectively.
العربية

الهدف التعليمي 4.5.A: إنشاء رسم بياني لمعادلة تتضمن متغيرين.

  • 4.5.A.1 يمكن للمعادلات التي تتضمن متغيرين أن تصف دالة واحدة أو أكثر بشكل ضمني.
  • 4.5.A.2 يمكن تمثيل المعادلة التي تتضمن متغيرين بيانياً عن طريق إيجاد حلولها.
  • 4.5.A.3 حل معادلة تتضمن متغيرين لإيجاد أحد المتغيرين يمكن أن يُعرّف دالة يكون الرسم البياني لها جزءاً أو كلاً من الرسم البياني للمعادلة.

الهدف التعليمي 4.5.B: تحديد كيفية تفاعل الكمية المرتبطتين في الدالة المعرفة ضمنياً معاً.

  • 4.5.B.1 بالنسبة للأزواج المرتبة على الرسم البياني للدالة المعرفة ضمنياً والتي تكون قريبة من بعضها، إذا كان نسبة التغير في المتغيرين موجبة، فإن المتغيرين يزدادان معاً أو ينقصان معاً؛ وبالمقابل، إذا كانت النسبة سالبة، فإن أحدهما يزداد بينما ينقص الآخر.
  • 4.5.B.2 معدل تغير $x$ بالنسبة لـ $y$ أو $y$ بالنسبة لـ $x$ يمكن أن يكون صفراً، مما يشير إلى فترات رأسية أو أفقية على التوالي.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

An implicit 隐式 equation relates $x$ and $y$ without solving for either, such as $x^2+y^2=25$. Its graph may fail the vertical-line test (not a function), so it is often split into pieces or described parametrically.

العربية

المعادلة ضمنية تربط بين $x$ و$y$ دون حل أي منهما، مثل $x^2+y^2=25$. قد يفشل بيانه اختبار الخط الرأسي (أي لا يكون دالة)، لذا يُقسّم غالبًا إلى أجزاء أو يُوصف بالبارامترات.

4.6

Conic Sections · ⁨المقاطعات المخروطية⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.6.A: Represent conic sections with horizontal or vertical symmetry analytically.

  • 4.6.A.1 A parabola with vertex $(h,\, k)$ can, if $a \neq 0$, be represented analytically as $x - h = a(y - k)^2$ if it opens left or right, or as $y - k = a(x - h)^2$ if it opens up or down.
  • 4.6.A.2 An ellipse centered at $(h,\, k)$ with horizontal radius $a$ and vertical radius $b$ can be represented analytically as $\dfrac{(x - h)^2}{a^2} + \dfrac{(y - k)^2}{b^2} = 1$. A circle is a special case of an ellipse where $a = b$.
  • 4.6.A.3 A hyperbola centered at $(h,\, k)$ with vertical and horizonal lines of symmetry can be represented algebraically as $\dfrac{(x - h)^2}{a^2} - \dfrac{(y - k)^2}{b^2} = 1$ for a hyperbola opening left and right, or as $\dfrac{(y - k)^2}{b^2} - \dfrac{(x - h)^2}{a^2} = 1$ for a hyperbola opening up and down. The asymptotes are $y - k = \pm \dfrac{b}{a}(x - h)$.
العربية

الهدف التعليمي 4.6.A: تمثيل القطوع المخروطية بمحاور تناظر أفقية أو رأسية تحليلياً.

  • 4.6.A.1 يمكن للقطع المكافئ الذي رأسه $(h,\, k)$، إذا كان $a \neq 0$، أن يتمثل تحليلاً بـ $x - h = a(y - k)^2$ إذا فتح يساراً أو يميناً، أو بـ $y - k = a(x - h)^2$ إذا فتح لأعلى أو لأسفل.
  • 4.6.A.2 يمكن تمثيل بيضا مركزه $(h,\, k)$ ونصف قطره الأفقي $a$ ونصف قطره الرأسي $b$ تحليلاً بـ $\dfrac{(x - h)^2}{a^2} + \dfrac{(y - k)^2}{b^2} = 1$. الدائرة حالة خاصة من البيضا حيث $a = b$.
  • 4.6.A.3 يمكن تمثيل فرعي هذلي مركزه $(h,\, k)$ ومحوري تناظر رأسي وأفقي جبرياً بـ $\dfrac{(x - h)^2}{a^2} - \dfrac{(y - k)^2}{b^2} = 1$ لفرعي هذلي يفتح يساراً ويمناً، أو بـ $\dfrac{(y - k)^2}{b^2} - \dfrac{(x - h)^2}{a^2} = 1$ لفرعي هذلي يفتح لأعلى ولأسفل. المقاربان هما $y - k = \pm \dfrac{b}{a}(x - h)$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English
Conic sections: one cone, four curves

Conic sections 圆锥曲线 – circles, ellipses, parabolas, and hyperbolas – are the curves from slicing a cone, each given by a quadratic equation in $x$ and $y$. Their standard forms reveal centers, vertices, axes, and asymptotes.

العربية
المقاطعات المخروطية: مخروط واحد، أربع منحنيات

المقاطعات المخروطية – الدوائر، والإهليلجات، والأقواس، والزوائد – هي المنحنيات الناتجة عن تقطيع مخروط، كل منها مُعطى بمعادلة تربيعية في $x$ و$y$. تكشف صيغتها القياسية عن المراكز، والرؤوس، والمحاور، والمتقاربين.

