الرياضيات

الدوران — المضلعات المنتظمة — الزوايا — الهندسة في الفضاء الدوران-المضلعات المنتظمة- الزوايا

الزاوية المركزية و الزاوية المحيطية

🔊 المعلّمة تقرأ لك
على حافة ملعب دائري يقف لاعب، و في مركز الملعب يقف الحكم، و كلاهما ينظر إلى طرفي المرمى نفسه. هل يرى الاثنان المرمى بنفس فتحة النظر، و إن اختلفت الفتحتان فما العلاقة بينهما؟
🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
  • التعرف على الزاوية المركزية في دائرة
  • التعرف على الزاوية المحيطية في دائرة
  • استعمال العلاقة بين زاوية محيطية و الزاوية المركزية التي تحصر معها نفس القوس
  • إثبات تقايس زاويتين محيطيتين تحصران نفس القوس
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
  • رسم دائرة و التعرف على مركزها و نصف قطرها
  • قيس زاوية بالمنقلة و مقارنة قيسي زاويتين
  • معنى مثلث متساوي الساقين و خاصية زاويتي قاعدته
كلمة « تحصر » هي مفتاح هذا الدرس كله: زاويتان تحصران نفس القوس معناه أنهما تنظران إلى نفس الجزء من الدائرة. إن أخطأت في تعيين القوس، أخطأت في كل ما بعده.

معارف — الوتر و القوس: ما الذي تحصره زاوية في دائرة؟

الوتر قطعة مستقيمة طرفاها نقطتان من الدائرة. و هاتان النقطتان تقسمان الدائرة إلى قوسين: قوس قصير و قوس طويل. فحين نقول إن زاوية تحصر قوسا، نعني القوس الواقع بين ضلعيها، أي الجزء من الدائرة الذي « تنظر » إليه.

طرفا الوتر ينتميان إلى الدائرة
A ∈ (C) , B ∈ (C)
(C)الدائرة التي نعمل فيهاAالطرف الأول للوترBالطرف الثاني للوتر
الوتر ⁦[AB]⁩ و القوسان اللذان يفصل بينهما: كل ما يأتي في هذا الدرس يُقرأ على هذين العنصرين.

طريقة 1: كيف نعيّن وتري زاوية و القوس الذي تحصره؟

انظر إلى رأس الزاوية أولا، ثم إلى النقطتين اللتين يقطع فيهما ضلعاها الدائرة: القطعتان الواصلتان بين الرأس و هاتين النقطتين هما الوتران، و القوس المحصور هو القوس الواقع بين النقطتين و الذي لا يحمل الرأس.

مثال 1: تعيين الوتر و القوس المحصور

الدائرة مركزها O، و النقاط A و B و M ثلاث نقط منها، و الزاوية AMB رأسها M.

🎯المطلوب: عيّن وتري الزاوية AMB، ثم عيّن القوس الذي تحصره هذه الزاوية.

الرأس و الضلعان معطيان، أما تسمية الوترين و القوس فهي المطلوب.
🔹الخطوة 1: ضلعا الزاوية هما وتران

ضلعا الزاوية يقطعان الدائرة في A و في B، و القطعتان الواصلتان طرفاهما على الدائرة.

[MA] , [MB]
🔹الخطوة 2: طرفا القوس المحصور

القوس المحصور هو الواقع بين طرفي الزاوية، و لا يحمل الرأس M.

A , B
✅النتيجة: الوتران و القوس المحصور

فنكتب النتيجة بذكر الوترين ثم القوس، و نسمّي القوس بطرفيه.

[MA] , [MB] , AB
القوس المحصور ليس دائما القوس الأصغر: هو القوس الذي لا يحمل رأس الزاوية. ضع إصبعك على الرأس، ثم اقرأ الجزء المقابل من الدائرة.

معارف — زاويتان في دائرة: المركزية و المحيطية

في دائرة واحدة، نميّز نوعين من الزوايا، و الفرق بينهما ليس في الشكل بل في مكان الرأس وحده: إن كان الرأس في المركز فالزاوية مركزية، و إن كان على الدائرة نفسها فالزاوية محيطية.

