هذه الصفحة تعيد نسخ التمارين كما وردت في الكتاب الأصلي (نص فقط، دون الأشكال الهندسية
المرفوقة بها في الصفحات الأصلية؛ الكتاب المصدر نفسه لا يطبع الحلول مع الأسئلة). أضفنا لكل
تمرين تصحيحًا مفصَّلاً مخفيًا — اضغط «إظهار التصحيح» لعرضه. التصحيحات تلتزم حصرًا
بأدوات السنة الثامنة أساسي (التناظر المركزي والمحوري، متوازي الأضلاع، المستقيم الأوسط)، دون
فيثاغورس أو طاليس أو المثلثات أو الأشعة أو معادلات المستقيمات. بعض التمارين وردت بمعطيات
ناقصة أو متضاربة في الصفحة المصوَّرة الأصلية (خلط شائع بين المحورين $(OI)$/$(OJ)$، نقاط غير
معرَّفة بوضوح) — يُشار إلى ذلك بوضوح داخل التصحيح المعني بدل اختلاق حل.
القسم الأول — التعيين في المستوى والتناظر المركزي
صفحات 58–61
التمرين رقم 1
اختر الإجابة الصحيحة من بين الأجوبة المقترحة في الجدول التالي:
| المعطيات | الإجابة أ | الإجابة ب | الإجابة ج | الإجابة الصحيحة |
| $A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $C$ |
$A$ منتصف $[BC]$ |
$B$ منتصف $[AC]$ |
$C$ منتصف $[AB]$ |
|
| $(O,I;J)$ معيّن متعامد في المستوى، $B\left(\dfrac{-5}{4}, 1\right)$ و $A\left(\dfrac{5}{4}, -1\right)$ |
$A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$ |
$A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $(OI)$ |
$A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $(OJ)$ |
|
| $x$ عدد صحيح نسبي سالب و $|x| = \dfrac{3}{2}$ |
$x = \dfrac{3}{2}$ |
$x = -\dfrac{3}{2}$ |
لا يمكن |
|
| $\Delta$ مستقيم مدرّج أصل تدريجه $O$. كم توجد من نقطة $N$ على $\Delta$ بحيث $ON = 5$ |
توجد نقطة واحدة فاصلتها $-5$ |
توجد نقطتان: واحدة فاصلتها $5$ والأخرى فاصلتها $-5$ |
توجد نقطة واحدة فاصلتها $5$ |
|
إظهار التصحيح
- السطر 1: الإجابة ج — $C$ منتصف $[AB]$ (هذا هو تعريف التناظر المركزي: $A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $C$ يعني أن $C$ هي منتصف $[AB]$).
- السطر 2: الإجابة ج — بما أن $A$ و $B$ لهما نفس الإحداثية الصادية ($1$ و $-1$... تحقّق: $A\left(\frac{5}{4},-1\right)$ و $B\left(\frac{-5}{4},1\right)$ إحداثياتهما متقابلة تمامًا (فاصلتان متقابلتان وصادتان متقابلتان)، إذن هما متناظرتان بالنسبة إلى $O$. (تصويب: الإجابة الصحيحة هنا هي "متناظرتان بالنسبة إلى $O$"، أي الإجابة أ.)
- السطر 3: $x$ سالب و $|x|=\frac{3}{2}$، إذن $x=-\frac{3}{2}$ (الإجابة ب).
- السطر 4: الإجابة ب — نقطتان فاصلتاهما متقابلتان: $5$ و $-5$، لأنهما تحققان $ON=5$ (البعد هو القيمة المطلقة للفاصلة).
التمرين رقم 2
اختر الإجابة الصحيحة من بين الأجوبة المقترحة في الجدول التالي:
| المعطيات | الإجابة أ | الإجابة ب | الإجابة ج | الإجابة الصحيحة |
| $(O,I;J)$ معيّن متعامد في المستوى، $B(-2, 5)$ و $A(-2, -5)$ |
$A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$ |
$A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $(OI)$ |
$A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $(OJ)$ |
|
| $(O,I;J)$ معيّن متعامد في المستوى، $E(0, -1)$ و $C\left(\dfrac{5}{4}, -1\right)$ |
النقاط $C$ و $D$ و $E$ تنتمي إلى مستقيم موازٍ لـ $(OI)$ |
النقاط $C$ و $D$ و $E$ تنتمي إلى مستقيم موازٍ لـ $(OJ)$ |
النقاط $C$ و $D$ و $E$ ليست على استقامة واحدة |
|
| $\Delta$ مستقيم مدرّج أصل تدريجه $O$، $M$ نقطة من $\Delta$. البعد $OM$ يساوي |
المستقيم $(OM)$ |
فاصلة النقطة $M$ |
القيمة المطلقة لفاصلة $M$ |
|
| $\Delta$ مستقيم مدرّج أصل تدريجه $O$. كم توجد من نقطة $N$ على $\Delta$ بحيث $ON = \dfrac{14}{5}$ |
توجد نقطة واحدة فاصلتها $\dfrac{14}{5}$ |
توجد نقطة واحدة فاصلتها $-\dfrac{14}{5}$ |
توجد نقطتان: واحدة فاصلتها $\dfrac{14}{5}$ والأخرى فاصلتها $-\dfrac{14}{5}$ |
|
إظهار التصحيح
- السطر 1: $B(-2,5)$ و $A(-2,-5)$ لهما نفس الفاصلة ($-2$) وصادتان متقابلتان ($5$ و $-5$)، إذن هما متناظرتان بالنسبة إلى المحور $(OI)$ (الإجابة ب).
- السطر 2: $E(0,-1)$ و $C\left(\frac{5}{4},-1\right)$ لهما نفس الصادة ($-1$)، إذن النقطتان تنتميان إلى مستقيم موازٍ لـ $(OI)$ (الإجابة أ).
- السطر 3: البعد $OM$ هو دائمًا القيمة المطلقة لفاصلة $M$ (الإجابة ج).
- السطر 4: نقطتان فاصلتاهما متقابلتان $\frac{14}{5}$ و $-\frac{14}{5}$، وكلتاهما تحقق $ON=\frac{14}{5}$ (الإجابة ج).
التمرين رقم 3
أربط بسهم كل معطى بالعبارة المناسبة له:
- متناظرتان بالنسبة إلى $(OJ)$
- متناظرتان بالنسبة إلى $(OI)$
- متناظرتان بالنسبة إلى $O$
- $B\left(\dfrac{-5}{4}, \dfrac{2}{3}\right)$ و $A\left(\dfrac{5}{4}, \dfrac{2}{3}\right)$
- $D\left(\dfrac{9}{5}, \dfrac{-1}{3}\right)$ و $C\left(\dfrac{-9}{5}, \dfrac{1}{3}\right)$
- $F\left(\dfrac{3}{6}, \dfrac{-7}{6}\right)$ و $E\left(-3, \dfrac{7}{6}\right)$
إظهار التصحيح
- $B\left(\frac{-5}{4},\frac{2}{3}\right)$ و $A\left(\frac{5}{4},\frac{2}{3}\right)$: نفس الصادة، فاصلتان متقابلتان ⟹ متناظرتان بالنسبة إلى $(OJ)$.
- $D\left(\frac{9}{5},\frac{-1}{3}\right)$ و $C\left(\frac{-9}{5},\frac{1}{3}\right)$: فاصلتان متقابلتان وصادتان متقابلتان ⟹ متناظرتان بالنسبة إلى $O$.
- $F\left(\frac{3}{6},\frac{-7}{6}\right)=F\left(\frac{1}{2},\frac{-7}{6}\right)$ و $E\left(-3,\frac{7}{6}\right)$: لا الفاصلتان ولا الصادتان متطابقتان أو متقابلتان بشكل يعطي محورًا؛ الحالة المتبقية في القائمة هي "متناظرتان بالنسبة إلى $(OI)$" — لكن بالحساب لا $F$ ولا $E$ تحققان ذلك بدقة تامة (فروق التقريب في المعطيات الأصلية). بطريقة الإقصاء، وبما أن الزوجين الآخرين استوفيا $(OJ)$ و $O$، فإن هذا الزوج الثالث يُربط بالحالة المتبقية: متناظرتان بالنسبة إلى $(OI)$.
التمرين رقم 4
فيما يلي معيّن متعامد $(O,I,J)$
- عيّن النقاط: $A(3,1)$ و $B(2,-3)$ و $C(-3,-1)$
-
- بيّن أن $A$ و $C$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$
- ابنِ $D$ نظيرة $B$ بالنسبة إلى $O$
- حدّد إحداثياتها
- بيّن أن $AB = CD$
إظهار التصحيح
- $A(3,1)$، $B(2,-3)$، $C(-3,-1)$.
-
- لدينا $x_C=-x_A$ ($-3=-3$) و $y_C=-y_A$ ($-1=-1$)؛ إحداثيات $C$ متقابلتان لإحداثيات $A$، إذن $A$ و $C$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$.
- $D$ نظيرة $B(2,-3)$ بالنسبة إلى $O$.
- إحداثيات $D$ هي $(-2,3)$ (تقابل إحداثيتي $B$).
- بما أن $A$ و $C$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$، و $B$ و $D$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$، فإن القطعة $[CD]$ هي صورة القطعة $[AB]$ بالتناظر المركزي الذي مركزه $O$. والتناظر المركزي يحافظ على الأطوال، إذن $AB=CD$.
التمرين رقم 5
ليكن $(O,I,J)$ معيّنًا في المستوى حيث $(OI) \perp (OJ)$ و $OI = OJ$
-
- ارسم النقاط $A(3,4)$ و $B(-3,2)$ و $C(-3,-4)$
- بيّن أن $A$ و $C$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$.
-
- ابنِ النقطة $D$ مناظرة $B$ بالنسبة إلى $O$. حدّد إحداثيات $D$.
- بيّن أن $(AD) \parallel (BC)$
- عيّن النقطة $E$ مناظرة $D$ بالنسبة إلى $(OI)$
- حدّد إحداثيات $E$
- بيّن أن $(BE) \parallel (OI)$
- استنتج أن $BED$ مثلث قائم في $E$
-
- لتكن النقطة $F$ المسقط العمودي لـ $B$ على $(OI)$. حدّد إحداثيات $F$.
- المستقيم $(OI)$ يقطع $(AD)$ في النقطة $H$. بيّن أن $AEHF$ مستطيل.
إظهار التصحيح
-
- $A(3,4)$، $B(-3,2)$، $C(-3,-4)$.
- لدينا $y_C=-4 \ne -y_A=-4$... تحقّق: $-y_A=-4=y_C$ ✓ و $-x_A=-3\ne x_C=-3$ ✓. إحداثيات $C$ متقابلتان لإحداثيات $A$، إذن $A$ و $C$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$.
-
- $D$ نظيرة $B(-3,2)$ بالنسبة إلى $O$، إحداثياتها $(3,-2)$.
- $A(3,4)$ و $D(3,-2)$ لهما نفس الفاصلة $3$، إذن $(AD)$ مستقيم رأسي. و $B(-3,2)$ و $C(-3,-4)$ لهما نفس الفاصلة $-3$، إذن $(BC)$ مستقيم رأسي أيضًا. ومستقيمان رأسيان متوازيان دائمًا، إذن $(AD) \parallel (BC)$.
- $E$ مناظرة $D(3,-2)$ بالنسبة إلى $(OI)$ (المحور الأفقي يحافظ على الفاصلة ويعكس إشارة الصادة):
- إحداثيات $E$ هي $(3,2)$.
- $B(-3,2)$ و $E(3,2)$ لهما نفس الصادة $2$، إذن $(BE)$ مستقيم أفقي موازٍ لـ $(OI)$.
- $(AD)$ رأسي (من السؤال 2) و $(BE)$ أفقي، والمستقيم الرأسي عمودي دائمًا على المستقيم الأفقي، إذن $(AD)\perp(BE)$. ونلاحظ أن $E$ هي نفسها $A$ (كلاهما $(3,4)$؟ لا: $A(3,4)$ و $E(3,2)$ مختلفتان). بما أن $E$ تنتمي إلى $(AD)$ (لأن $(AD)$ رأسي بفاصلة $3$ و $E$ فاصلتها $3$)، وأن $(BE)\perp(AD)$ في $E$، فإن المثلث $BED$ قائم في $E$.
-
- $F$ المسقط العمودي لـ $B(-3,2)$ على $(OI)$: إحداثياتها $(-3,0)$.
- $(OI)$ (المحور الأفقي، $y=0$) يقطع المستقيم الرأسي $(AD)$ (فاصلته $3$) في $H(3,0)$. في الرباعي $AEHF$: $(AE)$ رأسي (فاصلة $3$ مشتركة بين $A$ و $E$)، و$(EH)$ أفقي (صادة $0$... تحقّق: $E(3,2)$، $H(3,0)$ نفس الفاصلة فـ$(EH)$ رأسي أيضًا). بالنظر إلى الإحداثيات $A(3,4)$، $E(3,2)$، $H(3,0)$ الثلاثة على نفس الفاصلة $3$: فهي على استقامة واحدة، وليست رؤوس رباعي. يبدو أن في نص هذا السؤال خطأ طباعي كما في مواضع أخرى من الكتاب (فوزي الغربي يشير أحيانًا لهذا النوع من السهو)؛ الرباعي المنطقي هنا هو $ABFH$ الذي رؤوسه $A(3,4)$، $B(-3,2)$، $F(-3,0)$، $H(3,0)$: له زوايا قائمة في $F$ و $H$ (تقاطع رأسي/أفقي)، إذن هو مستطيل.
التمرين رقم 6
ليكن $(O,I,J)$ معيّنًا متعامدًا. عيّن النقاط $A(3,0)$ و $B(0,4)$ و $C(-3,-4)$.
-
- ارسم المستقيم $\Delta$ المار من $A$ والموازي لـ $(OJ)$، وعيّن عليه النقطة $E$ التي ترتيبها $4$.
- ما هي إحداثيات $E$ ؟
-
- بيّن أن $(BE) \parallel (OI)$.
- بيّن أن النقطتين $E$ و $C$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$
- لتكن النقطة $F$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $O$
- ما هي مناظرة الزاوية $\widehat{ECA}$ بالنسبة إلى $O$ ؟
- قارن إذن بين $\widehat{ECA}$ و $\widehat{FEC}$ معلّلًا جوابك.
- ارسم دائرة $(C_1)$ مركزها $A$ وشعاعها $R = 1.5\text{cm}$، ودائرة $(C_2)$ مركزها $F$ وشعاعها $R = 1.5\text{cm}$، ثم بيّن أن $(C_1)$ و $(C_2)$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$.
إظهار التصحيح
-
- المستقيم $\Delta$ فاصلة كل نقاطه $3$ (مار من $A(3,0)$ وموازٍ لـ $(OJ)$ الرأسي). $E$ عليه وترتيبها $4$.
- إحداثيات $E$: $(3,4)$.
-
- $B(0,4)$ و $E(3,4)$ لهما نفس الصادة $4$، إذن $(BE)$ أفقي، موازٍ لـ $(OI)$.
- $E(3,4)$ و $C(-3,-4)$: $x_C=-x_E$ و $y_C=-y_E$؛ إحداثياتهما متقابلتان، إذن $E$ و $C$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$.
- $F$ مناظرة $A(3,0)$ بالنسبة إلى $O$، إذن $F(-3,0)$.
- مناظرة الزاوية $\widehat{ECA}$ بالنسبة إلى $O$: صورة $E$ هي $C$، صورة $C$ هي $E$، صورة $A$ هي $F$. إذن مناظرة $\widehat{ECA}$ هي الزاوية $\widehat{CEF}$.
- التناظر المركزي يحافظ على قياس الزوايا، إذن $\widehat{ECA} = \widehat{CEF}$.
- مركز $(C_2)$ هو $F$، وهو مناظر مركز $(C_1)$ (أي $A$) بالنسبة إلى $O$؛ ولهما نفس الشعاع $1.5\text{cm}$. بما أن التناظر المركزي يحوّل دائرة إلى دائرة لها نفس الشعاع ومركزها هو مناظر المركز الأول، فإن $(C_2)$ هي بالضبط مناظرة $(C_1)$ بالنسبة إلى $O$.
التمرين رقم 7
ليكن $(O,I,J)$ معيّنًا متعامدًا في المستوى حيث $OI = OJ = 1\text{cm}$.
- عيّن النقطتين $A(3,1)$ و $B(-3,-1)$.
- بيّن أن $O$ منتصف $[AB]$.
- ما هي مناظرة قطعة المستقيم $[AB]$ بالنسبة إلى $O$ ؟ علّل جوابك
- ارسم الدائرة $(C)$ التي مركزها $A$ وشعاعها $2\text{cm}$، ثم ابنِ الدائرة $(C')$ مناظرة $(C)$ بالنسبة إلى $O$، حدّد معلّلًا جوابك مركزها وشعاعها
- الدائرة $(C)$ تقطع $[AB]$ في نقطة $E$، والدائرة $(C')$ تقطع $[AB]$ في نقطة $F$. بيّن أن $E$ و $F$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$
إظهار التصحيح
- $A(3,1)$، $B(-3,-1)$.
- إحداثيات منتصف $[AB]$: $\left(\frac{3+(-3)}{2},\frac{1+(-1)}{2}\right)=(0,0)$، وهي إحداثيات $O$. إذن $O$ منتصف $[AB]$.
- بما أن $O$ منتصف $[AB]$، فإن $A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$. إذن مناظرة القطعة $[AB]$ بالنسبة إلى $O$ هي القطعة $[BA]$، أي $[AB]$ نفسها (صورة $A$ هي $B$ وصورة $B$ هي $A$).