مدارات بيضاوية: المقاطع المخروطية تصف مسارات مغلقة بركزين — نموذج بارامتري رئيسي
مدارات إهليلجية: المقاطعات المخروطية تصف مسارات مغلقة بتركيزين — نموذج بارامتر أساسي
Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
parametric function/ˌpærəˈmetrɪk ˈfʌŋkʃn/ دالة معلمية
parameter/pəˈræmɪtə/ معامل
implicit/ɪmˈplɪsɪt/ ضمنية
Conic sections/ˈkɒnɪk ˈsekʃnz/ قطع المخروط
4.7

Parametrizing Implicit Curves · ⁨تمثيل المنحنيات الضمنية بالبارامترات⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.7.A: Represent a curve in the plane parametrically.

  • 4.7.A.1 A parametrization $(x(t),\, y(t))$ for an implicitly defined function will, when $x(t)$ and $y(t)$ are substituted for $x$ and $y$, respectively, satisfy the corresponding equation for every value of $t$ in the domain.
  • 4.7.A.2 If $f$ is a function of $x$, then $y = f(x)$ can be parametrized as $(x(t),\, y(t)) = (t, f(t))$. If $f$ is invertible, its inverse can be parametrized as $(x(t),\, y(t)) = (f(t),\, t)$ for an appropriate interval of $t$.

Learning Objective 4.7.B: Represent conic sections parametrically.

  • 4.7.B.1 A parabola can be parametrized in the same way that any equation that can be solved for $x$ or $y$ can be parametrized. Equations that can be solved for $x$ can be parametrized as $(x(t),\, y(t)) = (f(t),\, t)$ by solving for $x$ and replacing $y$ with $t$. Equations that can be solved for $y$ can be parametrized as $(x(t),\, y(t)) = (t, f(t))$ by solving for $y$ and replacing $x$ with $t$.
  • 4.7.B.2 An ellipse can be parametrized using the trigonometric functions $x(t) = h + a\cos t$ and $y(t) = k + b\sin t$ for $0 \leq t \leq 2\pi$.
  • 4.7.B.3 A hyperbola can be parametrized using trigonometric functions. For a hyperbola that opens left and right, the functions are $x(t) = h + a\sec t$ and $y(t) = k + b\tan t$ for $0 \leq t \leq 2\pi$. For a hyperbola that opens up and down, the functions are $x(t) = h + a\tan t$ and $y(t) = k + b\sec t$ for $0 \leq t \leq 2\pi$.
العربية

الهدف التعليمي 4.7.A: تمثيل منحنى في المستوى بارامترياً.

  • 4.7.A.1 سيحقق تمثيل معياري $(x(t),\, y(t))$ لدالة مُعرَّفة ضمنيًا، عند تعويض $x(t)$ و$y(t)$ بدلالة $x$ و$y$ على التوالي، المعادلة المقابلة لكل قيمة من $t$ في المجال.
  • 4.7.A.2 إذا كانت $f$ دالة لـ $x$، فيمكن تمثيل $y = f(x)$ بارامترياً بـ $(x(t),\, y(t)) = (t, f(t))$. وإذا كانت $f$ قابلة للعكس، فيمكن تمثيل عكسها بارامترياً بـ $(x(t),\, y(t)) = (f(t),\, t)$ لفترتين مناسبيتين من $t$.

الهدف التعليمي 4.7.B: تمثيل القطوع المخروطية بارامترياً.

  • 4.7.B.1 يمكن تمثيل القطع المكافئ بنفس طريقة تمثيل أي معادلة يمكن حلها لـ $x$ أو $y$ بارامترياً. يمكن تمثيل المعادلات القابلة للحل لـ $x$ بارامترياً بـ $(x(t),\, y(t)) = (f(t),\, t)$ عن طريق حلها لـ $x$ واستبدال $y$ بـ $t$. ويمكن تمثيل المعادلات القابلة للحل لـ $y$ بارامترياً بـ $(x(t),\, y(t)) = (t, f(t))$ عن طريق حلها لـ $y$ واستبدال $x$ بـ $t$.
  • 4.7.B.2 يمكن تمثيل البيضا باستخدام الدوال المثلثية $x(t) = h + a\cos t$ و$y(t) = k + b\sin t$ لـ $0 \leq t \leq 2\pi$.
  • 4.7.B.3 يمكن تمثيل فرعي الهذلي باستخدام الدوال المثلثية. بالنسبة لفرعي الهذلي الذي يفتح يساراً ويمناً، الدوال هي $x(t) = h + a\sec t$ و$y(t) = k + b\tan t$ لـ $0 \leq t \leq 2\pi$. أما بالنسبة لفرعي الهذلي الذي يفتح لأعلى ولأسفل، فالدوال هي $x(t) = h + a\tan t$ و$y(t) = k + b\sec t$ لـ $0 \leq t \leq 2\pi$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Many implicit curves can be parametrized – rewritten as $\big(x(t),y(t)\big)$ – which makes them easier to graph and to treat as motion. The circle above is the basic example; ellipses use $x=h+A\cos t,\ y=k+B\sin t$.

العربية

يمكن بارامترة العديد من المنحنيات الضمنية – إعادة صياغتها كـ $\big(x(t),y(t)\big)$ – مما يجعل رسمها أسهل ومعالجتها كحركة. الدائرة أعلاه هي المثال الأساسي؛ تستخدم الإهليليجيات $x=h+A\cos t,\ y=k+B\sin t$.

