درسنامه آموزشی فصل دوم هندسه (1) کلاس دهم ریاضی با پاسخ درس 2: قضیۀ تالس
در شکل زیر خط DE موازی ضلع BC رسم شده است. مثلثهای DAE و DEC در رأس D مشترکاند. قاعدههای مقابل به این رأس کداماند؟ با توجه به نتیجهٔ 2 از درس اول، تناسبهای زیر را کامل کنید:
ADDBSADESDBE= , AEECSDAESDEC=
مثلثهای DBE و DEC هم مساحتاند (چرا؟) با توجه به این موضوع از تساویهای بالا تناسب زیر را نتیجهگیری کنید:
AEEC=ADDB
بنابراین قضیه زیر را اثبات کردیم:
کار در کلاس (صفحه 34 تا 35 کتاب درسی)
1- در شکل زیر DE||BC و AD=1 و DB=3 و AE=0/8. به کمک قضیهٔ تالس طول AC را بهدست آورید.
ADAB=AEAC⇒14=0/8x⇒x=4×0/81=3/2
2- در شکل زیر MN||BC؛ به کمک قضیهٔ تالس و با تشکیل یک معادله، مقدار x را بهدست آورید.
AMMB=ANNC⇒x3=2x−0/54/5
⇒4/5x=6x−1/5⇒−1/5x=−1/5⇒x=1
3- در شکل زیر DE||BC؛ تناسب قضیهٔ تالس را بنویسید و به کمک ترکیب نسبت در مخرج، رابطهٔ ADAB=AEAC و با تفضیل نسبت در صورت از این تناسب، رابطهٔ DBAB=CEAC را نتیجه بگیرید. این رابطهها صورتهای دیگر قضیه تالس هستند.
ترکیب در مخرج ADDB=AEEC⇒ADAD+DB=AEAE+EC⇒ADAB=AEAC (1
تفضیل در صورت ADAB=AEAC⇒AB−ADAB=AC−AEAC⇒BDAB=CEAC (2
فعالیت (صفحه 35 کتاب درسی)
در شکل زیر DE||BC، از نقطهٔ E، پارهخط EF را موازی AB رسم کردهایم. چهارضلعی DEFB چه نوع چهارضلعی است؟ چرا؟
این چهارضلعی متوازیالاضلاع است چون ضلعها دوبهدو موازی هستند. برای برابری ضلعها کافی است ثابت کنیم دو مثلث DEF و DBF با هم همنهشت هستند:
BD||EFDF⇒D2=F2DE||BFDF⇒D1=F1DF=DFDB=EF}⇒D△BF≅D△FE
در نتیجه، BFED متوازیالاضلاع است.
با توجه به این موضوع داریم: EFDB= و BFDE=
در مثلث ABC و با درنظر گرفتن DE||BC، قضیهٔ تالس را بنویسید.
ADAB=AEAC(1)
در مثلث CAB با توجه EF||AB قضیهٔ تالس را بنویسید.
(2) AEACBFBC=
با توجه به روابط (1) و (2) و جایگذاری DE بهجای BF خواهیم داشت:
ADAB=AEAC=DEBC
کار در کلاس (صفحه 35 کتاب درسی)
در شکل مقابل، با فرض MN||BC، طبق قضیهٔ تالس داریم: AMAB=ANAC حال عکس قضیهٔ تالس را به زبان ریاضی بنویسید.
AMAB=ANAC⇒AMAB−AM=ANAC−AN⇒AMBM=ANNC⇒MN||BC
اثبات با برهان خلف است. در شکل میدانیم:
AMAB=ANAC، فرض کنیم بر خلاف حکم MN||BC، پس از نقطهٔ M پارهخط MN′ را موازی BC رسم میکنیم. حال با توجه به قضیهٔ تالس داریم:
AMABMN′||BC⇒AN′AC=
از مقایسهٔ این تناسب، با فرض مسئله نتیجه میشود ..........=.......... و در نتیجه: AN′=AN و بنابراین N بر N′ منطبق است و MN همان MN′ است که موازی BC است.
مثال: در شکل زیر MN||BC است، مقادیر x و y را بهدست آورید.
حل: با توجه به قضیه تالس و تعمیم آن داریم:
AMMB=ANNC⇒x3=x−0/53/25⇒
2/25x=3x−1/5⇒0/75x=1/5⇒x=2
AMAB=MNBC⇒25=y4/5⇒y=1/8
تمرین (صفحه 36 تا 37 کتاب درسی)
1- در شکل زیر پارهخط MN موازی با BC رسم شده است. درستی و نادرستی هر عبارت را مشخص کنید:
AMMB=ANNC=MNBC (الف
AMAB=ANAC (ب
AMMB=ANNC (پ
AMBM=MNBC (ت
MBAB=NCCA=MNBC (ث
MBMA=NCNA (ج
AMAB=ANAC=MNBC (چ
MBAB=MNBC (ح
2- در شکل زیر DE||BC؛ باتوجه به اندازه پارهخطها، طولهای DE و AB را بهدست آورید.
