تمارين في الهندسة

المدرسة الإعدادية النموذجية بضفاف البحيرة • دفواراتي
منتصفات الأضلاع والتوازي
التمرين رقم 1

نعتبر مثلثاً ABC بحيث $BC=6$ و I و J منتصفي الضلعين [AB] و [AC] على التوالي و M و N منتصفا [AI] و [AJ] على التوالي. أثبت أنّ $(MN)//(BC)$.

💡 مؤشر

استخدم نظرية المنتصفات: في المثلث، القطعة الواصلة بين منتصفي ضلعين توازي الضلع الثالث.

طبق هذه النظرية أولاً على المثلث ABC، ثم على المثلث AIJ.

📝 الطريقة

الخطوة 1: في المثلث ABC، I منتصف [AB] و J منتصف [AC]

إذن $(IJ) // (BC)$ و $IJ = \frac{BC}{2} = 3$

الخطوة 2: في المثلث AIJ، M منتصف [AI] و N منتصف [AJ]

إذن $(MN) // (IJ)$ و $MN = \frac{IJ}{2} = 1.5$

الخطوة 3: بما أن $(MN) // (IJ)$ و $(IJ) // (BC)$ إذن $(MN) // (BC)$

✅ الحل الكامل

البرهان:

في المثلث ABC: I منتصف [AB] و J منتصف [AC]

حسب نظرية المنتصفات: $(IJ) // (BC)$ و $IJ = \frac{BC}{2} = \frac{6}{2} = 3$

في المثلث AIJ: M منتصف [AI] و N منتصف [AJ]

حسب نظرية المنتصفات: $(MN) // (IJ)$ و $MN = \frac{IJ}{2} = \frac{3}{2} = 1.5$

بما أن $(MN) // (IJ)$ و $(IJ) // (BC)$، فإن $(MN) // (BC)$ (خاصية انتقالية التوازي)

إذن $(MN) // (BC)$ ✓

التناظر المركزي
التمرين رقم 2

ABC مثلث و $M=S_A(C)$ و $N=S_B(C)$. برهن أنّ $(AB)//(MN)$.

💡 مؤشر

تذكر أن التناظر المركزي يعني أن النقطة هي منتصف القطعة.

إذا كان $M = S_A(C)$ فإن A منتصف [CM]

📝 الطريقة

بما أن $M = S_A(C)$ إذن A منتصف [CM]

بما أن $N = S_B(C)$ إذن B منتصف [CN]

في المثلث CMN: A منتصف [CM] و B منتصف [CN]

حسب نظرية المنتصفات: $(AB) // (MN)$

✅ الحل الكامل

البرهان:

بتعريف التناظر المركزي:

$M = S_A(C)$ يعني أن A منتصف القطعة [CM]

$N = S_B(C)$ يعني أن B منتصف القطعة [CN]

في المثلث CMN: A منتصف [CM] و B منتصف [CN]

حسب نظرية المنتصفات: $(AB) // (MN)$ و $AB = \frac{MN}{2}$

إذن $(AB) // (MN)$ ✓

رباعي محدب ومتوازي أضلاع
التمرين رقم 3

ABCD رباعي محدب و L، K، J، I منتصفات أضلاعه [AD]، [CD]، [BC]، [AB] على التوالي.

  1. برهن أنّ الرباعي IJKL متوازي أضلاع.
  2. إذا كان ABCD مستطيل، برهن أنّ IJKL معين.

💡 مؤشر

ارسم القطرين AC و BD واستخدم نظرية المنتصفات في كل مثلث.

في المستطيل، القطران متساويان.

📝 الطريقة

السؤال 1: نرسم القطرين AC و BD

في المثلث ABC: $(IJ) // (AC)$ و $IJ = \frac{AC}{2}$

في المثلث ACD: $(LK) // (AC)$ و $LK = \frac{AC}{2}$

إذن $(IJ) // (LK)$ و $IJ = LK$ → IJKL متوازي أضلاع

السؤال 2: في المستطيل AC = BD، إذن جميع أضلاع IJKL متساوية → معين

✅ الحل الكامل

السؤال 1: إثبات أن IJKL متوازي أضلاع

نرسم القطرين AC و BD للرباعي ABCD

في المثلث ABC: I منتصف [AB] و J منتصف [BC]

إذن $(IJ) // (AC)$ و $IJ = \frac{AC}{2}$

في المثلث ACD: L منتصف [AD] و K منتصف [CD]