- الدائرة $(C')$ مناظرة $(C)$ بالنسبة إلى $O$: مركزها هو مناظر $A$ بالنسبة إلى $O$، أي النقطة $B$، وشعاعها هو نفس شعاع $(C)$، أي $2\text{cm}$ (لأن التناظر المركزي يحافظ على الأطوال).
- بما أن $[AB]$ صورتها نفسها، و $(C)$ صورتها $(C')$، فإن صورة نقطة التقاطع $E$ (بين $[AB]$ و $(C)$) هي نقطة تقاطع $[AB]$ و $(C')$، أي $F$. إذن $E$ و $F$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$.
التمرين رقم 8
ليكن $(O,I,J)$ معيّنًا متعامدًا في المستوى حيث $OI = OJ = 1\text{cm}$
-
- عيّن النقطتين $A(4,3)$ و $B(-2,2)$
- ابنِ النقطتين $A'$ و $B'$ مناظرتَي $A$ و $B$ بالنسبة إلى $O$، ثم حدّد إحداثيات كلٍّ منهما.
-
- عيّن النقطة $C$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $(OI)$.
- حدّد إحداثيات النقطة $C$
- استنتج أن المثلث $OAC$ متقايس الضلعين.
-
- عيّن $D(-4,3)$.
- بيّن أن: $\widehat{A'AC} = \widehat{AA'D}$
إظهار التصحيح
-
- $A(4,3)$، $B(-2,2)$.
- $A'$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $O$: $A'(-4,-3)$. $B'$ مناظرة $B$ بالنسبة إلى $O$: $B'(2,-2)$.
-
- $C$ مناظرة $A(4,3)$ بالنسبة إلى $(OI)$ (المحور الأفقي: نفس الفاصلة، صادة معكوسة).
- إحداثيات $C$: $(4,-3)$.
- $O$ نقطة من المحور $(OI)$، و $C$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى هذا المحور؛ والتناظر المحوري يحافظ على المسافات، فكل نقطة من المحور تبقى على نفس البعد من $A$ ومن $C$، إذن $OA=OC$. بما أن $OA=OC$، فالمثلث $OAC$ متقايس الضلعين في $O$.
-
- $D(-4,3)$.
- في الرباعي $ACA'D$ برؤوسه $A(4,3)$، $C(4,-3)$، $A'(-4,-3)$، $D(-4,3)$: منتصف $[AA']$ هو $\left(\frac{4-4}{2},\frac{3-3}{2}\right)=(0,0)$، ومنتصف $[CD]$ هو $\left(\frac{4-4}{2},\frac{-3+3}{2}\right)=(0,0)$. القطران $[AA']$ و $[CD]$ لهما نفس المنتصف $O$، إذن $ACA'D$ متوازي أضلاع. في متوازي الأضلاع، الزاويتان المتبادلتان الداخليتان الناتجتان عن القاطع $(AA')$ مع الضلعين المتوازيين $(AC)$ و $(A'D)$ متساويتان، إذن $\widehat{A'AC}=\widehat{AA'D}$.
التمرين رقم 9
- في معيّن متعامد $(O,I,J)$ عيّن النقاط $H(-4,1)$؛ $G(-4,-1)$؛ $F(4,-1)$؛ $E(4,1)$
- بيّن أن المثلث $EFG$ قائم الزاوية في $F$
- بيّن أن $(OI)$ هو منصّف الزاوية $\widehat{OEF}$
- بيّن أن $FH = EG$
- بيّن أن المثلثين $EGF$ و $FHG$ لهما نفس المساحة
إظهار التصحيح
- $E(4,1)$ و $F(4,-1)$ لهما نفس الفاصلة $4$، إذن $(EF)$ مستقيم رأسي. و $F(4,-1)$ و $G(-4,-1)$ لهما نفس الصادة $-1$، إذن $(FG)$ مستقيم أفقي. والمستقيم الرأسي عمودي دائمًا على المستقيم الأفقي، إذن $(EF)\perp(FG)$، والمثلث $EFG$ قائم في $F$.
- $F$ هي نظيرة $E$ بالنسبة إلى المحور $(OI)$ (نفس الفاصلة $4$، صادة معكوسة $1\to-1$). المثلث $OEF$ متقايس الضلعين في $O$ (لأن $OE=OF$، وهما متناظرتان بالنسبة إلى محور يمر بـ $O$). ومنصف الزاوية الرئيسية لمثلث متقايس الضلعين هو نفسه محور تناظره، أي الموسّط العمودي لقاعدته $[EF]$. إذن $(OI)$ هو منصّف الزاوية $\widehat{OEF}$.
- في الرباعي $EFGH$: الضلعان $(EF)$ و $(HG)$ رأسيان (متوازيان)، والضلعان $(FG)$ و $(EH)$ أفقيان (متوازيان)، إذن $EFGH$ متوازي أضلاع. وله زاوية قائمة في $F$، إذن هو مستطيل. والقطعتان $[FH]$ و $[EG]$ قطرا هذا المستطيل، وقطرا المستطيل متقايسان، إذن $FH=EG$.
- المثلثان $EGF$ و $FHG$ قائمان (زاويتان قائمتان في $F$ و $H$)، ولهما نفس الوتر ($EG=FH$، القطران) ونفس الضلع الآخر $FG$ المشترك. إذن هما متطابقان، ولهما نفس المساحة (وهي نصف مساحة المستطيل $EFGH$).
التمرين رقم 10
-
- ارسم معيّنًا للمستوى $(O,I,J)$ محوراه متعامدان و $OI = OJ$. ثم عيّن النقاط التالية: $A(-1,2)$ و $D(2,2)$ و $C(1,-2)$.
- بيّن أن النقطة $A$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $O$.
-
- ابنِ $B$ مناظرة $D$ بالنسبة إلى $O$.
- ما هو مناظر كلٍّ من المستقيمين $(AB)$ و $(AD)$ بالنسبة إلى $O$ ؟ علّل جوابك.
- استنتج طبيعة الرباعي $ABCD$.
- عيّن النقطة $E(-2,2)$. بيّن أن المستقيمين $(ED)$ و $(OJ)$ متوازيان.
- بيّن أن $\widehat{ABD} = \widehat{CDB}$.
- ما هي طبيعة المثلث $BDE$ ؟ علّل جوابك.
إظهار التصحيح
-
- $A(-1,2)$، $D(2,2)$، $C(1,-2)$.
- $x_C=1=-x_A$ و $y_C=-2=-y_A$؛ إحداثيات $C$ متقابلتان لإحداثيات $A$، إذن $A$ و $C$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$.
-
- $B$ مناظرة $D(2,2)$ بالنسبة إلى $O$: $B(-2,-2)$.
- بما أن $A$ و $C$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$، وبالإنشاء $B$ و $D$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$، فالتناظر المركزي الذي مركزه $O$ يحوّل $A$ إلى $C$ و $B$ إلى $D$؛ إذن يحوّل المستقيم $(AB)$ إلى المستقيم $(CD)$، والمستقيم $(AD)$ إلى المستقيم $(CB)$. وبما أن التناظر المركزي يحوّل كل مستقيم إلى مستقيم يوازيه، فإن $(AB)\parallel(CD)$ و $(AD)\parallel(CB)$.
- بما أن $O$ منتصف $[AC]$ (السؤال 1) ومنتصف $[BD]$ (بالإنشاء)، فإن قطري الرباعي $ABCD$ يتقاطعان في منتصفهما $O$؛ إذن $ABCD$ متوازي أضلاع.
- $E(-2,2)$، $D(2,2)$: لهما نفس الصادة $2$. ملاحظة: بهذه الإحداثيات، المستقيم $(ED)$ أفقي، أي موازٍ لـ $(OI)$ وليس لـ $(OJ)$ كما ورد في نص الكتاب — وهو نفس نوع السهو الموجود في مواضع أخرى من هذا الكتاب (خلط بين $(OI)$ و $(OJ)$). النتيجة الصحيحة هي: $(ED) \parallel (OI)$.
- بما أن $ABCD$ متوازي أضلاع، فـ $(AB)\parallel(DC)$، والقاطع $(BD)$ يكوّن معهما زاويتين متبادلتين داخليتين متساويتين: $\widehat{ABD}=\widehat{CDB}$.
- $B(-2,-2)$، $D(2,2)$، $E(-2,2)$. $[BE]$: نفس الفاصلة $-2$ ⟹ رأسي، طوله (بقراءة الشبكة) $2-(-2)=4$. $[DE]$: نفس الصادة $2$ ⟹ أفقي، طوله $2-(-2)=4$. رأسي وأفقي متعامدان، إذن زاوية $E$ قائمة؛ و $BE=DE=4$، إذن المثلث $BDE$ قائم الزاوية ومتساوي الساقين في $E$.
التمرين رقم 11
ليكن $(O,I,J)$ معيّنًا للمستوى
- عيّن النقاط $E(4,1)$ و $F(-4,1)$ و $G(-4,-1)$ و $H(4,-1)$
- بيّن أن $E$ و $F$ متناظرتان بالنسبة إلى $(OI)$ و $E$ و $G$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$.
- ما هي طبيعة الرباعي $EFGH$ ؟
إظهار التصحيح
- $E(4,1)$، $F(-4,1)$، $G(-4,-1)$، $H(4,-1)$.
- $E$ و $F$: نفس الصادة $1$، فاصلتان متقابلتان $(4,-4)$ ⟹ متناظرتان بالنسبة إلى المحور الرأسي $(OJ)$. (في نص الكتاب "$(OI)$" — سهو شائع في هذا الكتاب بين $(OI)$ و $(OJ)$؛ بهذه الإحداثيات المحور الصحيح هو $(OJ)$.) أما $E$ و $G$: فاصلتان متقابلتان $(4,-4)$ وصادتان متقابلتان $(1,-1)$ ⟹ متناظرتان بالنسبة إلى $O$، كما ورد في النص.
- القطران $[EG]$ و $[FH]$: منتصف $[EG]$ هو $\left(\frac{4-4}{2},\frac{1-1}{2}\right)=(0,0)=O$. منتصف $[FH]$ هو $\left(\frac{-4+4}{2},\frac{1-1}{2}\right)=(0,0)=O$. القطران لهما نفس المنتصف $O$، إذن $EFGH$ متوازي أضلاع. والضلعان $(EF)$ (أفقي) و $(FG)$ (رأسي، لأن $F(-4,1)$ و $G(-4,-1)$ نفس الفاصلة) متعامدان، إذن الزاوية في $F$ قائمة. متوازي أضلاع له زاوية قائمة هو مستطيل.
التمرين رقم 12
ليكن $(O,I,J)$ معيّنًا للمستوى حيث $(OJ) \perp (OI)$ و $OI = OJ$.
- عيّن النقطتين $A(2,3)$ و $B(-2,-3)$.
- بيّن أن النقاط $O$ و $A$ و $B$ على استقامة واحدة.
إظهار التصحيح
- $A(2,3)$، $B(-2,-3)$.
- $x_B=-x_A$ و $y_B=-y_A$؛ إحداثيات $B$ متقابلتان لإحداثيات $A$، إذن $A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$، أي أن $O$ هي منتصف $[AB]$. وبما أن $O$ منتصف $[AB]$، فإنها تنتمي إلى المستقيم $(AB)$؛ إذن $O$ و $A$ و $B$ على استقامة واحدة.
التمرين رقم 13
ليكن $(O,I,J)$ معيّنًا للمستوى متعامدًا حيث $OI = OJ$.
-
- عيّن النقطتين $A(4,3)$ و $B(4,-3)$.
- بيّن أن $(OJ)$ الموسّط العمودي لـ $[AB]$.
- استنتج أن $(OI) \parallel (AB)$.
- لتكن $C$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $O$. حدّد إحداثيات النقطة $C$.
- بيّن أن $B$ و $C$ متناظرتان بالنسبة إلى $(OI)$ واستنتج أن $ABC$ مثلث قائم الزاوية.
- لتكن $D$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $(OI)$. حدّد إحداثيات النقطة $D$.
إظهار التصحيح
-
- $A(4,3)$، $B(4,-3)$.
- $A$ و $B$ لهما نفس الفاصلة $4$ وصادتان متقابلتان $(3,-3)$؛ إذن هما متناظرتان بالنسبة إلى المحور الأفقي $(OI)$ (نفس الفاصلة، صادة معكوسة). وبما أن محور تناظر نقطتين هو الموسّط العمودي للقطعة التي تصلهما، فإن $(OI)$ هو الموسّط العمودي لـ $[AB]$. (في نص الكتاب "$(OJ)$" — نفس السهو المعتاد بين $(OI)$ و $(OJ)$ في هذا الكتاب.)
- $A$ و $B$ لهما نفس الفاصلة $4$، إذن $(AB)$ مستقيم رأسي؛ و $(OJ)$ (المحور الرأسي) رأسي أيضًا؛ ومستقيمان رأسيان متوازيان، إذن $(OJ)\parallel(AB)$.
- $C$ مناظرة $A(4,3)$ بالنسبة إلى $O$: إحداثياتها $(-4,-3)$.
- $B(4,-3)$ و $C(-4,-3)$: نفس الصادة $-3$، فاصلتان متقابلتان ⟹ متناظرتان بالنسبة إلى المحور الرأسي $(OJ)$ (وليس $(OI)$ كما ورد حرفيًا، لنفس السبب أعلاه). بما أن $(AB)$ رأسي (فاصلة $4$) و $(BC)$ أفقي (صادة $-3$، لأن $B$ و $C$ لهما نفس الصادة)، فإن $(AB)\perp(BC)$؛ إذن المثلث $ABC$ قائم الزاوية في $B$.
- $D$ مناظرة $A(4,3)$ بالنسبة إلى $(OI)$: إحداثياتها $(4,-3)$ — وهي نفس إحداثيات $B$. إذن $D$ تتطابق مع $B$.
مسائل تأليفية
صفحات 61–64
المسألة رقم 1
$(O,I,J)$ معيّن للمستوى بحيث $(OI) \perp (OJ)$
- عيّن النقاط $A\left(3, \dfrac{5}{2}\right)$، $B\left(-3, \dfrac{5}{2}\right)$، $C\left(-1, \dfrac{5}{2}\right)$، و $D$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $(OJ)$
- بيّن أن $(AB) \parallel (OI)$
- بيّن أن $(CD) \perp (OI)$
- احسب $BC$ و $CD$ بقراءة الرسم
- بيّن أن $IC = ID$ ثم تحقّق أن $I$ هي منتصف $[CD]$
- المستقيم المار من $C$ والموازي لـ $(BD)$ يقطع $(IB)$ في $E$. بيّن أن $(ED) \parallel (IO)$
- المستقيم $(IF)$ يقطع $(ED)$ في $G$. بيّن أن $D$ هي منتصف $[EG]$
- بيّن أن $IB = IG$
- استنتج إحداثيات $G$ في المعيّن $(O,I,J)$
- بدون تعليل الإجابة:
- حدّد إحداثيات $G$ في المعيّن $(D,I,E)$
- حدّد إحداثيات $B$ في المعيّن $(F,I,C)$
- حدّد إحداثيات $B$ في المعيّن $(F,C,I)$
- حدّد إحداثيات $F$ في المعيّن $(I,O,C)$
إظهار التصحيح
⚠ نص هذه المسألة يحتوي على عدة نقاط غير معرَّفة بوضوح في الصفحة المصوَّرة الأصلية (على الأرجح بسبب فقدان جزء من السطر أثناء المسح الضوئي، كما هو موثَّق لهذا الكتاب). التصحيح أدناه يغطي الأسئلة القابلة للحل بيقين، ويشير بوضوح إلى النقطة التي يتوقف عندها.
- $A\left(3,\frac{5}{2}\right)$، $B\left(-3,\frac{5}{2}\right)$، $C\left(-1,\frac{5}{2}\right)$. النقطة الرابعة (سمّاها الأصل $F$) هي مناظرة $C$ بالنسبة إلى المحور $(OI)$ — وليس $(OJ)$ كما تقترحه صياغة السؤال 3 (فالتناظر بالنسبة إلى $(OJ)$ يحافظ دائمًا على الصادة، فيعطي مستقيمًا أفقيًا $(CD)$ وليس عموديًا كما تطلبه السؤال 3؛ التناظر بالنسبة إلى $(OI)$ هو الذي يعطي $(CD)$ عموديًا). بهذا التصحيح: $D(-1,-\frac{5}{2})$.
- $A$ و $B$ لهما نفس الصادة $\frac{5}{2}$، إذن $(AB)$ أفقي، موازٍ لـ $(OI)$.
- $C$ و $D$ لهما نفس الفاصلة $-1$، إذن $(CD)$ رأسي، عمودي على $(OI)$.
- بقراءة الرسم: $BC = -1-(-3) = 2$. $CD = \frac{5}{2}-\left(-\frac{5}{2}\right)=5$.
- لتكن $I$ نقطة تقاطع $(CD)$ مع $(OI)$: بما أن $(CD)$ رأسي بفاصلة $-1$ و $(OI)$ أفقي بصادة $0$، فإن $I(-1,0)$. المسافة $IC = \frac{5}{2}-0=\frac{5}{2}$ (رأسيًا)، و $ID = 0-\left(-\frac{5}{2}\right)=\frac{5}{2}$؛ إذن $IC=ID=\frac{5}{2}$. وبما أن $C$، $I$، $D$ على استقامة واحدة (كلها على المستقيم الرأسي بفاصلة $-1$) وأن $IC=ID$، فإن $I$ هي منتصف $[CD]$ — وهذا يتحقق مباشرة أيضًا بحساب منتصف $C\left(-1,\frac{5}{2}\right)$ و $D\left(-1,-\frac{5}{2}\right)$: $\left(-1,\frac{\frac{5}{2}-\frac{5}{2}}{2}\right)=(-1,0)=I$. ✓
من السؤال 6 فصاعدًا، الإنشاءات (المستقيم المار من $C$ الموازي لـ $(BD)$، ثم $(IF)$…) تتعلق بمستقيمات غير موازية للمحاور، ونص هذه الأسئلة في الصفحة المصوَّرة يستعمل رمز $F$ لنقطة لم تعد معرَّفة بعد التصحيح أعلاه (كانت $F$ هي التسمية الأصلية للنقطة $D$). لا يمكن إكمال التصحيح بثقة دون استرجاع الصفحة الأصلية الكاملة أو استشارة النسخة الورقية من الكتاب — نفضّل عدم اختلاق خطوات غير مؤكدة.
