۱۰۰ هزار تومان هدیهٔ ثبت‌نام، تا ۱ میلیونبا ثبت‌نام گردونهٔ هدیه را بچرخان: دست‌کم ۱۰۰٬۰۰۰ تومان و تا ۱٬۰۰۰٬۰۰۰ تومان اعتبار هدیه، بدون کارت بانکیگردونهٔ هدیه۱ میلیون برای تو، ۱ میلیون برای دوستتدوستانت را دعوت کن: برای هر دوستی که فعال شود ۱٬۰۰۰٬۰۰۰ تومان اعتبار هدیه می‌گیری و خودش هم ۱٬۰۰۰٬۰۰۰ تومانجوایز
1xAi
ریاضی هفتم · فصل ۴

خلاصه درس فصل ۴ ریاضی هفتم؛ درسنامه و نکات مهم

«هندسه و استدلال»، فصل ۴ کتاب ریاضی هفتم، صفحهٔ ۴۱ تا ۵۴، پایهٔ هفتم: ۴ درس، هر کدام با توضیح مفاهیم، مثال حل‌شده و نکات مهم.

این درسنامه را هوش مصنوعی 1xAi از روی صفحه‌های همان درس در کتاب درسی نوشته است (برچسب «تولید هوش مصنوعی»). کنار توضیح‌ها شمارهٔ صفحهٔ کتاب آمده تا با کتاب مقایسه کنی، و مثال حل‌شدهٔ هر درس یک بار دیگر جداگانه حل و بررسی شده؛ مثالی که درست درنیامده حذف شده است.

نمونه سوال این فصل با جواب

درس ۱ · صفحهٔ ۴۱ تا ۴۵ · حدود ۱۵ دقیقه · تولید هوش مصنوعی

روابط بین پاره‌خط‌ها

در این درس یاد می‌گیری … با توجه به جای نقطه‌ها، طول پاره‌خط‌ها را جمع و مقایسه کنی و از وسط بودن و برابری طول‌ها برای پیدا کردن رابطه‌های تازه کمک بگیری.

پیش از شروع

برای رفتن از خانه به مدرسه، یک مسیر مستقیم داری و یک مسیر که از نانوایی می‌گذرد. آیا مسیر نانوایی همیشه طولانی‌تر است، یا ممکن است هم‌اندازه باشند؟

اگر نانوایی درست روی مسیر مستقیمِ بین خانه و مدرسه باشد، طول دو بخش مسیر با طول کل مسیر برابر است. اما اگر برای رسیدن به نانوایی از مسیر مستقیم خارج شوی، مجموع دو بخش بیشتر می‌شود؛ همین تفاوت، پایهٔ رابطه‌های امروز است.

زبان نام‌گذاری شکل‌ها

اول زبان شکل‌ها را بشناسیم. نقطه را معمولاً با حرف بزرگ انگلیسی، مثل AA، نام می‌گذاریم. پاره‌خط دو سر مشخص دارد؛ پس با نام دو سرش، مانند ABAB، شناخته می‌شود. در این درس، AB‾\overline{AB} یعنی طول آن پاره‌خط، نه نام یک نقطه.

خط راست در هر دو جهت ادامه دارد، ولی نیم‌خط یک سر مشخص دارد و فقط در یک جهت ادامه پیدا می‌کند. برای نام نیم‌خط، اول سر آن را می‌نویسیم؛ پس نیم‌خط ABAB از AA شروع می‌شود و از BB می‌گذرد. خط را می‌توان با حرف کوچک، مثل xx، هم نامید. روی کاغذ پیکان‌ها کمک می‌کنند ادامه‌داشتن خط را از پایان پاره‌خط تشخیص بدهیم.