نقول عن الزاوية AOB إنها زاوية مركزية في الدائرة إذا كان رأسها هو مركز هذه الدائرة. و ضلعاها عندئذ نصفا قطر، فلهما نفس الطول.

الزاوية المركزية: ضلعاها نصفا قطر
OA = OB
Oمركز الدائرة، و هو رأس الزاوية المركزيةOAنصف القطر الأول، و هو ضلع الزاويةOBنصف القطر الثاني، و هو الضلع الآخر

و نقول عن الزاوية AMB إنها زاوية محيطية في الدائرة إذا كان رأسها M ينتمي إلى الدائرة، و كانت القطعتان ⁦[MA]⁩ و ⁦[MB]⁩ وترين في هذه الدائرة.

الزاوية المحيطية: رأسها على الدائرة
M ∈ (C)
Mرأس الزاوية المحيطية، و هو نقطة من الدائرة
و ضلعاها وتران في الدائرة
[MA] , [MB]
[MA]الوتر الأول، طرفاه M و A[MB]الوتر الثاني، طرفاه M و B
نفس القوس، و رأسان مختلفان: هذه هي الوضعية التي يدور حولها الدرس كله.
📌المعطى: ما يفرّق بين النوعين
الزاويةأين يقع رأسهاما هما ضلعاها
مركزيةفي مركز الدائرةنصفا قطر
محيطيةعلى الدائرة نفسهاوتران
لا هذه و لا تلكداخل الدائرة دون المركز، أو خارجهالا ينطبق عليهما الشرط
العمود الأوسط وحده يكفي للتصنيف: ابحث عن الرأس قبل كل شيء.
لا تصنّف زاوية بالنظر إلى شكلها أو إلى اتساعها: الرأس وحده هو الذي يقرّر أولا. زاوية واسعة رأسها على الدائرة محيطية، و زاوية ضيّقة رأسها في المركز مركزية.
و بعد الرأس، افحص الضلعين: لا يكفي أن يكون الرأس على الدائرة. إن كان أحد الضلعين مماسا للدائرة فلا يقطعها في نقطة ثانية، فليس ضلعا وترا، و الزاوية ليست محيطية. أمّا الضلع الذي يمرّ بالمركز فيقطع الدائرة ثانية في النقطة المقابلة قطريا، فيحمل قطرا، و القطر وتر.

طريقة 2: كيف نصنّف زوايا في دائرة؟

خذ الزوايا واحدة واحدة، و اسأل عن الرأس فقط: أهو المركز؟ أهو على الدائرة؟ أم لا هذا و لا ذاك؟ ثم تحقّق، للزاوية المحيطية، من أن ضلعيها وتران فعلا.

مثال 2: تصنيف ست زوايا في دائرة

الدائرة مركزها O. النقاط A و B و M و N تنتمي إلى الدائرة. النقطة E تقع خارج الدائرة، و النقطة I تقع داخلها و تختلف عن O.

🎯المطلوب: عيّن نوع كل زاوية من الزوايا الست الآتية: مركزية أم محيطية أم لا هذه و لا تلك.

كل الزوايا الست مرسومة على نفس الشكل: لا شيء عليه يقول أي واحدة أي نوع.
🔹الخطوة 1: الزاويتان اللتان رأسهما المركز

رأس كل منهما هو النقطة O، و هي مركز الدائرة، فالشرط الوحيد للزاوية المركزية محقّق.

AOB , MON
🔹الخطوة 2: الزاويتان اللتان رأسهما على الدائرة

رأس كل منهما نقطة من الدائرة، و ضلعاهما قطع طرفاها على الدائرة، أي وتران.

AMB , ANB
🔹الخطوة 3: الزاويتان الباقيتان

رأس الأولى خارج الدائرة، و رأس الثانية داخلها دون أن يكون المركز: لا ينطبق عليهما أي من التعريفين.

AEB , AIB
Eنقطة تقع خارج الدائرةIنقطة تقع داخل الدائرة و تختلف عن مركزها
✅النتيجة: تصنيف الزوايا الست

فيكون التصنيف: مركزيتان، ثم محيطيتان، ثم زاويتان لا تدخلان في أي من النوعين.