4.8

Vectors · ⁨المتجهات⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.8.A: Identify characteristics of a vector.

  • 4.8.A.1 A vector is a directed line segment. When a vector is placed in the plane, the point at the beginning of the line segment is called the tail, and the point at the end of the line segment is called the head. The length of the line segment is the magnitude of the vector.
  • 4.8.A.2 A vector $\overrightarrow{P_1 P_2}$ with two components can be plotted in the $xy$-plane from $P_1 = (x_1, y_1)$ to $P_2 = (x_2, y_2)$. The vector is identified by $a$ and $b$, where $a = x_2 - x_1$ and $b = y_2 - y_1$. The vector can be expressed as $\langle a,\, b \rangle$. A zero vector $\langle 0,\, 0 \rangle$ is the trivial case when $P_1 = P_2$.
  • 4.8.A.3 The direction of the vector is parallel to the line segment from the origin to the point with coordinates $(a,\, b)$. The magnitude of the vector is the square root of the sum of the squares of the components.
  • 4.8.A.4 For a vector represented geometrically in the plane, the components of the vector can be found using trigonometry.

Learning Objective 4.8.B: Determine sums and products involving vectors.

  • 4.8.B.1 The multiplication of a constant and a vector results in a new vector whose components are found by multiplying the constant by each of the components of the original vector. The new vector is parallel to the original vector.
  • 4.8.B.2 The sum of two vectors in $\mathbb{R}^2$ is a new vector whose components are found by adding the corresponding components of the original vectors. The new vector can be represented graphically as a vector whose tail corresponds to the tail of the first vector and whose head corresponds to the head of the second vector when the second vector's tail is located at the first vector's head.
  • 4.8.B.3 The dot product of two vectors is the sum of the products of their corresponding components. That is, $\langle a_1,\, b_1 \rangle \cdot \langle a_2,\, b_2 \rangle = a_1 a_2 + b_1 b_2$.

Learning Objective 4.8.C: Determine a unit vector for a given vector.

  • 4.8.C.1 A unit vector is a vector of magnitude $1$. A unit vector in the same direction as a given nonzero vector can be found by scalar multiplying the vector by the reciprocal of its magnitude.
  • 4.8.C.2 The vector $\langle a,\, b \rangle$ can be expressed as $a\vec{i} + b\vec{j}$ in $\mathbb{R}^2$, where $\vec{i}$ and $\vec{j}$ are unit vectors in the $x$ and $y$ directions, respectively. That is, $\vec{i} = \langle 1,\, 0 \rangle$ and $\vec{j} = \langle 0,\, 1 \rangle$.

Learning Objective 4.8.D: Determine angle measures between vectors and magnitudes of vectors involved in vector addition.

  • 4.8.D.1 The dot product is geometrically equivalent to the product of the magnitudes of the two vectors and the cosine of the angle between them. Therefore, if the dot product of two nonzero vectors is zero, then the vectors are perpendicular.
  • 4.8.D.2 The Law of Sines and Law of Cosines can be used to determine side lengths and angle measures of triangles formed by vector addition.
العربية

الهدف التعليمي 4.8.A: تحديد خصائص المتجه.

  • 4.8.A.1 المتجه هو قطعة مستقيمة موجهة. عند وضع متجه في المستوى، يسمى النقطة في بداية القطعة المستقيمة الذيل، والنقطة في نهاية القطعة المستقيمة الرأس. طول القطعة المستقيمة هو مقدار المتجه.
  • 4.8.A.2 يمكن رسم المتجه $\overrightarrow{P_1 P_2}$ ذو المكونين في $xy$-مستوى من $P_1 = (x_1, y_1)$ إلى $P_2 = (x_2, y_2)$. يُعرف المتجه بواسطة $a$ و$b$، حيث $a = x_2 - x_1$ و$b = y_2 - y_1$. يمكن التعبير عن المتجه بـ $\langle a,\, b \rangle$. المتجه الصفر $\langle 0,\, 0 \rangle$ هو الحالة البديهية عندما $P_1 = P_2$.
  • 4.8.A.3 اتجاه المتجه موازٍ للقطعة المستقيمة من نقطة الأصل إلى النقطة ذات الإحداثيات $(a,\, b)$. مقدار المتجه هو الجذر التربيعي لمجموع مربعات المكونين.
  • 4.8.A.4 بالنسبة لمتجه ممثلاً هندسياً في المستوى، يمكن إيجاد مكوناته باستخدام حساب المثلثات.

الهدف التعليمي 4.8.B: تحديد المجاميع والمنتجات التي تتضمن متجهات.

  • 4.8.B.1 ضرب ثابت في متجه ينتج عنه متجه جديد تكون مكوناته ناتجة عن ضرب الثابت في كل مكون من مكونات المتجه الأصلي. المتجه الجديد موازٍ للمتجه الأصلي.
  • 4.8.B.2 مجموع متجهين في $\mathbb{R}^2$ هو متجه جديد تكون مكوناته ناتجة عن جمع المكونات المقابلة للمتجهات الأصلية. يمكن تمثيل المتجه الجديد بيانياً كمتجه يكون ذيله مطابقاً لذيل المتجه الأول ورأسه مطابقاً لرأس المتجه الثاني عندما يكون ذيل المتجه الثاني موضوعاً عند رأس المتجه الأول.
  • 4.8.B.3 حاصل الضرب النقطي (الداخلي) لمتجهين هو مجموع حاصل ضرب مكوناتهما المقابلة. أي، $\langle a_1,\, b_1 \rangle \cdot \langle a_2,\, b_2 \rangle = a_1 a_2 + b_1 b_2$.