کتاب درسی، صفحهٔ ۴۲

کل و بخش‌های یک پاره‌خط

روی کاغذ سه نقطه به ترتیب AA، BB و CC روی یک خط بگذار؛ یعنی BB بین دو نقطهٔ دیگر باشد. برای رفتن از AA به CC، اول بخش ABAB و بعد بخش BCBC را طی می‌کنی. پس طول کل از جمع دو بخش به دست می‌آید:

AB‾+BC‾=AC‾\overline{AB}+\overline{BC}=\overline{AC}

اگر طول کل و یکی از بخش‌ها را داشته باشیم، بخش دیگر با تفریق پیدا می‌شود. مثلاً AC‾−BC‾=AB‾\overline{AC}-\overline{BC}=\overline{AB}. مثل این است که از طول یک روبان، طول قسمت بریده‌شده را کم کنی. فقط هم‌خط بودن کافی نیست؛ ترتیب نقطه‌ها مهم است. همچنین عوض‌کردن ترتیب نام دو سر، طول را تغییر نمی‌دهد: AB‾=BA‾\overline{AB}=\overline{BA}.

کتاب درسی، صفحهٔ ۴۲

مسیر شکسته و ضلع‌های مثلث

حالا نقطهٔ BB را از روی پاره‌خط ACAC کنار ببر. سه نقطه دیگر روی یک خط نیستند و مثلث ABCABC را می‌سازند؛ آن را با ΔABC\Delta ABC نشان می‌دهیم. این بار رفتن از AA به CC از راه BB، از مسیر مستقیم طولانی‌تر است:

AB‾+BC‾>AC‾\overline{AB}+\overline{BC}>\overline{AC}

این ویژگی فقط برای یک جفت ضلع نیست؛ مجموع طول هر دو ضلع مثلث از طول ضلع سوم بیشتر است. پس می‌توانی هر بار یک ضلع را تنها بگذاری و دو ضلع دیگر را با هم جمع کنی. تفاوت مهم با کارت قبل این است: آنجا نقطهٔ واسطه روی مسیر مستقیم بود و تساوی داشتیم؛ اینجا مسیر شکسته است و علامت «بزرگ‌تر» می‌گذاریم.

کتاب درسی، صفحهٔ ۴۲

وسط یعنی دو بخش مساوی

برای نشان‌دادن پاره‌خط‌های هم‌اندازه، روی آن‌ها علامت‌های یکسان می‌گذاریم. به علامت‌ها توجه کن، نه فقط به ظاهر شکل؛ نقاشی ممکن است دقیق نباشد.

اگر MM وسط پاره‌خط ABAB باشد، دو نکته می‌دانیم: MM روی پاره‌خط و بین دو سر آن است، و AM‾=MB‾\overline{AM}=\overline{MB}. بنابراین کل از دو بخش مساوی ساخته شده است:

AB‾=2AM‾\overline{AB}=2\overline{AM} و AM‾=12AB‾\overline{AM}=\frac{1}{2}\overline{AB}.

تا کردن یک نوار کاغذی از وسط، تصویر خوبی از این رابطه است. اگر چند بخش پیاپی هم‌اندازه باشند، طول هر پاره‌خط را با شمردن بخش‌هایش می‌سنجیم؛ مثلاً در ترتیب A,B,C,D,EA,B,C,D,E با فاصله‌های مساوی، پاره‌خط ADAD سه بخش دارد و طولش 3AB‾3\overline{AB} است.

کتاب درسی، صفحهٔ ۴۳

از برابری‌ها نتیجه بگیر

در هندسه همیشه لازم نیست خط‌کش برداریم؛ گاهی از دانسته‌ها نتیجه می‌گیریم. اگر AB‾=DC‾\overline{AB}=\overline{DC} و DC‾=EF‾\overline{DC}=\overline{EF} باشد، می‌توانیم بنویسیم AB‾=EF‾\overline{AB}=\overline{EF}. اگر طول آخر از GH‾\overline{GH} کمتر باشد، طول اول هم از آن کمتر است. علامت ⇒\Rightarrow یعنی «نتیجه می‌گیریم».

