الثانوية العامة 2026الاستعلام عن النتيجةاعرف الكليات المناسبة لمجموعكتنسيق 2026

الرياضيات البحتة · الصف الثالث الثانوي · الترم الأول

معادلة المستوى في الفراغ

المعادلة المتجهة والقياسية والعامة للمستوى، والمستوى المار بثلاث نقاط، وصورة الأجزاء المقطوعة من المحاور، وتقاطع مستقيم مع مستوى، والزاوية بين مستويين، وتوازي المستويات وتعامدها، وبعد نقطة عن مستوى.

آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى

أهداف التعلم

  • تكتب معادلة المستوى بالصورة المتجهة والقياسية والعامة بمعلومية نقطة ومتجه عمودي.
  • تجد معادلة المستوى المار بثلاث نقاط وصورة الأجزاء المقطوعة من المحاور.
  • تحدد توازي مستويين وتعامدهما وتحسب الزاوية بينهما وتوجد خط تقاطعهما.
  • تحسب بُعد نقطة عن مستوى والبُعد بين مستويين متوازيين وتجد نقطة تقاطع مستقيم مع مستوى.

شرح الدرس

المعادلة المتجهة والقياسية والعامة

إذا كانت A(x0,y0,z0)A(x_0, y_0, z_0) نقطة على المستوى وn⃗=(a,b,c)\vec{n} = (a, b, c) متجهًا عموديًّا عليه، فكل نقطة PP في المستوى تحقق AP→⊥n⃗\overrightarrow{AP} \perp \vec{n}، أي n⃗⋅(r⃗−A⃗)=0\vec{n}\cdot(\vec{r} - \vec{A}) = 0 ومنها المعادلة المتجهة n⃗⋅r⃗=n⃗⋅A⃗\vec{n}\cdot\vec{r} = \vec{n}\cdot\vec{A}. وبالمركبات نحصل على الصورة القياسية:

a(x−x0)+b(y−y0)+c(z−z0)=0a(x - x_0) + b(y - y_0) + c(z - z_0) = 0

وبفك الأقواس تصبح الصورة العامة ax+by+cz+d=0ax + by + cz + d = 0 وفيها معاملات x,y,zx, y, z هي مركبات المتجه العمودي.

مستوى يمر بالنقطة A ومتجه عمودي n، وأي متجه AP داخل المستوى عمودي على n

المستوى المار بثلاث نقاط

إذا كانت النقاط A,B,CA, B, C لا تقع على استقامة واحدة (أي AB→\overrightarrow{AB} لا يوازي AC→\overrightarrow{AC}) فإن n⃗=AB→×AC→\vec{n} = \overrightarrow{AB}\times\overrightarrow{AC} عمودي على المستوى، ثم نكتب المعادلة بإحدى النقاط. وكذلك المستوى الذي يحوي مستقيمين متقاطعين عموديه هو الضرب الاتجاهي لمتجهي اتجاههما.

الأجزاء المقطوعة من المحاور

إذا قطع المستوى المحاور في (x1,0,0)(x_1, 0, 0) و(0,y1,0)(0, y_1, 0) و(0,0,z1)(0, 0, z_1) فمعادلته:

xx1+yy1+zz1=1\frac{x}{x_1} + \frac{y}{y_1} + \frac{z}{z_1} = 1

التوازي والتعامد والزاوية بين مستويين

قياس الزاوية بين مستويين هو قياس الزاوية الحادة بين متجهيهما العموديين:

cos⁡θ=∣n1⃗⋅n2⃗∣∣n1⃗∣∣n2⃗∣,0∘≤θ≤90∘\cos\theta = \frac{\left|\vec{n_1}\cdot\vec{n_2}\right|}{\left|\vec{n_1}\right|\left|\vec{n_2}\right|}, \qquad 0^\circ \le \theta \le 90^\circ
  • يتوازى المستويان إذا تناسبت معاملات x,y,zx, y, z فيهما، أي n1⃗∥n2⃗\vec{n_1}\parallel\vec{n_2}.
  • يتعامدان إذا كان n1⃗⋅n2⃗=0\vec{n_1}\cdot\vec{n_2} = 0.
  • خط تقاطع مستويين: متجه اتجاهه n1⃗×n2⃗\vec{n_1}\times\vec{n_2} لأنه عمودي على المتجهين العموديين معًا. ونجد نقطة عليه بتعيين قيمة لأحد المتغيرات وحل المعادلتين.

تقاطع مستقيم مع مستوى

نكتب معادلات المستقيم البارامترية ونعوّض بها في معادلة المستوى لنحصل على معادلة في tt. إن كان لها حل وحيد فهو نقطة التقاطع.

