تمارين في مبرهنة طالس (الأساسي 9)

الهندسة التحليلية التناسب والقياس المنهج التونسي
التمرين 1
تطبيقات طالس على شبه المنحرف

$\mathbf{ABCD}$ شبه منحرف قائم في $\mathbf{A}$ و $\mathbf{D}$ بحيث $\mathbf{AD=6cm}$ و $\mathbf{AB=8cm}$ و $\mathbf{CD=4cm}$. يتقاطع قطراه $\mathbf{[AC]}$ و $\mathbf{[BD]}$ في $\mathbf{O}$.

1) بيّن أنّ $\mathbf{\frac{OA}{OC} = \frac{OB}{OD}}$ ثمّ استنتج أنّ $\mathbf{O}$ تقسم المسافة $\mathbf{[BD]}$ بنسبة معلومة.

2) لتكن $\mathbf{E}$ نقطة تقاطع المستقيمين $\mathbf{(AD)}$ و $\mathbf{(BC)}$ . احسب $\mathbf{EA}$.

لم تبدأ بعد

💡 توجيهات للتفكير

للسؤال 1: استعمل مبرهنة طالس في وضعية الفراشة (مثلثان) لتحديد التناسب، مع الانتباه لشرط التوازي.

• تذكر أن شبه المنحرف $\mathbf{ABCD}$ قائم في $\mathbf{A}$ و $\mathbf{D}$ يعني أن $\mathbf{(AB) \parallel (CD)}$.

للسؤال 2: استعمل مبرهنة طالس في وضعية المثلث (الرأس $\mathbf{E}$)، مع استخدام العلاقة $\mathbf{ED = EA + AD}$.

📝 منهجية الحل

1) إثبات التناسب في وضعية الفراشة (تقاطع القطرين):

الشرط 1: الإستقامية (الاستقامة)

النقاط $\mathbf{A}$، $\mathbf{O}$، $\mathbf{C}$ على استقامة واحدة.

النقاط $\mathbf{B}$، $\mathbf{O}$، $\mathbf{D}$ على استقامة واحدة.

الشرط 2: التوازي

لدينا $\mathbf{(AB) \parallel (CD)}$ لأن $\mathbf{ABCD}$ شبه منحرف قائم.

الاستنتاج (حسب مبرهنة طالس)

إذن، نستنتج التناسب: $\mathbf{\frac{OA}{OC} = \frac{OB}{OD} = \frac{AB}{CD}}$

2) حساب $\mathbf{EA}$ في وضعية المثلث (الرأس $\mathbf{E}$):

• نطبق مبرهنة طالس على المثلث $\mathbf{EDC}$ والمستقيم $\mathbf{(AB)}$.

• نستخدم العلاقة $\mathbf{\frac{EA}{ED} = \frac{AB}{DC}}$ للتعويض والحساب.

الحل النهائي

1) إثبات التناسب:

تطبيق طالس على المثلثين $\mathbf{OAB}$ و $\mathbf{OCD}$

النقاط $\mathbf{A}$، $\mathbf{O}$، $\mathbf{C}$ و $\mathbf{B}$، $\mathbf{O}$، $\mathbf{D}$ على استقامة واحدة.

المستقيمان $\mathbf{(AB)}$ و $\mathbf{(CD)}$ متوازيان (لأنهما قاعدتا شبه المنحرف).

حسب مبرهنة طالس في وضعية الفراشة:

$\mathbf{\frac{OA}{OC} = \frac{OB}{OD} = \frac{AB}{CD}}$

الاستنتاج:

لدينا $\mathbf{\frac{OB}{OD} = \frac{AB}{CD} = \frac{8}{4} = 2}$

إذن $\mathbf{OB = 2 \times OD}$. النقطة $\mathbf{O}$ تقسم القطعة $\mathbf{[BD]}$ بنسبة $2$.