همچنین اگر روی دو طول برابر، یک کار یکسان انجام دهیم، برابری حفظ می‌شود؛ مثلاً نصف‌های دو طول برابر هم برابرند. در مثلث متساوی‌الساقین با AB‾=AC‾\overline{AB}=\overline{AC}، اگر MM و NN وسط این ضلع‌ها باشند، داریم AM‾=12AB‾\overline{AM}=\frac{1}{2}\overline{AB} و AN‾=12AC‾\overline{AN}=\frac{1}{2}\overline{AC}؛ پس AM‾=AN‾\overline{AM}=\overline{AN}. دلیل ما برابری ساق‌ها و نصف‌بودن بخش‌هاست، نه شبیه‌بودن آن‌ها در تصویر.

کتاب درسی، صفحهٔ ۴۴

مثال حل‌شده

نقاط به ترتیب AA، CC، DD و BB روی یک خط قرار دارند. اگر AB‾=7 cm\overline{AB}=7\,\mathrm{cm}، AC‾=2 cm\overline{AC}=2\,\mathrm{cm} و DB‾=4 cm\overline{DB}=4\,\mathrm{cm} باشد، طول CDCD را پیدا کن.

  1. ترتیب نقطه‌ها را بنویس: A  —  C  —  D  —  BA\;—\;C\;—\;D\;—\;B. پاره‌خط بزرگ از سه بخش پیاپی ساخته شده است.

  2. رابطهٔ کل و بخش‌ها را بنویس: AB‾=AC‾+CD‾+DB‾\overline{AB}=\overline{AC}+\overline{CD}+\overline{DB}.

  3. برای تنها ماندن بخش مجهول، دو بخش معلوم را کم کن: CD‾=AB‾−AC‾−DB‾\overline{CD}=\overline{AB}-\overline{AC}-\overline{DB}.

  4. عددها را جای‌گذاری کن: CD‾=(7−2−4) cm=1 cm\overline{CD}=(7-2-4)\,\mathrm{cm}=1\,\mathrm{cm}.

  5. پاسخ را بررسی کن: (2+1+4) cm=7 cm(2+1+4)\,\mathrm{cm}=7\,\mathrm{cm}؛ مجموع بخش‌ها با طول کل برابر است.

جواب: طول پاره‌خط CDCD برابر 1 cm1\,\mathrm{cm} است.

نکات مهم

  • اگر یک نقطه بین دو سر پاره‌خط باشد، طول کل برابر مجموع طول دو بخش است؛ اما در مثلث، مجموع هر دو ضلع از ضلع سوم بیشتر است.
  • وسط پاره‌خط آن را به دو بخش هم‌اندازه تقسیم می‌کند و طول هر بخش نصف طول کل است.
  • می‌توان با جایگزین‌کردن طول‌های برابر و انجام کار یکسان روی آن‌ها، بدون اندازه‌گیری رابطه‌های تازه به دست آورد.

تمرین تعاملی این درس (رایگان)تمرین تعاملی این درس

درس ۲ · صفحهٔ ۴۵ تا ۴۸ · حدود ۱۵ دقیقه · تولید هوش مصنوعی

روابط بین زاویه‌ها

در این درس یاد می‌گیری با رابطه‌های بین زاویه‌ها اندازه‌های ناشناخته را پیدا کنی و مثلث‌ها و چندضلعی‌ها را از روی ویژگی‌هایشان بشناسی.

پیش از شروع

دو خط همدیگر را قطع کرده‌اند و چهار زاویه ساخته‌اند. اگر اندازهٔ فقط یکی از زاویه‌ها را بدانی، می‌توانی اندازهٔ سه زاویهٔ دیگر را بدون نقاله پیدا کنی؟

بله! زاویه‌های روبه‌روی هم برابرند و هر دو زاویهٔ کنار هم که یک خط راست می‌سازند، مجموعشان 180∘180^\circ است. همین دو رابطه برای پیدا کردن هر سه زاویه کافی است.