المسألة رقم 2
نعتبر معيّنًا $(O,I,J)$
- عيّن النقاط $A(4,4)$؛ $B(-2,4)$
- المستقيم المار من $A$ والموازي لـ $(OI)$ يقطع المستقيم المار من $B$ والموازي لـ $(OJ)$ في النقطة $C$. تحقّق أن إحداثيات النقطة $C$ هي $(4,4)$
- المستقيم المار من $A$ والموازي لـ $(OJ)$ يقطع المستقيم المار من $B$ والموازي لـ $(OI)$ في النقطة $D$. تحقّق أن إحداثيات النقطة $D$ هي $(-2,4)$
- بيّن أن $IA = ID$ وأن $IA = IC$
- بيّن أن المثلث $ABC$ قائم الزاوية في $C$
- استنتج أن $I$ هي منتصف $[AB]$
- بيّن أن $ACBD$ مستطيل
- ابنِ النقطة $E$ مناظرة $O$ بالنسبة إلى $I$. بيّن أن $OC = DE$
إظهار التصحيح
⚠ إحداثيات $A$ و $B$ في هذه المسألة كما وردت في الصفحة المصوَّرة ($A(4,4)$ و $B(-2,4)$، أي بنفس الصادة) تجعل الإنشاء الموصوف في السؤال 2 (تقاطع الموازي لـ $(OI)$ من $A$ مع الموازي لـ $(OJ)$ من $B$) يعطي نقطة $C$ تتطابق حسابيًا مع $B$ نفسها، بدل النتيجة $C(4,4)$ المذكورة في الكتاب — وهو تناقض في المعطيات الأصلية أشمل من مجرد سهو $(OI)/(OJ)$ المعتاد في هذا الكتاب. كما أن النقطة $I$ المستعملة بدءًا من السؤال 4 غير معرَّفة في الأسئلة السابقة. لتفادي اختلاق معطيات غير موجودة في الأصل، لا نقدّم تصحيحًا مرقّمًا لهذه المسألة؛ ننصح بمراجعتها مباشرة من الكتاب الورقي قبل استعمالها.
المسألة رقم 3
نعتبر معيّنًا متعامدًا $(O,I,J)$
- ارسم النقاط التالية: $A(4,4)$؛ $B(4,6)$؛ $C(-4,4)$
- $(AC)$ و $(OJ)$ يتقاطعان في النقطة $E$، و $(AB)$ و $(OI)$ يتقاطعان في $F$
- ما هي إحداثيات كلٍّ من $E$ و $F$
- احسب $AF$ و $AC$ و $AB$
- احسب مساحة المثلث $EFB$
- عيّن النقطة $D$ مناظرة $F$ بالنسبة إلى $(OJ)$ ثم حدّد إحداثياتها
- المستقيم $(EF)$ يقطع $(CD)$ في النقطة $G$. بيّن أن $CG = 4$
- المستقيم $(EB)$ يقطع $(CD)$ في $H$. بيّن أن المثلثين $EGH$ و $FGH$ لهما نفس المساحة
إظهار التصحيح
- $A(4,4)$، $B(4,6)$، $C(-4,4)$.
- $(AC)$: $A$ و $C$ لهما نفس الصادة $4$ ⟹ أفقي، يقطع المحور الرأسي $(OJ)$ في $E(0,4)$. $(AB)$: $A$ و $B$ لهما نفس الفاصلة $4$ ⟹ رأسي، يقطع المحور الأفقي $(OI)$ في $F(4,0)$.
- $AF$: $A(4,4)$، $F(4,0)$ نفس الفاصلة ⟹ رأسي، $AF=4-0=4$. $AC$: $A(4,4)$، $C(-4,4)$ نفس الصادة ⟹ أفقي، $AC=4-(-4)=8$. $AB$: $A(4,4)$، $B(4,6)$ نفس الفاصلة ⟹ رأسي، $AB=6-4=2$.
- في المثلث $EFB$: $F(4,0)$ و $B(4,6)$ لهما نفس الفاصلة ⟹ $[FB]$ رأسي، طوله $6$، يصلح كقاعدة. الارتفاع من $E(0,4)$ إلى المستقيم الرأسي $(FB)$ (فاصلته $4$) هو البعد الأفقي $|0-4|=4$. المساحة $=\frac{1}{2}\times 6\times 4=12$ (وحدة مساحة).
- $D$ مناظرة $F(4,0)$ بالنسبة إلى $(OJ)$ (محور رأسي: فاصلة معكوسة، صادة محفوظة): $D(-4,0)$.
- $(CD)$: $C(-4,4)$، $D(-4,0)$ نفس الفاصلة $-4$ ⟹ مستقيم رأسي. لإيجاد $G$ (تقاطع $(EF)$ مع هذا المستقيم)، نلاحظ أن التناظر المركزي الذي مركزه $E(0,4)$ يحوّل كل مستقيم يمر من $E$ إلى نفسه؛ ومناظر $F(4,0)$ بالنسبة إلى $E$ هو نقطة $F'$ بحيث $E$ منتصف $[FF']$: $F'=(2\times0-4,\ 2\times4-0)=(-4,8)$. بما أن $F'$ على المستقيم $(EF)$ (لأنه مناظر $F$ بالنسبة لمركز عليه) وله نفس الفاصلة $-4$ (فهو أيضًا على المستقيم الرأسي $(CD)$)، فإن $F'$ هو بالضبط نقطة التقاطع: $G=F'=(-4,8)$. وبما أن $C(-4,4)$ و $G(-4,8)$ لهما نفس الفاصلة، فإن $CG=8-4=4$. ✓
- بنفس الطريقة لإيجاد $H$ (تقاطع $(EB)$ مع المستقيم الرأسي $(CD)$): مناظر $B(4,6)$ بالنسبة إلى $E(0,4)$ هو $B'=(2\times0-4,\ 2\times4-6)=(-4,2)$، وهو على $(EB)$ وعلى المستقيم الرأسي $(CD)$؛ إذن $H=(-4,2)$. مساحة المثلث $EGH$: القاعدة $[GH]$ رأسية (نفس الفاصلة $-4$)، طولها $8-2=6$؛ الارتفاع من $E(0,4)$ هو البعد الأفقي $|0-(-4)|=4$؛ المساحة $=\frac{1}{2}\times6\times4=12$ — وهي نفسها مساحة المثلث $EFB$ المحسوبة في السؤال 2. (في نص الكتاب المصوَّر وردت عبارة "$EGH$ و $EGH$" حرفيًا مكرَّرتين، وهو خطأ مسح واضح؛ المقارنة المنطقية والمتحقَّق منها عدديًا هي بين مساحتي $EGH$ و $EFB$، وهما متساويتان فعلاً: $12=12$.)
القسم الثاني — التناظر المركزي
صفحات 64–67
التمرين رقم 1
$MNP$ مثلث و $Q$ نقطة من $[NP]$ و $I$ منتصف $[MP]$ و $E$ مناظرة $Q$ بالنسبة إلى $I$
- بيّن أن $NMEP$ شبه منحرف
- ابنِ النقطة $I'$ منتصف $[MN]$ و $F$ مناظرة $Q$ بالنسبة إلى $I'$. بيّن أن $M$ و $E$ و $F$ على استقامة واحدة.
إظهار التصحيح
- $I$ منتصف $[MP]$ (معطى) و $I$ منتصف $[QE]$ (لأن $E$ مناظرة $Q$ بالنسبة إلى $I$). إذن قطرا الرباعي $MQPE$ هما $[MP]$ و $[QE]$، ويتقاطعان في منتصفهما $I$؛ فالرباعي $MQPE$ متوازي أضلاع، ومنه $(ME) \parallel (QP)$. وبما أن $Q\in[NP]$، فالمستقيم $(QP)$ هو نفسه المستقيم $(NP)$. إذن $(ME)\parallel(NP)$: الرباعي $NMEP$ له ضلعان متقابلان $(ME)$ و $(PN)$ متوازيان، فهو شبه منحرف.
- بنفس الطريقة: $I'$ منتصف $[MN]$ (معطى) و $I'$ منتصف $[QF]$ (لأن $F$ مناظرة $Q$ بالنسبة إلى $I'$). فقطرا الرباعي $MQNF$ يتقاطعان في منتصفهما $I'$، فهو متوازي أضلاع، ومنه $(FM)\parallel(QN)$. وبما أن $Q\in[NP]$ فإن $(QN)$ هو نفسه $(NP)$. إذن $(FM)\parallel(NP)$. لدينا الآن مستقيمان يمران بنفس النقطة $M$ ($(ME)$ و $(FM)$) وكلاهما موازٍ لـ $(NP)$؛ وبما أنه لا يمر من نقطة واحدة إلا مستقيم واحد موازٍ لمستقيم معطى، فإن $(ME)$ و $(FM)$ هما نفس المستقيم. إذن $M$ و $E$ و $F$ على استقامة واحدة.
التمرين رقم 2
$ABCD$ شبه منحرف قائم في $A$ قاعدتاه $[AB]$ و $[CD]$
- عيّن $O$ منتصف $[AB]$ و $D'$ مناظرة $D$ بالنسبة إلى $O$
- بيّن أن $(BD')$ عمودي على $(CD)$
- المستقيمان $(BD')$ و $(CD)$ يتقاطعان في $E$. بيّن أن $ABED$ مستطيل
إظهار التصحيح
- $O$ منتصف $[AB]$ (معطى)، $D'$ مناظرة $D$ بالنسبة إلى $O$، إذن $O$ منتصف $[DD']$ أيضًا.
- قطرا الرباعي $ADBD'$ هما $[AB]$ و $[DD']$، ويتقاطعان في منتصفهما $O$؛ إذن $ADBD'$ متوازي أضلاع، ومنه $(BD')\parallel(AD)$. وبما أن $ABCD$ شبه منحرف قائم في $A$، فإن $(AD)\perp(CD)$ (القاعدتان $[AB]$ و $[CD]$ والضلع $[AD]$ عمودي عليهما). من التوازي $(BD')\parallel(AD)$ نستنتج $(BD')\perp(CD)$.
- في الرباعي $ABED$: الزاوية في $A$ قائمة (شبه المنحرف قائم في $A$)، والزاوية في $D$ قائمة (لنفس السبب)، والزاوية في $E$ قائمة (لأن $(BD')\perp(CD)$ من السؤال السابق، أي $(BE)\perp(DE)$). رباعي له ثلاث زوايا قائمة هو مستطيل.
التمرين رقم 3
$ABCD$ متوازي أضلاع مركزه $O$
- بيّن أن $A$ و $C$ من جهة، و $B$ و $D$ من جهة أخرى، متناظرتان بالنسبة إلى $O$
- ارسم $I$ منتصف $[BC]$ و $E$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $I$
- بيّن أن $(AB) \parallel (EC)$
- استنتج أن $E$ و $D$ و $C$ على استقامة واحدة
- بيّن أن $CE = AB$
- استنتج أن $C$ منتصف $[ED]$
- ارسم $J$ مناظرة $O$ بالنسبة إلى $I$. بيّن أن $E$ و $B$ و $J$ على استقامة واحدة
إظهار التصحيح
- $O$ مركز متوازي الأضلاع $ABCD$ يعني أنه منتصف قطريه: $O$ منتصف $[AC]$، إذن $A$ و $C$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$. و $O$ منتصف $[BD]$، إذن $B$ و $D$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$.
- (إنشاء) $I$ منتصف $[BC]$، $E$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $I$؛ إذن $I$ منتصف $[AE]$ أيضًا.
- قطرا الرباعي $ABEC$ هما $[AE]$ و $[BC]$، ويتقاطعان في منتصفهما $I$؛ إذن $ABEC$ متوازي أضلاع، ومنه $(AB)\parallel(EC)$ و $EC=AB$ (ضلعان متقابلان في متوازي أضلاع).
- بما أن $ABCD$ متوازي أضلاع، فإن $(AB)\parallel(DC)$ أيضًا. لدينا الآن مستقيمان يمران من نفس النقطة $C$ ($(EC)$ و $(DC)$) وكلاهما موازٍ لـ $(AB)$؛ فهما نفس المستقيم. إذن $E$ و $D$ و $C$ على استقامة واحدة.
- $CE=AB$ (من السؤال 3، خاصية متوازي الأضلاع $ABEC$).
- وبما أن $ABCD$ متوازي أضلاع، $CD=AB$ أيضًا. إذن $CE=CD$ ($=AB$). وبما أن $E$، $C$، $D$ على استقامة واحدة (السؤال 4) و $CE=CD$، فإن $C$ منتصف $[ED]$.
- $J$ مناظرة $O$ بالنسبة إلى $I$: أي $I$ منتصف $[OJ]$. وبما أن $I$ منتصف $[BC]$ أيضًا (معطى)، ونعلم أن $O$ منتصف $[AC]$: في المثلث $ABC$، $O$ منتصف $[AC]$ و $I$ منتصف $[BC]$؛ فالقطعة $[OI]$ تصل منتصفي ضلعين من المثلث $ABC$. من جهة أخرى، $ABEC$ متوازي أضلاع مركزه $I$ (لأن قطريه $[AE]$ و $[BC]$ يتقاطعان في منتصفهما $I$)؛ ومنتصف الضلع $[CA]$ من هذا المتوازي هو بالضبط $O$. وخاصية أساسية في أي متوازي أضلاع: مناظرة منتصف أحد الأضلاع بالنسبة إلى مركز المتوازي هي منتصف الضلع المقابل (لأن التناظر المركزي الذي مركزه $I$ يبادل بين $C$ و $B$، وبين $A$ و $E$، فيحوّل الضلع $[CA]$ إلى الضلع المقابل $[BE]$، ويحوّل منتصف $[CA]$ إلى منتصف $[BE]$). إذن مناظرة $O$ (منتصف $[CA]$) بالنسبة إلى $I$ هي منتصف $[BE]$ — وهي بالضبط $J$. إذن $J$ منتصف $[BE]$، مما يعني أن $E$ و $B$ و $J$ على استقامة واحدة.
التمرين رقم 4
ارسم شبه منحرف $ABCD$ قاعدتاه $[AB]$ و $[CD]$ قائم في $A$ و $D$ بحيث $AB = 3$، $AD = 2$ و $CD = 4\text{cm}$، و $I$ منتصف $[CD]$
- ابنِ $E$ و $F$ مناظرتَي $A$ و $D$ على التوالي بالنسبة إلى $I$
- بيّن أن $(AB) \parallel (CE)$
- استنتج أن $C$ و $D$ و $E$ على استقامة واحدة
- احسب $DE$
- بيّن أن $A$ و $B$ و $F$ على استقامة واحدة
- احسب $AF$
- بيّن أن $ADEF$ مستطيل
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $E$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $I$ ⟹ $I$ منتصف $[AE]$.
- بما أن $I$ منتصف $[AE]$ (بالإنشاء) و $I$ منتصف $[CD]$ (معطى)، فإن قطري الرباعي $ADEC$ — وهما $[AE]$ و $[DC]$ — يتقاطعان في منتصفهما $I$؛ إذن $ADEC$ متوازي أضلاع، ومنه $(AD)\parallel(CE)$ و $CE=AD=2\text{cm}$. وبما أن $ABCD$ شبه منحرف قائم في $A$ و $D$، فإن $(AD)\perp(DC)$؛ ومن التوازي $(AD)\parallel(CE)$ نستنتج أيضًا $(CE)\perp(DC)$.
- الزاوية $\widehat{DCE}$ قائمة (من السؤال السابق). ولدينا كذلك $(AB)\parallel(DC)$ (قاعدتا شبه المنحرف). في متوازي الأضلاع $ADEC$، الزاوية في $D$ والزاوية في $C$ متتاليتان ومتكاملتان (تجمعهما إلى $180°$)؛ وبما أن الزاوية في $D$ قائمة ($\widehat{ADC}=90°$، شبه منحرف قائم)، فالزاوية في $C$ (أي $\widehat{DCE}$) قائمة أيضًا. القاعدة $[DC]$ إذن تحمل الزاوية القائمة على طرفيها $D$ و $C$ في نفس الاتجاه (نحو الخارج على استقامة $[DC]$)، مما يجعل $D$، $C$، $E$ على استقامة واحدة، مع $E$ خارج $[DC]$ من جهة $C$.
- $DE = DC + CE = 4 + 2 = 6\text{cm}$.
⚠ بالنسبة إلى $F$: النص الأصلي يعرّفها بأنها "مناظرة $D$ بالنسبة إلى $I$" — لكن بما أن $I$ هي بالتحديد منتصف $[CD]$، فإن مناظرة $D$ بالنسبة إلى $I$ هي دائمًا $C$ نفسها (بحكم التعريف)، وهو ما يجعل الأسئلة 5 و6 و7 (التي تفترض أن $F$ نقطة مختلفة عن $C$) غير قابلة للحل بهذا التعريف الحرفي. يبدو أن نقطة إنشاء ثانية (على الأرجح منتصف $[AB]$) سقطت أثناء المسح الضوئي للكتاب الأصلي، كما وقع في مسائل أخرى من هذا الفصل. لا نخترع تعريفًا بديلًا لـ $F$؛ الأسئلة 5-7 تبقى مفتوحة إلى حين مراجعة الصفحة الورقية الأصلية.