2) حساب $\mathbf{EA}$:

تطبيق طالس على المثلث $\mathbf{EDC}$ والمستقيم $\mathbf{(AB)}$

النقاط $\mathbf{E}$، $\mathbf{A}$، $\mathbf{D}$ على استقامة واحدة.

النقاط $\mathbf{E}$، $\mathbf{B}$، $\mathbf{C}$ على استقامة واحدة.

لدينا $\mathbf{(AB) \parallel (CD)}$.

حسب مبرهنة طالس في المثلث $\mathbf{EDC}$:

$\mathbf{\frac{EA}{ED} = \frac{EB}{EC} = \frac{AB}{DC}}$

الحساب:

نعوض بالقيم: $\mathbf{\frac{EA}{ED} = \frac{8}{4} = 2}$

لدينا $\mathbf{ED = EA + AD}$. ونعلم أن $\mathbf{AD = 6cm}$.

إذن $\mathbf{\frac{EA}{EA + 6} = 2}$

$\mathbf{EA = 2 \times (EA + 6)}$

$\mathbf{EA = 2EA + 12}$

$\mathbf{EA - 2EA = 12}$

$\mathbf{-EA = 12}$

بما أن الطول يجب أن يكون موجباً، يجب أن تكون النقطة $\mathbf{D}$ بين $\mathbf{E}$ و $\mathbf{A}$ (وهو التفسير المنطقي لوضعية شبه المنحرف) أي $\mathbf{EA = ED + DA}$.

التفسير الصحيح: $\mathbf{A}$ تقع بين $\mathbf{E}$ و $\mathbf{D}$ يعني $\mathbf{ED = EA + AD}$ . التفسير المنطقي: $\mathbf{D}$ تقع بين $\mathbf{E}$ و $\mathbf{A}$ يعني $\mathbf{EA = ED + DA}$.

بما أن $\mathbf{AB > CD}$، فإن $\mathbf{E}$ تقع على امتداد $\mathbf{[AD)}$ خارج القطعة $\mathbf{[AD]}$، أي $\mathbf{A}$ تقع بين $\mathbf{E}$ و $\mathbf{D}$.

لذلك، يجب أن تكون العلاقة $\mathbf{ED = EA + AD}$

النتيجة المنطقية الوحيدة (بافتراض أن $\mathbf{D}$ بين $\mathbf{E}$ و $\mathbf{A}$) هي:

لدينا: $\mathbf{EA = 2 ED}$ و $\mathbf{EA - ED = AD = 6}$

إذن $\mathbf{2 ED - ED = 6}$

ومنه: $\mathbf{ED = 6 cm}$

وبالتالي: $\mathbf{EA = 2 \times 6 = 12 cm}$

التمرين 2
حساب الأطوال باستخدام طالس

لتكن $\mathbf{ABC}$ نقط مختلفة. لتكن $\mathbf{D}$ نقطة من $\mathbf{[AC]}$ و $\mathbf{E}$ نقطة من $\mathbf{[BC]}$ بحيث $\mathbf{(DE) \parallel (AB)}$. نعلم أن $\mathbf{AC=7.5cm}$ و $\mathbf{BC=5cm}$ و $\mathbf{AD=3cm}$ و $\mathbf{DE=4cm}$ .

1) أحسب الأطوال $\mathbf{CD}$ و $\mathbf{CE}$ و $\mathbf{AB}$.

2) لتكن $\mathbf{I}$ $\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ للقطعة $\mathbf{[DE]}$. بيّن أن النقطة $\mathbf{I}$ تنتمي إلى القطعة $\mathbf{[CM]}$ حيث $\mathbf{M}$ $\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ للقطعة $\mathbf{[AB]}$.

لم تبدأ بعد

💡 توجيهات للتفكير

للسؤال 1: احسب $\mathbf{CD}$ باستخدام $CD = AC - AD$. ثم طبق مبرهنة طالس في المثلث $\mathbf{ABC}$ لاستنتاج الأطوال $\mathbf{CE}$ و $\mathbf{AB}$.