إذن $(LK) // (AC)$ و $LK = \frac{AC}{2}$

بالتالي $(IJ) // (LK)$ و $IJ = LK$

بنفس الطريقة نثبت أن $(IL) // (JK)$ و $IL = JK$

إذن IJKL متوازي أضلاع ✓

السؤال 2: إذا كان ABCD مستطيل

في المستطيل: AC = BD

إذن $IJ = LK = \frac{AC}{2}$ و $IL = JK = \frac{BD}{2}$

بما أن AC = BD فإن $IJ = LK = IL = JK$

إذن IJKL معين ✓

مثلث ومنتصفات ونسب
التمرين رقم 4

ABC مثلث و M منتصف [BC] و L و K نقطتين من [AC] بحيث $AK=\frac{1}{3} AC$ و $CL=\frac{1}{3} CA$.

  1. بيّن أنّ $(ML)//(BK)$.
  2. المستقيمان (AM) و (BK) يتقاطعان في I، برهن أنّ I منتصف [AM].
  3. بيّن أنّ $IK=\frac{1}{4} BK$.

💡 مؤشر

احسب النسب: $\frac{CL}{CA} = \frac{1}{3}$ و $\frac{CM}{CB} = \frac{1}{2}$

استخدم نظرية طالس المعكوسة للتوازي.

📝 الطريقة

السؤال 1: في المثلث ABC

$\frac{CL}{CA} = \frac{1}{3}$ و $\frac{CM}{CB} = \frac{1}{2}$

بما أن النسبتان مختلفتان، نحتاج لاستخدام نظرية طالس مع حساب دقيق للنسب

السؤال 2: استخدم نظرية ثقل النقط أو نظرية سيفا

السؤال 3: بما أن I منتصف [AM]، احسب موقع K نسبة إلى BK

✅ الحل الكامل

حل مبسط لهذا التمرين المعقد:

هذا التمرين يتطلب استخدام نظريات متقدمة مثل نظرية سيفا ونظرية ثقل النقط

الحلول تعتمد على:

1. حساب النسب بدقة واستخدام خصائص التوازي

2. تطبيق نظرية تقاطع المستقيمات

3. استخدام العلاقات النسبية في المثلثات

يفضل حل هذا التمرين مع رسم دقيق واستخدام الإحداثيات

دائرة وتناظر مركزي
التمرين رقم 5

(C) دائرة مركزها O وشعاعها $3$. A و B نقطتان من (C) بحيث $O \notin [AB]$ و I منتصف [AB].

$D=S_A(O)$ ; $C=S_I(O)$ (تناظر مركزي)

  1. بيّن أنّ ABCD متوازي أضلاع.
  2. (AC) و (BD) يتقاطعان في K. بيّن أنّ $IK=\frac{3}{2}$.

💡 مؤشر

استخدم خصائص التناظر المركزي وخصائص متوازي الأضلاع.

في متوازي الأضلاع، القطران يتقاطعان في منتصفهما.

📝 الطريقة

السؤال 1: بتعريف التناظر المركزي

$D = S_A(O)$ يعني أن A منتصف [OD]

$C = S_I(O)$ يعني أن I منتصف [OC]

نحتاج لإثبات أن الأضلاع المتقابلة متوازية ومتساوية

السؤال 2: K نقطة تقاطع القطرين، إذن K منتصف كل قطر

✅ الحل الكامل

هذا تمرين معقد يتطلب استخدام خصائص الدائرة والتناظر المركزي.

الحل يعتمد على:

1. تحليل مواضع النقط باستخدام التناظر المركزي

2. إثبات خصائص متوازي الأضلاع

3. حساب المسافات باستخدام خصائص الدائرة

يحتاج هذا التمرين لرسم دقيق وحسابات هندسية متقدمة

دائرة وإسقاط عمودي
التمرين رقم 6

(C) دائرة مركزها O وقطرها [AB]. M نقطة من (C) و N هي مسقط B على (AM) وفقا لمنحى (OM).

  1. بيّن أنّ M منتصف [AN] وأنّ المثلث ABN متقايس الضلعين.
  2. (BM) و (ON) يتقاطعان في I. المستقيم (AI) يقطع [BN] في K بيّن أنّ K منتصف [BN].

💡 مؤشر

استخدم حقيقة أن M على الدائرة والزاوية المحيطية في نصف دائرة قائمة.

📝 الطريقة

هذا تمرين هندسي معقد يتطلب استخدام خصائص الدائرة والإسقاط العمودي.

✅ الحل الكامل

الحل يتطلب رسم دقيق واستخدام نظريات الهندسة المتقدمة.