AOB , MON , AMB , ANB
عند التصنيف، ابدأ دائما بالزوايا التي رأسها المركز: هي الأسرع تعيينا، و ما بقي يُفرز بعدها بسؤال واحد، أهو على الدائرة أم لا.

معارف — الخاصية 1: المركزية ضعف المحيطية

إذا حصرت زاوية محيطية و زاوية مركزية نفس القوس في دائرة واحدة، فإن قيس الزاوية المحيطية هو نصف قيس الزاوية المركزية. أي أن الزاوية المركزية تساوي ضعف الزاوية المحيطية المرتبطة بها.

الخاصية 1: المركزية تساوي ضعف المحيطية
AOB = 2 × AMB
AOBقيس الزاوية المركزيةAMBقيس الزاوية المحيطية المرتبطة بهاOمركز الدائرةMنقطة من الدائرة، و هي رأس الزاوية المحيطية

و نفس العلاقة تُقرأ في الاتجاه الآخر حين تكون المركزية هي المعلومة: فنقسم على اثنين بدل أن نضرب فيهما.

و في الاتجاه الآخر
AMB = AOB2
العلاقة لا تصحّ إلا إذا حصرت الزاويتان نفس القوس. تحقّق من ذلك قبل أن تضرب أو تقسم: زاويتان في نفس الدائرة لا تحصران بالضرورة نفس القوس.

طريقة 3: كيف ننتقل من إحدى الزاويتين إلى الأخرى؟

اكتب العلاقة كما هي أولا، ثم رتّبها بحيث يقع المجهول وحده في طرف، ثم عوّض. إن كانت المركزية معلومة قسّمنا على اثنين، و إن كانت المحيطية معلومة ضربنا في اثنين.

مثال 3: من الزاوية المركزية إلى الزاوية المحيطية

في دائرة مركزها O، الزاوية المركزية AOB قيسها 130 درجة، و النقطة M من الدائرة تقع على القوس الذي لا تحصره هذه الزاوية.

🎯المطلوب: احسب قيس الزاوية المحيطية AMB التي تحصر نفس القوس AB.

القيس 130 درجة معطى، و قيس الزاوية المحيطية هو المطلوب.
🔹الخطوة 1: العلاقة بين الزاويتين

الزاويتان تحصران نفس القوس، فالخاصية الأولى تنطبق عليهما.

AOB = 2 × AMB
🔹الخطوة 2: عزل المجهول

المجهول هو المحيطية، فنكتب العلاقة في الاتجاه الذي يعزله.

AMB = AOB2
🔹الخطوة 3: التعويض

نعوّض الزاوية المركزية بقيسها المعطى.

AMB = 130°2
✅النتيجة: قيس الزاوية المحيطية

و نُجري القسمة.

AMB = 65°
تحقّق دائما بالضرب العكسي: ضعف 65 هو 130، و هو القيس المعطى. الخاصية نفسها تعطيك التحقّق مجانا.
مثال 4: من الزاوية المحيطية إلى الزاوية المركزية

في دائرة مركزها O، الزاوية المحيطية AMB قيسها 38 درجة، و رأسها M نقطة من الدائرة.

🎯المطلوب: احسب قيس الزاوية المركزية AOB التي تحصر نفس القوس AB.

هذه المرة المعطى هو الزاوية المحيطية، و المركزية هي المجهولة.
🔹الخطوة 1: العلاقة بين الزاويتين

الزاويتان تحصران نفس القوس، فنكتب الخاصية الأولى كما هي.

AOB = 2 × AMB
🔹الخطوة 2: التعويض

المجهول هنا هو المركزية، و هي معزولة أصلا في هذه الكتابة: نعوّض مباشرة.

AOB = 2 × 38°
✅النتيجة: قيس الزاوية المركزية

و نُجري الضرب.

AOB = 76°
لاحظ أن الزاوية المركزية أكبر دائما من المحيطية التي تحصر معها نفس القوس. إن وجدت العكس، فقد قسّمت حيث كان عليك أن تضرب.

معارف — الخاصية 2: زاويتان محيطيتان تحصران نفس القوس

كل الزوايا المحيطية التي تحصر نفس القوس في دائرة واحدة متقايسة، مهما تحرّك رأسها على الدائرة. و السبب مباشر: كل واحدة منها نصف الزاوية المركزية نفسها، و نصف عدد واحد لا يتغيّر.