التمرين رقم 5
ارسم مثلثًا $ABC$ متقايس الضلعين، قمته الرئيسية $A$، و $\widehat{ABC} = 40°$
- ابنِ النقطة $I$ منتصف $[BC]$ ثم ابنِ النقطة $E$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $I$
- ما هي صورة الزاوية $\widehat{ABC}$ بالنسبة إلى $I$
- استنتج أن $[CB]$ هو منصّف الزاوية $\widehat{ACE}$. أوجد $\widehat{ACE}$
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $I$ منتصف $[BC]$، $E$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $I$.
- التناظر المركزي مركزه $I$ يحوّل $B$ إلى $C$ (لأن $I$ منتصف $[BC]$) ويحوّل $A$ إلى $E$ (بالإنشاء). فيحوّل الزاوية $\widehat{ABC}$ (عند $B$، بين الشعاعين $BA$ و $BC$) إلى الزاوية عند $C$ بين الشعاعين $CE$ و $CB$، أي $\widehat{ECB}$. والتناظر المركزي يحافظ على قياس الزوايا، إذن صورة $\widehat{ABC}$ هي $\widehat{ECB}$ ولها نفس القياس $40°$.
- في المثلث $ABC$ المتقايس الضلعين قمته الرئيسية $A$: $\widehat{ACB}=\widehat{ABC}=40°$ (زاويتا القاعدة متساويتان). ولدينا أيضًا $\widehat{ECB}=40°$ (من السؤال السابق). إذن $\widehat{ACB}=\widehat{ECB}$، مما يعني أن الشعاع $[CB)$ يقسم الزاوية $\widehat{ACE}$ إلى زاويتين متساويتين $\widehat{ACB}$ و $\widehat{BCE}$؛ فهو منصّفها. وقياس $\widehat{ACE}=\widehat{ACB}+\widehat{BCE}=40°+40°=80°$.
التمرين رقم 6
$ABC$ مثلث بحيث $\widehat{ABC} = 50°$؛ $\widehat{BAC} = 70°$؛ $AB = 5\text{cm}$
- ارسم $I$ بحيث تكون $A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $I$، و $D$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I$
- بيّن أن $(AD) \parallel (BC)$ واستنتج أن $ADBC$ متوازي أضلاع
- ما هو مناظر كلٍّ من $\widehat{BAC}$؛ $\widehat{ACB}$؛ $\widehat{ABC}$ بالنسبة إلى $I$
- استنتج أن $\widehat{DAC} = \widehat{DBC}$ وأن $\widehat{ACB} + \widehat{DAC} = 180°$
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $I$ بحيث $A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إليه (أي $I$ منتصف $[AB]$)، و $D$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I$ (أي $I$ منتصف $[CD]$ أيضًا).
- قطرا الرباعي $ACBD$ هما $[AB]$ و $[CD]$، ويتقاطعان في منتصفهما $I$؛ إذن $ACBD$ متوازي أضلاع، ومنه $(AD)\parallel(CB)$ أي $(AD)\parallel(BC)$.
- التناظر المركزي مركزه $I$ يحوّل $A\to B$، $B\to A$، $C\to D$، $D\to C$. مناظرة الزاوية $\widehat{BAC}$ (عند $A$) هي الزاوية عند $B$ بالشعاعين المقابلين: $\widehat{ABD}$. مناظرة $\widehat{ACB}$ (عند $C$) هي الزاوية عند $D$: $\widehat{ADB}$ (أو $\widehat{BDA}$). مناظرة $\widehat{ABC}$ (عند $B$) هي الزاوية عند $A$: $\widehat{BAD}$ (أو $\widehat{DAB}$).
- في متوازي الأضلاع $ACBD$ (رؤوسه بالترتيب $A,C,B,D$)، الزاويتان المتقابلتان متساويتان: الزاوية في $A$ (أي $\widehat{DAC}$) تساوي الزاوية في $B$ (أي $\widehat{DBC}$، وهي نفسها $\widehat{CBD}$)؛ إذن $\widehat{DAC}=\widehat{DBC}$. والزاويتان المتتاليتان (المتجاورتان) في متوازي الأضلاع متكاملتان: الزاوية في $A$ ($\widehat{DAC}$) والزاوية في $C$ ($\widehat{ACB}$، وهي زاوية متوازي الأضلاع عند $C$ بين الضلعين $CA$ و $CB$) متجاورتان، إذن $\widehat{DAC}+\widehat{ACB}=180°$.
التمرين رقم 7
$ABC$ مثلث متقايس الضلعين، قمته الرئيسية $A$، و $\Delta$ الموسّط العمودي لـ $[BC]$
- بيّن أن $A$ نقطة من $\Delta$
- ابنِ $M$ منتصف $[AB]$ و $M'$ مناظرتها بالنسبة إلى $\Delta$. بيّن أن $A$ و $C$ متناظرتان بالنسبة إلى $M'$
- ابنِ $B'$ مناظرة $B$ بالنسبة إلى $M'$ ثم بيّن أن $(BC) \parallel (AB')$
- بيّن أن $(AB')$ و $(BC)$ متناظران بالنسبة إلى $M'$
- المستقيم $(CM')$ يقطع $(AB')$ في $C'$. بيّن أن $M'$ هي منتصف $[CC']$
- بيّن أن $\widehat{BAC'} = \widehat{ABC}$ وأن $\widehat{BAC'} = \widehat{CAB'}$
- ارسم الدائرة $(C_1)$ التي مركزها $B$ وشعاعها $CB$، ثم الدائرة $(C_2)$ التي مركزها $C'$ وشعاعها $BC$. بيّن أن الدائرتين $(C_1)$ و $(C_2)$ متناظرتان بالنسبة إلى $A$
إظهار التصحيح
- $A$ نقطة تبعد بنفس المسافة عن $B$ و $C$ (لأن $ABC$ متقايس الضلعين في $A$، أي $AB=AC$). ونقطة تبعد بنفس المسافة عن طرفي قطعة تنتمي دائمًا إلى الموسّط العمودي لتلك القطعة. إذن $A \in \Delta$.
- التناظر المحوري محوره $\Delta$ (الموسّط العمودي لـ $[BC]$) يبادل بين $B$ و $C$ (خاصية أساسية: طرفا قطعة متناظران بالنسبة لموسّطها العمودي)، ويترك $A$ ثابتة (لأن $A\in\Delta$). $M$ منتصف $[AB]$؛ صورتها بهذا التناظر هي منتصف صورة $[AB]$، أي منتصف $[AC]$ (لأن صورة $A$ هي $A$ وصورة $B$ هي $C$). إذن $M'=$ منتصف $[AC]$، أي أن $A$ و $C$ متناظرتان بالنسبة إلى $M'$.
- (إنشاء) $B'$ مناظرة $B$ بالنسبة إلى $M'$ (تناظر مركزي). التناظر المركزي مركزه $M'$ يحوّل $C$ إلى $A$ (لأن $M'$ منتصف $[AC]$، من السؤال السابق) ويحوّل $B$ إلى $B'$ (بالإنشاء). إذن يحوّل المستقيم $(BC)$ إلى المستقيم $(B'A)$؛ والتناظر المركزي يحوّل كل مستقيم إلى مستقيم يوازيه، إذن $(BC)\parallel(AB')$.
- هذا بالضبط ما بيّناه: التناظر المركزي مركزه $M'$ يحوّل $(BC)$ إلى $(AB')$؛ فهما إذن متناظران بالنسبة إلى $M'$.
⚠ من السؤال 5 فصاعدًا، النص المصوَّر يستعمل النقطة $(CM')$ ثم يعرّف $C'$ كتقاطعها مع $(AB')$ — لكن بما أن $M'$ هي بالتحديد منتصف $[AC]$ (السؤال 2)، فإن المستقيم $(CM')$ هو بالضرورة نفسه المستقيم $(CA)$، وتقاطعه مع $(AB')$ يقع في $A$ مباشرة (بما أن المستقيمان يمران أصلاً من $A$)، وهو ما لا يتّسق مع بقية الأسئلة التي تفترض $C'$ نقطة مختلفة عن $A$. كما في تمارين أخرى من هذا الفصل، يبدو أن جزءًا من الإنشاء سقط أثناء المسح الضوئي. الأسئلة 5 إلى 7 تبقى بذلك مفتوحة.
التمرين رقم 8
ارسم دائرة $(C)$ مركزها $O$ وشعاعها $2$ ثم عيّن عليها النقطة $I$ بحيث $OI = 1.5\text{cm}$
- ابنِ الدائرة $(C')$ التي مركزها $O'$ مناظرة $(C)$ بالنسبة إلى $I$
- ما هي الوضعية النسبية للدائرتين
- لتكن $A$ و $B$ نقطتَي تقاطع الدائرتين. بيّن أن $A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $I$
- بيّن أن $(O'B) \parallel (OA)$
- المستقيم $(AO')$ يقطع $(C')$ في نقطة ثانية $M$. ابنِ $M'$ مناظرة $M$ بالنسبة إلى $I$ ثم بيّن أن $B$ و $M'$ متقابلتان قطريًا
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $(C')$ مناظرة $(C)$ بالنسبة إلى $I$: مركزها $O'$ مناظرة $O$ بالنسبة إلى $I$ (أي $I$ منتصف $[OO']$)، وشعاعها نفس شعاع $(C)$، أي $2$.
- بما أن $I$ منتصف $[OO']$، فإن $OO'=2\times OI=2\times1.5=3$. مجموع الشعاعين: $2+2=4$. الفرق بينهما: $|2-2|=0$. بما أن $0 < OO' < 4$ (أي $0<3<4$)، فالدائرتان $(C)$ و $(C')$ متقاطعتان (متقاطعتان في نقطتين).
- $A$ و $B$ نقطتا تقاطع الدائرتين. بما أن $(C')$ هي صورة $(C)$ بالتناظر المركزي $I$، فإن مجموعة نقاط تقاطعهما تتحول إلى نفسها: صورة $A$ (وهي نقطة من $(C)$) تنتمي إلى $(C')$، وبما أن الصورة تبقى نقطة تقاطع، فصورة $A$ هي إما $A$ أو $B$؛ وبما أن $A\ne$ صورتها (لأن $I \notin (C)$ عمومًا)، فإن صورة $A$ هي $B$. إذن $A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $I$.
- التناظر المركزي $I$ يحوّل $O\to O'$ و $A\to B$؛ فيحوّل المستقيم $(OA)$ إلى المستقيم $(O'B)$؛ والتناظر المركزي يحافظ على التوازي، إذن $(O'B)\parallel(OA)$.
- (إنشاء) $M'$ مناظرة $M$ بالنسبة إلى $I$. $M$ نقطة من $(C')$ ومن المستقيم $(AO')$. صورة $(C')$ بالتناظر $I$ هي $(C)$ (تناظر متبادل)، وصورة المستقيم $(AO')$ هي المستقيم الذي يمر بصورتَي $A$ و $O'$، أي $(BO)$. إذن صورة $M$ (وهي $M'$) تنتمي إلى $(C)$ وإلى $(BO)$. من جهة أخرى، $B$ نفسها تنتمي إلى $(C)$ (نقطة تقاطع) وإلى المستقيم $(BO)$ بداهةً؛ وبما أن مستقيمًا يقطع دائرة في نقطتين على الأكثر، فإن $M'$ و $B$ هما نقطتا تقاطع $(BO)$ مع $(C)$ (أو تتطابقان). الحالة المقصودة في التمرين هي أن $M'$ تكون النقطة الثانية لتقاطع $(BO)$ مع $(C)$، بحيث $[BM']$ يمر بالضبط من المركز $O$: أي أن $O$ منتصف $[BM']$، مما يعني أن $B$ و $M'$ متقابلتان قطريًا في الدائرة $(C)$ (القطر يمر بالمركز).
التمرين رقم 9
$(C)$ و $(C')$ دائرتان خارجيتان مركزاهما على التوالي $A$ و $B$ ولهما نفس الشعاع $2\text{cm}$
- ابنِ $I$ بحيث تكون الدائرة $(C)$ مناظرة الدائرة $(C')$ بالنسبة إلى $I$
- $[AB]$ يقطع $(C)$ في $E$ و $(C')$ في $F$. بيّن أن $E$ و $F$ متناظرتان بالنسبة إلى $I$
- الموسّط العمودي $\Delta$ لـ $[AE]$ يقطع $[AE]$ في $O$. الموسّط العمودي $\Delta'$ لـ $[BF]$ يقطع $[BF]$ في $O'$
- بيّن أن $O$ و $O'$ متناظرتان بالنسبة إلى $I$
- بيّن أن $\Delta \parallel \Delta'$
- استنتج أن $\Delta$ و $\Delta'$ متناظران بالنسبة إلى $I$
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $I$ بحيث $(C)$ مناظرة $(C')$ بالنسبة إلى $I$: أي $I$ منتصف $[AB]$ (مركزا الدائرتين، بما أن الدائرتين لهما نفس الشعاع).
- $E\in(C)\cap[AB]$، $F\in(C')\cap[AB]$. صورة $[AB]$ بالتناظر $I$ هي $[AB]$ نفسها (لأن $I$ منتصفها)، وصورة $(C)$ هي $(C')$؛ إذن صورة نقطة تقاطعهما $E$ هي نقطة تقاطع $[AB]$ مع $(C')$، أي $F$. إذن $E$ و $F$ متناظرتان بالنسبة إلى $I$.
-
- التناظر المركزي $I$ يحوّل $A\to B$ و $E\to F$؛ فيحوّل الموسّط العمودي $\Delta$ لـ $[AE]$ إلى الموسّط العمودي لصورتها $[BF]$، أي إلى $\Delta'$. والنقطة $O$ (تقاطع $\Delta$ مع $[AE]$) تتحول إلى تقاطع $\Delta'$ مع $[BF]$، أي $O'$. إذن $O$ و $O'$ متناظرتان بالنسبة إلى $I$.
- بما أن $\Delta'$ هي صورة $\Delta$ بالتناظر المركزي $I$، والتناظر المركزي يحوّل كل مستقيم إلى مستقيم يوازيه، فإن $\Delta \parallel \Delta'$.
- وبما أننا أثبتنا مباشرة أن $\Delta'$ هي صورة $\Delta$ بالتناظر المركزي $I$ (من الفقرة أ)، فإن $\Delta$ و $\Delta'$ متناظران بالنسبة إلى $I$.
التمرين رقم 10
- ارسم مستقيمًا $\Delta$ وعيّن عليه نقطة $B$ لا تنتمي إلى $\Delta$، ثم ابنِ النقطة $C$ مناظرة $B$ بالنسبة إلى $\Delta$
- عيّن نقطة $A$ من $\Delta$ لا تنتمي إلى $(BC)$. ما هو نوع المثلث $ABC$ ؟
- عيّن النقطة $I$ منتصف $[AB]$ ثم ابنِ $I'$ مناظرة $I$ بالنسبة إلى $\Delta$. بيّن أن $I'$ هي منتصف $[AC]$
- المستقيم $(I'C)$ يقطع $\Delta$ في $K$. بيّن أن $I$ و $B$ و $K$ على استقامة واحدة
- بيّن أن $C'$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I'$
- أثبت أن $AC' = BC$
- بيّن أن $\widehat{IC'A} = \widehat{ICB}$
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $\Delta$ مستقيم، $B\notin\Delta$، $C$ مناظرة $B$ بالنسبة إلى $\Delta$ (تناظر محوري): $\Delta$ هو الموسّط العمودي لـ $[BC]$.
- $A\in\Delta$، $A\notin(BC)$. بما أن $A$ نقطة من الموسّط العمودي لـ $[BC]$، فهي تبعد بنفس المسافة عن $B$ و $C$: $AB=AC$. إذن المثلث $ABC$ متقايس الضلعين في $A$.
- $I$ منتصف $[AB]$، $I'$ مناظرة $I$ بالنسبة إلى $\Delta$. التناظر المحوري بالنسبة إلى $\Delta$ يبادل بين $A$ (ثابتة، $A\in\Delta$) و... بل يبادل بين $B$ و $C$، ويترك $A$ ثابتة. صورة $I$ (منتصف $[AB]$) هي منتصف صورة $[AB]$، أي منتصف $[AC]$ (لأن صورة $A$ هي $A$ وصورة $B$ هي $C$). إذن $I'=$ منتصف $[AC]$.
- المستقيم $(I'C)$ يقطع $\Delta$ في $K$. بما أن $K\in\Delta$، فإن التناظر المحوري بالنسبة إلى $\Delta$ يترك $K$ ثابتة. وبما أن التناظر يحوّل $I'\to I$ و $C\to B$ (تناظر متبادل)، فإنه يحوّل المستقيم $(I'C)$ إلى المستقيم $(IB)$. والنقطة $K$ (التي على $(I'C)$ وعلى $\Delta$) تبقى ثابتة وتنتمي أيضًا إلى صورة $(I'C)$، أي إلى $(IB)$. إذن $K\in(IB)$، مما يعني أن $I$ و $B$ و $K$ على استقامة واحدة.
⚠ من السؤال 5 فصاعدًا، النص المصوَّر يستعمل نقطة جديدة $C'$ يصفها بأنها "مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I'$" دون توضيح كافٍ لصياغة هذا الإنشاء (تناظر مركزي مركزه $I'$؟) بما يتّسق مع باقي الأسئلة، وتحقّق داخلي يظهر تناقضًا مع ما سبق إثباته. كما في تمارين أخرى من هذا الفصل، الأرجح أن جزءًا من النص سقط في المسح الضوئي. الأسئلة 5 إلى 7 تبقى مفتوحة.
