مضلعات ومتعددة الوجوهرباعيات الأضلاع
درسنا في الدورة السابقة العديد من الخصائص المختلفة للمثلثات. الآن دعونا نلقي نظرة على رباعيات الأضلاع.
يسمى الرباعي
بالنسبة إلى العناصر الرباعية "الأقل انتظامًا" قليلاً ، لدينا خياران. إذا أردنا فقط أن تكون الزوايا متساوية ، نحصل على
هناك عدد قليل من رباعيات الأضلاع الأخرى ، والتي هي أقل انتظامًا ولكن لا تزال لها خصائص مهمة معينة:
يمكن أن تقع الرباعية في العديد من هذه الفئات. يمكننا تصور التسلسل الهرمي لأنواع مختلفة من رباعيات الأضلاع
على سبيل المثال ، كل مستطيل هو أيضًا
لتجنب أي غموض ، نستخدم عادةً النوع الأكثر تحديدًا.
الآن اختر أربع نقاط ، في أي مكان في المربع الرمادي على اليسار. يمكننا ربط كل منهم لتشكيل رباعي الأضلاع.
دعونا نجد نقطة الوسط لكل من الجوانب الأربعة. إذا ربطنا نقاط الوسط ، نحصل على
جرب تحريك رؤوس الرباعي الخارجية ولاحظ ما يحدث للرأس الصغير. يبدو أنه ليس مجرد أي رباعي ، ولكن دائمًا
ولكن لماذا هذا هو الحال؟ لماذا يجب أن تكون النتيجة لأي رباعي دائمًا متوازي أضلاع؟ لمساعدتنا على التوضيح ، نحتاج إلى رسم أحد
ينقسم القطر الرباعي إلى مثلثين . والآن يمكنك أن ترى أن جانبين من الجوانب الرباعية الداخلية هما في الحقيقة
في الدورة السابقة أظهرنا أن
يمكننا أن نفعل الشيء نفسه بالضبط مع القطر الثاني من الرباعي ، لإظهار أن كلا الزوجين من الجانبين المتقابلين متوازيان. وهذا كل ما نحتاجه لإثبات أن الرباعي الداخلي
متوازي الأضلاع
اتضح أن متوازيات الأضلاع لها خصائص أخرى مثيرة للاهتمام ، بخلاف أن تكون الأضلاع المقابلة موازية. أي العبارات الست التالية صحيحة؟
بالطبع ، ببساطة "مراقبة" هذه الخصائص ليست كافية. للتأكد من أنها صحيحة دائمًا ، نحتاج إلى إثباتها :
الزوايا والجوانب المتقابلة
دعونا نحاول أن نثبت أن الجوانب والزوايا المقابلة في متوازي الأضلاع متطابقة دائمًا.
ابدأ برسم أحد أقطار متوازي الأضلاع.
يخلق القطر أربع زوايا جديدة مع جوانب متوازي الأضلاع. الزاويتان الأحمرتان والزاويتان الأزرقتان هما زوايا
الآن إذا نظرنا إلى المثلثات التي أنشأها القطر ، نرى أن لديهم زوايا متطابقة ، وجانب متطابق واحد . بواسطة
هذا يعني أن الأجزاء المقابلة الأخرى من المثلثات يجب أن تكون متطابقة أيضًا: على وجه الخصوص ، كلا الزوجين من الجانبين المعاكسين متطابقين ، وكلا الزوجين من الزوايا المقابلة متطابقان.
يتبين أن العكس صحيح أيضًا: إذا كان كلا الزوجين من الجانبين المتقابلين (أو الزوايا) في الرباعي متطابقين ، فيجب أن يكون الرباعي متوازي الأضلاع.
الخطوط القطرية
تثبت الآن أن القطرين في متوازي الأضلاع ينقسمان إلى بعضهما البعض.
دعونا نفكر في المثلثين الأصفرين اللذين ولّدتهما الأقطار:
- لقد أثبتنا للتو أن الجانبين الأخضر متطابقان ، لأنهما ضلعان متوازيان في متوازي الأضلاع. * الزوايا الحمراء اثنين واثنين من زوايا الزرقاء هي متطابقة، لأنهم
.
بواسطة
الآن يمكننا استخدام حقيقة أن الأجزاء المقابلة من المثلثات المتطابقة متطابقة أيضًا ، لاستنتاج ذلك
كما هو الحال من قبل ، فإن العكس صحيح أيضًا: إذا كان قطري الشكل الرباعي ينقسم أحدهما إلى الآخر ، فإن الرباعي هو متوازي الأضلاع.
الطائرات الورقية
أظهرنا أعلاه أن زوجين من
من الواضح أن اسم Kite يأتي من شكله: فهو يبدو مثل الطائرات الورقية التي يمكنك أن تطير في السماء. ومع ذلك ، من بين جميع العناصر الرباعية الخاصة التي رأيناها حتى الآن ، فإن الطائرة الورقية هي الوحيدة التي يمكن أن تكون
ربما لاحظت أن جميع الطائرات الورقية
يقسم القطر الطائرة الورقية إلى مثلثين متطابقين . نحن نعلم أنها متطابقة من حالة
باستخدام
هذا يعني ، على سبيل المثال ، أن القطر هو
يمكننا أن نذهب أبعد من ذلك: إذا رسمنا القطر الآخر ، نحصل على مثلثين آخرين أصغر . يجب أن تكون هذه متطابقة أيضًا ، بسبب حالة
هذا يعني أن الزاوية α يجب أن تكون هي نفسها الزاوية β . نظرًا لأنها متجاورة ، يجب أن تكون
وبعبارة أخرى ، فإن أقطار الطائرة الورقية تكون دائمًا
منطقة رباعيات الأضلاع
عند حساب مساحة المثلثات في الدورة السابقة ، استخدمنا خدعة تحويلها إلى
متوازي الاضلاع
على اليسار ، حاول رسم مستطيل له نفس مساحة متوازي الأضلاع.
يمكنك أن ترى أن المثلث المفقود على اليسار هو
المنطقة = قاعدة × ارتفاع
كن حذرًا عند قياس ارتفاع متوازي الأضلاع: عادةً لا يختلف عن أحد الجانبين.
شبه منحرف
تذكر أن شبه المنحرف رباعي الأضلاع مع زوج واحد من الجوانب المتوازية . تسمى هذه الجوانب المتوازية قواعد شبه المنحرف.
كما في السابق ، حاول رسم مستطيل له نفس مساحة هذا شبه المنحرف. هل يمكنك أن ترى كيف تلغي المثلثات المفقودة والمضافة على اليسار واليمين؟
ال ارتفاع هذا المستطيل هو
ال عرض المستطيل هو المسافة بين
كما هو الحال مع
إذا جمعنا كل هذا ، نحصل على معادلة لمساحة شبه المنحرف مع الجانبين المتوازيين a و c والارتفاع h :
طائرة ورقية
في هذه الطائرة الورقية ، يشكل القطران عرضًا وارتفاعًا لمستطيل كبير يحيط بالطائرة الورقية.
مساحة هذا المستطيل
هذا يعني أن مساحة طائرة ورقية ذات أقطار d1 و d2 هو
المنطقة =
المعين
هذا يعني أنه للعثور على مساحة المعين ، يمكننا استخدام إما معادلة مساحة متوازي الأضلاع ، أو معادلة مساحة طائرة ورقية:
المنطقة = قاعدة × الارتفاع =
في سياقات مختلفة ، قد يتم إعطاؤك أجزاء مختلفة من المعين (الجوانب والارتفاع والأقطار) ، ويجب عليك اختيار أيهما أكثر ملاءمة.