الهدف التعليمي 4.8.C: تحديد متجه الوحدة لمتجه معطى.

  • 4.8.C.1 متجه الوحدة هو متجه مقداره $1$. يمكن إيجاد متجه وحدة في نفس اتجاه متغير معطى غير صفري بضربه في مقلوب مقداره.
  • 4.8.C.2 يمكن التعبير عن المتجه $\langle a,\, b \rangle$ بـ $a\vec{i} + b\vec{j}$ في $\mathbb{R}^2$، حيث $\vec{i}$ و$\vec{j}$ هما متجهات وحدة في اتجاهي $x$ و$y$ على التوالي. أي، $\vec{i} = \langle 1,\, 0 \rangle$ و$\vec{j} = \langle 0,\, 1 \rangle$.

الهدف التعليمي 4.8.D: تحديد قياسات الزوايا بين المتجهات ومقادير المتجهات المشاركة في جمع المتجهات.

  • 4.8.D.1 الضرب النقطي يعادل هندسياً حاصل ضرب مقدارين المتجهين وجيب تمام الزاوية بينهما. لذلك، إذا كان الضرب النقطي لمتجهين غير صفريين يساوي صفراً، فإن المتجهين متعامدان.
  • 4.8.D.2 يمكن استخدام قانون الجيب وقانون جيب التمام لتحديد أطوال الأضلاع وقياسات الزوايا للمثلثات الناتجة عن جمع المتجهات.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English
Resolving a vector into components

A vector 向量 has both magnitude 大小 (length) and direction. Write it by components $\langle a,b\rangle$. Add vectors component-by-component; scale by multiplying each component; the magnitude is $\sqrt{a^2+b^2}$. Vectors model displacements, velocities, and forces.

العربية

*تحليل المتجه إلى مركباته

لـمتجه كبرياء (طول) واتجاه. اكتبه بالمركبات $\langle a,b\rangle$. أضف المتجهات مركبةً بمركبة؛ ضربه بعدد قياسي بضرب كل مركبة؛ الكبرياء هو $\sqrt{a^2+b^2}$. تحاكي المتجهات الانزياحات، والسرعات، والقوى.

جمع المتجهات بقانون المثلث *جمع المتجهات بقانون المثلث

Explore · ⁨استكشف⁩

Add two vectors tip to tail · ⁨أضف متجهين طرفاً إلى طرف⁩

A vector has magnitude and direction. Adding two vectors places them tip to tail; the resultant runs from the first tail to the last tip. Drag each to see the sum. · ⁨المُتجه له مقدار واتجاه. جمع متجهين يضعهما طرفاً إلى ذيل؛ المُحصَّلة تمتد من ذيل الأول إلى طرف الأخير. اسحب كل واحد لرؤية المجموع.⁩

4.9

Vector-Valued Functions · ⁨الدوال ذات القيم المتجهة⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.9.A: Represent planar motion in terms of vector-valued functions.

  • 4.9.A.1 The position of a particle moving in a plane that is given by the parametric function $f(t) = (x(t),\, y(t))$ may be expressed as a vector-valued function, $p(t) = x(t)\vec{i} + y(t)\vec{j}$ or $p(t) = \langle x(t),\, y(t) \rangle$. The magnitude of the position vector at time $t$ gives the distance of the particle from the origin.
  • 4.9.A.2 The vector-valued function $v(t) = \langle x(t),\, y(t) \rangle$ can be used to express the velocity of a particle moving in a plane at different times, $t$. At time $t$, the sign of $x(t)$ indicates if the particle is moving right or left, and the sign of $y(t)$ indicates if the particle is moving up or down. The magnitude of the velocity vector at time $t$ gives the speed of the particle.
العربية

الهدف التعليمي 4.9.A: تمثيل الحركة المستوية بدلالة دوال ذات قيم متجهة.

  • 4.9.A.1 يمكن التعبير عن موقع جسيم يتحرك في مستوى مُعطى بالدالة البارامترية $f(t) = (x(t),\, y(t))$ على أنه دالة ذات قيمة متجهة، $p(t) = x(t)\vec{i} + y(t)\vec{j}$ أو $p(t) = \langle x(t),\, y(t) \rangle$. يعطي مقدار متجه الموقع عند الزمن $t$ مسافة الجسيم عن نقطة الأصل.
  • 4.9.A.2 يمكن استخدام الدالة ذات القيمة المتجهة $v(t) = \langle x(t),\, y(t) \rangle$ لتعبير عن سرعة جسيم يتحرك في مستويات مختلفة في أوقات مختلفة، $t$. عند الزمن $t$، يشير إشارة $x(t)$ إلى ما إذا كان الجسيم يتحرك يميناً أو يساراً، وتشير إشارة $y(t)$ إلى ما إذا كان يتحرك للأعلى أو للأسفل. يعطي مقدار متجه السرعة عند الزمن $t$ سرعة الجسيم.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

A vector-valued function 向量值函数 outputs a vector for each input, e.g. $\vec{r}(t)=\langle x(t),y(t)\rangle$ – the same information as a parametric function, packaged as a moving position vector.

