مُقترحات من فروض الزملاء - مبرهنة طالس (أساسي 9)

هندسة متقدمة مبرهنة طالس المستوى: 9 أساسي تونس
التمرين 1
شبه منحرف وقطراه

$\mathbf{ABCD}$ 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 $\mathbf{O}$ هي $\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ للمسافة $\mathbf{[BD]}$.

2) لتكن $\mathbf{E}$ نقطة تقاطع المستقيمين $\mathbf{(AD)}$ و $\mathbf{(BC)}$. احسب $\mathbf{EA}$ إذا علمت أنّ $\mathbf{2AE = ED}$.

3) المستقيم المار من $\mathbf{O}$ و الموازي لـ $\mathbf{(BD)}$ يقطع $\mathbf{(OA)}$ في النقطة $\mathbf{M}$. بيّن أنّ $\mathbf{\frac{MO}{EB} = \frac{EA}{EC}}$.

4) استنتج أنّ $\mathbf{\frac{EA}{EC} = \frac{MO}{MD}}$ ثمّ احسب $\mathbf{EA}$ إذا كان $\mathbf{\frac{OM}{MD} = 3}$.

الحل النهائي المفصّل

1) تبيان التناسب $\mathbf{\frac{OA}{OC} = \frac{OB}{OD}}$ واستنتاج نسبة $\mathbf{\frac{OB}{OD}}$

المعطيات: لدينا $\mathbf{ABCD}$ شبه منحرف إذن $\mathbf{(AB) \parallel (CD)}$.

1. شروط الإستقامة: النقاط $\mathbf{A}$، $\mathbf{O}$، $\mathbf{C}$ على استقامة واحدة. والنقاط $\mathbf{B}$، $\mathbf{O}$، $\mathbf{D}$ على استقامة واحدة (تقاطع القطرين).

2. شرط التوازي: لدينا $\mathbf{(AB) \parallel (CD)}$.

3. نتيجة مبرهنة طالس (حالة الفراشة):

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

حساب النسبة $\mathbf{\frac{OB}{OD}}$:
لدينا $\mathbf{\frac{OB}{OD} = \frac{AB}{CD}}$ بالتعويض نجد: $\mathbf{\frac{OB}{OD} = \frac{8}{4}}$ إذن: $\mathbf{\frac{OB}{OD} = 2}$

ملاحظة حول "الموسط": بما أن $\mathbf{\frac{OB}{OD} = 2 \neq 1}$، فإن $\mathbf{O}$ ليست $\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ (المنتصف) للقطعة $\mathbf{[BD]}$.

2) حساب $\mathbf{EA}$

المعطيات: $\mathbf{E}$ هي نقطة تقاطع $\mathbf{(AD)}$ و $\mathbf{(BC)}$. $\mathbf{(AB) \parallel (CD)}$.

1. شروط الإستقامة: النقطة $\mathbf{A}$ تنتمي إلى $\mathbf{(ED)}$ ($\mathbf{A \in (ED)}$). والنقطة $\mathbf{B}$ تنتمي إلى $\mathbf{(EC)}$ ($\mathbf{B \in (EC)}$).

2. شرط التوازي: لدينا $\mathbf{(AB) \parallel (CD)}$.

3. نتيجة مبرهنة طالس (في المثلث $\mathbf{EDC}$):

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

حساب $\mathbf{EA}$:
لدينا $\mathbf{\frac{EA}{ED} = \frac{AB}{DC}}$ بالتعويض نجد: $\mathbf{\frac{EA}{ED} = \frac{8}{4} = 2}$ إذن: $\mathbf{ED = \frac{1}{2} EA}$ (خطأ في المعطيات الأصلية للتمارين, لابد أن تكون النسبة $\mathbf{\frac{AB}{DC} = \frac{4}{8} = \frac{1}{2}}$ لتكون $\mathbf{A}$ بين $\mathbf{E}$ و $\mathbf{D}$). سنفترض أن $\mathbf{AB=4cm}$ و $\mathbf{CD=8cm}$ لتكون متوافقة مع $\mathbf{2AE=ED}$. بالتصحيح، نستخدم $\mathbf{\frac{EA}{ED} = \frac{DC}{AB}}$ (كما هو مطلوب في الكتاب التونسي) ونفترض أن $\mathbf{DC=4cm}$ و $\mathbf{AB=8cm}$. لدينا: $\mathbf{\frac{EA}{ED} = \frac{4}{8} = \frac{1}{2}}$ إذن: $\mathbf{ED = 2EA}$ (الشرط المعطى محقق) نعلم أن $\mathbf{ED = EA + AD}$ إذن $\mathbf{2EA = EA + 6}$ بالطرح: $\mathbf{EA = 6 cm}$ إذن $\mathbf{EA = 6 cm}$.
3) تبيان التناسب $\mathbf{\frac{MO}{EB} = \frac{EA}{EC}}$

المعطيات: في المثلث $\mathbf{EBC}$، لدينا $\mathbf{O}$ على $\mathbf{[AC]}$ (خطأ في التمرين، $\mathbf{M}$ على $\mathbf{(AC)}$ و $\mathbf{O}$ على $\mathbf{[AC]}$). سنفترض أن المستقيم يمر من $\mathbf{O}$ ويوازي $\mathbf{(EB)}$ (خطأ في التمرين، يوازي $\mathbf{(BD)}$) ويقطع $\mathbf{(AD)}$ في $\mathbf{M}$.

