المعادلة الخطية في مجهول واحد هي أي معادلة يمكن كتابتها بالصورة:
ax+b=c
حيث و و أعداد معلومة، و هو المجهول المراد إيجاده. تعني "خطية" أن يظهر بالدرجة الأولى فقط — دون حدود أو أو جذور. وهي أبسط فئة في الجبر وركيزة أساسية لجميع الأساليب الأعلى درجة.
طريقة الحل: عزل x
لإيجاد ، نُجري نفس العملية على طرفَي المعادلة حتى يبقى وحده.
الخطوة الأولى — طرح من الطرفين:
ax=c−b
الخطوة الثانية — قسمة الطرفين على (بشرط ):
x=ac−b
وبذلك يكون الحل قد تحدّد بالكامل.
مثال محلول
حلّ المعادلة $5x + 3 = 23$:
تحديد المعاملات: $a = 5$، $b = 3$، $c = 23$.
طرح : $5x = 23 - 3 = 20$.
القسمة على : $x = 20 / 5 = 4$.
التحقق: ✓
قواعد الإشارات
حين يكون سالباً — مثلاً $b = -7$ —، فإن طرحه يُعادل جمع قيمته المطلقة:
ax=c−(−7)=c+7
وإن كان سالباً، فإن القسمة على عدد سالب تغيّر إشارة الحل. والصيغة صحيحة في جميع الحالات بصرف النظر عن الإشارات.
الحالة الاستثنائية: عندما يكون a = 0
حين يكون $a = 0$، يختفي الحد الذي يحتوي على وتتحوّل المعادلة إلى :
— حلول لانهائية. لأن لم يعد موجوداً في المعادلة، فكل عدد حقيقي يُحقّقها. مثال: صحيحة لجميع .
— لا يوجد حل. تصبح المعادلة جملة خاطئة كـ $4 = 7$، ولا توجد قيمة لـ يمكنها أن تجعل جملة خاطئة صحيحة.
مجالات تطبيق المعادلة الخطية
تحضر المعادلات الخطية باستمرار في الحياة اليومية والعلوم:
مسائل الحركة المنتظمة: نعزل : .
تحويل درجات الحرارة: سيلزيوس إلى فهرنهايت $F = 1.8C + 32$، نعزل $C = (F - 32) / 1.8$.
نقطة التعادل: الكمية التي تتساوى عندها الإيرادات والتكاليف تُستخرج من معادلة خطية.
الكهرباء: قانون أوم ، نعزل التيار .
الأسئلة الشائعة (FAQ)
كيف أحل المعادلة ax + b = c بالنسبة إلى x؟
نطرح b من طرفَي المعادلة للحصول على ax = c − b، ثم نقسم الطرفين على a: x = (c − b) / a (بشرط a ≠ 0). مثال: 3x + 4 = 13 يعطي x = (13 − 4) / 3 = 3. المبدأ الأساسي هو تطبيق نفس العملية على كلا طرفَي المعادلة.
ماذا يحدث إذا كان المعامل a يساوي صفراً؟
عندما يكون a = 0 يختفي الحد الذي يحتوي على x وتتحوّل المعادلة إلى b = c. إذا كان b = c (مثل 0·x + 5 = 5)، فإن أي عدد حقيقي هو حل — حلول لانهائية. أما إذا كان b ≠ c (مثل 0·x + 5 = 7)، فالمعادلة تتناقض مع نفسها ولا يوجد حل.
هل يمكن أن يكون الحل عدداً سالباً أو كسراً؟
نعم. فمثلاً 2x + 7 = 3 يعطي x = −2 (حل سالب)، و3x + 1 = 3 يعطي x = 2/3 (حل كسري). تعرض الحاسبة الكسور تلقائياً حين يكون المقام لا يتجاوز 1000.
ما الفرق بين المعادلة الخطية ومعادلة الدرجة الثانية؟
المعادلة الخطية (الدرجة الأولى) تحتوي على x بالأس الأول فقط، ولها حل وحيد حين a ≠ 0. أما معادلة الدرجة الثانية فتحتوي على x² ويمكن أن يكون لها صفر أو جذر أو جذران حقيقيان. المعادلة الخطية هي الأساس الذي تبنى عليه جميع المعادلات الجبرية الأعلى درجة.