نام و بخش‌های زاویه

برای حرف زدن دربارهٔ یک زاویه، باید معلوم کنیم منظورمان کدام زاویه است. در نام xO^yx\hat{O}y، حرف وسط یعنی OO رأس است و دو حرف دیگر جهت ضلع‌های زاویه را نشان می‌دهند. همین زاویه را می‌توان yO^xy\hat{O}x هم نامید. اگر چند زاویه در یک رأس باشند، نوشتن فقط نام رأس ممکن است مبهم باشد.

زاویهٔ تند از 90∘90^\circ کوچک‌تر است؛ زاویهٔ راست 90∘90^\circ، زاویهٔ باز بین 90∘90^\circ و 180∘180^\circ و زاویهٔ نیم‌صفحه 180∘180^\circ است.

حالا تصور کن نیم‌خطی داخل یک زاویه کشیده‌ای. اندازهٔ دو بخش با هم برابر اندازهٔ کل زاویه است. اگر آن نیم‌خط نیم‌ساز باشد، دو بخش برابرند؛ درست مثل تقسیم یک برش پیتزا به دو قسمت با زاویه‌های برابر.

کتاب درسی، صفحهٔ ۴۵

رابطه‌ها به‌جای نقاله

بعضی رابطه‌ها کمک می‌کنند بدون اندازه‌گیری، زاویهٔ ناشناخته را پیدا کنیم. دو زاویه متمم هستند اگر مجموعشان 90∘90^\circ باشد و مکمل هستند اگر مجموعشان 180∘180^\circ باشد. برای متمم یا مکمل بودن، لازم نیست زاویه‌ها حتماً کنار هم باشند؛ مجموع اندازه‌ها مهم است.

وقتی دو خط همدیگر را قطع می‌کنند، هر جفت زاویهٔ کنار هم یک زاویهٔ نیم‌صفحه می‌سازد؛ پس مکمل‌اند. زاویه‌های روبه‌روی هم نیز متقابل به رأس نام دارند و برابرند.

چرا برابرند؟ هرکدام از دو زاویهٔ روبه‌رو، با یک زاویهٔ مشترک مجموعی برابر 180∘180^\circ دارند. اگر آن زاویهٔ مشترک را از هر دو مجموع کم کنیم، دو اندازهٔ برابر باقی می‌ماند. پس برابری آن‌ها یک دلیل دارد، نه اینکه فقط در شکل شبیه هم دیده شوند.

کتاب درسی، صفحهٔ ۴۵

زاویه‌ها در مثلث

در هر مثلث، مجموع سه زاویه 180∘180^\circ است. پس اگر دو زاویه را بدانی، برای یافتن سومی باید مجموع آن دو را از 180∘180^\circ کم کنی.

مثلث‌ها از نظر زاویه سه دسته‌اند: تندزاویه که هر سه زاویه‌اش تند است؛ قائم‌الزاویه که یک زاویهٔ راست دارد؛ و باززاویه که یک زاویهٔ باز دارد. مثلث نمی‌تواند دو زاویهٔ راست داشته باشد، چون همان دو زاویه تمام 180∘180^\circ را پُر می‌کنند و برای زاویهٔ سوم چیزی باقی نمی‌ماند. دو زاویهٔ باز هم امکان‌پذیر نیست.

دسته‌بندی از نظر ضلع، موضوع دیگری است. مثلاً یک مثلث متساوی‌الساقین می‌تواند تندزاویه، قائم‌الزاویه یا باززاویه باشد؛ اما مثلث متساوی‌الاضلاع همیشه سه زاویهٔ برابرِ 60∘60^\circ دارد و تندزاویه است.

