Mathematics

خاصية طاليس وحساب المثلثات في المثلث القائم

جيب , جيب تمام , ظل زاوية حادة

🔊 The teacher reads for you
في المثلّث القائم تعرف خاصّية فيثاغورس، وهي تربط بين أطوال الأضلاع الثلاثة، لكنّها لا تذكر أبدا قيس أيّ زاوية. فبأيّ عدد نربط زاوية حادّة بأضلاع المثلّث القائم الذي تنتمي إليه؟
🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
  • تسمية وتر المثلّث القائم، والضلع المقابل لزاوية حادّة، والضلع المجاور لها
  • كتابة جيب زاوية حادّة وجيب تمامها وظلّها على شكل نسبة بين طولين
  • حساب هذه النسب الثلاث في مثلّث قائم معلومة أطوال أضلاعه
  • معرفة أنّ الجيب وجيب التمام محصوران بين 0 و 1، وأنّ الظلّ عدد موجب
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
  • التعرّف على المثلّث القائم وعلى زاويته القائمة
  • تطبيق خاصّية فيثاغورس لحساب طول ضلع في مثلّث قائم
  • كتابة نسبة عددين واختزالها، وحساب قيمة مقرّبة لكسر
ارسم على ورقتك مثلّثا قائما وسمّ رؤوسه، ثمّ لوّن وتره بلون واحد. كلّ هذا الدرس مبنيّ على رسم واحد: يكفي أن تغيّر الزاوية الحادّة المدروسة ليتبادل ضلعان اثنان، ويبقى الوتر على حاله.

معارف — أضلاع المثلّث القائم بالنسبة إلى زاوية حادّة

في مثلّث قائم، الضلع الذي يقابل الزاوية القائمة يسمّى الوتر. وهو أطول أضلاع المثلّث، لأنّ الزاوية القائمة هي أكبر زواياه. أمّا الضلعان الآخران فيحيطان بالزاوية القائمة.

ثمّ نختار إحدى الزاويتين الحادّتين ونسمّي الضلعين الآخرين بالنسبة إليها: الضلع الذي لا يمرّ برأسها هو الضلع المقابل لها، والضلع الذي يمرّ برأسها وليس هو الوتر هو الضلع المجاور لها.

الوتر لا يتغيّر مهما كانت الزاوية الحادّة التي تدرسها، لأنّه يقابل الزاوية القائمة وحدها. أمّا الضلع المقابل والضلع المجاور فيتبادلان مكانيهما كلّما انتقلت من زاوية حادّة إلى الأخرى: هذا هو مصدر أغلب الأخطاء في هذا الباب.
والزاويتان الحادّتان في مثلّث قائم متتامّتان: مجموع قيسيهما 90 درجة، لأنّ مجموع زوايا المثلّث 180 درجة والزاوية القائمة تأخذ 90 منها وحدها. ولهذا كان ما هو مقابل لإحداهما مجاورا للأخرى: الضلعان يتبادلان لأنّ الزاويتين تتبادلان.

معارف — جيب زاوية حادّة وجيب تمامها

جيب زاوية حادّة في مثلّث قائم هو حاصل قسمة طول الضلع المقابل لهذه الزاوية على طول الوتر. وهو عدد بلا وحدة، لأنّه نسبة بين طولين معبّر عنهما بنفس الوحدة.

تعريف جيب الزاوية الحادّة B
sin B = ACBC
sin Bجيب الزاوية الحادّة B، وهو عدد بلا وحدةACطول الضلع المقابل للزاوية B(cm)BCطول الوتر، أي الضلع المقابل للزاوية القائمة(cm)

وجيب تمام هذه الزاوية هو حاصل قسمة طول الضلع المجاور لها على طول الوتر. فالمقام واحد في النسبتين، وهو الوتر، ولا يتغيّر إلا البسط.

تعريف جيب تمام الزاوية الحادّة B
cos B = ABBC
cos Bجيب تمام الزاوية الحادّة BABطول الضلع المجاور للزاوية B(cm)
للتفريق بين النسبتين احفظ أوّل كلمة في كلّ تعريف: الجيب يبدأ من الضلع المقابل، وجيب التمام يبدأ من الضلع المجاور، وكلاهما ينتهي بالوتر في المقام.

معارف — ظلّ زاوية حادّة

ظلّ زاوية حادّة في مثلّث قائم هو حاصل قسمة طول الضلع المقابل لهذه الزاوية على طول الضلع المجاور لها. فالوتر لا يدخل في هذه النسبة أصلا: الظلّ يُقاس على ضلعي الزاوية القائمة وحدهما.