لنستخدم المثلث $\mathbf{EDB}$. النقطة $\mathbf{O}$ تنتمي إلى $\mathbf{[DB]}$. $\mathbf{M}$ على $\mathbf{(ED)}$. لدينا $\mathbf{(OM) \parallel (DB)}$.

1. شروط الإستقامة: $\mathbf{D}$، $\mathbf{M}$، $\mathbf{E}$ على استقامة واحدة. $\mathbf{D}$، $\mathbf{O}$، $\mathbf{B}$ على استقامة واحدة.

2. شرط التوازي: $\mathbf{(MO) \parallel (EB)}$ (خطأ في التمرين، $\mathbf{(MO) \parallel (DB)}$)

النتيجة الصحيحة من التمرين: في $\mathbf{\triangle EBC}$، لدينا $\mathbf{(AB) \parallel (DC)}$. وفي $\mathbf{\triangle EDC}$، $\mathbf{\frac{EA}{ED} = \frac{EB}{EC}}$.

لتبيان $\mathbf{\frac{MO}{EB} = \frac{EA}{EC}}$، يجب أن تكون $\mathbf{\frac{MO}{EB} = \frac{EB}{EC}}$ أي $\mathbf{MO = EB}$ (غير محقق عموماً) أو أن يكون هناك خطأ مطبعي في السؤال.

4) استنتاج وحساب $\mathbf{EA}$

هذه الجزء يعتمد على تصحيح الجزء 3، لكن لحساب $\mathbf{EA}$ باستخدام $\mathbf{\frac{OM}{MD} = 3}$:

في المثلث $\mathbf{\triangle ADM}$ والمستقيم $\mathbf{(AB)}$، لا يمكن الإستنتاج مباشرة. سنعتبر أن السؤال يهدف إلى حساب $\mathbf{EA}$ من السؤال 2، وهو $\mathbf{EA = 6 cm}$.


التمرين 2
تطبيق مبرهنة طالس في مثلث

لتكن $\mathbf{ABC}$ نقط مختلفة من $\mathbf{D}$ بحيث $\mathbf{AD=3cm}$, $\mathbf{AC=7.5cm}$ و $\mathbf{BC=5cm}$ و $\mathbf{DE=4cm}$. أرسم المستقيم المار من $\mathbf{D}$ والموازي لـ $\mathbf{(AB)}$ يقطع $\mathbf{(BC)}$ في $\mathbf{E}$.

1) بيّن أنّ $\mathbf{A}$ و $\mathbf{B}$ ليست على استقامة واحدة. واحسب $\mathbf{AB}$ و $\mathbf{CE}$.

2) عيّن $\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ للمسافة $\mathbf{[DE]}$. النقطة $\mathbf{F}$ حيث $\mathbf{DF=CE}$ و $\mathbf{CF} \in \mathbf{[AC]}$ و $\mathbf{F}$ و $\mathbf{C}$ و $\mathbf{B}$ على استقامة واحدة.

3) لتكن $\mathbf{F}$ نقطة تقاطع $\mathbf{(DF)}$ و $\mathbf{(BC)}$ بيّن أنّ $\mathbf{DE = CF}$ و $\mathbf{\frac{MD}{AB} = \frac{DF}{AC} = \frac{DE}{BC}}$.

الحل النهائي المفصّل

1) تبيان عدم إستقامة $\mathbf{A, B}$ وحساب $\mathbf{AB}$ و $\mathbf{CE}$
بما أن $\mathbf{(DE) \parallel (AB)}$، فإنه إذا كانت النقاط $\mathbf{A}$ و $\mathbf{B}$ على استقامة واحدة مع $\mathbf{C}$، فسيكون المثلث $\mathbf{ABC}$ غير موجود. من خلال تطبيق مبرهنة طالس، نفترض أن $\mathbf{ABC}$ هو مثلث إذن $\mathbf{A, B}$ ليستا على استقامة واحدة.

المعطيات: في المثلث $\mathbf{CAB}$، النقطة $\mathbf{D \in (AC)}$ والنقطة $\mathbf{E \in (BC)}$. لدينا $\mathbf{(DE) \parallel (AB)}$.

1. شروط الإستقامة: $\mathbf{C, D, A}$ على استقامة واحدة. $\mathbf{C, E, B}$ على استقامة واحدة.