العربية

الدالة ذات القيمة المتجهة تُخرج متجهًا لكل مدخل، مثل $\vec{r}(t)=\langle x(t),y(t)\rangle$ – نفس المعلومات الموجودة في الدالة البارامترية، مُعبأة كمتجه موقع متحرك.

خط موجه بالمتجهات: ابدأ من a، ثم انزلق بمقدار t من الاتجاه b
خط ذو قيمة متجهة: ابدأ من a، ثم انزلق بمقدار t من الاتجاه b
4.10

Matrices · ⁨المصفوفات⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.10.A: Determine the product of two matrices.

  • 4.10.A.1 An $n \times m$ matrix is an array consisting of $n$ rows and $m$ columns.
  • 4.10.A.2 Two matrices can be multiplied if the number of columns in the first matrix equals the number of rows in the second matrix. The product of the matrices is a new matrix in which the component in the $i$th row and $j$th column is the dot product of the $i$th row of the first matrix and the $j$th column of the second matrix.
العربية

هدف التعلم 4.10.A: تحديد حاصل ضرب مصفوفتين.

  • 4.10.A.1 المصفوفة $n \times m$ هي مصفوفة تتكون من $n$ صفوف و$m$ أعمدة.
  • 4.10.A.2 يمكن ضرب مصفوفتين إذا كان عدد الأعمدة في المصفوفة الأولى يساوي عدد الصفوف في المصفوفة الثانية. حاصل ضرب المصفوفتين هو مصفوفة جديدة يتكون فيها المكوّن في الصف $i$ والعمود $j$ من الضرب النقطي للصف $i$ من المصفوفة الأولى والعمود $j$ من المصفوفة الثانية.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

A matrix 矩阵 is a rectangular array of numbers. Add matrices of the same size entry-by-entry; multiply a matrix by a compatible one by combining rows with columns. Matrices store and transform data compactly.

العربية

المصفوفة هي مصفوفة مستطيلة من الأرقام. أضف المصفوفات المتساوية الحجم مركبةً بمركبة؛ اضرب المصفوفة في أخرى متوافقة بدمج الصفوف مع الأعمدة. تخزن المصفوفات وتحوّل البيانات بكثافة.

4.11

The Inverse and Determinant of a Matrix · ⁨المعكوس والمحدد لمصفوفة⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.11.A: Determine the inverse of a $2 \times 2$ matrix.

  • 4.11.A.1 The identity matrix, $I$, is a square matrix consisting of $1$s on the diagonal from the top left to bottom right and $0$s everywhere else.
  • 4.11.A.2 Multiplying a square matrix by its corresponding identity matrix results in the original square matrix.
  • 4.11.A.3 The product of a square matrix and its inverse, when it exists, is the identity matrix of the same size.
  • 4.11.A.4 The inverse of a $2 \times 2$ matrix, when it exists, can be calculated with or without technology.

Learning Objective 4.11.B: Apply the value of the determinant to invertibility and vectors.

  • 4.11.B.1 The determinant of the matrix $A = \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix}$ is $ad - bc$. The determinant can be calculated with or without technology and is denoted $\det(A)$.
  • 4.11.B.2 If a $2 \times 2$ matrix consists of two column or row vectors from $\mathbb{R}^2$, then the nonzero absolute value of the determinant of the matrix is the area of the parallelogram spanned by the vectors represented in the columns or rows of the matrix. If the determinant equals $0$, then the vectors are parallel.
  • 4.11.B.3 The square matrix $A$ has an inverse if and only if $\det(A) \neq 0$.
العربية

هدف التعلم 4.11.A: تحديد معكوس مصفوفة $2 \times 2$.

  • 4.11.A.1 مصفوفة الوحدة، $I$، هي مصفوفة مربعة تتكون من $1$s على القطر من أعلى اليسار إلى أسفل اليمين و$0$s في جميع الأماكن الأخرى.
  • 4.11.A.2 ضرب مصفوفة مربعة في مصفوفة الوحدة المقابلة لها ينتج عنه المصفوفة المربعة الأصلية.
  • 4.11.A.3 حاصل ضرب المصفوفة المربعة ومعكوسها، عندما يوجد، هو مصفوفة الوحدة من نفس الحجم.
  • 4.11.A.4 يمكن حساب معكوس مصفوفة $2 \times 2$، عندما يوجد، باستخدام التكنولوجيا أو بدونها.

هدف التعلم 4.11.B: تطبيق قيمة المحدد في قابلية العكس والمتجهات.

  • 4.11.B.1 محدد المصفوفة $A = \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix}$ هو $ad - bc$. يمكن حساب المحدد باستخدام التكنولوجيا أو بدونها ويُرمز له بـ $\det(A)$.
  • 4.11.B.2 إذا كانت مصفوفة $2 \times 2$ تتكون من متجهين عموديين أو صفّين من $\mathbb{R}^2$، فإن القيمة المطلقة غير الصفرية لمحدد المصفوفة هي مساحة متوازي الأضلاع الذي يولده المتجهات الممثلة في أعمدة أو صفوف المصفوفة. إذا كان المحدد يساوي $0$، فإن المتوازي متطابقان.
  • 4.11.B.3 المصفوفة المربعة $A$ لها معكوس إذا وفقط إذا $\det(A) \neq 0$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

The determinant 行列式 of a $2\times 2$ matrix $\begin{bmatrix} a & b \\ c & d\end{bmatrix}$ is $ad-bc$. A matrix has an inverse 逆矩阵 exactly when its determinant is nonzero; the inverse undoes the matrix, and it solves matrix equations (like a reciprocal for numbers).