تعريف ظلّ الزاوية الحادّة B
tan B = ACAB
tan Bظلّ الزاوية الحادّة B
وقد تجد هذه النسب الثلاث مختصرة بحروف عربية في بعض الكتب والامتحانات: الجيب يُكتب جا، وجيب التمام يُكتب جتا، والظلّ يُكتب ظا. والمعنى واحد، ولا يتغيّر شيء في التعاريف. أمّا الرموز الثلاثة الأولى فهي المكتوبة على لمسات الحاسبة، ولذلك نعتمدها هنا.

وبعض الزوايا يُعرف ظلّها بقيمة مضبوطة دون حاسبة، لأنّها تُقرأ على مثلّثات خاصّة، مثل الزاوية 30 درجة والزاوية 60 درجة.

القيمتان المضبوطتان لظلّ الزاويتين 30 و 60 درجة
tan 30° = √33 , tan 60° = √3
قيمتاهما المقرّبتان إلى الجزء من 100
tan 30° ≈ 0,58 , tan 60° ≈ 1,73

معارف — حصر الجيب وجيب التمام، وإشارة الظلّ

الوتر أطول أضلاع المثلّث القائم. فالضلع المقابل أقصر منه، والضلع المجاور أقصر منه كذلك. ولمّا كان الوتر هو مقام النسبتين الأوليين، كان بسط كلّ واحدة منهما أصغر من مقامها: لهذا يكون جيب زاوية حادّة وجيب تمامها عددين محصورين بين 0 و 1 دائما.

حصر الجيب وجيب التمام
0 < sin B < 1 , 0 < cos B < 1

أمّا الظلّ فمقامه هو الضلع المجاور، لا الوتر. فلا شيء يمنع بسطه من أن يكون أكبر من مقامه، ولا حدّ أعلى له. وكلّ ما نعرفه أنّه عدد موجب، لأنّ الأطوال أعداد موجبة.

إشارة ظلّ زاوية حادّة
tan B > 0

طرائق — ما يجب أن تعرف كيف تفعله

طريقة 1: كيف نحدّد الوتر والضلع المقابل والضلع المجاور؟

ابدأ دائما بالزاوية القائمة: الضلع الذي يقابلها هو الوتر، وهو ثابت لا يتغيّر. ثمّ انظر إلى الزاوية الحادّة المدروسة: الضلع الذي لا يمرّ برأسها هو الضلع المقابل لها، والضلع الباقي هو الضلع المجاور. عندئذ تكتب النسب الثلاث دون أن تفكّر.

مثال 1: تسمية الأضلاع ثمّ كتابة النسب الثلاث

مثلّث قائم الزاوية في الرأس N، ورأساه الآخران M و P، حيث MN يساوي 3 سم و NP يساوي 4 سم و MP يساوي 5 سم.

🎯المطلوب: حدّد الوتر، ثمّ الضلع المقابل للزاوية M والضلع المجاور لها، ثمّ اكتب النسب المثلّثية الثلاث للزاوية M.

🔹الخطوة 1: الوتر

الزاوية القائمة عند الرأس N، والضلع الذي يقابلها هو ⁦[MP]⁩: فهو وتر المثلّث، وهو فعلا أطول الأضلاع الثلاثة.

MP = 5 cm
MPطول الوتر، وهو الضلع المقابل للزاوية القائمة عند N(cm)
🔹الخطوة 2: الضلع المقابل للزاوية M

الضلع ⁦[NP]⁩ لا يمرّ بالرأس M، فهو الضلع المقابل للزاوية M.

NP = 4 cm
NPطول الضلع المقابل للزاوية M(cm)
🔹الخطوة 3: الضلع المجاور للزاوية M

والضلع ⁦[MN]⁩ يمرّ بالرأس M وليس هو الوتر، فهو الضلع المجاور للزاوية M.

MN = 3 cm
MNطول الضلع المجاور للزاوية M(cm)
✅النتيجة: النسب المثلّثية الثلاث للزاوية M

نضع كلّ طول في مكانه من التعاريف الثلاثة: المقابل على الوتر، ثمّ المجاور على الوتر، ثمّ المقابل على المجاور.

sin M = 45 , cos M = 35 , tan M = 43
Mالرأس الذي عنده الزاوية الحادّة المدروسة
راجع نفسك بالوتر: إن وجدت في الجيب أو في جيب التمام بسطا أكبر من المقام فقد أخطأت في تعيين الوتر، لأنّه أطول الأضلاع ولا بدّ أن يكون هو المقام.