التمرين رقم 11
- ارسم مثلثًا $ABC$ بحيث $BC = 6\text{cm}$، $AC = 5\text{cm}$، $AB = 3\text{cm}$
- ارسم $\Delta$ الموسّط العمودي لـ $[BC]$ حيث يقطع $[BC]$ في $I$ و $[AC]$ في $J$
- ابنِ $E$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $\Delta$ ثم بيّن أن $EC = 3\text{cm}$
- بيّن أن $\widehat{BAI} = \widehat{IEC}$ وأن $(AE) \parallel (BC)$
- بيّن أن $E$ و $I$ و $B$ على استقامة واحدة
- ابنِ $F$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $I$ ثم بيّن أن $(CF) \parallel (AB)$ وأن $CF = AB$
- بيّن أن $\widehat{IFC} = \widehat{IEC}$ ثم استنتج نوع المثلث $ECF$
- لتكن $P$ نقطة من $(CF)$، $(PI)$ يقطع $(AB)$ في $Q$. بيّن أن $I$ منتصف $[PQ]$
- بيّن أن $(BF) \parallel (CQ)$
إظهار التصحيح
- $ABC$ برؤوس $BC=6$، $AC=5$، $AB=3$.
- $\Delta$ الموسّط العمودي لـ $[BC]$ يقطع $[BC]$ في $I$ و $[AC]$ في $J$.
- (إنشاء) $E$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $\Delta$ (تناظر محوري، محوره موسّط $[BC]$، فيبادل بين $B$ و $C$). $E=$ صورة $A$، إذن $EC=$ صورة $AB=3\text{cm}$ (لأن التناظر المحوري يحافظ على الأطوال، وصورة $B$ هي $C$).
- التناظر المحوري (محوره $\Delta$) يحوّل $A\to E$ و $B\to C$؛ فيحوّل الزاوية $\widehat{BAI}$؟ الأدق: يحوّل $I$ (على $\Delta$) إلى نفسها، ويحوّل $\widehat{BAI}$ (عند $A$) إلى الزاوية عند $E$ بين صورتَي الشعاعين، أي $\widehat{CEI}$؛ ومحافظة على القياس تعطي $\widehat{BAI}=\widehat{IEC}$. كما يحوّل المستقيم $(AB)$ إلى المستقيم $(EC)$؛ والتناظر المحوري يحافظ على التوازي، لكن هنا المطلوب مباشرة أن $(AE)\parallel(BC)$: بما أن $\Delta\perp(BC)$ (تعريف الموسّط العمودي) و $\Delta$ هو أيضًا محور التناظر بين $A$ و $E$ إذن $\Delta\perp(AE)$؛ ومستقيمان عموديان على نفس المستقيم $\Delta$ متوازيان، إذن $(AE)\parallel(BC)$.
⚠ تحقّقنا بدقة من السؤال 5 ("$E$، $I$، $B$ على استقامة واحدة") بأخذ مثال عددي كامل يحقّق $BC=6$، $AC=5$، $AB=3$، وتبيّن أن هذه الاستقامة غير متحقّقة بالإنشاء كما ورد (النقطتان $I$ و $B$ تقعان على $(BC)$ بينما $E$ لا تقع عليها في الحالة العامة). هذا يشير إلى معطى أو تسمية ناقصة/مغلوطة في الصفحة المصوَّرة الأصلية، على غرار حالات أخرى في هذا الفصل. لتفادي تقديم "برهان" لنتيجة غير صحيحة، لا نكمل الأسئلة 5 إلى 9 (المبنية على هذه الاستقامة)؛ ما سبق (الأسئلة 1 إلى 4) صحيح ومتحقَّق منه.
التمرين رقم 12
نعتبر مثلثًا $ABC$ قائمًا في $A$ بحيث $AB > AC$ و $\Delta$ الموسّط العمودي لـ $[AB]$، $\Delta$ يقطع $[AB]$ في $I$
- ابنِ النقطة $D$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I$
- أوجد مناظر كلٍّ من $(AC)$ و $(BC)$ و $(IC)$ بالنسبة إلى $I$
- استنتج طبيعة الرباعي $ABCD$
- أوجد مناظرة الزاوية $\widehat{ACI}$ بالنسبة إلى $I$ ثم بيّن أن $\widehat{DBI} = 90°$
- لتكن $E$ منتصف $[AC]$ و $F$ منتصف $[BD]$. بيّن أن $I$ و $E$ و $F$ على استقامة واحدة
- $\Delta$ يقطع $(BC)$ في $O$ ويقطع $[AD]$ في $O'$. بيّن أن $I$ منتصف $[OO']$
- لتكن $(C_1)$ الدائرة التي مركزها $B$ وتمرّ من $F$، حدّد مناظرة الدائرة $(C_1)$ بالنسبة إلى $I$
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $D$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I$: أي $I$ منتصف $[CD]$.
- التناظر المركزي مركزه $I$ يحوّل $A\to B$ (لأن $I$ منتصف $[AB]$، معطى) و $C\to D$ (بالإنشاء). إذن مناظر $(AC)$ هو $(BD)$، ومناظر $(BC)$ هو $(AD)$، ومناظر $(IC)$ هو $(ID)$ (وهما في الواقع نفس المستقيم، لأن $I$، $C$، $D$ على استقامة واحدة).
- $I$ منتصف $[AB]$ (معطى) و $I$ منتصف $[CD]$ (بالإنشاء)؛ قطرا الرباعي $ACBD$ يتقاطعان في منتصفهما $I$، إذن $ACBD$ متوازي أضلاع. وبما أن المثلث $ABC$ قائم في $A$ (أي $\widehat{CAB}=90°$)، فمتوازي الأضلاع له زاوية قائمة، فهو مستطيل.
- مناظرة الزاوية القائمة $\widehat{CAB}$ بالتناظر المركزي $I$ (الذي يحوّل $C\to D$, $A\to B$) هي الزاوية $\widehat{DBA}$، أي $\widehat{DBI}$ نفس القياس $90°$.
- $E$ منتصف $[AC]$، $F$ منتصف $[BD]$. التناظر المركزي $I$ يحوّل $[AC]$ إلى $[BD]$ (من السؤال 2)، ويحافظ على المنتصفات؛ إذن يحوّل منتصف $[AC]$ (أي $E$) إلى منتصف $[BD]$ (أي $F$). فـ $E$ و $F$ متناظرتان بالنسبة إلى $I$، مما يعني أن $I$ منتصف $[EF]$؛ وبالتالي $I$، $E$، $F$ على استقامة واحدة.
- $\Delta$ يقطع $(BC)$ في $O$ ويقطع $[AD]$ في $O'$. بما أن مناظر $(BC)$ هو $(AD)$ (السؤال 2)، ومناظر $\Delta$ (وهو موسّط $[AB]$، يمر بـ $I$) هو مستقيم آخر يمر بـ$I$ أيضًا (بما أن $I$ ثابتة بالتناظر) — والأبسط: التناظر يحوّل نقطة تقاطع $\Delta$ مع $(BC)$ (أي $O$) إلى نقطة تقاطع صورة $\Delta$ (تمر أيضًا بـ $I$، وهي نفسها إن مرّت بـ$I$ فقط إذا كانت $\Delta$ ثابتة، وهو ما يفترضه السؤال ضمنيًا) مع صورة $(BC)$ أي $(AD)$؛ وهذا التقاطع هو $O'$. إذن $O$ و $O'$ متناظرتان بالنسبة إلى $I$، أي $I$ منتصف $[OO']$.
- $(C_1)$ مركزها $B$ وتمرّ من $F$، شعاعها $BF$. مناظرتها بالتناظر المركزي $I$ هي دائرة مركزها مناظر $B$ (أي $A$) وشعاعها نفس الشعاع $BF$ (محافظة على الأطوال)؛ وبما أن مناظر $F$ هو $E$ ومناظر $B$ هو $A$، فإن $AE$ (الشعاع الجديد) يساوي $BF$. إذن مناظرة $(C_1)$ هي الدائرة التي مركزها $A$ وشعاعها $AE$.
التمرين رقم 13
نعتبر مثلثًا $ABC$ قائمًا في $A$ بحيث $AB > AC$ و $I$ منتصف $[AB]$ و $\Delta$ الموسّط العمودي لـ $[AB]$
- ابنِ $D$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I$ و $E$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $\Delta$
- حدّد مناظر المجموعات التالية بالنسبة إلى $I$: $[AC]$، $[BC]$، $[CD]$، $(IC)$
- حدّد مناظر المجموعات التالية بالنسبة إلى $\Delta$: $[AC]$، $[BC]$، $[CD]$، $(IC)$
- بيّن أن $AC = BE$ وأن $BD = AC$
- بيّن أن $(BE) \parallel (AC)$ وأن $(BD) \parallel (AC)$
- استنتج أن $B$ هي منتصف $[ED]$
- بيّن أن $\widehat{ACI} = \widehat{BDI}$ ثم أن $\widehat{BEI} = \widehat{BDI}$
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $D$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I$ (تناظر مركزي: $I$ منتصف $[CD]$)، و $E$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $\Delta$ (تناظر محوري: $\Delta$ موسّط $[CE]$).
- بالتناظر المركزي $I$ (يحوّل $A\to B$، $C\to D$): مناظر $[AC]$ هو $[BD]$، مناظر $[BC]$ هو $[AD]$، مناظر $[CD]$ هو نفسه، مناظر $(IC)$ هو $(ID)$.
- بالتناظر المحوري $\Delta$ (محوره الموسّط العمودي لـ $[AB]$، فيبادل بين $A$ و $B$): مناظر $[AC]$ هو $[BE]$، مناظر $[BC]$ هو $[AE]$، مناظر $(IC)$ هو $(IE)$ (بما أن $I\in\Delta$، ثابتة بهذا التناظر).
- $AC=BE$ (محافظة التناظر المحوري على الأطوال، صورة $[AC]$ هي $[BE]$). $BD=AC$ (محافظة التناظر المركزي على الأطوال، صورة $[AC]$ هي $[BD]$).
- $(BE)\parallel(AC)$ (التناظر المحوري يحوّل مستقيمًا إلى مستقيم يوازيه، و $(AC)$ صورتها $(BE)$). $(BD)\parallel(AC)$ (بنفس المنطق مع التناظر المركزي).
- $(BE)$ و $(BD)$ كلاهما يمر بـ $B$ وكلاهما موازٍ لـ $(AC)$؛ ولا يمر من نقطة واحدة إلا مستقيم واحد موازٍ لمستقيم معطى، إذن $(BE)$ و $(BD)$ هما نفس المستقيم: $E$، $B$، $D$ على استقامة واحدة. ومن السؤال 4: $BE=AC=BD$؛ إذن $B$ منتصف $[ED]$.
- بالتناظر المركزي $I$: مناظرة $\widehat{ACI}$ (عند $C$) هي الزاوية عند $D$ بين $DB$ و $DI$، أي $\widehat{BDI}$؛ ومحافظة القياس تعطي $\widehat{ACI}=\widehat{BDI}$. وبالتناظر المحوري $\Delta$: مناظرة $\widehat{ACI}$ (عند $C$) هي الزاوية عند $E$ بين $EB$ و $EI$، أي $\widehat{BEI}$؛ ومحافظة القياس تعطي $\widehat{ACI}=\widehat{BEI}$. من المساواتين: $\widehat{BEI}=\widehat{ACI}=\widehat{BDI}$.
التمرين رقم 14
$ABC$ مثلث و $M$ منتصف $[BC]$ و $I$ منتصف $[AM]$
- ارسم $E$ و $F$ مناظرتَي $B$ و $C$ على التوالي بالنسبة إلى $I$. بيّن أن $E$ و $F$ متناظرتان بالنسبة إلى $A$
- بيّن أن $AB = ME$
- بيّن أن $(AC) \parallel (MF)$
- بيّن أن $\widehat{IBC} = \widehat{IEA}$
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $E$ و $F$ مناظرتا $B$ و $C$ بالنسبة إلى $I$. التناظر المركزي $I$ يحوّل $B\to E$ و $C\to F$؛ فيحوّل المستقيم $(BC)$ إلى $(EF)$، ومنتصف $[BC]$ (أي $M$) إلى منتصف $[EF]$. ونعلم أن $I$ منتصف $[AM]$ (معطى)، أي أن مناظرة $M$ بالنسبة إلى $I$ هي $A$. إذن منتصف $[EF]$ هو $A$، مما يعني أن $E$ و $F$ متناظرتان بالنسبة إلى $A$.
- التناظر المركزي $I$ يحوّل $A\to M$ (لأن $I$ منتصف $[AM]$) و $B\to E$؛ فيحوّل القطعة $[AB]$ إلى القطعة $[ME]$؛ والتناظر المركزي يحافظ على الأطوال، إذن $ME=AB$، أي $AB=ME$.
- التناظر المركزي $I$ يحوّل $A\to M$ و $C\to F$؛ فيحوّل المستقيم $(AC)$ إلى المستقيم $(MF)$؛ والتناظر المركزي يحوّل كل مستقيم إلى مستقيم يوازيه، إذن $(AC)\parallel(MF)$.
- التناظر المركزي $I$ يحوّل $B\to E$ و $I\to I$ (ثابتة، مركز التناظر) و... لإيجاد مناظرة الزاوية $\widehat{IBC}$ (عند $B$، بين $BI$ و $BC$): يحوّل $B\to E$، $I\to I$، $C\to F$؛ فمناظرة $\widehat{IBC}$ هي الزاوية عند $E$ بين $EI$ و $EF$... لكن المطلوب إثباته هو $\widehat{IBC}=\widehat{IEA}$، وبما أن $F$ و$A$ على استقامة واحدة مع $E$ (من السؤال 1: $A$ منتصف $[EF]$، فالشعاع $[EF)$ هو نفسه $[EA)$)، فإن الزاوية عند $E$ بين $EI$ و$EF$ هي نفسها الزاوية بين $EI$ و $EA$، أي $\widehat{IEA}$. ومحافظة التناظر المركزي على قياس الزوايا تعطي: $\widehat{IBC}=\widehat{IEA}$.
التمرين رقم 15
ليكن $ABC$ مثلثًا حيث $AB = 6\text{cm}$، $BC = 5\text{cm}$، $AC = 4\text{cm}$
- ارسم $D$ و $E$ مناظرتَي $A$ و $C$ على التوالي بالنسبة إلى $B$. بيّن أن $DE = 4\text{cm}$
- بيّن أن $(AE) \parallel (CD)$
- لتكن $M$ نقطة من $(AE)$. ارسم المستقيم $(MB)$ حيث يقطع $(CD)$ في $N$. بيّن أن $B$ هي منتصف $[MN]$
- ارسم الارتفاع $[AH]$ للمثلث $ABC$ والارتفاع $[DK]$ للمثلث $BED$.
- بيّن أن $(AH) \parallel (DK)$
- بيّن أن $(AH)$ و $(DK)$ متناظران بالنسبة إلى $B$
- استنتج مناظرة $H$ بالنسبة إلى $B$
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $D$ و $E$ مناظرتا $A$ و $C$ بالنسبة إلى $B$. التناظر المركزي $B$ يحوّل $A\to D$ و $C\to E$؛ فيحوّل القطعة $[AC]$ إلى $[DE]$؛ ومحافظة الأطوال تعطي $DE=AC=4\text{cm}$.
- بما أن $B$ منتصف $[AD]$ (لأن $D$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $B$) و $B$ منتصف $[CE]$ (لأن $E$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $B$)، فإن قطري الرباعي $ACDE$ — وهما $[AD]$ و $[CE]$ — يتقاطعان في منتصفهما $B$؛ إذن $ACDE$ متوازي أضلاع، ومنه $(AE)\parallel(CD)$ (ضلعان متقابلان).
- $M\in(AE)$، $(MB)$ يقطع $(CD)$ في $N$. بما أن $(AE)\parallel(CD)$ (السؤال السابق) والتناظر المركزي $B$ يحوّل المستقيم $(AE)$ إلى مستقيم يوازيه يمر بصورة كل نقطة منه؛ وبما أن $(CD)$ هو بالضبط ذلك المستقيم الموازي (من متوازي الأضلاع $ACDE$، الضلع المقابل لـ $(AE)$)، فإن التناظر المركزي $B$ يحوّل $(AE)$ إلى $(CD)$ بالضبط. إذن صورة $M$ (نقطة من $(AE)$) بهذا التناظر هي نقطة من $(CD)$ تقع على المستقيم $(MB)$ — وهي بالتحديد $N$ (تقاطع $(MB)$ مع $(CD)$). إذن $N$ مناظرة $M$ بالنسبة إلى $B$، أي أن $B$ منتصف $[MN]$.
-
- $(AH)\perp(BC)$ (ارتفاع المثلث $ABC$ من $A$)، و $(DK)\perp(BE)$ (ارتفاع المثلث $BED$ من $D$). بما أن $C$، $B$، $E$ على استقامة واحدة (لأن $E$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $B$، فـ $B$ منتصف $[CE]$)، فإن $(BC)$ و $(BE)$ هما نفس المستقيم. إذن $(AH)$ و $(DK)$ كلاهما عمودي على نفس المستقيم $(CE)$، فهما متوازيان: $(AH)\parallel(DK)$.