بُعد نقطة عن مستوى

بُعد النقطة P(x1,y1,z1)P(x_1, y_1, z_1) عن المستوى ax+by+cz+d=0ax + by + cz + d = 0 هو:

L=∣ax1+by1+cz1+d∣a2+b2+c2L = \frac{\left|ax_1 + by_1 + cz_1 + d\right|}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}

ولإيجاد البُعد بين مستويين متوازيين نأخذ نقطة على أحدهما ونحسب بعدها عن الآخر.

تعريفات

  • المتجه العمودي على المستوى: متجه يعامد كل متجه واقع في المستوى.
  • خط تقاطع مستويين: مستقيم تشترك فيه نقاط المستويين.

أمثلة وتطبيقات

مثال 1: أوجد معادلة المستوى المار بالنقطة (1,2,−1)(1, 2, -1) والعمودي على n⃗=(3,−1,2)\vec{n} = (3, -1, 2).

الحل: 3(x−1)−(y−2)+2(z+1)=03(x-1) - (y-2) + 2(z+1) = 0 ومنها الصورة العامة 3x−y+2z+1=03x - y + 2z + 1 = 0.

مثال 2: أوجد معادلة المستوى المار بالنقاط A(2,0,1)A(2, 0, 1) وB(3,1,3)B(3, 1, 3) وC(1,2,2)C(1, 2, 2).

الحل: AB→=(1,1,2)\overrightarrow{AB} = (1,1,2) وAC→=(−1,2,1)\overrightarrow{AC} = (-1,2,1) غير متوازيين. n⃗=AB→×AC→=(−3,−3,3)\vec{n} = \overrightarrow{AB}\times\overrightarrow{AC} = (-3,-3,3) ويكافئ (1,1,−1)(1,1,-1). المعادلة x+y−z=2+0−1=1x + y - z = 2 + 0 - 1 = 1. وتتحقق بالنقطتين الأخريين: 3+1−3=13 + 1 - 3 = 1 و1+2−2=11 + 2 - 2 = 1.

مثال 3: اكتب 2x+3y−z=62x + 3y - z = 6 بصورة الأجزاء المقطوعة.

الحل: بقسمة الطرفين على 66: x3+y2+z−6=1\dfrac{x}{3} + \dfrac{y}{2} + \dfrac{z}{-6} = 1. فالأجزاء المقطوعة 33 و22 و−6-6.

مثال 4: أوجد بُعد النقطة (1,2,−2)(1, 2, -2) عن المستوى 2x−2y+z−9=02x - 2y + z - 9 = 0.

الحل: L=∣2−4−2−9∣4+4+1=133L = \dfrac{|2 - 4 - 2 - 9|}{\sqrt{4 + 4 + 1}} = \dfrac{13}{3} وحدة.

مثال 5: أوجد البُعد بين المستويين المتوازيين x+2y−2z−3=0x + 2y - 2z - 3 = 0 و2x+4y−4z+12=02x + 4y - 4z + 12 = 0.

الحل: النقطة (3,0,0)(3, 0, 0) تقع على الأول. بعدها عن الثاني: ∣6+12∣4+16+16=186=3\dfrac{|6 + 12|}{\sqrt{4 + 16 + 16}} = \dfrac{18}{6} = 3 وحدات.

مثال 6: أوجد قياس الزاوية بين المستويين x+2y−2z=1x + 2y - 2z = 1 و2x+3y+6z=52x + 3y + 6z = 5.

الحل: n1⃗⋅n2⃗=2+6−12=−4\vec{n_1}\cdot\vec{n_2} = 2 + 6 - 12 = -4 ومعياراهما 33 و77. فـ cos⁡θ=421\cos\theta = \dfrac{4}{21} ومنه θ≈79∘\theta \approx 79^\circ.

مثال 7: أوجد قيمة kk التي تجعل kx+2y−z=0kx + 2y - z = 0 عموديًّا على 3x−y+4z=13x - y + 4z = 1، وقيمتي kk وll اللتين تجعلان 2x−y+kz=52x - y + kz = 5 موازيًا لـ 4x+ly+6z=14x + ly + 6z = 1.

الحل: التعامد 3k−2−4=03k - 2 - 4 = 0 فـ k=2k = 2. التوازي 24=−1l=k6\dfrac{2}{4} = \dfrac{-1}{l} = \dfrac{k}{6} فـ l=−2l = -2 وk=3k = 3.

مثال 8 (تقاطع مستقيم مع مستوى): أوجد نقطة تقاطع المستقيم (x,y,z)=(1,0,2)+t(2,1,−1)(x,y,z) = (1,0,2) + t(2,1,-1) مع المستوى x+2y+z=6x + 2y + z = 6.