للسؤال 2: استعمل المبرهنة المتعلقة بخط **الموسطات** في المثلث: **الموسط** الذي ينطلق من رأس مثلث ويقطع مستقيماً موازياً للقاعدة في نقطة، تكون تلك النقطة **الموسط** للقطعة الموازية للقاعدة.

📝 منهجية الحل

1) حساب الأطوال:

• حساب $\mathbf{CD}$.

• تطبيق مبرهنة طالس في المثلث $\mathbf{ABC}$ بالرأس $\mathbf{C}$.

• استخدام التناسب $\mathbf{\frac{CD}{CA} = \frac{CE}{CB} = \frac{DE}{AB}}$.

2) إثبات الانتماء:

• بما أن $\mathbf{I}$ هو **الموسط** لـ $\mathbf{[DE]}$ و $\mathbf{M}$ هو **الموسط** لـ $\mathbf{[AB]}$، و $\mathbf{C}$ هو الرأس، فإن النقطتين $\mathbf{C}$ و $\mathbf{I}$ و $\mathbf{M}$ يجب أن تكون على استقامة واحدة (حسب مبرهنة الموسطات).

الحل النهائي

1) حساب الأطوال $\mathbf{CD}$ و $\mathbf{CE}$ و $\mathbf{AB}$:

• حساب $\mathbf{CD}$:

$\mathbf{CD = AC - AD = 7.5 - 3 = 4.5 cm}$

تطبيق طالس على المثلث $\mathbf{ABC}$

لدينا $\mathbf{D \in [AC]}$ و $\mathbf{E \in [BC]}$.

لدينا التوازي: $\mathbf{(DE) \parallel (AB)}$.

حسب مبرهنة طالس في المثلث $\mathbf{ABC}$ بالرأس $\mathbf{C}$:

$\mathbf{\frac{CD}{CA} = \frac{CE}{CB} = \frac{DE}{AB}}$

• حساب $\mathbf{CE}$:

نحسب النسبة: $\mathbf{\frac{CD}{CA} = \frac{4.5}{7.5} = \frac{45}{75} = \frac{3}{5}}$

إذن $\mathbf{\frac{CE}{CB} = \frac{3}{5}}$

$\mathbf{CE = \frac{3}{5} \times CB = \frac{3}{5} \times 5 = 3 cm}$

• حساب $\mathbf{AB}$:

إذن $\mathbf{\frac{DE}{AB} = \frac{3}{5}}$

$\mathbf{AB = DE \times \frac{5}{3} = 4 \times \frac{5}{3} = \frac{20}{3} cm}$

2) إثبات أن $\mathbf{I}$ تنتمي إلى $\mathbf{[CM]}$:

لدينا $\mathbf{I}$ هو **الموسط** للقطعة $\mathbf{[DE]}$.

لدينا $\mathbf{M}$ هو **الموسط** للقطعة $\mathbf{[AB]}$.

المستقيم $\mathbf{(CI)}$ هو **الموسط** النازل من الرأس $\mathbf{C}$ على القاعدة $\mathbf{[DE]}$ في المثلث $\mathbf{CDE}$ (خط **الموسطات**).

المستقيم $\mathbf{(CM)}$ هو **الموسط** النازل من الرأس $\mathbf{C}$ على القاعدة $\mathbf{[AB]}$ في المثلث $\mathbf{CAB}$ (خط **الموسطات**).

حسب خاصية الموسطات في مثلث (خاصية طالس المعممة)، إذا كان $\mathbf{(DE) \parallel (AB)}$، فإن $\mathbf{C}$، $\mathbf{I}$، $\mathbf{M}$ تقع على استقامة واحدة.

وبما أن $\mathbf{I} \in [DE]$ و $\mathbf{M} \in [AB]$، فإن النقطة $\mathbf{I}$ تقع على القطعة $\mathbf{[CM]}$.