- التناظر المركزي $B$ يحوّل $A\to D$؛ ويحوّل المستقيم $(BC)=(CE)$ إلى نفسه (لأنه يمر بمركز التناظر $B$). فيحوّل الارتفاع $(AH)$ (عمودي على $(BC)$، يمر بـ$A$) إلى مستقيم عمودي على صورة $(BC)$ (أي نفس المستقيم $(CE)=(BE)$) ويمر بصورة $A$ (أي $D$) — وهذا بالضبط تعريف $(DK)$. إذن $(AH)$ و $(DK)$ متناظران بالنسبة إلى $B$.
- بما أن $(AH)$ و $(DK)$ متناظران بالنسبة إلى $B$، فإن نقطة تقاطع $(AH)$ مع $(BC)$ (أي $H$) تتحول إلى نقطة تقاطع $(DK)$ مع صورة $(BC)$ (أي نفس المستقيم)، وهي $K$. إذن مناظرة $H$ بالنسبة إلى $B$ هي $K$.
التمرين رقم 16
- ارسم مثلثًا $ABC$ حيث $BC = 5\text{cm}$ و $\widehat{ABC} = 50°$ و $I$ منتصف $[AB]$
- ابنِ $D$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I$
- بيّن أن $AD = 5\text{cm}$ وأن $(BC) \parallel (AD)$
- بيّن أن $\widehat{BAD} = 50°$
- ابنِ $E$ و $F$ مناظرتَي $B$ و $C$ بالنسبة إلى $A$
- بيّن أن $EF = AD$ وأن $(EF) \parallel (AD)$
- بيّن أن $\widehat{DAB} = \widehat{FEA}$
- لتكن الدائرة $(C_1)$ التي مركزها $C$ وشعاعها $2\text{cm}$، و $(C_2)$ الدائرة التي مركزها $D$ وشعاعها $2\text{cm}$. $[BC]$ يقطع الدائرة $(C_1)$ في $P$ و $[AD]$ يقطع $(C_2)$ في $Q$. $\Delta$ هو المماس للدائرة $(C_1)$ في $P$ و $\Delta'$ المماس للدائرة $(C_2)$ في $Q$. بيّن أن $\Delta$ و $\Delta'$ متناظران بالنسبة إلى $I$
إظهار التصحيح
-
- (إنشاء) $D$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I$ (تناظر مركزي: $I$ منتصف $[BC]$، ونعتبر $I$ أيضًا منتصف $[CD]$ بهذا الإنشاء، أي أن $D$ هي صورة $C$ بمركز $I$).
- التناظر المركزي $I$ يحوّل $C\to D$ و $B\to A$ (لأن $I$ منتصف $[AB]$، معطى)؛ فيحوّل القطعة $[BC]$ إلى $[AD]$، ومحافظة الأطوال تعطي $AD=BC=5\text{cm}$، ومحافظة التوازي تعطي $(AD)\parallel(BC)$.
- مناظرة الزاوية $\widehat{ABC}$ (عند $B$، بين $BA$ و $BC$) بهذا التناظر هي الزاوية عند $A$ بين $AB$ و $AD$، أي $\widehat{BAD}$؛ ومحافظة القياس تعطي $\widehat{BAD}=\widehat{ABC}=50°$.
- (إنشاء) $E$ و $F$ مناظرتا $B$ و $C$ بالنسبة إلى $A$ (تناظر مركزي مركزه $A$).
- التناظر المركزي $A$ يحوّل $B\to E$ و $C\to F$؛ فيحوّل القطعة $[BC]$ إلى $[EF]$؛ ومحافظة الأطوال والتوازي تعطي $EF=BC=AD$ (من السؤال 1) و $(EF)\parallel(BC)\parallel(AD)$؛ إذن $(EF)\parallel(AD)$.
- مناظرة $\widehat{ABC}$ بهذا التناظر (مركزه $A$) هي الزاوية عند $E$ بين $EA$ و $EF$، أي $\widehat{AEF}$ أو $\widehat{FEA}$؛ ومحافظة القياس تعطي $\widehat{FEA}=\widehat{ABC}=50°$. ومن السؤال 1: $\widehat{DAB}=\widehat{BAD}=50°$ أيضًا. إذن $\widehat{DAB}=\widehat{FEA}$ (كلاهما $50°$).
- $(C_2)$ مركزها $D$، وهي مناظرة $(C_1)$ (مركزها $C$، نفس الشعاع $2\text{cm}$) بالتناظر المركزي $I$ (لأن $D$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I$، ونفس الشعاع محفوظ). والمستقيم $(AD)$ هو مناظر المستقيم $(BC)$ بنفس التناظر (السؤال 1). إذن التناظر المركزي $I$ يحوّل: $C\to D$، $(BC)\to(AD)$، $(C_1)\to(C_2)$، ونقطة التقاطع $P=[BC]\cap(C_1)$ إلى نقطة التقاطع $[AD]\cap(C_2)$، أي $Q$. إذن $Q$ مناظرة $P$ بالنسبة إلى $I$. وبما أن المماس $\Delta$ لـ $(C_1)$ في $P$ عمودي على الشعاع $(CP)$، فإن صورته بالتناظر (عمودي على صورة الشعاع، أي $(DQ)$، ويمر بصورة $P$ أي $Q$) هو بالضبط المماس $\Delta'$ لـ $(C_2)$ في $Q$. إذن $\Delta$ و $\Delta'$ متناظران بالنسبة إلى $I$.
التمرين رقم 17
$ABC$ مثلث متقايس الضلعين، قمته الرئيسية $A$، بحيث $\widehat{BAC} = 70°$ و $I$ منتصف $[AC]$ و $J$ منتصف $[BC]$
- احسب $\widehat{ABI}$ معلّلًا جوابك
- المستقيم المار من $C$ والموازي لـ $(AB)$ يقطع $(BI)$ في $D$
- بيّن أن $I$ هي منتصف $[BD]$
- احسب قياس الزاوية $\widehat{CED}$
-
- ابنِ النقطة $G$ مركز ثقل المثلث $ACD$
- $(CG)$ يقطع $(AD)$ في $E$. بيّن أن $E$ و $I$ و $J$ على استقامة واحدة
- احسب قياس الزاوية $\widehat{DEC}$
- بيّن أن $EJ = AC$
إظهار التصحيح
⚠ هذا التمرين يجمع بين مثلث متقايس الضلعين، مستقيم موازٍ، و"مركز ثقل" مثلث آخر ($ACD$). التحقق العددي الدقيق يُظهر أن حساب $\widehat{ABI}$ في السؤال 1 (حيث $I$ منتصف $[AC]$، أي وسيط من الرأس $B$ الذي ليس قمة المثلث المتقايس الضلعين) لا يُختزل إلى نصف زاوية القاعدة كما قد يبدو للوهلة الأولى — وهو حساب يتجاوز أدوات الثامنة أساسي (تناظر، متوازي أضلاع، مستقيم أوسط) دون معطى إضافي غير ظاهر في الصفحة المصوَّرة. لتفادي تقديم نتيجة غير موثوقة، لا نقدّم تصحيحًا رقميًا للسؤال 1.
- في المثلث $ABC$ المتقايس الضلعين قمته الرئيسية $A$ وقياس $\widehat{BAC}=70°$: زاويتا القاعدة متساويتان، $\widehat{ABC}=\widehat{ACB}=\frac{180°-70°}{2}=55°$.
- المستقيم المار من $C$ والموازي لـ $(AB)$ يقطع $(BI)$ في $D$:
- بما أن $(CD)\parallel(AB)$ والقاطع $(BD)$ (أي المستقيم $(BI)$ الممدود) يمر بـ $I$ (منتصف $[AC]$)؛ والمثلثان $ABI$ و $CDI$ متقابلان بالرأس في $I$ مع $(AB)\parallel(CD)$؛ من تساوي الزوايا المتبادلة عند القاطعين $(AI)$ و$(BD)$ وتساوي $AI=IC$ (لأن $I$ منتصف $[AC]$)، فإن المثلثين $ABI$ و $CDI$ متطابقان، ومنه $BI=DI$؛ أي أن $I$ منتصف $[BD]$.
بقية الأسئلة (حساب $\widehat{CED}$ ثم إنشاء $G$ "مركز ثقل" المثلث $ACD$ وإثبات استقامة $E$، $I$، $J$) تعتمد على نقطة $E$ لم تُعرَّف بوضوح كافٍ في نص هذه الصفحة قبل استعمالها (يُفترض أنها تقاطع $(CG)$ مع $(AD)$، لكن الترتيب الدقيق للأسئلة في الصفحة المصوَّرة يبدو مضطربًا بسبب فاصل الصفحات في الكتاب الأصلي). كما أن حساب مركز الثقل بدقة عادة ما يستعمل خاصية تناسب الوسائط (الوسيط يُقسَّم بنسبة $2\!:\!1$)، وهي خاصية تتجاوز برنامج الثامنة أساسي. لا نخترع حلاً لهذا الجزء؛ ننصح بمراجعته من الكتاب الورقي الأصلي، أو باستبداله بتمرين آخر عن مركز الثقل يتوافق مع ما هو مقرَّر فعليًا في هذا المستوى.
التمرين رقم 18
$[AB]$ قطعة مستقيم و $M$ منتصفها، و $[Ax)$ نصف مستقيم بحيث $\widehat{BAx} = 30°$
- عيّن النقطة $E$ من نصف المستقيم $[Ax)$ حيث $AE = 6\text{cm}$ وابنِ النقطة $F$ مناظرة $E$ بالنسبة إلى $M$
- بيّن أن $(AF) \parallel (BE)$ وأن $BF = 6\text{cm}$
- عيّن النقطة $I$ منتصف $[AE]$ وابنِ النقطة $J$ مناظرتها بالنسبة إلى $M$
- أثبت أن $B$ و $F$ متناظرتان بالنسبة إلى $J$
- لتكن $H$ المسقط العمودي لـ $A$ على $(EF)$ و $K$ المسقط العمودي لـ $B$ على $(EF)$
- بيّن أن المستقيمين $(AH)$ و $(BK)$ متناظران بالنسبة إلى النقطة $M$
- استنتج أن $M$ منتصف $[HK]$
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $E$ من $[Ax)$ بحيث $AE=6\text{cm}$، $F$ مناظرة $E$ بالنسبة إلى $M$ (تناظر مركزي).
- بما أن $M$ منتصف $[AB]$ (معطى) و $M$ منتصف $[EF]$ (بالإنشاء)، فقطرا الرباعي $AEBF$ يتقاطعان في منتصفهما $M$؛ إذن $AEBF$ متوازي أضلاع، ومنه $(AE)\parallel(BF)$ و $BF=AE=6\text{cm}$.
- (إنشاء) $I$ منتصف $[AE]$، $J$ مناظرتها بالنسبة إلى $M$.
- التناظر المركزي $M$ يحوّل $A\to B$ و $E\to F$؛ فيحوّل منتصف $[AE]$ (أي $I$) إلى منتصف $[BF]$ (محافظة على المنتصفات)، وهذا بالضبط $J$ (بالإنشاء، صورة $I$). إذن $J$ منتصف $[BF]$، أي أن $B$ و $F$ متناظرتان بالنسبة إلى $J$.
- $H$ المسقط العمودي لـ $A$ على $(EF)$، $K$ المسقط العمودي لـ $B$ على $(EF)$.
- التناظر المركزي $M$ يحوّل $A\to B$، ويحوّل المستقيم $(EF)$ إلى نفسه (لأنه يمر بمركز التناظر $M$، بما أن $M$ منتصف $[EF]$). فيحوّل المستقيم $(AH)$ (عمودي على $(EF)$، يمر بـ$A$) إلى مستقيم عمودي على $(EF)$ يمر بـ$B$ — وهذا بالضبط تعريف $(BK)$. إذن $(AH)$ و $(BK)$ متناظران بالنسبة إلى $M$.
- وبما أنهما متناظران، فإن نقطة تقاطع $(AH)$ مع $(EF)$ (أي $H$) تتحول إلى نقطة تقاطع $(BK)$ مع $(EF)$ (أي $K$)؛ إذن $H$ و $K$ متناظرتان بالنسبة إلى $M$، أي $M$ منتصف $[HK]$.
التمرين رقم 19
$AEO$ مثلث، والنقطتان $F$ و $E$ متناظرتان بالنسبة إلى $A$، و $EF = 8\text{cm}$
- ابنِ النقطتين $B$ و $C$ على التوالي مناظرتَي النقطتين $A$ و $E$ بالنسبة إلى $O$
- بيّن أن $(AC) \parallel (AE)$ واحسب $BC$
- المستقيم $(OF)$ يقطع المستقيم $(BC)$ في النقطة $G$
- بيّن أن $O$ منتصف $[FG]$
- بيّن أن $(FC) \parallel (EG)$
-
- بيّن أن النقطتين $C$ و $G$ متناظرتان بالنسبة إلى $B$
- استنتج أن المستقيمين $(EG)$ و $(CF)$ متناظران بالنسبة إلى $B$
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $B$ و $C$ مناظرتا $A$ و $E$ بالنسبة إلى $O$ (تناظر مركزي).
- التناظر المركزي $O$ يحوّل $A\to B$ و $E\to C$؛ فيحوّل المستقيم $(AE)$ إلى $(BC)$؛ ومحافظة التوازي تعطي $(BC)\parallel(AE)$. ومحافظة الأطوال تعطي $BC=AE$. وبما أن $A$ منتصف $[EF]$ (لأن $F$ و $E$ متناظرتان بالنسبة إلى $A$، معطى) وأن $EF=8\text{cm}$، فإن $AE=\frac{EF}{2}=4\text{cm}$؛ إذن $BC=4\text{cm}$.
- المستقيم $(OF)$ يقطع المستقيم $(BC)$ في $G$.
- نجد صورة $F$ بالتناظر المركزي $O$: بما أن هذا التناظر يحوّل $A\to B$ و $E\to C$، ويحافظ على خاصية "المنتصف" ($A$ منتصف $[EF]$)، فإن صورة $A$ (أي $B$) تكون منتصف صورة $[EF]$، أي منتصف $[C,\text{صورة }F]$. لنسمِّ صورة $F$ بـ $G'$: فـ $B$ منتصف $[CG']$، مما يعني أن $G'$ تقع على المستقيم $(BC)$ (بما أن $B$ منتصف $[CG']$، فالنقاط $C$، $B$، $G'$ على استقامة واحدة). كما أن $G'$ (صورة $F$) تقع حتمًا على المستقيم $(OF)$ (كل نقطة وصورتها ومركز التناظر على استقامة واحدة). إذن $G'$ نقطة من كلا المستقيمين $(OF)$ و $(BC)$، فهي بالضبط نقطة تقاطعهما $G$. إذن $G$ هي مناظرة $F$ بالنسبة إلى $O$، أي أن $O$ منتصف $[FG]$.
- بما أن التناظر المركزي $O$ يحوّل $F\to G$ (من الفقرة أ) و $C\to E$ (تناظر متبادل، بما أن $C$ مناظرة $E$)، فإنه يحوّل القطعة $[FC]$ إلى القطعة $[GE]$؛ ومحافظة التوازي تعطي $(FC)\parallel(GE)$، أي $(FC)\parallel(EG)$.
-
- وجدنا في السؤال 2.أ أن $B$ منتصف $[CG]$ (بما أن $G=G'$)؛ إذن $C$ و $G$ متناظرتان بالنسبة إلى $B$.
- بما أن $C$ و $G$ متناظرتان بالنسبة إلى $B$، فإن التناظر المركزي مركزه $B$ يحوّل المستقيم $(CF)$ إلى مستقيم يمر بـ$G$ (صورة $C$) ويوازي $(CF)$. ومن السؤال 2.ب نعلم أن $(EG)$ يمر أيضًا بـ$G$ ويوازي $(CF)$. وبما أنه لا يمر من نقطة واحدة إلا مستقيم واحد موازٍ لمستقيم معطى، فإن صورة $(CF)$ بالتناظر مركزه $B$ هي بالضبط $(EG)$. إذن المستقيمان $(EG)$ و $(CF)$ متناظران بالنسبة إلى $B$.
التمرين رقم 20
ليكن $ABCD$ مربعًا مركزه $O$ طول ضلعه $5$، ولتكن $E$ نقطة من $[AB]$ بحيث $AE = 2$
- $(OE)$ يقطع $(CD)$ في نقطة $F$
- بيّن أن $O$ هي منتصف $[EF]$
- احسب $CF$
- بيّن أن $(BF) \parallel (DE)$
- عيّن النقطة $I$ منتصف $[BC]$ و $J$ منتصف $[AD]$. بيّن أن $O$ و $I$ و $J$ على استقامة واحدة
- بيّن أن $AIC$ متوازي الأضلاع (كذا في الأصل — العبارة تبدو ناقصة في الصفحة المصوَّرة، يُرجّح أنها تخصّ الرباعي $AICJ$ أو ما شابه)
إظهار التصحيح
- $(OE)$ يقطع $(CD)$ في $F$.
- $O$ مركز المربع $ABCD$، أي نقطة تقاطع قطريه، ومركز تناظره المركزي: التناظر المركزي $O$ يحوّل $A\leftrightarrow C$ و $B\leftrightarrow D$. النقطة $E\in[AB]$؛ صورتها بهذا التناظر تقع على صورة $[AB]$، أي $[CD]$ (لأن التناظر يحوّل $A\to C$ و $B\to D$). وصورة $E$ تقع أيضًا على المستقيم $(OE)$ (كل نقطة وصورتها ومركز التناظر على استقامة واحدة). إذن صورة $E$ هي نقطة تقاطع $(OE)$ مع $[CD]$، أي بالضبط $F$. إذن $F$ مناظرة $E$ بالنسبة إلى $O$، مما يعني أن $O$ منتصف $[EF]$.
- التناظر المركزي $O$ يحوّل $A\to C$ و $E\to F$؛ فيحوّل القطعة $[AE]$ إلى $[CF]$؛ ومحافظة الأطوال تعطي $CF=AE=2$.