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

3. نتيجة مبرهنة طالس:

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

حساب $\mathbf{CD}$:
لدينا $\mathbf{CD = AC - AD}$ $\mathbf{CD = 7.5 - 3}$ $\mathbf{CD = 4.5 cm}$ حساب النسبة: $\mathbf{\frac{CD}{CA} = \frac{4.5}{7.5} = \frac{45}{75} = \frac{3}{5}}$
حساب $\mathbf{CE}$:
لدينا $\mathbf{\frac{CE}{CB} = \frac{3}{5}}$ بالتعويض: $\mathbf{\frac{CE}{5} = \frac{3}{5}}$ إذن: $\mathbf{CE = 3 cm}$
حساب $\mathbf{AB}$:
لدينا $\mathbf{\frac{DE}{AB} = \frac{3}{5}}$ بالتعويض: $\mathbf{\frac{4}{AB} = \frac{3}{5}}$ إذن: $\mathbf{3 \times AB = 4 \times 5}$ $\mathbf{AB = \frac{20}{3} cm}$
2) تعيين $\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ للقطعة $\mathbf{[DE]}$:
$\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ (المنتصف) للقطعة $\mathbf{[DE]}$ هو النقطة $\mathbf{I}$ بحيث $\mathbf{DI = IE = \frac{1}{2} DE = 2 cm}$.
3) تبيان التناسب (بافتراض أن $\mathbf{F}$ هي نقطة تقاطع $\mathbf{(DF)}$ و $\mathbf{(BC)}$):

هناك خلط في تسميات النقاط في الجزء 2 و 3. نفترض أن الجزء 3 يهدف لتطبيق مبرهنة طالس مجدداً أو مبرهنة المنتصفين في المثلثات المكونة من $\mathbf{A, B, C}$.


التمرين 3
حساب أطوال في شبه منحرف

$\mathbf{ABCD}$ شبه منحرف قائم في $\mathbf{A}$ و $\mathbf{D}$ بحيث $\mathbf{AB=8cm}$, $\mathbf{CD=4cm}$, $\mathbf{AD=6cm}$. لتكن $\mathbf{M \in [AD]}$ بحيث $\mathbf{AM = 2cm}$. المستقيم المار من $\mathbf{M}$ والموازي لـ $\mathbf{(AB)}$ يقطع $\mathbf{(BC)}$ في $\mathbf{N}$.

1) احسب $\mathbf{MN}$.

2) نعتبر $\mathbf{P \in [MN]}$ بحيث $\mathbf{AP} \cap \mathbf{(BC)} = \mathbf{J}$. بيّن أنّ $\mathbf{\frac{AP}{AJ} = \frac{AM}{AD}}$.

الحل النهائي المفصّل

1) حساب $\mathbf{MN}$

نُنشئ النقطة $\mathbf{H}$ المسقط العمودي لـ $\mathbf{C}$ على $\mathbf{(AB)}$. نتحصل على المستطيل $\mathbf{ADCH}$ والمثلث القائم $\mathbf{CBH}$. لتطبيق مبرهنة طالس، نستخدم التقاطع في نقطة $\mathbf{E}$ (نقطة تقاطع إمتدادات الضلعين غير المتوازيين $\mathbf{(AD)}$ و $\mathbf{(BC)}$).

إيجاد نقطة $\mathbf{E}$ (كما في التمرين 1):
في المثلث $\mathbf{EDC}$ ولدينا $\mathbf{(AB) \parallel (DC)}$، النسبة هي $\mathbf{\frac{EA}{ED} = \frac{AB}{DC} = \frac{8}{4} = 2}$ بالتعويض نجد $\mathbf{EA = 2(EA + AD) = 2(EA + 6)}$ (خطأ، يجب أن تكون $\mathbf{\frac{EA}{ED} = \frac{DC}{AB} = \frac{4}{8} = \frac{1}{2}}$) بالتصحيح: $\mathbf{\frac{EA}{EA+6} = \frac{1}{2}}$ $\mathbf{2EA = EA + 6}$ إذن $\mathbf{EA = 6 cm}$ و $\mathbf{ED = 12 cm}$
تطبيق مبرهنة طالس في المثلث $\mathbf{EDC}$ والمستقيم $\mathbf{(MN)}$:

1. شروط الإستقامة: $\mathbf{E, M, D}$ على استقامة واحدة. $\mathbf{E, N, C}$ على استقامة واحدة.

2. شرط التوازي: $\mathbf{(MN) \parallel (DC)}$ (لأن $\mathbf{(MN) \parallel (AB)}$ و $\mathbf{(AB) \parallel (DC)}$).

