المستوى الإحداثي
مستقيمان عدديان متقاطعان بزاوية قائمة، وفجأة يصبح لكل زوج من الأعداد موضع. والخطأان الشائعان هما ترتيب الزوج وأي ربع هو أي، وكلاهما يُتعلّم بالتجريب أكثر مما يُتعلّم بالقراءة.
آخر تحديث
قبل المستوى الإحداثي كان المستقيم شيئًا ترسمه والدائرة شيئًا تقيسه. وبعده صار كلاهما معادلة تحسب بها. وكل عمل الرسم البياني — ومعظم ما ستفعله في الجبر بعد ذلك — يقوم على فكرة صغيرة واحدة: زوج من الأعداد يسمّي موضعًا.
انقر في أي مكان على الشبكة أدناه. الخطوط المتقطعة تُظهر كيف يُبنى الزوج.
انقر في أي مكان. تُظهر الخطوط المتقطعة كيف يُقرأ الزوج: على المحور x أفقيًا أولًا، ثم إلى أعلى على المحور y.
إلى الجانب أولًا ثم إلى الأعلى
لكل محور مهمة واحدة. المحور x يمتدّ من اليسار إلى اليمين ويقيس المسافة الجانبية، والمحور y يمتدّ من الأسفل إلى الأعلى ويقيس الارتفاع. وحيث يتقاطعان تقع نقطة الأصل وهي (0, 0) — لا مسافة في أي من الاتجاهين.
ولتسمية نقطة تعطي عددين بترتيب ثابت: إلى الجانب ثم إلى الأعلى. فـ (3, 2) تعني ثلاثة إلى اليمين واثنين إلى الأعلى. ولا شيء في النقطة نفسها يقول أي عدد هو أي، فالمعلومة يحملها الترتيب — ومن هنا اسم الأزواج المرتّبة، ومن هنا كون (3, 2) و(2, 3) موضعين مختلفين.
وإن ظللت تخلط بينهما فهناك حيلة تثبت عادة: x تأتي قبل y في الأبجدية، فتأتي أولًا في الزوج.
والأعداد السالبة تعكس الاتجاه فقط. فالإحداثي x السالب يعني الذهاب يسارًا لا يمينًا، والإحداثي y السالب يعني النزول لا الصعود. انقر في الجهة السفلى اليسرى من الشبكة وشاهد الإشارتين تصبحان سالبتين معًا.
الأرباع الأربعة
يقطع المحوران المستوى إلى أربع مناطق، مرقّمة من أعلى اليمين عكس عقارب الساعة:
| الربع | x | y | مثال |
|---|---|---|---|
| الأول | موجب | موجب | (3, 2) |
| الثاني | سالب | موجب | (-4, 1) |
| الثالث | سالب | سالب | (-2, -3) |
| الرابع | موجب | سالب | (4, -2) |
يبدو هذا الترتيب اختيارًا غريبًا إلى أن تصل إلى الزوايا، وهي أيضًا تُقاس عكس عقارب الساعة بدءًا من الجزء الموجب من المحور x. والاصطلاحان متوافقان عن قصد.
ولا توجد منطقة خامسة للمحورين نفسيهما. فنقطة مثل (0, 3) تقع على المحور y، ونقطة مثل (-4, 0) تقع على المحور x؛ وليست أي منهما في ربع، لأن المحورين هما الحدود. والأداة أعلاه تقول ذلك صراحة عندما تنقر على أحد المحورين، لأنها الحالة التي يخمّنها الناس أكثر من غيرها.
وضع مجموعة نقاط كاملة
عندما تصبح النقاط المفردة تلقائية، تبدأ قائمة منها في قول شيء. وهذه أربع نقاط موضوعة على المحورين نفسيهما:
إنها ليست متبدّدة — إنها مصطفّة. وهذه هي اللحظة التي يبدأ فيها المستوى الإحداثي في تبرير وجوده: نمط في قائمة أعداد يصبح شكلًا تراه، والشكل الذي تراه يمكن كتابته في الغالب على صورة معادلة. وهنا كل y هو نصف x الخاص به، فالمستقيم هو y = 1/2x.
جرّب واحدة
الشبكة أعلاه إن احتجت إليها، لكن حاول أولًا تحديد موضع هذه النقطة في ذهنك.
النقطة هي (-3, 5) — وكان السؤال عن العدد الثاني بقصد، لأن عادة قراءة الزوج بترتيبه هي ما يستحق البناء هنا.
أسئلة متكررة
- ما هو المستوى الإحداثي؟
- هو مستقيمان عدديان متقاطعان بزاوية قائمة: أفقي يُسمّى المحور x ورأسي يُسمّى المحور y. يتلاقيان في نقطة تُسمّى نقطة الأصل وهي (0, 0). وبذلك تصبح كل نقطة على السطح المستوي قابلة للتسمية بزوج من الأعداد: كم إلى الجانب وكم إلى الأعلى.
- أي عدد يأتي أولًا في الزوج المرتّب؟
- الإحداثي x دائمًا. فالزوج (3, 2) يعني 3 إلى الجانب و2 إلى الأعلى، وليس العكس. والترتيب الأبجدي في الإنجليزية طريقة موثوقة للتذكّر: x تأتي قبل y وتأتي أولًا في الزوج. وكلمة «مرتّب» في «الزوج المرتّب» تعمل فعلًا — فـ (3, 2) و(2, 3) نقطتان مختلفتان.
- كيف تُرقّم الأرباع الأربعة؟
- تبدأ من أعلى اليمين وتسير عكس عقارب الساعة: الربع الأول أعلى اليمين حيث الإحداثيان موجبان، والثاني أعلى اليسار (x سالب و y موجب)، والثالث أسفل اليسار (كلاهما سالب)، والرابع أسفل اليمين (x موجب و y سالب). واتجاه عكس عقارب الساعة يبدو اعتباطيًا لكنه يطابق الاتجاه الذي تُقاس به الزوايا، ولهذا يستحقّ أن يُتعلّم بهذا الشكل.
- في أي ربع تقع نقطة على أحد المحورين؟
- في لا شيء منها. المحوران هما الحدود بين الأرباع ولا ينتميان إلى أي ربع، فيُقال عن نقطة مثل (0, 3) أو (-4, 0) إنها على المحور y أو على المحور x، ولا يُقال إنها في ربع. ونقطة الأصل تقع على المحورين معًا.
- لماذا يُسمّى المستوى الديكارتي؟
- نسبة إلى رينيه ديكارت الذي نشر عام 1637 فكرة تسمية النقاط بأزواج من الأعداد. وهي من أنفع الأفكار في الرياضيات: تحوّل الهندسة إلى جبر. فالمستقيم يتوقف عن كونه رسمًا ويصبح معادلة، وهذا ما يتيح الحساب معه.
الآن جرّبها بنفسك، فعلاً
قراءة حلّ شخص آخر ليست كالقدرة على الحل بنفسك. دورة الرياضيات في Coddy تضعك على لوح يتحقق من كل خطوة تقوم بها، فتعرف حقًا أين أنت.