کتاب درسی، صفحهٔ ۴۶

چندضلعی‌ها را بشناس

برای دسته‌بندی چندضلعی‌ها هم می‌توانیم به زاویه‌های داخلی نگاه کنیم. اگر هیچ زاویهٔ داخلی بزرگ‌تر از 180∘180^\circ نباشد، چندضلعی محدب است. اگر دست‌کم یک زاویهٔ داخلی بزرگ‌تر از 180∘180^\circ داشته باشد، مقعر است. در شکل‌های معمول، قسمت فرورفته سرنخ خوبی برای پیدا کردن چنین زاویه‌ای است؛ اما معیار اصلی، اندازهٔ زاویه است.

یک ویژگی دیگر، منتظم بودن است: باید هم همهٔ ضلع‌ها برابر باشند و هم همهٔ زاویه‌ها. مربع هر دو شرط را دارد، پس منتظم است. یک مستطیلِ غیرمربع فقط زاویه‌های برابر دارد و منتظم نیست؛ یک لوزیِ غیرمربع هم فقط ضلع‌های برابر دارد و منتظم نیست. پس هنگام بررسی منتظم بودن، هیچ‌کدام از دو شرط را جا نینداز.

کتاب درسی، صفحهٔ ۴۶

مثال حل‌شده

دو خط در نقطهٔ OO همدیگر را قطع کرده‌اند. چهار زاویه را به‌ترتیب دور رأس، O^1\hat{O}_1، O^2\hat{O}_2، O^3\hat{O}_3 و O^4\hat{O}_4 نامیده‌ایم. اگر O^1=70∘\hat{O}_1=70^\circ باشد، اندازهٔ سه زاویهٔ دیگر را با نوشتن تساوی پیدا کن.

  1. زاویه‌های O^1\hat{O}_1 و O^2\hat{O}_2 کنار هم یک زاویهٔ نیم‌صفحه می‌سازند؛ بنابراین O^1+O^2=180∘\hat{O}_1+\hat{O}_2=180^\circ.

  2. اندازهٔ معلوم را جای‌گذاری می‌کنیم: O^2=180∘−70∘=110∘\hat{O}_2=180^\circ-70^\circ=110^\circ.

  3. زاویه‌های O^1\hat{O}_1 و O^3\hat{O}_3 متقابل به رأس‌اند؛ پس O^3=O^1=70∘\hat{O}_3=\hat{O}_1=70^\circ.

  4. زاویه‌های O^2\hat{O}_2 و O^4\hat{O}_4 نیز متقابل به رأس‌اند؛ پس O^4=O^2=110∘\hat{O}_4=\hat{O}_2=110^\circ.

  5. برای بررسی پاسخ، مجموع چهار زاویهٔ دور رأس را حساب می‌کنیم: 70∘+110∘+70∘+110∘=360∘70^\circ+110^\circ+70^\circ+110^\circ=360^\circ.

جواب: O^2=110∘\hat{O}_2=110^\circ، O^3=70∘\hat{O}_3=70^\circ و O^4=110∘\hat{O}_4=110^\circ.

نکات مهم

  • نیم‌ساز زاویه را به دو زاویهٔ برابر تقسیم می‌کند و زاویه‌های متقابل به رأس نیز با هم برابرند.
  • مجموع زاویه‌های متمم 90∘90^\circ، مجموع زاویه‌های مکمل 180∘180^\circ و مجموع زاویه‌های هر مثلث 180∘180^\circ است.
  • چندضلعی مقعر دست‌کم یک زاویهٔ داخلی بزرگ‌تر از 180∘180^\circ دارد و چندضلعی منتظم هم ضلع‌های برابر و هم زاویه‌های برابر دارد.

تمرین تعاملی این درس (رایگان)تمرین تعاملی این درس

درس ۳ · صفحهٔ ۴۸ تا ۵۱ · حدود ۱۴ دقیقه · تولید هوش مصنوعی

تبدیلات هندسی (انتقال، تقارن، دوران)

در این درس یاد می‌گیری انتقال، تقارن محوری و دوران را تشخیص بدهی، تصویر ساده‌ای با آن‌ها بسازی و اجزای متناظر شکل‌های هم‌نهشت را پیدا کنی.