الحل: x=1+2tx = 1+2t وy=ty = t وz=2−tz = 2-t. بالتعويض 1+2t+2t+2−t=61 + 2t + 2t + 2 - t = 6 أي 3t=33t = 3 فـ t=1t = 1 والنقطة (3,1,1)(3,1,1).

مثال 9 (خط تقاطع مستويين): أوجد معادلة خط تقاطع x+y+z=6x + y + z = 6 وx−y+2z=5x - y + 2z = 5.

الحل: n1⃗×n2⃗=(3,−1,−2)\vec{n_1}\times\vec{n_2} = (3,-1,-2) متجه الاتجاه. بوضع z=1z = 1 نحل x+y=5x + y = 5 وx−y=3x - y = 3 فنجد النقطة (4,1,1)(4,1,1). المعادلة (x,y,z)=(4,1,1)+t(3,−1,−2)(x,y,z) = (4,1,1) + t(3,-1,-2).

مثال 10 (مستوى يحوي مستقيمين): أوجد معادلة المستوى الذي يحوي المستقيمين المتقاطعين (1,2,0)+t(1,−1,2)(1,2,0) + t(1,-1,2) و(1,−1,3)+s(2,1,1)(1,-1,3) + s(2,1,1).

الحل: n⃗=(1,−1,2)×(2,1,1)=(−3,3,3)\vec{n} = (1,-1,2)\times(2,1,1) = (-3,3,3) ويكافئ (−1,1,1)(-1,1,1). بالنقطة (1,2,0)(1,2,0): −x+y+z=1-x + y + z = 1. تتحقق النقطة (1,−1,3)(1,-1,3) أيضًا: −1−1+3=1-1 - 1 + 3 = 1.

ملاحظات مهمة

  • المتجه العمودي غير وحيد، فأي مضاعف غير صفري له صالح.
  • إذا كان d=0d = 0 فالمستوى يمر بنقطة الأصل.
  • ضع القيمة المطلقة في بسط قانون البعد؛ فالبعد لا يكون سالبًا.
  • تأكد قبل استخدام ثلاث نقاط أنها لا تقع على استقامة واحدة.

المفاهيم الأساسية

  • المستوى يتحدد بنقطة ومتجه عمودي، ومعادلته ax+by+cz+d=0ax + by + cz + d = 0.
  • المستوى المار بثلاث نقاط عموديه AB→×AC→\overrightarrow{AB}\times\overrightarrow{AC}.
  • الزاوية بين مستويين هي الزاوية بين عموديهما، والتوازي n1⃗∥n2⃗\vec{n_1}\parallel\vec{n_2} والتعامد n1⃗⋅n2⃗=0\vec{n_1}\cdot\vec{n_2} = 0.
  • بعد النقطة عن المستوى ∣ax1+by1+cz1+d∣a2+b2+c2\dfrac{|ax_1+by_1+cz_1+d|}{\sqrt{a^2+b^2+c^2}}.

ملخص الدرس

نحدد المستوى بنقطة ومتجه عمودي ونكتب معادلته بصور متجهة وقياسية وعامة، ونجد معادلة المستوى المار بثلاث نقاط أو بمستقيمين متقاطعين. نحسب الزاوية بين مستويين من عموديهما، ونجد خط تقاطعهما بالضرب الاتجاهي لعموديهما، ونوجد بعد نقطة عن مستوى وتقاطع مستقيم معه.

أسئلة للتدريب

  1. أوجد معادلة المستوى المار بالنقطة (2,−1,3)(2, -1, 3) والعمودي على (1,4,−2)(1, 4, -2).
  2. أوجد معادلة المستوى المار بالنقاط (1,0,0)(1,0,0) و(0,2,0)(0,2,0) و(0,0,4)(0,0,4).
  3. أوجد بُعد النقطة (2,1,2)(2, 1, 2) عن المستوى x+2y+2z=3x + 2y + 2z = 3.
  4. أوجد قياس الزاوية بين المستويين x+y=3x + y = 3 وy+z=5y + z = 5.
  5. أوجد نقطة تقاطع المستقيم (x,y,z)=t(1,2,2)(x,y,z) = t(1,2,2) مع المستوى x+y+z=10x + y + z = 10.
حلّ أسئلة هذا الدرساختبر فهمك بأسئلة اختيار من متعدد وأسئلة مقالية مع نموذج إجابة، أو خض اختبارًا تفاعليًا سريعًا
أبلغ عن خطأ في هذا الدرس