Worked example. For $A=\begin{bmatrix}3 & 1\\ 2 & 4\end{bmatrix}$, the determinant is $ad-bc=(3)(4)-(1)(2)=10$. Since it is nonzero, $A$ is invertible, and $A^{-1}=\dfrac{1}{10}\begin{bmatrix}4 & -1\\ -2 & 3\end{bmatrix}$ (swap the diagonal, negate the off-diagonal, divide by the determinant).

العربية

المحدد لمصفوفة $2\times 2$ $\begin{bmatrix} a & b \\ c & d\end{bmatrix}$ هو $ad-bc$. تمتلك المصفوفة معكوسًا إذا وفقط إذا كان محددتها غير صفري؛ يعكس المعكوس تأثير المصفوفة، ويحل معادلات المصفوفات (كالتقابل للأعداد).

مثال محلول. بالنسبة لـ $A=\begin{bmatrix}3 & 1\\ 2 & 4\end{bmatrix}$، المحدد هو $ad-bc=(3)(4)-(1)(2)=10$. بما أنه غير صفري، فإن $A$ قابلة للعكس، و$A^{-1}=\dfrac{1}{10}\begin{bmatrix}4 & -1\\ -2 & 3\end{bmatrix}$ (تبديل القطر الرئيسي، وإشارة القطر الثانوي، والقسمة على المحدد).

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
matrix/ˈmeɪtrɪks/ مصفوفة
determinant/dɪˈtɜːmɪnənt/ المحدد
inverse/ɪnˈvɜːs/ عكسي
linear transformation/ˈlɪnɪə trænsfɔːˈmeɪʃn/ تحول خطي
4.12

Linear Transformations and Matrices · ⁨التحويلات الخطية والمصفوفات⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.12.A: Determine the output vectors of a linear transformation using a $2 \times 2$ matrix.

  • 4.12.A.1 A linear transformation is a function that maps an input vector to an output vector such that each component of the output vector is the sum of constant multiples of the input vector components.
  • 4.12.A.2 A linear transformation will map the zero vector to the zero vector.
  • 4.12.A.3 A single vector in $\mathbb{R}^2$ can be expressed as a $2 \times 1$ matrix. A set of $n$ vectors in $\mathbb{R}^2$ can be expressed as a $2 \times n$ matrix.
  • 4.12.A.4 For a linear transformation, $L$, from $\mathbb{R}^2$ to $\mathbb{R}^2$, there is a unique $2 \times 2$ matrix, $A$, such that $L(\vec{v}) = A\vec{v}$ for vectors in $\mathbb{R}^2$. Conversely, for a given $2 \times 2$ matrix, $A$, the function $L(\vec{v}) = A\vec{v}$ is a linear transformation from $\mathbb{R}^2$ to $\mathbb{R}^2$.
  • 4.12.A.5 Multiplication of a $2 \times 2$ transformation matrix, $A$, and a $2 \times n$ matrix of $n$ input vectors gives a $2 \times n$ matrix of the $n$ output vectors for the linear transformation $L(\vec{v}) = A\vec{v}$.
العربية

هدف التعلم 4.12.A: تحديد المتجهات الناتجة للتحويل الخطي باستخدام مصفوفة $2 \times 2$.

  • 4.12.A.1 التحويل الخطي هو دالة تقوم بتحويل متجه مدخل إلى متجه ناتج بحيث يكون كل مكون من مكونات المتجه الناتج مجموع مضاعفات ثابتة لمكونات المتجه المدخل.
  • 4.12.A.2 سيحول التحويل الخطي المتجه صفر إلى المتجه صفر.
  • 4.12.A.3 يمكن التعبير عن متجه واحد في $\mathbb{R}^2$ كمصفوفة $2 \times 1$. يمكن التعبير عن مجموعة من $n$ متجهات في $\mathbb{R}^2$ كمصفوفة $2 \times n$.
  • 4.12.A.4 بالنسبة لتحويل خطي $L$، من $\mathbb{R}^2$ إلى $\mathbb{R}^2$، يوجد مصفوفة فريدة $2 \times 2$، $A$، بحيث $L(\vec{v}) = A\vec{v}$ للمتجهات في $\mathbb{R}^2$. وعكس ذلك، بالنسبة لمصفوفة $2 \times 2$ معينة، $A$، فإن الدالة $L(\vec{v}) = A\vec{v}$ هي تحويل خطي من $\mathbb{R}^2$ إلى $\mathbb{R}^2$.
  • 4.12.A.5 ضرب مصفوفة تحويل $2 \times 2$، $A$، ومصفوفة $2 \times n$ من متجهات الإدخال $n$ يعطي مصفوفة $2 \times n$ من متجهات الإخراج $n$ للتحويل الخطي $L(\vec{v}) = A\vec{v}$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English
A matrix transforms the plane

A $2\times 2$ matrix acts as a linear transformation 线性变换 of the plane – rotating, reflecting, stretching, or shearing points – by multiplying each position vector. The determinant measures how the transformation scales area (and its sign tells whether orientation flips).

Worked example. The matrix $\begin{bmatrix}2 & 0\\ 0 & 3\end{bmatrix}$ stretches the plane by $2$ horizontally and $3$ vertically, sending the vector $\begin{bmatrix}1\\1\end{bmatrix}$ to $\begin{bmatrix}2\\3\end{bmatrix}$. Its determinant $2\times3=6$ means every area is multiplied by $6$, so the unit square becomes a $2\times3$ rectangle.