طريقة 2: كيف نحسب جيب زاوية حادّة وجيب تمامها؟

اكتب النسبة كما تنطق بها: المقابل على الوتر للجيب، والمجاور على الوتر لجيب التمام. وإذا لم يكن الوتر معلوما، فاحسبه أوّلا بخاصّية فيثاغورس، ثمّ عوّض. واحتفظ بالكتابة المضبوطة إلى آخر سطر، ولا تدوّر إلا عند النتيجة.

مثال 2: حساب الجيب وجيب التمام بعد إيجاد الوتر

مثلّث قائم الزاوية في الرأس G، ورأساه الآخران E و F، حيث FG يساوي 3 سم و GE يساوي 2 سم.

🎯المطلوب: احسب طول الوتر، ثمّ احسب جيب الزاوية E وجيب تمامها، وأعط قيمة مقرّبة إلى الجزء من 100 لجيب الزاوية E.

🔹الخطوة 1: مربّع طول الوتر

الزاوية القائمة عند G، فالوتر هو ⁦[FE]⁩. نطبّق خاصّية فيثاغورس على هذا المثلّث.

FE²=3² + 2²=13
FEطول الوتر، وهو الضلع المقابل للزاوية القائمة عند G(cm)FGطول الضلع المقابل للزاوية E(cm)GEطول الضلع المجاور للزاوية E(cm)
🔹الخطوة 2: طول الوتر

طول موجب مربّعه 13، فهو الجذر التربيعي للعدد 13، وهو ليس عددا عشريا.

FE = √13
🔹الخطوة 3: جيب الزاوية E

الضلع المقابل للزاوية E هو ⁦[FG]⁩، والمقام هو الوتر ⁦[FE]⁩.

sin E = 3√13
Eالرأس الذي عنده الزاوية الحادّة المدروسة
🔹الخطوة 4: جيب تمام الزاوية E

والضلع المجاور للزاوية E هو ⁦[GE]⁩، والمقام هو الوتر نفسه.

cos E = 2√13
✅النتيجة: قيمة مقرّبة لجيب الزاوية E

هذه الكتابة الكسرية هي القيمة المضبوطة. وبالحاسبة نجد 0,8321… ثمّ ندوّر إلى الجزء من 100.

sin E ≈ 0,83
لا تستبدل القيمة المضبوطة بقيمة مقرّبة في وسط الحساب: كلّ تدوير في الطريق يضيف خطأ إلى الذي بعده. دوّر مرّة واحدة، في السطر الأخير.

طريقة 3: كيف نحسب ظلّ زاوية حادّة؟

الظلّ لا يحتاج الوتر: يكفيه ضلعا الزاوية القائمة. اقسم الضلع المقابل على الضلع المجاور، وانتبه إلى الترتيب، فهو وحده ما يميّز زاوية حادّة عن أختها في المثلّث نفسه.

مثال 3: ظلّ الزاويتين الحادّتين في مثلّث واحد

مثلّث قائم الزاوية في الرأس A، ورأساه الآخران B و C، حيث AB يساوي 4 سم و AC يساوي 3 سم.

🎯المطلوب: احسب ظلّ الزاوية B ثمّ ظلّ الزاوية C، ثمّ قارن كلّ واحد منهما بالعدد 1.

🔹الخطوة 1: ظلّ الزاوية B

الضلع المقابل للزاوية B هو ⁦[AC]⁩، والضلع المجاور لها هو ⁦[AB]⁩.

tan B = 34
Bالرأس الذي عنده الزاوية الحادّة الأولى
🔹الخطوة 2: ظلّ الزاوية C

ولمّا انتقلنا إلى الزاوية C تبادل الضلعان: صار ⁦[AB]⁩ هو المقابل، و ⁦[AC]⁩ هو المجاور.

tan C = 43
Cالرأس الذي عنده الزاوية الحادّة الثانية
🔹الخطوة 3: المقارنة بالعدد 1

في الأولى البسط أصغر من المقام، وفي الثانية البسط أكبر منه.

34 < 1 , 43 > 1
✅النتيجة: ظلّ الزاويتين الحادّتين

وهذا لا يناقض شيئا: الظلّ ليس محصورا بين 0 و 1، خلافا للجيب وجيب التمام.

tan B = 34 , tan C = 43
مراقبة سريعة: الزاويتان الحادّتان في مثلّث قائم يتبادلان الضلع المقابل والضلع المجاور، فإن ضربت ظلّيهما وجدت 1 بالضبط. إن لم تجد 1 فراجع أيّ ضلع وضعت في البسط.