3. نتيجة مبرهنة طالس:

$\mathbf{\frac{EM}{ED} = \frac{EN}{EC} = \frac{MN}{DC}}$

حساب $\mathbf{MN}$:
لدينا $\mathbf{DM = AD - AM = 6 - 2 = 4 cm}$ لدينا $\mathbf{EM = ED - DM = 12 - 4 = 8 cm}$ النسبة: $\mathbf{\frac{EM}{ED} = \frac{8}{12} = \frac{2}{3}}$ لدينا $\mathbf{\frac{MN}{DC} = \frac{EM}{ED}}$ بالتعويض: $\mathbf{\frac{MN}{4} = \frac{2}{3}}$ $\mathbf{3 \times MN = 8}$ إذن: $\mathbf{MN = \frac{8}{3} cm}$
2) تبيان التناسب $\mathbf{\frac{AP}{AJ} = \frac{AM}{AD}}$ (بافتراض $\mathbf{P \in (AN)}$ و $\mathbf{P \in (MN)}$ و $\mathbf{J \in (BC)}$)

لتبيان هذا التناسب، يجب تطبيق مبرهنة طالس على مثلثين متشابهين.

في المثلث $\mathbf{ADJ}$ والمستقيم $\mathbf{(MP)}$ ($\mathbf{P}$ على $\mathbf{[MN]}$ و $\mathbf{J}$ تقاطع $\mathbf{(AP)}$ و $\mathbf{(BC)}$): هناك خطأ في صياغة السؤال.

التناسب يذكر عادة عند توازي مستقيمين يقطعان الضلعين: $\mathbf{\frac{AP}{AJ} = \frac{AM}{AD}}$ يتحقق إذا كان $\mathbf{(MP) \parallel (DJ)}$ (و هذا لا يصح عموماً).

نعتبر أن السؤال يهدف إلى $\mathbf{J}$ نقطة تقاطع $\mathbf{(AP)}$ و $\mathbf{(BC)}$. إذا كان $\mathbf{(MN) \parallel (BC)}$ (غير صحيح)، أو $\mathbf{P}$ على قطعة أخرى، السؤال غير واضح.


التمرين 4
علاقة ارتفاع ونسب أضلاع

$\mathbf{ABCD}$ شبه منحرف قطراه يتقاطعان في $\mathbf{O}$ بحيث $\mathbf{AB=8cm}$ و $\mathbf{CD=6cm}$ و $\mathbf{AD=4cm}$ و لتكن $\mathbf{H}$ المسقط العمودي لـ $\mathbf{O}$ على $\mathbf{(AD)}$.

1) بيّن أنّ $\mathbf{\frac{1}{OH} = \frac{1}{AB} + \frac{1}{CD}}$ . ثمّ استنتج $\mathbf{OH}$

2) احسب $\mathbf{AH}$

الحل النهائي المفصّل

1) تبيان العلاقة $\mathbf{\frac{1}{OH} = \frac{1}{AB} + \frac{1}{CD}}$ وحساب $\mathbf{OH}$
نعتبر المثلث $\mathbf{\triangle ADC}$ والمستقيم المار من $\mathbf{O}$ الموازي لـ $\mathbf{(CD)}$ يقطع $\mathbf{[AD]}$ في $\mathbf{H'}$ ($\mathbf{H}$ هو المسقط). بتطبيق طالس في $\mathbf{\triangle DAB}$ و $\mathbf{\triangle ABC}$... نجد العلاقة $\mathbf{OH \times (\frac{1}{h1} + \frac{1}{h2}) = 1}$ حيث $\mathbf{h1}$ و $\mathbf{h2}$ هما ارتفاعي المثلثين. في $\mathbf{\triangle AHO}$ و $\mathbf{\triangle ADC}$: $\mathbf{\frac{OH}{DC} = \frac{AO}{AC}}$. في $\mathbf{\triangle COH}$ و $\mathbf{\triangle CBA}$: $\mathbf{\frac{OH}{AB} = \frac{CO}{CA}}$. بجمع النسبتين: $\mathbf{\frac{OH}{DC} + \frac{OH}{AB} = \frac{AO}{AC} + \frac{CO}{CA} = \frac{AC}{AC} = 1}$ $\mathbf{OH (\frac{1}{DC} + \frac{1}{AB}) = 1}$ إذن $\mathbf{\frac{1}{OH} = \frac{1}{AB} + \frac{1}{CD}}$. حساب $\mathbf{OH}$: $\mathbf{\frac{1}{OH} = \frac{1}{8} + \frac{1}{6} = \frac{3}{24} + \frac{4}{24} = \frac{7}{24}}$ إذن $\mathbf{OH = \frac{24}{7} cm}$
2) حساب $\mathbf{AH}$

1. شروط الإستقامة: $\mathbf{A, H, D}$ على استقامة واحدة. $\mathbf{A, O, C}$ على استقامة واحدة.

2. شرط التوازي: لدينا $\mathbf{(OH) \parallel (CD)}$ (لأن $\mathbf{(CD) \perp (AD)}$ و $\mathbf{(OH) \perp (AD)}$).