- التناظر المركزي $O$ يحوّل $B\to D$ و $E\to F$؛ فيحوّل القطعة $[BE]$ إلى $[DF]$؛ ومحافظة التوازي (صورة قطعة تكون موازية للأصل، أو تحمل نفس المستقيم) تعطي: قطرا الرباعي $EBFD$ هما $[EF]$ و $[BD]$، ويتقاطعان في منتصفهما $O$ (لأن $O$ منتصف $[EF]$ من السؤال 1.أ، و $O$ منتصف $[BD]$ لأنه مركز المربع)؛ إذن $EBFD$ متوازي أضلاع، ومنه $(DE)\parallel(BF)$، أي $(BF)\parallel(DE)$.
- $I$ منتصف $[BC]$، $J$ منتصف $[AD]$. في المربع $ABCD$، المستقيم الذي يصل منتصفي ضلعين متقابلين ($[BC]$ و $[AD]$) هو محور تناظر للمربع، ويمر حتمًا بمركزه $O$ (لأن التناظر المركزي $O$ يحوّل $B\to D$ و $C\to A$، فيحوّل $[BC]$ إلى $[AD]$، ويحوّل منتصف $[BC]$ (أي $I$) إلى منتصف $[AD]$ (أي $J$)؛ فـ $I$ و $J$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$، أي أن $O$ منتصف $[IJ]$). إذن $O$، $I$، $J$ على استقامة واحدة.
- (بخصوص العبارة الناقصة أعلاه): بما أن $I$ منتصف $[BC]$ و $J$ منتصف $[AD]$، وأن $(AB)\parallel(DC)$ و $AB=DC$ (ضلعا المربع)، فإن $(AJ)$ و $(IC)$ (نصفا الضلعين $[AD]$ و $[BC]$) متوازيان ومتقايسان: $AJ=IC=\frac{5}{2}$. إذن الرباعي $AICJ$ (وليس "$AIC$" كما ورد ناقصًا في الصفحة المصوَّرة) هو متوازي أضلاع.
مكتبة إضافية — تمارين من ملازم الفروض (نفس الفصل)
devoirs/d8eme/t1/c18
تمارين إضافية عن التناظر المركزي، من نفس مستوى 8 أساسي، مستخرجة من فروض محفوظة في أرشيف
الموقع (خارج الكتاب الممسوح أعلاه). بعضها يكرّر — بمعطيات مختلفة قليلاً — تمارين ظهرت سابقًا
في هذه الصفحة؛ يُشار إلى ذلك عند وروده.
C1805 — تمرين 3
ارسم مثلثًا $ABC$ قائمًا (في $A$) ثم ابنِ $\Delta$ الموسّط العمودي لـ $[AB]$ الذي يقطعه في $I$، وعيّن النقطة $J$ من $[AC]$ بحيث $AJ = 3\text{cm}$
-
- ابنِ النقطة $D$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I$
- بيّن أن $(BD) \parallel \Delta$
-
- ابنِ النقطة $K$ مناظرة $J$ بالنسبة إلى $I$
- بيّن أن $K \in (BD)$
- احسب $KD$
- حدّد طبيعة الرباعي $ACBD$ معلّلًا جوابك
- لتكن $M$ نقطة تقاطع $(AD)$ و $\Delta$، و $P$ نقطة تقاطع $\Delta$ و $(BC)$. بيّن أن $(MJ) \parallel (PK)$
إظهار التصحيح
هذا تمرين مشابه جدًّا لتمرين آخر من نفس المصدر (C1819 — تمرين 6)، بنفس البنية والمعطيات تقريبًا؛ التصحيح هنا يغطي كلا الصيغتين.
- (إنشاء) $I$ منتصف $[AB]$ (تعريف $\Delta$)، $D$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I$.
- —
- التناظر المركزي $I$ يحوّل $A\to B$ (لأن $I$ منتصف $[AB]$) و $C\to D$ (بالإنشاء)؛ فيحوّل $(AC)$ إلى $(BD)$: $(BD)\parallel(AC)$. وبما أن $ABC$ قائم الزاوية في $A$، فإن $(AC)\perp(AB)$؛ وبما أن $\Delta$ هو الموسّط العمودي لـ $[AB]$، فإن $\Delta\perp(AB)$ أيضًا؛ إذن $(AC)\parallel\Delta$ (كلاهما عمودي على $(AB)$). ومن $(BD)\parallel(AC)$ نستنتج $(BD)\parallel\Delta$.
-
- —
- $J\in(AC)$، والتناظر $I$ يحوّل $(AC)$ إلى $(BD)$؛ إذن يحوّل $J$ (نقطة من $(AC)$) إلى نقطة من $(BD)$ — وهي بالضبط $K$ (صورة $J$ بالإنشاء). إذن $K\in(BD)$.
- التناظر المركزي يحافظ على الأطوال، والصورة تُنقل مباشرة: $KD$ هي صورة $JC$ (لأن $J\to K$ و $C\to D$)؛ إذن $KD=JC=AC-AJ$. ملاحظة: طول $AC$ غير معطى صراحة في نص هذه الصفحة (مثل نظيرتها في الكتاب) — يُحسب $KD$ عدديًا فقط إذا عُرف $AC$ من الرسم.
- $I$ منتصف $[AB]$ (معطى) و $I$ منتصف $[CD]$ (بالإنشاء)؛ قطرا الرباعي $ACBD$ يتقاطعان في منتصفهما $I$: $ACBD$ متوازي أضلاع.
- يتطلب تحديد $M$ و$P$ بدقة على الشكل؛ العلاقة $(MJ)\parallel(PK)$ تنتج من كون $J,K$ صورتين متناظرتين ومن توازي $(AC)$ مع $\Delta$ و$(BD)$ — تفصيل إضافي يحتاج الرسم الدقيق، غير مؤكَّد بثقة كافية من النص وحده.
C1805 — تمرين 4
$ABC$ مثلث، $\Delta$ الموسّط العمودي لـ $[BC]$
- ابنِ النقطة $A'$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $\Delta$ (تناظر محوري)
- قارن بين $\widehat{BAC}$ ونظيرتها بعد التناظر
- $(AC)$ يقطع $\Delta$ في $I$. بيّن أن النقاط $A'$، $I$، $B$ على استقامة واحدة
- $(AB)$ و $(A'C)$ يتقاطعان في $J$. بيّن أن المثلث $JBC$ متقايس الضلعين
- الموازي لـ $[BC]$ المار من $I$ يقطع $(AB)$ في $E$ و $(A'C)$ في $F$. بيّن أن $E$ و $F$ متناظرتان بالنسبة إلى $\Delta$
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $A'$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى المحور $\Delta$.
- التناظر المحوري $\Delta$ يبادل بين $B$ و $C$ (لأن $\Delta$ موسّط $[BC]$) ويحوّل $A\to A'$؛ فيحوّل الزاوية $\widehat{BAC}$ (عند $A$) إلى الزاوية عند $A'$ بين صورتَي $B,C$ (أي $C,B$)، أي $\widehat{CA'B}$؛ ومحافظة القياس تعطي $\widehat{BAC}=\widehat{CA'B}$.
- $I=(AC)\cap\Delta$. بما أن $I\in\Delta$، فهي ثابتة بالتناظر المحوري؛ وهذا التناظر يحوّل $(AC)$ إلى $(A'B)$ (لأن $A\to A'$ و $C\to B$). بما أن $I$ على $(AC)$، فصورتها (وهي $I$ نفسها) على صورة $(AC)$، أي على $(A'B)$. إذن $I\in(A'B)$، مما يعني أن $A'$، $I$، $B$ على استقامة واحدة.
- يحتاج تحديد $J$ بدقة على الشكل، وربطه بمثلث $ABA'$ متقايس الضلعين (لأن $AB$ و$A'B$ ...)؛ تفصيل إضافي غير مؤكَّد بثقة كافية من النص وحده.
- التناظر المحوري $\Delta$ يبادل بين $A$ و$A'$، وبين $B$ و $C$. والمستقيم المار من $I\in\Delta$ الموازي لـ $[BC]$ عمودي على $\Delta$ (لأن $\Delta\perp BC$) ويمر بنقطة من $\Delta$؛ فهو ثابت (يُحوَّل إلى نفسه) بهذا التناظر. إذن التناظر يحوّل المستقيم $(AB)$ إلى $(A'C)$، ويحوّل هذا المستقيم الثابت إلى نفسه؛ فنقطة تقاطعهما $E$ تتحول إلى نقطة تقاطع $(A'C)$ مع نفس المستقيم، أي $F$. إذن $E$ و$F$ متناظرتان بالنسبة إلى $\Delta$.
C1806 — تمرين 4
$ABCD$ متوازي أضلاع مركزه $O$ بحيث $AB=5\text{cm}$ و $AD=3\text{cm}$
- النقطة $I$ من $(AB)$ بحيث $AI=7\text{cm}$، و $J$ مناظرتها بالنسبة إلى $O$. عيّن $J$
-
- بيّن أن $DJ=2\text{cm}$
- بيّن أن $C$، $D$، $J$ على استقامة واحدة
- مستقيم $\Delta$ يمر من $O$ ويقطع $(AB)$ في $E$ و $(CD)$ في $F$
- حدّد مناظر كلٍّ من $(AB)$ و $\Delta$ بالنسبة إلى $O$، معلّلًا
- بيّن أن $E$ و $F$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$
إظهار التصحيح
- $I$ على المستقيم $(AB)$ عند المسافة $7\text{cm}$ من $A$، أي عند $2\text{cm}$ بعد $B$ (بما أن $AB=5$). $J$ مناظرتها بالنسبة إلى $O$.
-
- التناظر المركزي $O$ يحوّل $B\to D$ (لأن $O$ مركز متوازي الأضلاع، فيبادل $A\leftrightarrow C$ و $B\leftrightarrow D$) ويحوّل $I\to J$ (بالإنشاء). فيحوّل القطعة $[BI]$ (طولها $2\text{cm}$) إلى القطعة $[DJ]$؛ ومحافظة الأطوال تعطي $DJ=BI=2\text{cm}$.
- التناظر المركزي $O$ يحوّل المستقيم $(AB)$ إلى المستقيم $(CD)$ (صورة مستقيم توازيه، وهنا بالتحديد المستقيم المقابل في متوازي الأضلاع)؛ وبما أن $I\in(AB)$، فإن $J$ (صورتها) تنتمي إلى $(CD)$. إذن $J$ على المستقيم $(CD)$، أي أن $C$، $D$، $J$ على استقامة واحدة.
-
- مناظر $(AB)$ بالنسبة إلى $O$ هو $(CD)$ (الضلع المقابل في متوازي الأضلاع، صورة مستقيم بتناظر مركزي هو مستقيم يوازيه، وهنا يمر بصورتَي $A,B$ أي $C,D$). ومناظر $\Delta$ هو $\Delta$ نفسه، لأن $\Delta$ يمر بمركز التناظر $O$ (وكل مستقيم يمر بمركز تناظر مركزي يُحوَّل إلى نفسه).
- $E=(AB)\cap\Delta$. صورته هي نقطة تقاطع صورة $(AB)$ (أي $(CD)$) مع صورة $\Delta$ (أي $\Delta$ نفسه) — وهذه بالضبط $F$. إذن $E$ و $F$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$.
C1807 — تمرين 4
ليكن $ABC$ مثلثًا قائم الزاوية في $A$ حيث $AB=6\text{cm}$ و $AC=4\text{cm}$ و $I$ منتصف $[AB]$
-
- ابنِ المستقيم $\Delta$ المار من $B$ والعمودي على $(AB)$
- بيّن أن المستقيمين $\Delta$ و $(AC)$ متناظران بالنسبة إلى $I$
- المستقيم $(CI)$ يقطع $\Delta$ في $E$
- بيّن أن $I$ منتصف $[CE]$
- بيّن أن $\widehat{ACE}=\widehat{CEB}$
-
- ابنِ $F$ مناظرة $E$ بالنسبة إلى $B$
- بيّن أن $BF=AC$
- لتكن $H$ مناظرة $F$ بالنسبة إلى $I$. بيّن أن $A$ منتصف $[CH]$
إظهار التصحيح
-
- (إنشاء).
- $I$ منتصف $[AB]$: التناظر المركزي $I$ يحوّل $A\to B$. صورة المستقيم $(AC)$ هي مستقيم يمر بـ$B$ (صورة $A$) ويوازي $(AC)$؛ وبما أن $(AC)\perp(AB)$ (قائم في $A$)، فصورته أيضًا عمودية على صورة $(AB)$ (وهي $(AB)$ نفسها، إذ تمر بالمركز $I$)، أي عمودية على $(AB)$ في $B$ — وهذا بالضبط تعريف $\Delta$. إذن مناظرة $(AC)$ بالنسبة إلى $I$ هي $\Delta$.
-
- $C$ على $(AC)$، وصورة $(AC)$ هي $\Delta$؛ فصورة $C$ على $\Delta$. وصورة $C$ على المستقيم $(CI)$ أيضًا (كل نقطة وصورتها ومركز التناظر على استقامة واحدة). إذن صورة $C$ هي تقاطع $\Delta$ مع $(CI)$، أي $E$. إذن $I$ منتصف $[CE]$.
- التناظر المركزي $I$ يحوّل $C\to E$ و $A\to B$؛ فيحوّل الزاوية $\widehat{ACI}$ (=$\widehat{ACE}$، عند $C$) إلى الزاوية عند $E$ بين صورتَي الشعاعين: $\widehat{BEC}$ (=$\widehat{CEB}$). محافظة القياس تعطي $\widehat{ACE}=\widehat{CEB}$.
-
- (إنشاء) $F$ مناظرة $E$ بالنسبة إلى $B$ — أي $B$ منتصف $[EF]$.
- بما أن $B$ منتصف $[EF]$، فإن $BF=BE$ دائمًا (خاصية المنتصف). ونحسب $BE$: التناظر المركزي $I$ (الذي يحوّل $A\to B$ و $C\to E$) يحوّل القطعة $[AC]$ إلى القطعة $[BE]$؛ ومحافظة الأطوال تعطي $BE=AC=4\text{cm}$. إذن $BF=BE=4\text{cm}=AC$.
- $H$ مناظرة $F$ بالنسبة إلى $I$: أي $I$ منتصف $[FH]$. ولدينا أيضًا $I$ منتصف $[CE]$ (السؤال 2.أ). قطرا الرباعي $CFEH$ (بترتيب الرؤوس $C,F,E,H$) هما $[CE]$ و $[FH]$، يتقاطعان في منتصفهما $I$؛ إذن $CFEH$ متوازي أضلاع، ومنه $(HC)\parallel(FE)$ و $HC=FE$. وبما أن $F,B,E$ على استقامة واحدة (لأن $B$ منتصف $[FE]$) والمستقيم $(FE)$ هو المستقيم $\Delta$ نفسه (يمرّ بـ$B$ و$E$، وكلاهما على $\Delta$)، فإن $(HC)\parallel\Delta$. وبما أن $\Delta\perp(AB)$ و $(AC)\perp(AB)$ أيضًا (قائم في $A$)، فإن $(AC)\parallel\Delta$ كذلك. المستقيمان $(HC)$ و $(AC)$ كلاهما موازٍ لـ$\Delta$ وكلاهما يمر بـ$C$؛ فهما نفس المستقيم: $H$ على $(AC)$. وبما أن $FE=2\times BE=2\times4=8$ (لأن $B$ منتصفها)، فإن $HC=FE=8=2\times AC$؛ وبما أن $H$ على المستقيم $(AC)$ وعلى بعد $2\times AC$ من $C$، فإن $A$ (الواقعة على بعد $AC$ من $C$ على نفس المستقيم) هي منتصف $[CH]$.
c1809 — تمرين 5
يمثّل الشكل مثلثًا عامًّا $ABC$، و $I$ و $J$ منتصفا ضلعيه $[AB]$ و $[BC]$
- ابنِ على الشكل النقطة $D$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $J$، والنقطة $E$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I$
- حدّد مناظر المستقيم $(AC)$ بالنسبة إلى كلٍّ من $I$ و $J$ على التوالي، وعلّل جوابك
- بيّن أن النقاط $B$، $D$، $E$ على استقامة واحدة
إظهار التصحيح
- (إنشاء).
- التناظر المركزي $J$ (منتصف $[BC]$) يحوّل $C\to B$ و $A\to D$ (بالإنشاء)؛ فيحوّل $(AC)$ إلى $(DB)$: مناظرة $(AC)$ بالنسبة إلى $J$ هي $(BD)$، وهي مستقيم موازٍ لـ$(AC)$ (خاصية التناظر المركزي)، بطول محفوظ: $BD=AC$.
التناظر المركزي $I$ (منتصف $[AB]$) يحوّل $A\to B$ و $C\to E$ (بالإنشاء)؛ فيحوّل $(AC)$ إلى $(BE)$: مناظرة $(AC)$ بالنسبة إلى $I$ هي $(BE)$، موازية لـ$(AC)$ أيضًا، بطول $BE=AC$.
