تكنيك ١
المفهوم الرياضي: خصائص المستطيل تنص على أن كل ضلعين متقابلين متطابقان ومتساويان في الطول، ومحيط المستطيل يساوي ضعف مجموع الطول والعرض.
من المعطيات الجبرية في الشكل، نساوي طولي الضلعين المتقابلين الرأسيين لنحصل على المعادلة الأولى.
المعادلة الأولى هي: $ص = {}^{٢}س$
ثم نساوي طولي الضلعين المتقابلين الأفقيين لنحصل على المعادلة الثانية.
المعادلة الثانية هي: ${١٦} – {س٢٠} = {٨} + {ص٤}$
نقوم بتعويض قيمة ص من المعادلة الأولى في المعادلة الثانية لتوحيد المتغيرات.
${١٦} – {س٢٠} = {٨} + {({}^{٢}س)٤}$
نرتب المعادلة بنقل جميع الحدود إلى طرف واحد لتصبح معادلة تربيعية مساوية للصفر.
صفر = ${٢٤} + {س٢٠}- {}^{٢}س٤$
بقسمة جميع حدود المعادلة على العدد أربعة لتبسيط الحسابات.
صفر = ${٦} + {س٥}- {}^{٢}س$
نحلل المعادلة التربيعية الناتجة إلى قوسين مضروبين في بعضهما.
صفر = $({٣} – س) ({٢} – س)$
من التحليل، نستنتج أن هناك قيمتين محتملتين للمتغير س.
إما أن يكون المتغير س يساوي اثنين، أو أن يكون المتغير س يساوي ثلاثة.
نقوم الآن باختبار القيمة الأولى حيث المتغير س يساوي اثنين.
نعوض في المعادلة الأولى لنجد قيمة ص.
${٤} = {}^{٢}({٢})$
إذن طول الضلع الرأسي هو أربعة، وهو عدد زوجي.
نعوض في معادلة الضلع الأفقي لإيجاد طوله.
${٢٤} = {٨} + {({٤})٤}$
الضلع الأفقي هو أربعة وعشرون، وهو أيضاً عدد زوجي.
هذا يتناقض مع شرط السؤال الذي ينص على أن أحد البعدين يجب أن يكون فردياً، لذا نرفض هذه القيمة قطعيّاً.
نختبر الآن القيمة الثانية حيث المتغير س يساوي ثلاثة.
نعوض في المعادلة الأولى لنجد قيمة ص المستحدثة.
${٩} = {}^{٢}({٣})$
إذن طول الضلع الرأسي هو تسعة، وهو عدد فردي، مما يحقق الشرط الأساسي للسؤال.
نعوض في معادلة الضلع الأفقي لإيجاد طوله.
${٤٤} = {٨} + {({٩})٤}$
الضلع الأفقي يساوي أربعة وأربعين.
نكتب الآن قانون محيط المستطيل لإيجاد الناتج النهائي.
المحيط = ${(ع + ل)} \times {٢}$
نعوض بالطول والعرض اللذين تم استنتاجهما وتحققا من الشروط.
المحيط = ${({٤٤} + {٩})} \times {٢}$
نجمع ما بداخل الأقواس أولاً لترتيب العمليات الحسابية.
المحيط = ${٥٣} \times {٢}$
نقوم بعملية الضرب لإيجاد الناتج النهائي للمحيط.
${١٠٦} = {٥٣} \times {٢}$
والإجابة هي $١٠٦$
تكنيك ٢
المفهوم الرياضي: يمكن استخدام التجريب المباشر للخيارات مع التحليل المنطقي لخصائص المستطيل للوصول إلى الحل دون الحاجة لحل المعادلات التربيعية المعقدة.
نعلم أن محيط المستطيل يمثل مجموع أضلاعه الأربعة.
ونعلم أيضاً أن كل ضلعين متقابلين متساويان، بالتالي محيط المستطيل هو عدد زوجي دائماً إذا كانت أطوال أضلاعه أعداداً صحيحة.
نأخذ الخيار المرجح من الخيارات المعطاة ونساويه بقانون المحيط، فلنجرب القيمة مائة وستة.
${١٠٦} = {(ع + ل)} \times {٢}$
نقسم الطرفين على العدد اثنين للحصول على مجموع الطول والعرض معاً.
${٥٣} = العرض + الطول
من هندسة الشكل المعطى، نلاحظ أن أحد الأبعاد هو المتغير ص.
الضلع المقابل له هو س تربيع، مما يعني أن المتغير ص يجب أن يكون مربعاً كاملاً لعدد صحيح.
المربعات الكاملة المحتملة هي: أربعة، تسعة، ستة عشر، خمسة وعشرون، وهكذا.
إذا افترضنا أن قيمة ص هي أربعة، فإن الطول الآخر سيكون تسعة وأربعين ليكون المجموع الكلي ثلاثة وخمسين.
نختبر هذه القيمة في الضلع الأفقي العلوي الممثل بالمعادلة المعطاة.
${٢٤} = {٨} + {({٤})٤}$
الناتج أربعة وعشرون لا يساوي تسعة وأربعين، إذن الافتراض الأول خاطئ.
نفترض الآن أن المربع الكامل لقيمة ص هو تسعة.
بما أن المجموع الكلي ثلاثة وخمسين، فإن الطول الآخر يجب أن يكون أربعة وأربعين.
نختبر هذه القيمة في الضلع الأفقي العلوي لنتأكد.
${٤٤} = {٨} + {({٩})٤}$
الناتج هو أربعة وأربعون، وهو مطابق للطول المطلوب في الفرضية.
نتحقق الآن من الشرط الاستثنائي للسؤال وهو أن يكون أحد البعدين فردياً.
البعد الأول هو تسعة وهو عدد فردي، والبعد الثاني هو أربعة وأربعون وهو عدد زوجي.
الشرط متحقق تماماً، وبالتالي الخيار مائة وستة هو الخيار الصحيح والمطابق للمنطق الرياضي.
والإجابة هي $١٠٦$