ADAB=AEAC=DEBC⇒2AB=11/5=DE4
{2AB=11/5⇒AB=2×1/5=311/5=DE4⇒DE=4×11/5=83
3- در شکل زیر MN||BC؛ مقادیر x و y را بهدست آورید.
AMAB=ANAC⇒xx+4=99+x⇒
9x+x2=9x+36⇒x=6
AMAB=MNBC⇒610=2y−18⇒
10y−5=24⇒10y=24−5⇒y=1910=1/9
4- در شکل زیر میدانیم AB||A′B′ و BC||B′C′ با استفاده از قضیهٔ تالس و عکس آن ثابت کنید: AC||A′C′
در دو مثلث O△AB و O△A′B′ داریم: (1) OAOA′=OBOB′
همچنین در دو مثلث O△BC و O△B′C′ داریم: (2) OCOC′=OBOB′
از رابطههای (1) و (2) نتیجه میگیریم OAOA′=OCOC′، حالا طبق عکس قضیهٔ تالس در مثلث OA′C′ داریم: AC||A′C′
5- در شکل زیر میدانیم BC||DE و BE||DF، به کمک قضیهٔ تالس در مثلثهای ADE و ADF و مقایسهٔ تناسبها با یکدیگر، ثابت کنید: AE2=AC.AF (به عبارت دیگر AE واسطه هندسی بین AC و AF است)
در مثلث AED میدانیم BC با ED موازی است، طبق قضیهٔ تالس داریم:
ABAD=ACAE(1)
در مثلث ADF میدانیم BE با DF موازی است. طبق قضیهٔ تالس داریم:
ABAD=AEAF(2)
(1),(2)⇒ACAE=AEAF⇒AE2=AC.AF
6- یکی از کاربردهای قضیهٔ تالس از زمانهای دور تاکنون، محاسبهٔ فاصلههای غیرقابل دسترس بوده است؛ به عنوان مثال برای تعیین یک ارتفاع بلند مانند ارتفاع یک درخت بلند در زمانی معین، طول سایهٔ درخت را روی زمین اندازه میگیریم؛ سپس یک قطعه چوب کوتاه را که به آن شاخص میگویند، طوری بهصورت عمودی جابهجا میکنیم که سایهٔ آن روی امتداد سایهٔ درخت قرار گیرد و نوک سایهٔ شاخص نیز بر نوک سایهٔ درخت منطبق شود؛ بهطور مثال اگر طول سایهٔ درخت 60 متر، طول سایهٔ شاخص 3 متر و طول شاخص 1 متر باشد، بلندی درخت چند متر است؟
ابتدا نقاط را نامگذاری میکنیم. با بهکار بردن قضیهٔ تالس میتوانیم طول درخت را بیابیم. طبق فرض داریم:
با توجه به قضیهٔ تالس از رابطهٔ زیر استفاده میکنیم:
DP=60PC=3BC=1DE=?
PCDP=BCDE⇒360=1DE⇒DE=1×603⇒DE=20
7- در ذوزنقه زیر MN||AB||CD، ثابت کنید:
AMMD=BNNC (قضیه تالس در ذوزنقه)
(راهنمایی: یکی از قطرها را رسم کنید.)
ابتدا قطر AC را رسم میکنیم. در مثلث A△DC داریم: (MO||DC) (1) AMMD=AOOC
در مثلث CBA داریم: (ON||AB) (2) BNNC=OAOC
از (1) و (2) داریم: AMMD=BNNC
8- ابعاد یک زمین استاندارد والیبال 9 متر در 18 متر است که توسط خط میانی به دو مربع 9×9 تفکیک میشود و تور والیبال مردان با ارتفاع 2/43 متر روی خط وسط نصب شده است. یک بازیکن با قد 180 سانتیمتر و در فاصلهٔ دو متری تور، به هوا میپرد و توپی را که در ارتفاع 30 سانتیمتری بالای سرش است با ضربه آبشار مماس بر تور وسط روانه زمین حریف میکند و توپ روی خط انتهای زمین حریف مینشیند. این بازیکن برای ضربهزدن چقدر به هوا پریده است؟
ABAC=BDCE⇒911=2/43CE⇒CF=11×2/439=2/97
CE حاصل جمع میزان پرش + قد بازیکن و فاصله توپ بازیکن است.
یعنی داریم:
میزان پرش بازیکن: 2/97=x+1/8+0/3⇒x=0/87