الرياضيات · الصف الثاني الثانوي · الترم الأول
أساسيات الهندسة الإحداثية
التقسيم من الداخل والخارج على خط الأعداد وفي المستوى الإحداثي، والأرباع والنقاط المتماثلة حول المحورين ونقطة الأصل، والمسافة بين نقطتين، والنقطة المتساوية البعد عن نقطتين، ونقطة تقاطع المتوسطات، والتماثل حول نقطة.
آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى
مقدمة
- المادة: الرياضيات
- المسار: مسار الطب وعلوم الحياة
- الوحدة: الفصل 4 — الهندسة والمعادلات
عندما يخطط جراح لعملية بالروبوت، تحوّل برامج التصوير جسم المريض إلى شبكة إحداثيات، فيصبح لكل عضو وأداة عنوان رقمي. وبالأرقام نحسب المسافات ونقاط المنتصف ونقاط التقسيم بدقة. هذا هو جوهر الهندسة الإحداثية: تحويل الأسئلة الهندسية إلى حسابات جبرية.
أهداف التعلم
- أن تجد إحداثي نقطة تقسم قطعة من الداخل أو من الخارج بنسبة معلومة.
- أن تحدد الربع الذي تقع فيه نقطة، وتجد النقاط المتماثلة حول المحورين ونقطة الأصل ونقطة معلومة.
- أن تحسب المسافة بين نقطتين وتجد نقطة على محور أو مستقيم تبعد بعدين متساويين عن نقطتين.
- أن تجد إحداثيات المنتصف ونقطة تقاطع متوسطات المثلث.
شرح الدرس
على خط الأعداد
إذا كانت و على خط الأعداد فإن . والنقطة التي تقع على القطعة بحيث تقسمها من الداخل، والنقطة التي تقع على امتداد بحيث (حيث ) تقسمها من الخارج:
انتبه لترتيب الضرب: تُضرب في إحداثي ، و تُضرب في إحداثي .
الأرباع والتماثل
المحوران يقسمان المستوى إلى أربعة أرباع (والنقاط على المحورين لا تنتمي لأي ربع): الأول ، الثاني ، الثالث ، الرابع . ولنقطة :
| التماثل حول | النقطة المتماثلة |
|---|---|
| محور | |
| محور | |
| نقطة الأصل |
المسافة بين نقطتين
المسافة بين و (من نظرية فيثاغورس):
ولإيجاد نقطة تبعد بعدين متساويين عن نقطتين نفرض إحداثياتها حسب الشرط: على محور نفرضها ، وعلى محور نفرضها ، وعلى المستقيم نفرضها . ثم نساوي مربعي المسافتين.
نقاط التقسيم في المستوى
للنقطتين و ونسبة :
والمنتصف حالة خاصة (): . ونقطة تقاطع متوسطات المثلث :
التماثل حول نقطة
تكون و متماثلتين حول النقطة إذا وفقط إذا كانت منتصف . لذلك نفرض النقطة المطلوبة ونساوي إحداثيي المنتصف بإحداثيي .
أمثلة وتطبيقات
مثال 1 (خط الأعداد): و . النقطة التي تقسم من الداخل بنسبة هي ، ومن الخارج بنسبة هي .
مثال 2 (تماثل): للنقطة في الربع الرابع: المتماثلة حول محور هي ، وحول محور هي ، وحول نقطة الأصل .
مثال 3 (مسافة): و : .
مثال 4 (نقطة متساوية البعد): أوجد النقطة على محور التي تبعد بعدين متساويين عن و . نفرض ، ومن :
إذن و .
مثال 5 (مركز الثقل): رؤوس المثلث و و ، فيكون .
مثال 6 (تماثل حول نقطة): النقطة المتماثلة مع حول : من و نجد و ، أي .
ملاحظات مهمة
- في قانون التقسيم من الخارج تكون ؛ فلا توجد نقطة تقسم قطعة من الخارج بنسبة .
- عند التقسيم من الخارج تقع النقطة على امتداد القطعة من جهة إذا كان ، ومن جهة إذا كان .
- في مسائل البعد المتساوي ساوِ مربعي المسافتين لتتخلص من الجذور.
- ارسم شكلًا تقريبيًّا قبل الحل لتتأكد من معقولية الناتج.
المفاهيم الأساسية
- .
- من الداخل بنسبة : .
- من الخارج بنسبة : .
- المنتصف ، ونقطة تقاطع المتوسطات .
- التماثل حول محور يغيّر إشارة ، وحول محور يغيّر إشارة ، وحول الأصل يغيّر الإشارتين.
ملخص الدرس
في الهندسة الإحداثية نصف كل نقطة بإحداثياتها، فنحسب المسافة بين نقطتين بقانون مستمد من نظرية فيثاغورس، ونجد نقاط التقسيم من الداخل والخارج بقانونين يعتمدان على النسبة ، والمنتصف حالة خاصة منهما. ونقطة تقاطع متوسطات المثلث متوسط إحداثيات رؤوسه، والتماثل حول المحورين أو نقطة الأصل يغيّر الإشارات، والتماثل حول نقطة يعني أنها منتصف القطعة الواصلة بين النقطتين المتماثلتين.
أسئلة للتدريب
- أوجد النقطة التي تقسم القطعة من إلى على خط الأعداد من الداخل بنسبة ، ومن الخارج بنسبة .
- أوجد المسافة بين و .
- أوجد النقطة على محور التي تبعد بعدين متساويين عن و .
- للنقطتين و أوجد النقطة التي تقسم من الداخل بنسبة ، ومن الخارج بنسبة .
- أوجد النقطة المتماثلة مع حول النقطة .