التمرين 3
طالس والمسافات المتساوية

$\mathbf{ABC}$ مثلث. $\mathbf{M}$ نقطة من $\mathbf{[AB]}$ بحيث $\mathbf{AM = \frac{1}{3} AB}$. المستقيم المار من $\mathbf{M}$ والموازي لـ $\mathbf{(BC)}$ يقطع $\mathbf{[AC]}$ في النقطة $\mathbf{N}$ .

1) أحسب $\mathbf{\frac{AN}{AC}}$ و $\mathbf{\frac{MN}{BC}}$.

2) بيّن أنّ $\mathbf{N}$ هي **الموسط** للقطعة $\mathbf{[AC]}$ إذا كان $\mathbf{AM = MB}$ (إلغاء لـ $AM = \frac{1}{3} AB$).

لم تبدأ بعد

💡 توجيهات للتفكير

للسؤال 1: طبّق مبرهنة طالس في المثلث $\mathbf{ABC}$ بالرأس $\mathbf{A}$. استخدم المعطى $\mathbf{AM = \frac{1}{3} AB}$ لتعويض الأطوال في التناسب.

للسؤال 2: تذكر أن **الموسط** (منتصف قطعة) يعني أن النسبة بين جزء القطعة وطولها الكلي تساوي $\mathbf{\frac{1}{2}}$.

📝 منهجية الحل

1) حساب النسب:

• نطبق مبرهنة طالس في المثلث $\mathbf{ABC}$ بالرأس $\mathbf{A}$.

• نستخدم التناسب $\mathbf{\frac{AM}{AB} = \frac{AN}{AC} = \frac{MN}{BC}}$ ونعوّض $\mathbf{\frac{AM}{AB}}$ بقيمتها.

2) إثبات أن $\mathbf{N}$ **الموسط** لـ $\mathbf{[AC]}$:

• إذا كانت $\mathbf{AM = MB}$، فإن $\mathbf{M}$ هي **الموسط** لـ $\mathbf{[AB]}$، أي $\mathbf{\frac{AM}{AB} = \frac{1}{2}}$.

• نستنتج قيمة $\mathbf{\frac{AN}{AC}}$ من طالس.

الحل النهائي

1) حساب $\mathbf{\frac{AN}{AC}}$ و $\mathbf{\frac{MN}{BC}}$:

تطبيق طالس على المثلث $\mathbf{ABC}$ بالرأس $\mathbf{A}$

لدينا $\mathbf{M}$ ينتمي إلى $\mathbf{[AB]}$.

لدينا $\mathbf{N}$ ينتمي إلى $\mathbf{[AC]}$.

لدينا التوازي: $\mathbf{(MN) \parallel (BC)}$.

حسب مبرهنة طالس في المثلث $\mathbf{ABC}$:

$\mathbf{\frac{AM}{AB} = \frac{AN}{AC} = \frac{MN}{BC}}$

لدينا في المعطى: $\mathbf{AM = \frac{1}{3} AB}$.

إذن: $\mathbf{\frac{AM}{AB} = \frac{1}{3}}$

وبالتالي: $\mathbf{\frac{AN}{AC} = \frac{1}{3}}$

وبالتالي: $\mathbf{\frac{MN}{BC} = \frac{1}{3}}$

2) إثبات أن $\mathbf{N}$ هي **الموسط** لـ $\mathbf{[AC]}$ إذا كان $\mathbf{AM = MB}$:

إذا كان $\mathbf{AM = MB}$، فإن $\mathbf{M}$ هي **الموسط** للقطعة $\mathbf{[AB]}$.

في هذه الحالة، $\mathbf{\frac{AM}{AB} = \frac{1}{2}}$

باستخدام التناسب من طالس: $\mathbf{\frac{AN}{AC} = \frac{AM}{AB} = \frac{1}{2}}$

بما أن $\mathbf{\frac{AN}{AC} = \frac{1}{2}}$، فإن $\mathbf{AN = \frac{1}{2} AC}$.

إذن $\mathbf{N}$ هي **الموسط** للقطعة $\mathbf{[AC]}$. (ملاحظة: هذه هي مبرهنة القطعة الواصلة بين منتصفي ضلعين).