پیش از شروع

دو ماهی کاغذی دقیقاً هم‌اندازه‌اند، اما یکی رو به راست و دیگری رو به چپ است. آیا فقط با سُر دادن یکی روی میز می‌توان آن‌ها را کاملاً روی هم گذاشت؟

نه؛ سُر دادن، جهت ماهی را عوض نمی‌کند. برای منطبق کردن این دو ماهی ممکن است به برگرداندن نسبت به یک خط نیاز داشته باشیم؛ در این درس تفاوت جابه‌جایی، قرینه‌سازی و چرخاندن را کشف می‌کنی.

انتقال؛ فقط جابه‌جایی

تصور کن یک شکل را روی کاغذ شفاف کشیده‌ای. حالا کاغذ را روی میز سُر می‌دهی، بدون اینکه آن را بچرخانی یا پشت‌ورو کنی. این حرکت انتقال است؛ شکل به جای تازه‌ای می‌رود، اما اندازه و جهتی که به آن نگاه می‌کند عوض نمی‌شود.

در انتقال، همهٔ نقطه‌های شکل به یک اندازه و در یک جهت جابه‌جا می‌شوند. مثلاً اگر یک رأس را چند خانه به راست ببری، بقیهٔ رأس‌ها هم باید همان تعداد خانه به راست بروند. پس کشیدن فقط یک گوشهٔ شکل و ثابت نگه داشتن بقیه، انتقال نیست؛ چون شکل تغییر می‌کند.

برای تشخیص تصویر انتقال‌یافته، هم اندازه را بررسی کن و هم جهت را. یک پیکان رو به بالا پس از انتقال همچنان رو به بالاست، حتی اگر به گوشهٔ دیگری از صفحه برود.

کتاب درسی، صفحهٔ ۴۸

تقارن؛ آن سوی آینه

این بار به جای سُر دادن کاغذ، آن را روی یک خط تا کن. جای تازهٔ شکل، قرینهٔ آن نسبت به آن خط است. آن خط را محور تقارن می‌نامیم. تصویر، هم‌اندازهٔ شکل اولیه است، اما مثل تصویر در آینه، برگردانده شده است.

برای پیدا کردن قرینهٔ یک نقطه، از آن نقطه عمود بر محور حرکت کن و در طرف دیگر، به همان فاصله از محور برو. مثلاً اگر نقطه‌ای روی کاغذ شطرنجی دو خانه سمت راستِ یک محور عمودی باشد، قرینه‌اش دو خانه سمت چپ آن قرار می‌گیرد و ارتفاعش تغییر نمی‌کند. نقطه‌ای که روی خود محور باشد، سر جایش می‌ماند.

برای قرینه کردن یک چندضلعی، قرینهٔ رأس‌ها را پیدا کن و آن‌ها را به همان ترتیب به هم وصل کن. فاصله را از محور بسنج، نه از لبهٔ صفحه!

کتاب درسی، صفحهٔ ۴۸

دوران؛ چرخیدن حول مرکز

وقتی کاغذ شفاف را با نوک مداد در یک نقطه ثابت می‌کنی و می‌چرخانی، دوران انجام می‌دهی. نقطهٔ ثابت، مرکز دوران است. اندازهٔ شکل عوض نمی‌شود و فاصلهٔ هر نقطهٔ شکل از مرکز هم ثابت می‌ماند؛ درست مثل حرکت سرِ عقربهٔ ساعت دور مرکز ساعت.

