الرياضيات في المرحلتين الابتدائية والإعدادية · Grades 1–9
18الأشكال والزوايا القائمة
المربعات والمستطيلات والمثلثات والدوائر: أصدقاء قدامى. ينظر إليها هذا الفصل بعين المهندس — فما الذي يجعل المربع مربعًا بالضبط؟ — ويقدّم الأداة التي تفصل في الأمر: الكوس وزاويته القائمة.
18.1 الزاوية القائمة
تعريف 18.1 (الزاوية القائمة)
الزاوية القائمة هي زاوية ركن ورقة، أو ركن الكوس. والمستقيمان اللذان يصنعان زاوية قائمة متعامدان. وفي الأشكال، تُعلَّم الزاوية القائمة بمربع صغير في الركن.
طريقة 18.2 (التحقّق من زاوية قائمة)
- ضع ركن الكوس تمامًا على الزاوية المراد اختبارها؛
- وأزلق أحد حرفَي الكوس على أحد ضلعَي الزاوية؛
- فإن انطبق الضلع الآخر تمامًا على الحرف الآخر، فالزاوية قائمة — وإن انفتحت أوسع أو أضيق، فليست قائمة.
18.2 الأشكال وقواعدها
تعريف 18.3 (المربع والمستطيل والمثلث)
- المستطيل له أضلاع و زوايا قائمة؛ وضلعاه المتقابلان متساويان في الطول.
- والمربع مستطيل أضلاعه متساوية كلها في الطول.
- والمثلث له أضلاع؛ والمثلث القائم فيه زاوية قائمة واحدة.
- والدائرة تُرسم بالفرجار: وكل نقطها على المسافة نفسها (وهي نصف القطر) من المركز.
مثال 18.4 (لماذا العلامات مهمة)
الشكل المرسوم مائلًا قليلًا قد يبدو مربعًا وهو ليس كذلك. والعلامات تقول الحقيقة: مربعات زوايا قائمة شُرَط مربع حقيقي. فحين ترسم، ضع العلامات؛ وحين تقرأ شكلًا، لا تثق إلا بالعلامات والقياسات المعطاة.
18.3 الرسم على الورق المربّعات
طريقة 18.5 (الإنشاءات على الشبكة)
الورق المربّعات يقدّم زوايا قائمة مجانًا: فخطوطه متعامدة.
- لرسم مستطيل في : اختر نقطة تقاطع، وعُدّ مربعات يمينًا و مربعات فوق، ثم أغلق الشكل على خطوط الشبكة؛
- وللتحقّق من تساوي الأطوال، عُدّ المربعات؛
- والخطوات القُطرية ترسم خطوطًا مائلة: فالسير « يمينًا و فوق» مرارًا يرسم خطًّا زاويته .
مثال 18.6 (برنامج إنشاء)
يمكن وصف شكل بتعليمات: «1. اُرسم مربعًا طول ضلعه سم. 2. اُرسم الدائرة التي مركزها وتمرّ بالنقطة .» وباتّباع البرنامج سطرًا سطرًا، يستطيع أي أحد أن يعيد رسم الشكل نفسه — وكتابته تلزمك بتسمية كل نقطة. جرّبه مع زميل: أحدكما يكتب والآخر يرسم.
18.4 تمارين
تمرين 18.1 ★
في الصف، جِد (بلا قياس) ثلاث زوايا قائمة وزاوية واحدة ليست قائمة. وكيف تتحقّق من كل واحدة؟
حل
حل التمرين 18.1.
الزوايا القائمة المعتادة: أركان السبورة، وورقة، والباب. وزاوية غير قائمة: انفتاح مقصّ، أو عقربا الساعة عند الساعة 1. ويُتحقَّق من كل واحدة بالكوس (الطريقة 18.2) — لا بالعين وحدها أبدًا.
تمرين 18.2 ★
اُرسم مستطيلًا سم في سم بالمسطرة والكوس. وعلّم زواياه القائمة وأضلاعه المتساوية.
حل
حل التمرين 18.2.
