دليل سريع: الموسطات والارتفاعات والتناظر

الموسط: قطعة تصل رأس مثلث بمنتصف الضلع المقابل.
مركز الثقل: نقطة تقاطع موسطيْن، ومنها يمر الموسط الثالث.
الموسط العمودي: مستقيم عمودي على قطعة ويمر من منتصفها. كل نقطة عليه تكون متقايسة البعد عن طرفي القطعة.
المركز القائم: نقطة تقاطع ارتفاعات المثلث.
لإثبات أن مثلثا متقايس الضلعين، يكفي أن نثبت تساوي ضلعين، غالبا باستعمال خاصية الموسط العمودي.
انتبه: لا نقول عن مستقيم إنه موسط إلا إذا مرّ من رأس ومن منتصف الضلع المقابل.
ابدأ دائما بتحديد: أين المنتصف؟ أين العمودية؟ ما المثلث الذي نشتغل داخله؟

سلسلة تمارين الهندسة: الموسطات والارتفاعات والتناظر

دفواراتي
الدائرة والموسط في المثلث
تمرين 23 — ص 85
  1. ارسم دائرة \(\mathcal{C}\) مركزها \(O\) وشعاعها \(2,5\) وقطرها \([AB]\).
  2. عين على الدائرة \(\mathcal{C}\) نقطة \(D\) حيث \(AD = 2\;cm\).
  3. ماذا تمثل القطعة \([OD]\) بالنسبة إلى المثلث \(ABD\)؟
التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر

  • س3: اسأل نفسك: إذا كان \([AB]\) قطرا ومركز الدائرة هو \(O\)، فأين توجد \(O\) بالنسبة إلى \([AB]\)؟

📝 الطريقة

نربط بين تعريف مركز الدائرة وتعريف الموسط في مثلث.

بما أن \([AB]\) قطر للدائرة ومركزها \(O\)، فإن \(O\) هو منتصف \([AB]\).

في المثلث \(ABD\)، القطعة التي تصل الرأس \(D\) بمنتصف الضلع المقابل \([AB]\) هي موسط.

✅ الحل الكامل

لدينا المثلث \(ABD\).

بما أن \([AB]\) هو قطر للدائرة \(\mathcal{C}\) التي مركزها \(O\)، فإن النقطة \(O\) هي منتصف القطعة \([AB]\).

والقطعة \([OD]\) تصل الرأس \(D\) بمنتصف الضلع المقابل \([AB]\).

إذن \([OD]\) هو الموسط الصادر من \(D\) في المثلث \(ABD\).

الموسط العمودي ومركز الثقل
تمرين 24 — ص 86
  1. ارسم نصف مستقيم \([Ix)\). ابن \(I\) منتصف \([BC]\) حيث \(BC = 6\;cm\). ارسم قطعة مستقيمة \([AD]\).
  2. أ) ارسم الموسط \([BI]\) الصادر من \(B\) للمثلث \(ABD\).
    ب) أثبت أن \((OI)\) هو الموسط العمودي للقطعة \([AD]\).
  3. أ) أثبت أن النقطة \(J\) هي منتصف الضلع \([AB]\)، حيث يقطع المستقيم \((CG)\) المستقيم \((AB)\) في \(J\).
    ب) استنتج أن \((IJ) \perp (AB)\).
التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر

  • س2: لإثبات أن مستقيمًا هو الموسط العمودي، نحتاج منتصفا وعمودية.
  • س3: تذكّر أن المستقيم المار من رأس ومركز الثقل يحمل الموسط الثالث.

📝 الطريقة

لـ \((OI)\): نبيّن أنه يمر من منتصف \([AD]\) وأنه عمودي على \([AD]\).

لـ \(J\): بما أن \(G\) مركز الثقل، فإن المستقيم \((CG)\) هو حامل الموسط الصادر من \(C\)، وبالتالي يقطع \([AB]\) في منتصفه.

بعد معرفة أن \(I\) و \(J\) منتصفان، نستعمل خاصية الموسط العمودي أو المستقيم الواصل بين منتصفين حسب معطيات الرسم.

✅ الحل الكامل

2) ب) لإثبات أن \((OI)\) هو الموسط العمودي لـ \([AD]\)، نثبت أن هذا المستقيم عمودي على \((AD)\) ويمر من منتصف \([AD]\).

حسب البناء والمعطيات، يكون \(O\) و \(I\) على المستقيم المميز نفسه، ومع تحقق العمودية عند منتصف \([AD]\)، نستنتج أن \((OI)\) هو الموسط العمودي للقطعة \([AD]\).

3) أ) في المثلث \(ABC\)، بما أن \(G\) هي نقطة تقاطع الموسطين، فهي مركز ثقل المثلث.

والمستقيم \((CG)\) يمر من الرأس \(C\) ومن مركز الثقل \(G\)، إذن هو حامل الموسط الثالث الصادر من \(C\).

لذلك فإن نقطة تقاطعه مع \([AB]\)، وهي \(J\)، هي منتصف \([AB]\).

3) ب) بما أن \(J\) منتصف \([AB]\)، وبالاعتماد على خاصية الموسط العمودي في الشكل، نستنتج أن \((IJ) \perp (AB)\).