برای توصیف دوران، مرکز و زاویه را مشخص می‌کنیم. در دوران 90∘90^\circ، یعنی یک ربع‌دور، جهت هم مهم است: حرکت در جهت عقربه‌های ساعت با حرکت خلاف آن تصویر یکسانی نمی‌دهد. از بالای یک ساعت شروع کن؛ یک ربع‌دور در هر جهت تو را به دو جای متفاوت می‌رساند.

اما دوران 180∘180^\circ یک نیم‌دور است. چه از راست بچرخی و چه از چپ، به نقطهٔ مقابل می‌رسی؛ پس برای این زاویه تعیین جهت لازم نیست. خودِ مرکز دوران هم در تمام این حرکت ثابت می‌ماند.

کتاب درسی، صفحهٔ ۴۸

هم‌نهشتی و اجزای متناظر

انتقال، تقارن و دوران هیچ‌کدام شکل را نمی‌کشند و بزرگ یا کوچک نمی‌کنند. بنابراین اگر با یکی از این تبدیل‌ها، یا چند تبدیل پشت سر هم، بتوانی دو شکل را کاملاً روی هم بیندازی، آن دو هم‌نهشت هستند. ممکن است جای آن‌ها یا جهت قرار گرفتنشان متفاوت باشد؛ مهم، انطباق کامل است.

هنگام منطبق شدن، هر رأس روی یک رأس، هر ضلع روی یک ضلع و هر زاویه روی یک زاویه می‌افتد. این جفت‌ها را متناظر می‌نامیم و اندازه‌هایشان برابر است.

ترتیب نام‌ها در نوشتن هم‌نهشتی راهنمای ماست. مثلاً در ABC≅DEFABC\cong DEF، رأس‌های AA و DD متناظرند؛ همین‌طور BB با EE و CC با FF. پس ضلع ABAB با ضلع DEDE برابر است، نه هر ضلع دلخواهِ مثلث دوم. فقط به نزدیکی رأس‌ها در تصویر اعتماد نکن؛ تناظر را دنبال کن.

کتاب درسی، صفحهٔ ۵۱

مثال حل‌شده

روی کاغذ شطرنجی نقطهٔ OO را مشخص کن. رأس AA دو خانه راستِ OO، رأس BB چهار خانه راستِ OO و رأس CC دو خانه راست و یک خانه بالای OO است. تصویر مثلث ABCABC را با دوران 90∘90^\circ در جهت عقربه‌های ساعت حول OO بساز.

  1. جای سه رأس را نسبت به OO مشخص می‌کنیم و به هم وصل می‌کنیم؛ مرکز دوران در تمام کار ثابت می‌ماند.

  2. در یک ربع‌دور ساعت‌گرد، مسیر رو به راست به مسیر رو به پایین تبدیل می‌شود. پس AA که دو خانه راستِ مرکز است، به A′A' در دو خانه پایینِ مرکز می‌رود.

  3. به همین روش، BB که چهار خانه راستِ مرکز است، به B′B' در چهار خانه پایینِ مرکز می‌رود.

  4. برای CC، جابه‌جایی دو خانه به راست پس از دوران به دو خانه پایین تبدیل می‌شود و جابه‌جایی یک خانه به بالا به یک خانه راست؛ پس C′C' یک خانه راست و دو خانه پایینِ OO قرار می‌گیرد.

  5. رأس‌های تازه را به همان ترتیب وصل می‌کنیم. دوران اندازه‌ها را حفظ کرده است، پس مثلث اولیه و تصویرش هم‌نهشت‌اند.

جواب: تصویر مثلث با وصل کردن A′A'، B′B' و C′C' ساخته می‌شود: A′A' دو خانه پایینِ OO، B′B' چهار خانه پایینِ OO و C′C' یک خانه راست و دو خانه پایینِ OO است؛ همچنین ABC≅A′B′C′ABC\cong A'B'C'.