الإنشاء: ضلع من سم، وزاويتان قائمتان عند طرفيه بالكوس، وضلعان من سم، ثم أغلق الشكل. والعلامات: مربعات صغيرة في الأركان، وشرطة على كل ضلع سم، وشرطتان على كل ضلع سم.
تمرين 18.3 ★
اُرسم مربعًا طول ضلعه سم. فكم زاوية قائمة له؟ وكم ضلعًا متساويًا؟ وعلّم كل شيء.
تمرين 18.4 ★
على الورق المربّعات، اُرسم: مربعًا ؛ ومستطيلًا ؛ ومثلثًا قائمًا ضلعا قائمته و مربعات.
تمرين 18.5 ★
صواب أم خطأ؟ اِشرح. «كل مربع مستطيل». «كل مستطيل مربع». «يمكن أن تكون في مثلث زاويتان قائمتان». (حاول أن ترسمه!)
حل
حل التمرين 18.5.
«كل مربع مستطيل»: صواب — فله زوايا قائمة، وهو كل ما يطلبه المستطيل.
«كل مستطيل مربع»: خطأ — فمستطيل أضلاعه غير متساوية.
«يمكن أن تكون في مثلث زاويتان قائمتان»: خطأ — فالضلعان المرسومان من الزاويتين القائمتين يكونان عموديين على القاعدة نفسها، فلا يلتقيان أبدًا ليغلقا المثلث.
تمرين 18.6 ★
اُرسم دائرة نصف قطرها سم. وعلّم مركزها ، ونقطة على الدائرة، وارسم نصف القطر . فكم يبلغ ؟ وإن كانت نقطة أخرى من الدائرة، فكم يبلغ ؟
حل
حل التمرين 18.6.
سم (وهو نصف القطر). و سم أيضًا: إذ كل نقطة من الدائرة على المسافة نفسها من المركز.
تمرين 18.7 ★
اِتبع هذا البرنامج: «1. اُرسم مستطيلًا فيه سم و سم. 2. علّم النقطة في منتصف . 3. صِل بالنقطتين و .» فإلى أي أشكال انقسم المستطيل؟
حل
حل التمرين 18.7.
ينقسم المستطيل إلى ثلاثة مثلثات: مثلثان قائمان ( و ، قائمان في و ) والمثلث الأوسط .
تمرين 18.8 ★
صنّف الأشكال: أيّها فيه زاوية قائمة واحدة على الأقل؟ مربع؛ ومستطيل (غير مربع)؛ ومثلث قائم؛ ودائرة؛ وحرف اللام مرسومًا بخطوط غليظة.
حل
حل التمرين 18.8.
التي فيها زاوية قائمة واحدة على الأقل: المربع، والمستطيل، والمثلث القائم، وحرف اللام (بأركانه الداخلية والخارجية). أما الدائرة فلا ركن لها أصلًا.
تمرين 18.9 ★★
على الورق المربّعات، اُرسم مربعًا مائلًا أضلاعه تسير « يمينًا و فوق» (مع الدورات الموافقة). وعُدّ المربعات لتقنع نفسك بأن الأضلاع الأربعة متساوية في الطول.
حل
حل التمرين 18.9.
كل ضلع يقطع « يمينًا و فوق» (أو صوره المُدارة « يمينًا و نزولًا»، وهكذا): فكل ضلع قطر كتلة من المربعات، فالأربعة متساوية في الطول.
تمرين 18.10 ★★
اُكتب برنامج إنشاء (تعليمات مرقّمة، ونقاط مسمّاة) لهذا الشكل: مربع طول ضلعه سم يجلس فوق مستطيل سم سم، كبيت فوق طابقه الأرضي. واختبر برنامجك على زميل.
حل
حل التمرين 18.10.
برنامج صحيح: «1. اُرسم مستطيلًا فيه سم (في الأسفل) و سم. 2. فوق الضلع ، اُرسم المربع طول ضلعه سم، خارج المستطيل.» وكل برنامج واضح ومرقّم وكامل صحيح — واختبره باتّباعه حرفًا حرفًا.
تمرين 18.11 ★★
كم مربعًا تجد في شبكة من المربعات الصغيرة؟ (عُدّ مربعات ، ومربعات ، ومربع .)