طريقة 4: كيف نعرف أنّ عددا يصلح أن يكون جيبا أو ظلّا؟

قبل أيّ حساب، قارن العدد بالعدد 1. إن كان أكبر من 1 أو يساويه فهو مستحيل للجيب ولجيب التمام معا، لأنّه يعني ضلعا أطول من الوتر. أمّا الظلّ فيكفيه أن يكون موجبا، ولا حدّ أعلى له.

مثال 4: تمييز القيم الممكنة من المستحيلة

اقترح تلميذ ثلاثة أعداد جيوبا لزوايا حادّة في مثلّثات قائمة: 0,6 ثمّ 1,25 ثمّ 0,95.

🎯المطلوب: بيّن أيّ هذه الأعداد لا يمكن أن يكون جيبا لزاوية حادّة، ثمّ قل هل يمكن أن يكون العدد نفسه ظلّا لزاوية حادّة.

🔹الخطوة 1: الشرط الذي يحقّقه كلّ جيب

الضلع المقابل أقصر من الوتر دائما، فالنسبة بينهما محصورة بين 0 و 1.

0 < sin B < 1
🔹الخطوة 2: العدد 0,6

العدد محصور بين 0 و 1، فهو ممكن.

0 < 0,6 < 1
🔹الخطوة 3: العدد 1,25

العدد أكبر من 1، فهو مستحيل: قبوله يعني ضلعا مقابلا أطول من الوتر، وهذا لا يقع.

1,25 > 1
🔹الخطوة 4: العدد 0,95

العدد محصور بين 0 و 1 كذلك، فهو ممكن وإن كان قريبا من الحدّ الأعلى.

0 < 0,95 < 1
🔹الخطوة 5: هل يصلح 1,25 ظلّا؟

أمّا الظلّ فمقامه الضلع المجاور، ولا حدّ أعلى له: يكفيه أن يكون موجبا.

1,25 > 0
✅النتيجة: العدد المستحيل وحده

فالعددان الأوّل والثالث يصلحان جيبا، والثاني لا يصلح جيبا لكنّه يصلح ظلّا.

0 < 0,6 < 1 , 0 < 0,95 < 1 , 1,25 > 1
قبل أن تبحث عن زاوية جيبها معلوم، تأكّد أنّ العدد محصور بين 0 و 1: خارج هذا الحصر لا توجد أيّ زاوية حادّة تحقّقه، ولن تجد الحاسبة لك جوابا.
🎓 نحو شهادة التّعليم المتوسّط. يأتي هذا الدرس في سؤال من نوع: «احسب sin B و cos B و tan B» في مثلّث قائم معلومة أطوال أضلاعه، وقد يكون خطوة قبل حساب زاوية أو طول. ثلاثة عناصر جاهزة: ① تسمية الأضلاع بالنسبة إلى الزاوية: الوتر يقابل الزاوية القائمة وهو أطول الأضلاع، والمقابل يواجه الزاوية الحادّة المدروسة، والمجاور ضلعها الآخر غير الوتر ② النسب الثلاث: sin B = المقابل/الوتر، و cos B = المجاور/الوتر، و tan B = المقابل/المجاور ③ المراقبة: الجيب وجيب التمام محصوران بين 0 و 1، والظلّ عدد موجب، فجيب أكبر من 1 دليل على خطأ. ⛔ والخطأ الشائع: الخلط بين المقابل والمجاور عند الانتقال من زاوية حادّة إلى الأخرى ؛ الوتر لا يتغيّر، أمّا الضلعان الآخران فيتبادلان مكانيهما. وخطأ ثانٍ: قلب النسبة في الظلّ ؛ اقسم المقابل على المجاور وانتبه إلى الترتيب.
خلاصة: في المثلّث القائم، الوتر هو الضلع المقابل للزاوية القائمة، وهو أطول الأضلاع. وبالنسبة إلى زاوية حادّة: جيبها هو الضلع المقابل على الوتر، وجيب تمامها هو الضلع المجاور على الوتر، وظلّها هو الضلع المقابل على الضلع المجاور. الجيب وجيب التمام عددان محصوران بين 0 و 1، أمّا الظلّ فعدد موجب لا حدّ أعلى له. وكلّما غيّرت الزاوية الحادّة تبادل الضلعان المقابل والمجاور، وبقي الوتر على حاله.

Page 1/9

© Madrassati — a lesson written by Madrassati · madrassati.net