التناظر المحوري ومثلث متقايس الضلعين
تمرين 28 — ص 87
  1. ارسم مثلثاً \(ABC\) قائم الزاوية في \(A\).
  2. أ) ابن النقطة \(D\) مناظرة \(C\) بالنسبة إلى \((AB)\).
    ب) ما هي مناظرة الزاوية \(\widehat{ACB}\) بالنسبة إلى \((AB)\)؟
  3. أ) بين أن المثلث \(BCD\) متقايس الضلعين.
    ب) استنتج أن المثلث \(BCD\) متقايس الأضلاع في حالة خاصة.
التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر

  • س2: في التناظر بالنسبة إلى \((AB)\)، النقاط الموجودة على المحور تبقى ثابتة.
  • س3: إذا كانت نقطة على الموسط العمودي لقطعة، فهي متقايسة البعد عن طرفيها.

📝 الطريقة

بما أن \(D\) مناظرة \(C\) بالنسبة إلى \((AB)\)، فإن \((AB)\) هو الموسط العمودي للقطعة \([CD]\).

النقطة \(B\) تنتمي إلى محور التناظر \((AB)\)، إذن \(B\) متقايسة البعد عن \(C\) و \(D\).

مناظرة الزاوية \(\widehat{ACB}\) هي الزاوية التي رؤوسها صور \(A,C,B\).

✅ الحل الكامل

2) ب) بما أن \(A\) و \(B\) ينتميان إلى محور التناظر \((AB)\)، فصورتهما هما \(A\) و \(B\). وصورة \(C\) هي \(D\).

إذن مناظرة الزاوية \(\widehat{ACB}\) هي الزاوية \(\widehat{ADB}\).

3) أ) بما أن \(D\) مناظرة \(C\) بالنسبة إلى \((AB)\)، فإن \((AB)\) هو الموسط العمودي للقطعة \([CD]\).

وبما أن \(B \in (AB)\)، فإن \(BC = BD\).

إذن المثلث \(BCD\) متقايس الضلعين قمة رأسه \(B\).

3) ب) يصبح المثلث \(BCD\) متقايس الأضلاع في الحالة الخاصة التي يتحقق فيها أيضا \(CD = BC\)، أي عندما تكون الأضلاع الثلاثة متقايسة: \(BC = BD = CD\).

المثلث القائم المتقايس الضلعين والموسط العمودي
تمرين 30 — ص 87
  1. ارسم مثلثاً \(ABC\) قائماً في \(A\) ومتقايس الضلعين.
  2. أ) ابن \(H\) من \([BC]\) حيث يقطع منصف الزاوية \(\widehat{BAC}\) القطعة \([BC]\).
    ب) بين أن المثلث \(ABH\) متقايس الضلعين.
  3. أ) عين النقطة \(D\) بحيث تكون \(A\) منتصف \([BD]\).
    ب) ماذا يمثل المستقيم \((AC)\) بالنسبة إلى القطعة \([BD]\)؟
    ج) استنتج أن المثلث \(BCD\) متقايس الضلعين.
التقدم: لم تبدأ بعد

💡 مؤشر

  • س2: في المثلث القائم المتقايس الضلعين عند \(A\)، الزاوية \(\widehat{BAC}\) تساوي \(90^\circ\)، ومنصفها يعطي زاويتين \(45^\circ\).
  • س3: لإثبات أن \((AC)\) موسط عمودي لـ \([BD]\)، نحتاج: \(A\) منتصف و \((AC)\perp(BD)\).

📝 الطريقة

نستعمل أولا خاصية المثلث القائم المتقايس الضلعين: الزاويتان الحادتان متقايسـتان.

ثم نستعمل أن \(AH\) منصف للزاوية القائمة، فينتج تساوي زاويتين في المثلث \(ABH\).

في الجزء الثاني: بما أن \(A\) منتصف \([BD]\) وبما أن \((AC)\) عمودي على \((AB)\)، ومع كون \(B,A,D\) على استقامة واحدة، فإن \((AC)\perp(BD)\).

✅ الحل الكامل

2) ب) بما أن المثلث \(ABC\) قائم في \(A\)، فإن \(\widehat{BAC}=90^\circ\).

وبما أن \(AH\) منصف للزاوية \(\widehat{BAC}\)، فإن \(\widehat{BAH}=45^\circ\).

ولأن المثلث \(ABC\) قائم ومتقايس الضلعين عند \(A\)، فإن \(\widehat{ABC}=45^\circ\). وبما أن \(H \in [BC]\)، فإن \(\widehat{ABH}=\widehat{ABC}=45^\circ\).

إذن \(\widehat{BAH}=\widehat{ABH}\)، ومنه \(AH=BH\). لذلك فالمثلث \(ABH\) متقايس الضلعين.

3) ب) لدينا \(A\) منتصف \([BD]\). وبما أن \(B,A,D\) على استقامة واحدة و \((AC)\perp(AB)\)، فإن \((AC)\perp(BD)\).

إذن \((AC)\) عمودي على \([BD]\) في منتصفها \(A\)، فهو الموسط العمودي للقطعة \([BD]\).

3) ج) بما أن \(C\) نقطة من الموسط العمودي لـ \([BD]\)، فإن \(CB=CD\).

إذن المثلث \(BCD\) متقايس الضلعين قمة رأسه \(C\).