علم الجبر في الرياضيات

مفهوم الجبر:

علم الجبر: يعد الجبر من أحد أهم الأجزاء الأساسية المهمة في الرياضيات، حيث إن الفهم الدقيق للرياضيات بشكل عام يعتمد على الفهم الدقيق للجبر، يقوم باستخدام علم الجبر كل من المهندسون وكبار العلماء يومياً، كما أن المشاريع التجارية والصناعية تعتمد على الجبر لحل الكثير من الإشكاليات التي تواجهها، نظراً لاستخدامات الجبر في الحياة العصرية فإنه لا يُستغنى عنه في المدارس والجامعات وفي جميع أنحاء العالم، عادةً ما يرمز للأعداد المجهولة في الجبر بحروف مثل س أو ص، وفي بعض المسائل يمكن استبدال عدد واحد فقط باستخدام الرمز.

مثال لتوضيح ذلك: يمكننا ملاحظة أنه حتى تكون الجملة صحيحة س + 5= 9، يجب أن نقوم بالتعويض عن س بالعدد 4، ذلك بسبب أن 5 + 4 = 9، أما في بعض المعادلات الأخرى فإنه يمكن التعويض عن الرمز بعدد أو أكثر، مثال على ذلك حتى نقوم بالتحقق من صحة الجملة الجبرية س + ص= 10، قد نضع س تساوي5 وص تساوي 5، أو س تساوي 6، و ص تساوي 4.

في مثل تلك الجمل الجبرية، نستطيع أن نقوم بالحصول على قيم عديدة للرمز س، حتى تكون الجملة صحيحة إذا أعطيت لـ ص قيماً مختلفة، قد يستغرب الكثير من الدارسين لعلم الجبر بأهميته وفائدته الكبيرتين، إذ من خلال الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيراً من المسائل التي قد يصعب حلها باستخدام الحساب فقط، فعلى سبيل المثال لنفرض أنّ طائرة تقوم بقطع مسافة 1,410كم في خمس ساعات، في حال كان الطيران في اتجاه هبوب الريح ولكنها تقطع 1,170 كم في ثلاث ساعات، من خلال الجبر بإمكاننا أن نجد سرعة الطائرة أيضاً سرعة الريح.

مصطلحات مستخدمة في الجبر:

• الأس، عدد يوضع فوق عدد أو متغير من الجهة اليسرى ليدل على عدد المرات التي يتم استخدامه فيها كعامل.
  
• إشارات التجميع الهلالان ( )، الحاصرتان { }، المعقوفان [ ]، كما تستخدم في الجبر لحصر الصيغ الجبرية.
  
• العدد تربيع أو من الدرجة الثانية، متغير مضروب في نفسه، أي مستخدم كعامل مرتين.
  
• ثنائي الحد، عبارة في الجبر تتكون من حدين بينهما الرمز (+) أو الرمز( -).
  
• الثابت، عدد أو متغير مجاله مجموعة مكونة من عنصر واحد.
  
• جذور المعادلة، الأعداد التي تجعل المعادلة تقريراً صائباً عند إحلالها محل المتغيرات في المعادلة.
  
• الحد، جزء من صيغة رياضية يرتبط مع حدود أخرى باستخدام عملية الجمع أو الطرح.
  
• الصيغة، عدد أو متغير أو أعداد ومتغيرات مرتبطة مع بعضها بعمليات مثل الجمع، الطرح، الضرب، القسمة.
  
• العوامل، صيغتان أو أكثر مضروبة ببعضها.
  
• القيمة المطلقة لعدد ما، هي مقدار العدد موجبا كان أو سالبًا.
  
• متعدد الحدود، عبارة مكونة من حدين أو أكثر.
  
• المعادلة، جملة رياضية تعبر عن صيغتين متساويتين.
  
• المعامل، ما يضرب به متغير أو عدد وعادةً يكتب قبل المتغير.
  
• المتغـير، رمز جبري عادةً ما يكون رمزاً ويمكن التعويض عنه بعدد أو أكثر.
  

نبذة تاريخية عن علم الجبر:

قام كل من الصينيون والفرس والهنود باستخدام الجبرمن آلاف السنين، قد يكون البابليون عرفوا أيضاً شيئاً من الجبر حسب الدراسات الحديثة، أما بالنسبة لأول دليل على استعمال الجبر يرجع للرياضي المصري أحمد الذي عاش نحو عام 1700 ق.م، أو ما قبل ذلك، بعد ذلك بعدة قرون كثيرة ساعد الإغريق في تطوير علم الجبر، حيث قام الرياضي الإغريقي ديوفانتوس الذي ولد في قرن الثالث الميلادي باستخدام معادلات الدرجة الثانية، بالإضافة للرموز باستعمالها لكميات غير معلومة.
لقب أبي الجبر أطلق على ديوفانتوس، أيضاً قام للعرب بتطور كبير في ازدهار علم الجبر، حيث قامو باستعمال الإشارات الموجبة والسالبة، كما قامو بتطوير الكسور بصورة مشابهة جداً لما هي عليه الآن، فقد قامو باكتشاف الصفر في القرن التاسع الميلادي، ذلك يعد من أعظم التطورات في تاريخ الرياضيات.
وبين عامي 813 و 833م، قام العالم الرياضي الخوارزمي الذي كان مدرساً للرياضيات في بغداد بجمع أعمال الرياضيين الهنود والعرب في مادة الجبر وقام بتطويرها، قد أخذت كلمة الجبر التي تعني التعويض بمفهوم حل المعادلات من عنوان كتاب الخوارزمي المشهور الجبر والمقابلة، كما قدم الخوارزمي في هذا الكتاب حلولاً هندسية وجبرية لمسائل طرحها الإغريق، وقد قصد الخوارزمي بالجبر: نقل الحدود من أحد طرفي المعادلة إلى الطرف الآخر.

وخلال العصور الوسطى كان التقدم في الجبر بطيئاً، قد بدأ اهتمام الأوروبيين بالجبر في القرن السادس عشر الميلادي حين بدأ العلماء يقتنعون بأهميته، ساهم بعد ذلك كثير من علماء الرياضيات في تطور الجبر، نتج عن اكتشاف الحاسوب تغيرات مهمة في دراسة واستخدامات الجبر، لأن بإمكان برامج الحاسوب القيام بمعظم خطوات حل المسائل الجبرية، مما يساعدنا على فهم الجبر بطريقة أسرع وأقل تعقيد.