الرياضيات في المرحلتين الابتدائية والإعدادية · Grades 1–9
26المستقيمات والمضلعات
بالمسطرة والكوس والفرجار تصير الهندسة حرفة. يعلّم هذا الفصل الوضعين الخاصّين للمستقيمات — التعامد والتوازي — على مستوى الأدوات، ويطوف بعائلة المضلعات. (ونظرية هذه المفاهيم تأتي في الفصل 40.)
26.1 التعامد والتوازي
تعريف 26.1 (المتعامدان والمتوازيان)
يكون المستقيمان متعامدين حين يتقاطعان في زاوية قائمة (يُتحقَّق منها بالكوس، وتُعلَّم بمربع صغير). ويكونان متوازيين حين يسيران في الاتجاه نفسه ولا يتقاطعان أبدًا — كسكّتَي قطار، على المسافة نفسها من بعضهما دائمًا.
طريقة 26.2 (الرسم بالكوس)
العمودي على المستقيم المارّ بالنقطة : ضع أحد حرفَي الزاوية القائمة على ، وأزلق حتى يبلغ الحرف الآخر ، ثم اُرسم.
الموازي للمستقيم المارّ بالنقطة : ضع حرف الكوس على ، وثبّت المسطرة على حرف آخر كسكّة، وأزلق الكوس على المسطرة حتى ، ثم اُرسم.
مثال 26.3 (التعرّف عليهما في الأشكال)
في المستطيل، كل ضلع عمودي على جاريه وموازٍ للضلع المقابل. والورق المربّعات شبكة جاهزة من المتوازيات والمتعامدات — وهذا ما يجعل الرسم عليه مريحًا جدًّا.
26.2 المضلعات
تعريف 26.4 (المضلع)
المضلع شكل مغلق حدّه مصنوع من قطع مستقيمة، وهي أضلاعه؛ ونقاط الأركان هي رؤوسه. وتُسمَّى المضلعات بعدد أضلاعها: مثلث ()، ورباعي ()، وخماسي ()، وسداسي ()، ومثمّن ().
مثال 26.5 (وصف مضلع)
لعبة مفيدة: صِف شكلًا وصفًا دقيقًا حتى يستطيع زميل أن يعيد رسمه دون أن يراه. «رباعي فيه سم، والزاوية عند قائمة، و سم …» — فالمفردات هي التي تجعل الرسالة تصل.
26.3 الدائرة والفرجار
تعريف 26.6 (الدائرة)
الدائرة التي مركزها ونصف قطرها سم هي مجموعة كل النقط التي تبعد سم بالضبط عن . والفرجار يرسمها: السنّ على ، والفتحة سم، ثم أدِر. والقطر قطعة تمرّ بالمركز وتصل بين نقطتين من الدائرة؛ وطوله ضعف نصف القطر.
مثال 26.7 (الفرجار حافظًا للمسافات)
الفرجار يفعل أكثر من رسم الدوائر: فهو ينقل المسافات. فلتعليم كل النقط التي تبعد سم عن نقطة ، اُرسم الدائرة التي مركزها ونصف قطرها سم؛ ولمقارنة قطعتين بلا مسطرة، اِفتح الفرجار على إحداهما واختبره على الأخرى.
طريقة 26.8 (نقل شكل على شبكة)
- اختر رأسًا للبداية وموضعه على الشبكة الفارغة؛
- وسِر على الشكل رأسًا بعد رأس، عادًّا خطوات الشبكة (« يمينًا و فوق»)؛
- وصِل الرؤوس بالترتيب، ثم قارن بالنموذج: الأطوال نفسها، والاتجاهات نفسها.
26.4 تمارين
تمرين 26.1 ★
اُرسم مستقيمًا ونقطة خارجه. وأنشئ العمودي على المارّ بالنقطة ، ثم الموازي للمستقيم المارّ بالنقطة (بطريقة المسطرة السكّة). وعلّم الزاوية القائمة.
تمرين 26.2 ★
اُنظر إلى الحروف الكبيرة E و H و N و T و Z. وجِد في كل منها زوجًا من الخطوط المتوازية وزوجًا من الخطوط المتعامدة إن وُجدا.
حل
حل التمرين 26.2.