الخاصية 2: تقايس الزوايا المحيطية
AMB = ANB
Nنقطة أخرى من الدائرة، تقع على نفس القوس مع MANBقيس الزاوية المحيطية التي رأسها N
ثلاثة رؤوس مختلفة، و قوس واحد: هذا هو الوضع الذي تتحدّث عنه الخاصية.

طريقة 4: كيف نستعمل الخاصيتين معا؟

إن أُعطيت زاوية محيطية و طُلبت أخرى تحصر نفس القوس، فالجواب هو القيس نفسه. و إن طُلبت الزاوية المركزية بعد ذلك، فاضرب في اثنين.

مثال 5: زاويتان محيطيتان ثم الزاوية المركزية

في دائرة مركزها O، النقطتان M و N تقعان على نفس القوس، و الزاويتان AMB و ANB تحصران القوس AB نفسه. قيس الزاوية AMB هو 47 درجة.

🎯المطلوب: احسب قيس الزاوية ANB، ثم احسب قيس الزاوية المركزية AOB.

قيس واحد معطى من ثلاثة: الخاصيتان تعطيان الاثنين الباقيين.
🔹الخطوة 1: تقايس الزاويتين المحيطيتين

الزاويتان محيطيتان و تحصران نفس القوس، فهما متقايستان بالخاصية الثانية.

AMB = ANB
🔹الخطوة 2: قيس الزاوية المحيطية الثانية

و منه فقيس الزاوية المطلوبة هو نفسه.

ANB = 47°
🔹الخطوة 3: الانتقال إلى المركزية

و الزاوية المركزية تحصر نفس القوس أيضا، فهي ضعف أي منهما بالخاصية الأولى.

AOB = 2 × 47°
✅النتيجة: القيسان المطلوبان

و نجمع النتيجتين.

ANB = 47° , AOB = 94°
حين تجد ثلاث زوايا تنظر إلى نفس القوس، لا تحسب إلا واحدة: المحيطيتان متساويتان، و المركزية ضعفهما. ثلاث قيم من قيمة واحدة.
🎓 نحو شهادة التّعليم المتوسّط. يأتي هذا الدرس في سؤال «احسب قيس الزاوية المحيطية AMB علما بقيس الزاوية المركزية AOB»، أو «بيّن أنّ الزاويتين AMB و ANB متقايستان». ثلاثة عناصر جاهزة: ① التصنيف بالرأس أوّلا: مركزية رأسها المركز وضلعاها نصفا قطر، ومحيطية رأسها على الدائرة وضلعاها وتران ② الخاصّية الأولى: إذا حصرت الزاويتان القوس نفسه: ⁦AOB = 2 × AMB⁩، أي ⁦AMB = AOB/2⁩ ③ الخاصّية الثانية: الزوايا المحيطية التي تحصر القوس نفسه متقايسة، ⁦AMB = ANB⁩، مهما تحرّك الرأس على الدائرة. ⛔ والخطأ الشائع: تصنيف الزاوية بشكلها أو باتّساعها ؛ الرأس وحده يقرّر أوّلا، ثمّ الضلعان: إن كان أحدهما مماسّا للدائرة فليس وترا، والزاوية ليست محيطية. وخطأ ثانٍ: تطبيق الخاصّيتين على زاويتين لا تحصران القوس نفسه.
خلاصة: في دائرة، الزاوية المركزية رأسها في المركز و ضلعاها نصفا قطر، و الزاوية المحيطية رأسها على الدائرة و ضلعاها وتران. و حين تحصر الزاويتان نفس القوس، تكون المركزية ضعف المحيطية، و المحيطية نصف المركزية. و كل الزوايا المحيطية التي تحصر نفس القوس متقايسة، مهما تحرّك رأسها على الدائرة. فالمكان الوحيد الذي يُنظر إليه قبل كل حساب هو رأس الزاوية، ثم القوس الذي تحصره.

الصفحة 1/10

© مدرستي — هذا الدرس من تأليف مدرستي · madrassati.net