3. نتيجة مبرهنة طالس في $\mathbf{\triangle ADC}$: $\mathbf{\frac{AH}{AD} = \frac{AO}{AC} = \frac{OH}{CD}}$

نحتاج إلى نسبة $\mathbf{\frac{AO}{AC}}$. في $\mathbf{\triangle OAB}$ و $\mathbf{\triangle ODC}$: $\mathbf{\frac{AO}{OC} = \frac{AB}{CD} = \frac{8}{6} = \frac{4}{3}}$ إذن: $\mathbf{OC = \frac{3}{4} AO}$. لدينا: $\mathbf{AC = AO + OC = AO + \frac{3}{4} AO = \frac{7}{4} AO}$. النسبة المطلوبة: $\mathbf{\frac{AO}{AC} = \frac{AO}{\frac{7}{4} AO} = \frac{4}{7}}$. حساب $\mathbf{AH}$: $\mathbf{\frac{AH}{AD} = \frac{4}{7}}$ $\mathbf{\frac{AH}{4} = \frac{4}{7}}$ إذن $\mathbf{AH = \frac{16}{7} cm}$

التمرين 5
دائرة ومماساتها (Thalès)

نعتبر قطعة مستقيم $\mathbf{[AB]}$ بحيث $\mathbf{AB=8cm}$ و $\mathbf{I}$ و $\mathbf{C}$ نقطتين بحيث $\mathbf{BC=AC}$ و $\mathbf{I} \in \mathbf{[AB]}$ و $\mathbf{I}$ $\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ لـ $\mathbf{[AB]}$ .

1) عيّن $\mathbf{I}$ و $\mathbf{C}$ .

2) لتكن $\mathbf{D}$ دائرة مركزها $\mathbf{I}$ و قطرها $\mathbf{[AB]}$ . لتكن $\mathbf{M}$ نقطة من الدائرة $\mathbf{D}$ مختلفة عن $\mathbf{A}$ و $\mathbf{B}$ والمستقيم الموازي لـ $\mathbf{(IM)}$ المار من $\mathbf{A}$ يقطع $\mathbf{(CM)}$ في النقطة $\mathbf{P}$.

أ. احسب $\mathbf{AP}$

ب. قارن بين $\mathbf{\frac{IN}{IM}}$، $\mathbf{\frac{AC}{AP}}$ و $\mathbf{\frac{CN}{CP}}$.

3) المستقيم الموازي لـ $\mathbf{(IM)}$ المار من $\mathbf{B}$ يقطع $\mathbf{(CM)}$ في النقطة $\mathbf{Q}$. بيّن أنّ $\mathbf{\frac{BQ}{IM} = 1}$

الحل النهائي المفصّل

1) تعيين $\mathbf{I}$ و $\mathbf{C}$
$\mathbf{I}$ هي $\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ (المنتصف) للقطعة $\mathbf{[AB]}$، إذن $\mathbf{AI = IB = \frac{8}{2} = 4 cm}$. $\mathbf{C}$ هي نقطة تنتمي إلى متناصف $\mathbf{[AB]}$ لأن $\mathbf{AC = BC}$.
2) حساب $\mathbf{AP}$

المعطيات: في المثلث $\mathbf{CAP}$، لدينا $\mathbf{I \in (CA)}$ (خطأ، $\mathbf{I}$ على $\mathbf{[AB]}$). في المثلث $\mathbf{CPA}$ والمستقيم $\mathbf{(IM)}$.

1. شروط الإستقامة: $\mathbf{C, M, P}$ على استقامة واحدة. $\mathbf{C, I, A}$ على استقامة واحدة (لا يصح).

بالتصحيح: نستخدم المثلث $\mathbf{CPA}$ والمستقيم $\mathbf{(IM)}$ (المستقيم المار من $\mathbf{I}$ و $\mathbf{M}$).

لدينا $\mathbf{(IM) \parallel (AP)}$ (معطى) و $\mathbf{M \in (CP)}$. إذا كانت $\mathbf{I \in (CA)}$ (وهو غير صحيح)، تطبق طالس.

نستخدم المثلث $\mathbf{CBP}$ والمستقيم $\mathbf{(IM)}$.

1. شروط الإستقامة: $\mathbf{C, M, P}$ على استقامة واحدة. $\mathbf{C, I, B}$ على استقامة واحدة (لا يصح).

نعتمد على مبرهنة المنتصفين في المثلث $\mathbf{ABP}$: لدينا $\mathbf{I}$ منتصف $\mathbf{[AB]}$. المستقيم $\mathbf{(IM)}$ موازي لـ $\mathbf{(AP)}$. يجب أن تكون $\mathbf{M}$ منتصف $\mathbf{[BP]}$ (غير صحيح).

الحل الصحيح: $\mathbf{I}$ هي مركز الدائرة ونصف القطر هو $\mathbf{IA = 4 cm}$. $\mathbf{C}$ هي نقطة على متناصف $\mathbf{[AB]}$. نطبق طالس في المثلث $\mathbf{CIM}$ (خطأ) أو $\mathbf{CAP}$.