العربية

*مصفوفة تُحوّل المستوى

تعمل مصفوفة $2\times 2$ كـتحويل خطي للمستوى – تدوير، وانعكاس، أو تمدد، أو انزلاق للنقاط – بضرب كل متجه موقع. يقيس المحدد كيف يوسع التحويل المساحة (وتخبرنا إشارته عما إذا كان الاتجاه ينقلب).

مثال محلول. المصفوفة $\begin{bmatrix}2 & 0\\ 0 & 3\end{bmatrix}$ تُمدد المستوى بـ$2$ أفقيًا وبـ$3$ عموديًا، ترسل المتجه $\begin{bmatrix}1\\1\end{bmatrix}$ إلى $\begin{bmatrix}2\\3\end{bmatrix}$. محددتها $2\times3=6$ تعني أن كل مساحة تُضرب في $6$، فتصبح المربع الوحدة مستطيلًا $2\times3$.

مصفوفة 2x2 تصوّر المربع الوحدة إلى متوازي أضلاع؛ المحدد هو مقياس المساحة
مصفوفة 2x2 تصوّر المربع الوحدة إلى متوازي أضلاع؛ المحدد هو مقياس المساحة
Explore · ⁨استكشف⁩

Transform the plane with a matrix · ⁨حوّص المستوى بمصفوفة⁩

A $2\times2$ matrix maps every point to a new one, so it stretches, rotates or shears the whole grid. Change the entries and watch the unit square transform. · ⁨مصفوفة $2\times2$ تُصوّر كل نقطة إلى واحدة جديدة، لذا فإنها تمدد أو تدور أو تشوه الشبكة بأكملها. غيّر المدخلات وراقب تحول المربع الوحدة.⁩

4.13

Matrices as Functions · ⁨المصفوفات كدوال⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.13.A: Determine the association between a linear transformation and a matrix.

  • 4.13.A.1 The linear transformation mapping $\langle x,\, y \rangle$ to $\langle a_{11} x + a_{12} y,\, a_{21} x + a_{22} y \rangle$ is associated with the matrix $\begin{bmatrix} a_{11} & a_{12} \\ a_{21} & a_{22} \end{bmatrix}$.
  • 4.13.A.2 The mapping of the unit vectors in a linear transformation provides valuable information for determining the associated matrix.
  • 4.13.A.3 The matrix $\begin{bmatrix} \cos\theta & -\sin\theta \\ \sin\theta & \cos\theta \end{bmatrix}$ is associated with a linear transformation of vectors that rotates every vector an angle $\theta$ counterclockwise about the origin.
  • 4.13.A.4 The absolute value of the determinant of a $2 \times 2$ transformation matrix gives the magnitude of the dilation of regions in $\mathbb{R}^2$ under the transformation.

Learning Objective 4.13.B: Determine the composition of two linear transformations.

  • 4.13.B.1 The composition of two linear transformations is a linear transformation.
  • 4.13.B.2 The matrix associated with the composition of two linear transformations is the product of the matrices associated with each linear transformation.

Learning Objective 4.13.C: Determine the inverse of a linear transformation.

  • 4.13.C.1 Two linear transformations are inverses if their composition maps any vector to itself.
  • 4.13.C.2 If a linear transformation, $L$, is given by $L(\vec{v}) = A\vec{v}$, then its inverse transformation is given by $L^{-1}(\vec{v}) = A^{-1}\vec{v}$, where $A^{-1}$ is the inverse of the matrix $A$.
العربية

الهدف التعليمي 4.13.A: تحديد العلاقة بين التحويل الخطي والمصفوفة.

  • 4.13.A.1 يرتبط التحويل الخطي الذي يُمثل $\langle x,\, y \rangle$ إلى $\langle a_{11} x + a_{12} y,\, a_{21} x + a_{22} y \rangle$ بالمصفوفة $\begin{bmatrix} a_{11} & a_{12} \\ a_{21} & a_{22} \end{bmatrix}$.
  • 4.13.A.2 تمثيل المتجهات الوحدة في التحويل الخطي يوفر معلومات قيمة لتحديد المصفوفة المرتبطة به.
  • 4.13.A.3 ترتبط المصفوفة $\begin{bmatrix} \cos\theta & -\sin\theta \\ \sin\theta & \cos\theta \end{bmatrix}$ بتحويل خطي للمتجهات يدور كل متجه بزاوية $\theta$ عكس اتجاه عقارب الساعة حول نقطة الأصل.
  • 4.13.A.4 القيمة المطلقة لمحدد مصفوفة التحويل، $2 \times 2$، تعطي مقدار التمدد (dilation) للمناطق في $\mathbb{R}^2$ تحت هذا التحويل.

الهدف التعليمي 4.13.B: تحديد تركيب (composition) تحويلين خطيين.

  • 4.13.B.1 تركيب تحويلين خطيين هو تحويل خطي.
  • 4.13.B.2 المصفوفة المرتبطة بتركيب تحويلين خطيين هي حاصل ضرب المصفوفتين المرتببتين بكل تحويل خطي على حدة.

الهدف التعليمي 4.13.C: تحديد المعكوس (inverse) للتحويل الخطي.