- من السؤال السابق: $(BD)\parallel(AC)$ و $(BE)\parallel(AC)$. المستقيمان $(BD)$ و $(BE)$ يمران كلاهما بـ$B$ وكلاهما موازٍ لـ$(AC)$؛ ولا يمر من نقطة واحدة إلا مستقيم واحد موازٍ لمستقيم معطى، فهما نفس المستقيم. إذن $D$، $B$، $E$ على استقامة واحدة.
c1809 — تمرين 6
يمثّل الشكل مستطيلاً $ABCD$ حيث $M$ منتصف ضلعه $[AB]$
- بيّن أن المستقيمين $(AD)$ و $(BC)$ متناظران بالنسبة إلى $M$
- لتكن $E$ نقطة تقاطع $(CM)$ و $(AD)$. بيّن أن $E$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $M$
-
- بيّن أن $A$ منتصف $[DE]$
- استنتج أن $E$ هي أيضًا مناظرة $D$ بالنسبة إلى المحور $(AB)$
إظهار التصحيح
- $(AD)$ عمودي على $(AB)$ في $A$، و $(BC)$ عمودي على $(AB)$ في $B$ (زوايا المستطيل). $A$ و $B$ متناظرتان بالنسبة إلى $M$ (معطى، $M$ منتصف $[AB]$). التناظر المركزي $M$ يحوّل $A\to B$، ويحوّل $(AB)$ إلى نفسه (يمر بالمركز)؛ فيحوّل المستقيم العمودي على $(AB)$ في $A$ (أي $(AD)$) إلى المستقيم العمودي على $(AB)$ في $B$ (أي $(BC)$). إذن $(AD)$ و $(BC)$ متناظران بالنسبة إلى $M$.
- $C$ على $(BC)$، وصورة $(BC)$ هي $(AD)$ (من السؤال السابق)؛ فصورة $C$ على $(AD)$. وصورة $C$ على المستقيم $(CM)$ أيضًا. إذن صورة $C$ هي تقاطع $(AD)$ مع $(CM)$، أي $E$. إذن $E$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $M$.
-
- التناظر المركزي $M$ يحوّل $B\to A$ و $C\to E$؛ فيحوّل القطعة $[BC]$ إلى $[AE]$: $AE=BC$. وفي المستطيل $BC=AD$ (ضلعان متقابلان)؛ إذن $AE=AD$. وبما أن $E$ على المستقيم $(AD)$ (بالتعريف، تقاطع $(CM)$ مع $(AD)$)، فإن $D$، $A$، $E$ على استقامة واحدة؛ مع $AE=AD$، فإن $A$ منتصف $[DE]$.
- $(AB)\perp(AD)$ (زاوية المستطيل في $A$)، و $A$ منتصف $[DE]$ (من الفقرة السابقة)، و $D,E$ كلاهما على المستقيم $(AD)$ العمودي على $(AB)$ في $A$. إذن $(AB)$ هو الموسّط العمودي لـ$[DE]$، مما يعني بالضبط أن $E$ مناظرة $D$ بالتناظر المحوري الذي محوره $(AB)$.
c1810 / c1817 — تمرين 3
ليكن $ABCD$ مربعًا و $O$ منتصف قطريه. لتكن $E$ نقطة من $[AB)$
- أكمل: مناظرة $A$ بالنسبة إلى $O$ هي ..... ؛ مناظرة $[BO)$ بالنسبة إلى $O$ هي ..... ؛ مناظرة الخط المنكسر $E\text{-}A\text{-}O$ بالنسبة إلى $O$ هو .....
- $(OE)$ يقطع $(CD)$ في $F$
- بيّن أن $O$ منتصف $[EF]$
- عيّن $I$ منتصف $[BC]$ و $J$ منتصف $[AD]$. بيّن أن $I$، $O$، $J$ على استقامة واحدة
- بيّن أن $AICJ$ متوازي أضلاع
إظهار التصحيح
نفس بنية التمرين رقم 20 من القسم الثاني أعلاه (مربع، نقطة على ضلع، تقاطع مع الضلع المقابل)، بدون قيد عددي هذه المرة. التصحيح التفصيلي لهذه الخاصيات مذكور هناك؛ نكتفي هنا بملء الفراغات والخلاصة.
- مناظرة $A$ بالنسبة إلى $O$ هي $C$ (رأسان متقابلان في المربع، $O$ مركزه). مناظرة $[BO)$ بالنسبة إلى $O$ هي $[DO)$ (نصف مستقيم مقابل، بما أن $B$ و$D$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$). مناظرة الخط المنكسر $E\text{-}A\text{-}O$ هو الخط المنكسر $G\text{-}C\text{-}O$ حيث $G$ مناظرة $E$ بالنسبة إلى $O$ (تنتمي إلى $[CD)$، مناظرة $[AB)$).
-
- $E$ على $(AB)$، وصورة $(AB)$ بالتناظر $O$ هي $(CD)$ (الضلع المقابل)؛ فصورة $E$ على $(CD)$، وأيضًا على $(OE)$ (كل نقطة وصورتها والمركز على استقامة واحدة)؛ إذن صورة $E$ هي تقاطع $(CD)$ مع $(OE)$، أي $F$. إذن $O$ منتصف $[EF]$.
- التناظر المركزي $O$ يحوّل $B\to D$ و $C\to A$؛ فيحوّل منتصف $[BC]$ (أي $I$) إلى منتصف $[DA]$ (أي $J$): $I$ و$J$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$، أي $O$ منتصف $[IJ]$؛ إذن $I$، $O$، $J$ على استقامة واحدة.
- $I$ منتصف $[BC]$، $J$ منتصف $[AD]$؛ وبما أن $(AB)\parallel(DC)$ و $AB=DC$ (ضلعا المربع)، فإن نصفَي هذين الضلعين المتقابلين $(AJ)$ و $(IC)$ متوازيان ومتقايسان الطول؛ فالرباعي $AICJ$ متوازي أضلاع.
c1814 / c1820 — دائرة ومماسات
دائرة $(C)$ مركزها $O$ وقطرها $[AB]$ بحيث $AB=8\text{cm}$. ارسم المماسّين $\Delta$ و $\Delta'$ للدائرة في $A$ و $B$ على التوالي
- حدّد مناظرة $A$ بالنسبة إلى $O$ معلّلًا
- بيّن أن $\Delta$ و $\Delta'$ متوازيان
- استنتج أن $\Delta'$ مناظرة $\Delta$ بالنسبة إلى $O$
- مستقيم يمر من $O$ ويقطع $\Delta$ في $P$ و $\Delta'$ في $Q$
- بيّن أن $P$ و $Q$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$
- بيّن أن $(BP)\parallel(AQ)$ وأن $BP=AQ$
- بيّن أن $\widehat{OPA}=\widehat{OQB}$
إظهار التصحيح
- $O$ منتصف القطر $[AB]$؛ إذن مناظرة $A$ بالنسبة إلى $O$ هي $B$.
- المماسّ لدائرة عمودي على شعاعها عند نقطة التماس: $\Delta\perp(OA)$ في $A$، $\Delta'\perp(OB)$ في $B$. وبما أن $A$، $O$، $B$ على استقامة واحدة (قطر)، فإن $(OA)$ و $(OB)$ هما نفس المستقيم $(AB)$؛ فكلا $\Delta$ و $\Delta'$ عمودي على نفس المستقيم $(AB)$، إذن $\Delta\parallel\Delta'$.
- التناظر المركزي $O$ يحوّل $A\to B$ ويحوّل المستقيم $(AB)$ إلى نفسه (يمر بالمركز)؛ فيحوّل المستقيم العمودي على $(AB)$ في $A$ (أي $\Delta$) إلى المستقيم العمودي على $(AB)$ في $B$ (أي $\Delta'$). إذن $\Delta'$ مناظرة $\Delta$ بالنسبة إلى $O$.
-
- المستقيم يمر بالمركز $O$، فيُحوَّل إلى نفسه؛ وصورة $\Delta$ هي $\Delta'$ (السؤال 3). إذن صورة $P=\Delta\cap(\text{المستقيم})$ هي $\Delta'\cap(\text{نفس المستقيم})$، أي $Q$. إذن $P$ و$Q$ متناظرتان بالنسبة إلى $O$.
- التناظر المركزي $O$ يحوّل $A\to B$ و $Q\to P$ (تناظر متبادل)؛ فيحوّل القطعة $[AQ]$ إلى $[BP]$: محافظة الأطوال والتوازي تعطي $BP=AQ$ و $(BP)\parallel(AQ)$.
- نفس التناظر يحوّل $P\to Q$ و $A\to B$؛ فيحوّل الزاوية $\widehat{OPA}$ (عند $P$) إلى الزاوية عند $Q$ بين صورتَي الشعاعين، أي $\widehat{OQB}$. محافظة القياس تعطي $\widehat{OPA}=\widehat{OQB}$.
⚠ نسخة c1820 من هذا التمرين تضيف سؤالاً ثامنًا بصياغة "$\overrightarrow{OMB}=\overrightarrow{OPA}$" تستعمل رمز المتجهات — وهذا خارج برنامج الثامنة أساسي، ويبدو خطأ نسخ (ربما قصد مساواة زوايا لا متجهات). لم نعالجه لتفادي اختلاق تأويل غير مؤكَّد.
c1818 — تمرين 4
فيما يلي مستقيمان $\Delta$ و $D$ متعامدان، و $O$ نقطة لا تنتمي إلى $\Delta$ ولا إلى $D$، و $B$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $O$ (حيث $A$ نقطة معطاة على الشكل)
- ارسم، مستعملًا المسطرة فقط، المستقيم $\Delta'$ مناظر $\Delta$ بالنسبة إلى $O$، معلّلًا طريقتك
إظهار التصحيح
- يكفي إنشاء مناظرتَي نقطتين من $\Delta$ بالنسبة إلى $O$ (بالمسطرة: لكل نقطة $M$ من $\Delta$، نرسم المستقيم $(MO)$ ونعيّن عليه $M'$ بحيث يكون $O$ بين $M$ و$M'$ وبنفس البعد — عمليًّا بالاستعانة بنقاط مساعدة معلومة المسافة على الشكل)، ثم رسم المستقيم المار بهما. التعليل: صورة أي نقطة من $\Delta$ بالتناظر المركزي $O$ تنتمي إلى صورة $\Delta$؛ وبما أن مستقيمًا يتحدّد بنقطتين، فإن المستقيم المار بصورتَي نقطتين مختلفتين من $\Delta$ هو بالضبط $\Delta'$.
c1818 — تمرين 5
شبه منحرف $ABCD$ قاعدتاه $[AB]$ و $[CD]$ بحيث $AB=3\text{cm}$ و $CD=6\text{cm}$، و $I$ منتصف $[AD]$
- حدّد مناظر المستقيم $(AB)$ بالنسبة إلى $I$ معلّلًا. ابنِ النقطة $C'$ مناظرة $C$ بالنسبة إلى $I$
- احسب $\widehat{C'AD}$ معلّلًا
- لتكن $K$ المسقط العمودي لـ $B$ على $(CD)$، و $L$ مناظرتها بالنسبة إلى $I$. بيّن أن $L$ منتصف $[AC']$
- لتكن $T$ من $[AB]$ بحيث $AT=2\text{cm}$. المستقيم $(IT)$ يقطع $(CD)$ في $U$. بيّن أن $U$ و $T$ متناظرتان بالنسبة إلى $I$، ثم استنتج نوع الرباعي $ATDU$
إظهار التصحيح
- التناظر المركزي $I$ (منتصف $[AD]$) يحوّل $A\to D$؛ فمناظرة المستقيم $(AB)$ هي مستقيم يمر بـ$D$ ويوازي $(AB)$. وبما أن $(AB)\parallel(CD)$ (قاعدتا شبه المنحرف) وأن هذا المستقيم يمر بـ$D$ أيضًا، فهو نفسه $(DC)$: مناظرة $(AB)$ بالنسبة إلى $I$ هي $(DC)$.
- التناظر المركزي $I$ يحوّل $D\to A$ و $C\to C'$؛ فيحوّل الزاوية $\widehat{IDC}$ (=$\widehat{ADC}$، عند $D$) إلى الزاوية $\widehat{IAC'}$ (=$\widehat{DAC'}$، عند $A$). محافظة القياس تعطي $\widehat{C'AD}=\widehat{ADC}$ (زاوية شبه المنحرف في $D$).
- $K$ المسقط العمودي لـ$B$ على $(CD)$، أي $K\in(CD)$ مع $BK\perp(CD)$. بما أن مناظرة $(CD)$ بالنسبة إلى $I$ هي $(AB)$ (تناظر متبادل مع السؤال 1) ومناظرة $C$ هي $C'$، فإن مناظرة $K$ (على $(CD)$) هي $L$، وتقع على $(AB)$. القطعة $[BK]$ (عمودية على $(CD)$) تتحول إلى $[L\,?]$... بما أن التناظر المركزي يحافظ على المنتصفات: $L$ هي مناظرة $K$، وبما أن $K$ منتصف... الخلاصة المباشرة والمضمونة: بما أن $I$ منتصف $[AD]$ وأيضًا (بالتناظر) منتصف $[KL]$ و $I$ ذاتها منتصف $[CC']$ (بالإنشاء)، فإن الرباعي $CKC'L$ (قطراه $[CC']$ و$[KL]$، يتقاطعان في منتصفهما $I$) متوازي أضلاع، فـ $(C'L)\parallel(CK)$؛ وبما أن $C,K,D$ على استقامة واحدة (على $(CD)$)، فـ $(C'L)\parallel(AD)$... للوصول إلى "$L$ منتصف $[AC']$" بدقة كاملة يلزم تفصيل إضافي غير مؤكَّد بثقة تامة من النص وحده.
- $T\in[AB]$، $(IT)$ يقطع $(CD)$ في $U$. بما أن مناظرة $(AB)$ بالنسبة إلى $I$ هي $(DC)$ (السؤال 1)، ومناظرة المستقيم $(IT)$ (يمر بالمركز $I$) هي نفسه؛ فمناظرة $T$ (على $(AB)$ وعلى $(IT)$) تقع على تقاطع $(DC)$ مع $(IT)$، أي $U$. إذن $U$ و $T$ متناظرتان بالنسبة إلى $I$، أي $I$ منتصف $[TU]$. وبما أن $I$ منتصف $[AD]$ أيضًا (معطى)، فقطرا الرباعي $ATDU$ — $[AD]$ و$[TU]$ — يتقاطعان في منتصفهما $I$؛ إذن $ATDU$ متوازي أضلاع.
c1819 — تمرين 4
$ABC$ مثلث قائم الزاوية في $A$ بحيث $AB=3\text{cm}$ و $AC=4\text{cm}$، و $I$ منتصف $[AC]$
- ابنِ النقطتين $E$ و $F$ مناظرتَي $A$ و $B$ على التوالي بالنسبة إلى $C$
- بيّن أن $(EB) \parallel (AF)$
- احسب مساحة المثلث $CEF$ معلّلًا
- لتكن $J$ منتصف $[CE]$. بيّن أن $C$ منتصف $[IJ]$
- ما هي طبيعة الرباعي $IBJF$ معلّلًا؟
- لتكن $M$ من $[AB]$ بحيث $AM=1$. المستقيم $(CM)$ يقطع $(EF)$ في $N$. بيّن أن $E$، $N$، $F$ على استقامة واحدة ثم أثبت أن $N$ مناظرة $M$ بالنسبة إلى $C$
إظهار التصحيح
- (إنشاء) $E$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $C$، $F$ مناظرة $B$ بالنسبة إلى $C$ (تناظر مركزي مركزه $C$).
- التناظر المركزي $C$ يحوّل $A\to E$ و $F\to B$ (تناظر متبادل)؛ فيحوّل القطعة $[AF]$ إلى $[EB]$: محافظة التوازي تعطي $(EB)\parallel(AF)$.
- التناظر المركزي $C$ يحوّل المثلث $ABC$ (أي $A\to E$، $B\to F$، $C\to C$) إلى المثلث $EFC$؛ والتناظر المركزي تحويل يحافظ على المساحة. إذن مساحة $CEF$ = مساحة $ABC$. والمثلث $ABC$ قائم في $A$ بضلعين قائمين $AB=3$ و $AC=4$: مساحته $=\frac{1}{2}\times3\times4=6$. إذن مساحة $CEF=6$ (وحدة مساحة).
- $E$ مناظرة $A$ بالنسبة إلى $C$، أي $C$ منتصف $[AE]$، فـ $A$، $C$، $E$ على استقامة واحدة بـ $AC=CE=4$. $I$ منتصف $[AC]$ ($AI=IC=2$)، $J$ منتصف $[CE]$ ($CJ=JE=2$). على هذا المستقيم: من $A$، نصل $I$ بعد $2$، ثم $C$ بعد $2$ أخرى (المجموع $4=AC$)، ثم $J$ بعد $2$ أخرى. إذن $IC=2$ و $CJ=2$، و$I,C,J$ على استقامة واحدة؛ فـ $C$ منتصف $[IJ]$.
- $C$ منتصف $[IJ]$ (السؤال السابق) و $C$ منتصف $[BF]$ (لأن $F$ مناظرة $B$ بالنسبة إلى $C$، بالإنشاء). قطرا الرباعي $IBJF$ (بترتيب الرؤوس $I,B,J,F$) هما $[IJ]$ و $[BF]$، يتقاطعان في منتصفهما المشترك $C$؛ إذن $IBJF$ متوازي أضلاع.
- $N$ معرَّفة كنقطة على $(EF)$ (تقاطع $(CM)$ معه)، فهي إذن دائمًا على استقامة مع $E$ و$F$ بحكم تعريفها. ولإثبات أن $N$ مناظرة $M$ بالنسبة إلى $C$: التناظر المركزي $C$ يحوّل المستقيم $(AB)$ إلى المستقيم $(EF)$ (لأن $A\to E$ و$B\to F$)، ويحوّل المستقيم $(CM)$ إلى نفسه (يمر بالمركز $C$). $M$ على كلا $(AB)$ و$(CM)$؛ فصورتها على صورتَي هذين المستقيمين، أي على $(EF)\cap(CM)$، وهي بالضبط $N$. إذن $N$ مناظرة $M$ بالنسبة إلى $C$.