الحرف E: خطوطه الأفقية الثلاثة متوازية؛ وكل منها عمودي على الخط الرأسي. والحرف H: خطاه الرأسيان متوازيان، والعارضة عمودية عليهما. والحرف N: خطاه الرأسيان متوازيان؛ أما القطري فلا. والحرف T: خطاه متعامدان. والحرف Z: خطاه العلوي والسفلي متوازيان؛ أما القطري فلا.
تمرين 26.3 ★
سمِّ كل مضلع: أضلاع؛ و أضلاع؛ و أضلاع؛ و أضلاع؛ و أضلاع. وكم رأسًا لكل واحد منها؟
تمرين 26.4 ★
اُرسم خماسيًّا أيًّا كان (وليس بالضرورة منتظمًا) وسمِّ رؤوسه و و و و . فكم ضلعًا له؟ واُرسم أقطاره الخارجة من (قطع تصل برؤوس غير مجاورة): فكم عددها؟
تمرين 26.5 ★
اُرسم دائرة مركزها ونصف قطرها سم؛ وقطرًا ؛ ونقطة من الدائرة ليست على . وأعطِ الأطوال و و بلا قياس.
تمرين 26.6 ★
بالفرجار حافظًا للمسافات (المثال 26.7)، قارن أضلاع مثلث رسمه زميل لك، وقرّر هل فيه ضلعان متساويان.
حل
حل التمرين 26.6.
اِفتح الفرجار على ضلع، ثم اِنقل تلك الفتحة إلى الضلعين الآخرين: فإن انطبقت الفتحة على ضلع ثانٍ تمامًا، فالضلعان متساويان.
تمرين 26.7 ★
على الورق المربّعات، اِنقل هذا المسار وأغلقه فيصير مضلعًا: اِبدأ من نقطة ؛ وسِر يمينًا؛ ثم فوق؛ ثم يسارًا؛ ثم فوق؛ ثم عُد إلى في خط مستقيم. فما اسم المضلع الذي تحصل عليه (عُدّ أضلاعه)؟
تمرين 26.8 ★
صواب أم خطأ؟ اِشرح برسم. «المستقيمان المتعامدان يتقاطعان دائمًا». «المستقيمان المتوازيان لا يتقاطعان أبدًا». «يمكن أن يكون مستقيم موازيًا لمستقيم وعموديًّا على آخر».
حل
حل التمرين 26.8.
«المستقيمان المتعامدان يتقاطعان دائمًا»: صواب — فهما يتقاطعان في الزاوية القائمة نفسها.
«المستقيمان المتوازيان لا يتقاطعان أبدًا»: صواب — وذلك تعريفهما.
«يمكن أن يكون مستقيم موازيًا لمستقيم وعموديًّا على آخر»: صواب — فعلى الورق المربّعات، الخط الأفقي موازٍ لكل خط أفقي وعمودي على كل خط رأسي.
تمرين 26.9 ★★
اُرسم مستقيمًا ، ثم مستقيمًا عموديًّا على ، ثم مستقيمًا عموديًّا على . واُنظر إلى و : فماذا تلاحظ؟ (وتصير هذه الملاحظة مبرهنة في الفصل 40.)
حل
حل التمرين 26.9.
يبدو المستقيمان و متوازيين — وهما كذلك دائمًا: فمستقيمان عموديان على المستقيم نفسه متوازيان (والقضية 40.3 تجعل ذلك رسميًّا).
تمرين 26.10 ★★
صِف الشكل التالي بالكلمات لزميل، دون أن تريه إياه: مربع طول ضلعه سم، وفيه دائرة نصف قطرها سم مركزها منتصف المربع (تمسّ الأضلاع الأربعة). واُكتب الوصف تعليمات مرقّمة.
حل
حل التمرين 26.10.
برنامج صحيح: «1. اُرسم مربعًا طول ضلعه سم. 2. علّم النقطة حيث يتقاطع قطراه. 3. اُرسم الدائرة التي مركزها ونصف قطرها سم.» وتمسّ الدائرة كل ضلع في منتصفه.
تمرين 26.11 ★★
كم قطرًا للرباعي؟ وللخماسي؟ وللسداسي؟ اُرسم الحالات الثلاث، وعُدّ بعناية، وصِف النمط الذي تراه.