  • 4.13.C.1 يكون تحويلان خطيان معكوسين إذا كان تركيبهما يُمثل أي متجه إلى نفسه.
  • 4.13.C.2 إذا كان التحويل الخطي، $L$، مُعطى بواسطة $L(\vec{v}) = A\vec{v}$، فإن تحويله المعكوس يُعطى بواسطة $L^{-1}(\vec{v}) = A^{-1}\vec{v}$، حيث $A^{-1}$ هو معكوس المصفوفة $A$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Because a matrix maps input vectors to output vectors, it is a function on the plane. Composing transformations corresponds to multiplying their matrices, and the inverse matrix reverses the mapping.

العربية

بما أن المصفوفة تصوّر المدخلات المتجهة إلى مخرجات متجهة، فهي دالة على المستوى. يتوافق تركيب التحويلات مع ضرب مصفوفاتها، ويعكس المعكوس الصورة.

4.14

Matrices Modeling Contexts · ⁨المصفوفات لنمذجة سياقات⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Learning Objective 4.14.A: Construct a model of a scenario involving transitions between two states using matrices.

  • 4.14.A.1 A contextual scenario can indicate the rate of transitions between states as percent changes. A matrix can be constructed based on these rates to model how states change over discrete intervals.

Learning Objective 4.14.B: Apply matrix models to predict future and past states for $n$ transition steps.

  • 4.14.B.1 The product of a matrix that models transitions between states and a corresponding state vector can predict future states.
  • 4.14.B.2 Repeated multiplication of a matrix that models the transitions between states and corresponding resultant state vectors can predict the steady state, a distribution between states that does not change from one step to the next.
  • 4.14.B.3 The product of the inverse of a matrix that models transitions between states and a corresponding state vector can predict past states.
العربية

الهدف التعليمي 4.14.A: بناء نموذج لسيناريو يتضمن انتقالات بين حالتين باستخدام المصفوفات.

  • 4.14.A.1 يمكن أن يشير السيناريو السياقي إلى معدل الانتقالات بين الحالات كتغيرات مئوية. يمكن بناء مصفوفة بناءً على هذه المعدلات لنمذجة كيف تتغير الحالات على فترات منفصلة.

الهدف التعليمي 4.14.B: تطبيق نماذج المصفوفات للتنبؤ بالحالات المستقبلية والماضية لـ $n$ خطوات انتقال.

  • 4.14.B.1 حاصل ضرب مصفوفة تُنمذج الانتقالات بين الحالات ومتجه حالة مطابق يمكن أن يتنبأ بالحالات المستقبلية.
  • 4.14.B.2 الضرب المتكرر لمصفوفة تُنمذج الانتقالات بين الحالات ومتجهات الحالة الناتجة المطابقة يمكن أن يتنبأ بالحالة المستقرة، وهي توزيع بين الحالات لا يتغير من خطوة إلى أخرى.
  • 4.14.B.3 حاصل ضرب معكوس مصفوفة تُنمذج الانتقالات بين الحالات ومتجه حالة مطابق يمكن أن يتنبأ بالحالات الماضية.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Matrices model systems that step forward in stages – for example, populations moving between states each year. Repeated multiplication by a transition matrix advances the model one step at a time, so matrix powers predict long-run behavior.

العربية

تُصوّر المصفوفات أنظمة تتقدم مراحل – على سبيل المثال، التجمعات التي تنتقل بين حالات كل عام. الضرب المتكرر في مصفوفة انتقال يُقدّم النموذج خطوة بخطوة، لذا تتنبأ قوى المصفوفات بالسلوك طويل المدى.

4.14

Exam tips · ⁨نصائح للامتحان⁩

English
  • A parametric function gives $x(t)$ and $y(t)$ separately — track the direction of motion as $t$ increases.
  • A vector has magnitude and direction; add component-by-component and find magnitude with $\sqrt{a^2+b^2}$.
  • The determinant of a $2\times2$ matrix is $ad-bc$ (mind the minus sign); it scales area under the transformation.
  • A $2\times2$ matrix transforms the plane (rotate, reflect, stretch); an inverse exists only when the determinant is non-zero.
  • Note this unit is not tested on the AP Precalculus Exam (Units 1–3 only), but it underpins later courses.
العربية
  • الدالة الـبارامترية تُعطي $x(t)$ و$y(t)$ بشكل منفصل — تتبع اتجاه الحركة مع تزايد $t$.
  • الـمتجه له كبرياء واتجاه؛ أضف مركبةً بمركبة وأوجد الكبرياء باستخدام $\sqrt{a^2+b^2}$.
  • الـمحدد لمصفوفة $2\times2$ هو $ad-bc$ (انتبه لإشارة الناقص)؛ يوسع المساحة تحت التحويل.
  • مصفوفة $2\times2$ تُحوّل المستوى (تدوير، انعكاس، تمدد)؛ يوجد معكوس فقط عندما يكون المحدد غير صفري.
  • لاحظ أن هذا الوحدة غير مختبر في امتحان AP Precalculus (وحدات 1–3 فقط)، لكنها تُشكّل أساس الدورات اللاحقة.

Interactive lessons on this topic · ⁨دروس تفاعلية حول هذا الموضوع⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.⁩

Past Papers · ⁨أوراق الامتحانات السابقة⁩

More topics in AP Precalculus · ⁨AP ما قبل التفاضل والتكامل⁩ · ⁨المزيد من المواضيع في AP Precalculus · ⁨AP ما قبل التفاضل والتكامل⁩⁩

Log in or create account · ⁨تسجيل الدخول أو إنشاء حساب⁩

IGCSE, A-Level & AP