في المثلث $\mathbf{CPA}$، المستقيم $\mathbf{(IM)}$ يقطع $\mathbf{(CA)}$ و $\mathbf{(CP)}$. (خطأ في المعطيات)

نعتبر المثلث $\mathbf{ABP}$: $\mathbf{I}$ منتصف $\mathbf{[AB]}$. $\mathbf{M}$ منتصف $\mathbf{[BP]}$ (غير معطى). $\mathbf{IM = \frac{1}{2} AP}$.

نعتبر المثلث $\mathbf{CPA}$: $\mathbf{AP}$ يوازي $\mathbf{IM}$. $\mathbf{\frac{CM}{MP} = \frac{CI}{IA} = \frac{MI}{AP}}$. $\mathbf{I}$ منتصف $\mathbf{[AB]}$. لا يمكن حساب $\mathbf{AP}$. السؤال يحوي أخطاء تركيبية. سنفترض $\mathbf{AP}$ هو $\mathbf{AP = 2 \times IM}$ (من المنتصفين).

بافتراض أن $\mathbf{(IM)}$ هو قطعة منتصف في المثلث $\mathbf{ABP}$: $\mathbf{AP = 2 \times IM}$. بما أن $\mathbf{IM = IA = 4 cm}$، فإن $\mathbf{AP = 8 cm}$.
ب) مقارنة النسب (خطأ في صياغة السؤال):

بما أن $\mathbf{IM = 4 cm}$، $\mathbf{AP = 8 cm}$، فإن $\mathbf{\frac{IM}{AP} = \frac{1}{2}}$ (من مبرهنة المنتصفين في $\mathbf{\triangle APB}$).


التمرين 6
مثلث وتقاطع خطوط موازية

لتكن $\mathbf{ABC}$ مثلث و $\mathbf{M} \in \mathbf{[AB]}$ و $\mathbf{N} \in \mathbf{[AC]}$ بحيث $\mathbf{AM = 2MB}$ و $\mathbf{AN = 2NC}$ .

1) بيّن أنّ $\mathbf{(MN) \parallel (BC)}$

2) احسب $\mathbf{MN}$ إذا كان $\mathbf{BC=6cm}$

3) لتكن $\mathbf{I}$ $\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ للمسافة $\mathbf{[BC]}$ والمستقيم المار من $\mathbf{N}$ والموازي لـ $\mathbf{(AC)}$ يقطع $\mathbf{(AB)}$ في $\mathbf{J}$ . بيّن أنّ $\mathbf{J}$ $\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ لـ $\mathbf{[AB]}$

الحل النهائي المفصّل

1) تبيان أن $\mathbf{(MN) \parallel (BC)}$
لدينا $\mathbf{AM = 2MB}$ إذن $\mathbf{AB = AM + MB = 3MB}$ و $\mathbf{\frac{AM}{AB} = \frac{2}{3}}$. لدينا $\mathbf{AN = 2NC}$ إذن $\mathbf{AC = AN + NC = 3NC}$ و $\mathbf{\frac{AN}{AC} = \frac{2}{3}}$. بما أن $\mathbf{\frac{AM}{AB} = \frac{AN}{AC} = \frac{2}{3}}$ والنقاط $\mathbf{A, M, B}$ و $\mathbf{A, N, C}$ بنفس الترتيب، فإن $\mathbf{(MN) \parallel (BC)}$ (مبرهنة طالس العكسية).
2) حساب $\mathbf{MN}$

1. شروط الإستقامة: $\mathbf{A, M, B}$ على استقامة واحدة. $\mathbf{A, N, C}$ على استقامة واحدة.

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

3. نتيجة مبرهنة طالس: $\mathbf{\frac{MN}{BC} = \frac{AM}{AB} = \frac{2}{3}}$.

لدينا $\mathbf{\frac{MN}{6} = \frac{2}{3}}$ $\mathbf{3 \times MN = 12}$ إذن: $\mathbf{MN = 4 cm}$
3) تبيان أنّ $\mathbf{J}$ $\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ لـ $\mathbf{[AB]}$

المعطيات: في المثلث $\mathbf{ABC}$، لدينا $\mathbf{N}$ على $\mathbf{[AC]}$. المستقيم المار من $\mathbf{N}$ يوازي $\mathbf{(BC)}$ (غير معطى، يوازي $\mathbf{(AC)}$). سنفترض أن المستقيم المار من $\mathbf{J}$ هو الموازي لـ $\mathbf{(AC)}$ (أي $\mathbf{(NJ) \parallel (AC)}$).

نستخدم المثلث $\mathbf{AB C}$ والمستقيم $\mathbf{(NJ)}$:

1. شروط الإستقامة: $\mathbf{B, N, C}$ على استقامة واحدة. $\mathbf{B, J, A}$ على استقامة واحدة.

2. شرط التوازي: $\mathbf{(NJ) \parallel (AC)}$ (خطأ في المعطيات)

نعتمد على $\mathbf{N}$ منتصف $\mathbf{[AC]}$: (لأن $\mathbf{AN = 2NC}$، $\mathbf{N}$ ليست المنتصف). لا يمكن تبيان أن $\mathbf{J}$ هو $\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ (المنتصف) إلا إذا كانت $\mathbf{N}$ منتصف $\mathbf{[AC]}$.


التمرين 7
تطبيق مبرهنة طالس مكرر

$\mathbf{ABCD}$ شبه منحرف قائم في $\mathbf{A}$ و $\mathbf{D}$ بحيث $\mathbf{AB=4cm}$ و $\mathbf{CD=6cm}$ و $\mathbf{AD=5cm}$ . لتكن $\mathbf{E}$ نقطة تقاطع المستقيمين $\mathbf{(AD)}$ و $\mathbf{(BC)}$ . المستقيم المار من $\mathbf{A}$ و الموازي لـ $\mathbf{(AC)}$ يقطع $\mathbf{(AD)}$ في $\mathbf{F}$ و $\mathbf{(CD)}$ في $\mathbf{G}$ .

1) احسب $\mathbf{AF}$ و $\mathbf{DG}$

2) بيّن أنّ $\mathbf{\frac{EB}{EF} = \frac{EA}{EG}}$

3) استنتج أنّ $\mathbf{EB^2 = EF \times EG}$

الحل النهائي المفصّل

1) حساب $\mathbf{AF}$ و $\mathbf{DG}$
حساب $\mathbf{EA}$: في $\mathbf{\triangle EDC}$ و $\mathbf{(AB) \parallel (DC)}$: $\mathbf{\frac{EA}{ED} = \frac{AB}{DC} = \frac{4}{6} = \frac{2}{3}}$ $\mathbf{\frac{EA}{EA+5} = \frac{2}{3}}$ إذن $\mathbf{3EA = 2EA + 10}$، $\mathbf{EA = 10 cm}$. حساب $\mathbf{AF}$: بما أن المستقيم المار من $\mathbf{A}$ يوازي $\mathbf{(AC)}$ ويقطع $\mathbf{(AD)}$ في $\mathbf{F}$، فإن $\mathbf{F}$ هي $\mathbf{A}$. إذن $\mathbf{AF = 0}$. (خطأ في المعطيات) حساب $\mathbf{DG}$: $\mathbf{G}$ هي تقاطع $\mathbf{(AG)}$ الموازي لـ $\mathbf{(AC)}$ و $\mathbf{(CD)}$.
2) تبيان أنّ $\mathbf{\frac{EB}{EF} = \frac{EA}{EG}}$

يتطلب هذا التناسب تطبيق طالس على مثلثين متشابهين $\mathbf{\triangle EAB}$ و $\mathbf{\triangle EFG}$ (بافتراض $\mathbf{(AB) \parallel (FG)}$) أو $\mathbf{\triangle EAF}$ و $\mathbf{\triangle EBG}$ (بافتراض $\mathbf{(AF) \parallel (BG)}$). السؤال معقد وغير واضح هندسياً بالمعطيات الحالية.


التمرين 8
نقطة تقاطع على متوازي أضلاع

$\mathbf{ABCD}$ شبه منحرف قائم في $\mathbf{A}$ و $\mathbf{D}$ بحيث $\mathbf{AB=9cm}$ و $\mathbf{CD=4cm}$ و $\mathbf{AD=6cm}$. نعتبر $\mathbf{M}$ و $\mathbf{N}$ نقطتين على $\mathbf{[AD]}$ و $\mathbf{[BC]}$ على التوالي بحيث $\mathbf{(MN) \parallel (AB)}$ .

1) احسب $\mathbf{MN}$ بدلالة $\mathbf{AM}$.

2) نعتبر $\mathbf{MN = \frac{10}{3} cm}$. احسب $\mathbf{AM}$.

3) نعتبر $\mathbf{P}$ منتصف $\mathbf{[AB]}$ و $\mathbf{Q}$ منتصف $\mathbf{[CD]}$. بيّن أنّ $\mathbf{PQ}$ هو $\mathbf{\mathbf{الموسط}}$ للمسافة $\mathbf{[AD]}$.

الحل النهائي المفصّل

1) حساب $\mathbf{MN}$ بدلالة $\mathbf{AM}$
نُنشئ الإسقاط العمودي $\mathbf{C'}$ لـ $\mathbf{C}$ على $\mathbf{(AB)}$. نتحصل على $\mathbf{AD C'D}$ مستطيل و $\mathbf{\triangle C BC'}$ قائم. المستقيم $\mathbf{(MN)}$ يقطع $\mathbf{[AD]}$ في $\mathbf{M}$ و $\mathbf{[BC]}$ في $\mathbf{N}$. لدينا: $\mathbf{MN = CD + C'N' \text{ où } N'}$ هو مسقط $\mathbf{N}$ على $\mathbf{(AB)}$. بتطبيق طالس في المثلث $\mathbf{CB C'}$، لدينا $\mathbf{\frac{CN'}{CB'} = \frac{CN}{CB}}$. العبارة النهائية: $\mathbf{MN = CD + (AB - CD) \times \frac{DM}{AD}}$ (باستخدام تقاطع الامتدادات). النسبة في المثلث $\mathbf{E D C}$: $\mathbf{\frac{EM}{ED} = \frac{MN}{DC}}$ و $\mathbf{\frac{EA}{ED} = \frac{AB}{DC} = \frac{9}{4}}$. (خطأ، يجب أن تكون النسبة $\mathbf{\frac{DC}{AB}}$). النسبة الصحيحة: $\mathbf{MN = 4 + 5 \times \frac{AM}{6}}$ (باستخدام الإسقاط العمودي). العبارة النهائية: $\mathbf{MN = 4 + \frac{5}{6} \times AM}$.
2) حساب $\mathbf{AM}$ إذا كان $\mathbf{MN = \frac{10}{3} cm}$ (خطأ في المعطيات، $\mathbf{\frac{10}{3} < 4}$!)

باستخدام العبارة المصححة $\mathbf{MN = 4 + \frac{5}{6} AM}$، يجب أن يكون $\mathbf{MN > 4}$. لا يمكن أن يكون $\mathbf{MN = \frac{10}{3}}$.


التمرين 9
مثلث وتقاطع قطع

لتكن $\mathbf{ABC}$ مثلث حيث $\mathbf{I \in [AC]}$ و $\mathbf{J \in [BC]}$ و $\mathbf{M \in [AB]}$ و $\mathbf{N \in [BC]}$ بحيث $\mathbf{(IM) \parallel (BC)}$ و $\mathbf{(IN) \parallel (AB)}$ .

1) بيّن أنّ $\mathbf{AM = IN}$ و $\mathbf{MI = NB}$

2) بيّن أنّ $\mathbf{\frac{AI}{AC} = \frac{AM}{AB} = \frac{IM}{BC}}$

3) لتكن $\mathbf{J}$ نقطة على $\mathbf{[AB]}$ بحيث $\mathbf{(IJ) \parallel (CN)}$. بيّن أنّ $\mathbf{\frac{CN}{CA} = \frac{CM}{CB}}$ .

4) بيّن أنّ $\mathbf{\frac{AI}{CN} = \frac{CI}{CM}}$

5) احسب $\mathbf{NJ}$

الحل النهائي المفصّل

1) تبيان أن $\mathbf{AM = IN}$ و $\mathbf{MI = NB}$
بما أن $\mathbf{(IM) \parallel (BN)}$ و $\mathbf{(IN) \parallel (MB)}$، فإن الشكل $\mathbf{IMBN}$ هو متوازي أضلاع (لأن فيه كل ضلعين متقابلين متوازيان). في متوازي الأضلاع، كل ضلعين متقابلين متقايسان، إذن $\mathbf{IM = NB}$ و $\mathbf{IN = MB}$. في المثلث $\mathbf{ABC}$ والمستقيم $\mathbf{(IM)}$ (طالس): $\mathbf{\frac{AM}{AB} = \frac{AI}{AC}}$. في المثلث $\mathbf{ABC}$ والمستقيم $\mathbf{(IN)}$ (طالس): $\mathbf{\frac{CI}{CA} = \frac{CN}{CB}}$. النتيجة المطلوبة: $\mathbf{AM = IN}$ لا يمكن تبيانها مباشرة إلا إذا كان $\mathbf{IN = MB}$ و $\mathbf{AM = MB}$ (أي $\mathbf{M}$ منتصف $\mathbf{[AB]}$) (خطأ في المعطيات). سنكتفي بأن $\mathbf{IMBN}$ متوازي أضلاع.
2) تبيان التناسب $\mathbf{\frac{AI}{AC} = \frac{AM}{AB} = \frac{IM}{BC}}$

1. شروط الإستقامة: $\mathbf{A, I, C}$ على استقامة واحدة. $\mathbf{A, M, B}$ على استقامة واحدة.

2. شرط التوازي: $\mathbf{(IM) \parallel (BC)}$.

3. نتيجة مبرهنة طالس: $\mathbf{\frac{AI}{AC} = \frac{AM}{AB} = \frac{IM}{BC}}$ (محققة).

3) تبيان أنّ $\mathbf{\frac{CN}{CA} = \frac{CM}{CB}}$ (بافتراض $\mathbf{M}$ على $\mathbf{[AB]}$ و $\mathbf{N}$ على $\mathbf{[BC]}$)

1. شروط الإستقامة: $\mathbf{C, N, B}$ على استقامة واحدة. $\mathbf{C, M, A}$ على استقامة واحدة (لا يصح).

هذا التناسب يطبق عادة في $\mathbf{\triangle CAB}$ بقطع $\mathbf{(MN) \parallel (AB)}$ (خطأ في المعطيات). (خطأ مطبعي في صياغة التمرين)