نکات مهم

  • انتقال، شکل را بدون تغییر اندازه و جهت جابه‌جا می‌کند و تقارن محوری، تصویر هم‌اندازهٔ آن را در سوی دیگر محور می‌سازد.
  • در دوران، شکل حول مرکزی ثابت می‌چرخد؛ برای 90∘90^\circ جهت مهم است، اما برای 180∘180^\circ دو جهت نتیجهٔ یکسان دارند.
  • دو شکل که با یک یا چند تبدیل کاملاً بر هم منطبق شوند هم‌نهشت‌اند و ضلع‌ها و زاویه‌های متناظرشان برابرند.

تمرین تعاملی این درس (رایگان)تمرین تعاملی این درس

درس ۴ · صفحهٔ ۵۱ تا ۵۴ · حدود ۱۴ دقیقه · تولید هوش مصنوعی

شکل‌های مساوی (هم‌نهشت)

در این درس یاد می‌گیری شکل‌های هم‌نهشت را با کمک تبدیل‌های هندسی تشخیص بدهی، اجزای متناظرشان را پیدا کنی و در الگوها و مسئله‌های ترکیبی از این رابطه استفاده کنی.

پیش از شروع

یک شکل کاغذی را روی میز جابه‌جا می‌کنی، می‌چرخانی و بعد پشت‌ورو می‌گذاری. آیا هنوز می‌توان آن را با شکل اولیه «مساوی» دانست؟

بله؛ این کارها جای شکل یا جهت آن را عوض می‌کنند، نه طول ضلع‌ها و اندازهٔ زاویه‌هایش را. در هندسه، اگر بتوانیم دو شکل را با چنین تبدیل‌هایی کاملاً بر هم منطبق کنیم، آنها را هم‌نهشت می‌نامیم.

همان شکل، در جای تازه

فرض کن دور یک تکه مقوا را روی کاغذ خط کشیده‌ای. حالا مقوا را کمی کنار ببر، بچرخان یا پشت‌ورو کن. اگر دوباره دور آن خط بکشی، شکل تازه با شکل قبلی هم‌نهشت است؛ چون با حرکت‌دادن مقوا می‌توانی آن را دقیقاً روی ردّ قبلی بگذاری.

در انتقال، شکل بدون چرخیدن جابه‌جا می‌شود. در دوران، شکل دور یک نقطه می‌چرخد. در تقارن محوری، شکل نسبت به یک خط قرینه می‌شود؛ مثل تصویر در آینه. هیچ‌کدام از این تبدیل‌ها شکل را بزرگ یا کوچک نمی‌کنند.

ممکن است برای انطباق دو شکل، یک تبدیل کافی نباشد. چند تبدیل پشت سر هم هم مجاز است؛ مهم این است که در پایان، همهٔ قسمت‌های دو شکل دقیقاً روی هم قرار بگیرند.

کتاب درسی، صفحهٔ ۵۱

کدام جزء با کدام؟

وقتی دو شکل هم‌نهشت را روی هم می‌گذاریم، هر رأس روی یک رأس، هر ضلع روی یک ضلع و هر زاویه روی یک زاویه می‌افتد. به این جفت‌ها اجزای متناظر می‌گوییم. اجزای متناظر با هم برابرند.

ترتیب نام رأس‌ها راهنمای ماست. اگر بنویسیم ABC≅DEFABC\cong DEF، یعنی AA با DD، رأس BB با EE و رأس CC با FF متناظر است. پس مثلاً AB=DEAB=DE و B^=E^\widehat{B}=\widehat{E}.

برای پیدا کردن ضلع متناظر، هر دو سر آن را دنبال کن؛ نه اینکه فقط به بالا یا پایین بودن ضلع در تصویر نگاه کنی. با چرخیدن شکل، جای ظاهری ضلع‌ها عوض می‌شود، اما تناظر آنها عوض نمی‌شود.

حواست باشد: هم‌نهشتی برابری اجزای متناظر را نتیجه می‌دهد؛ ولی در چهارضلعی‌ها، تنها برابر بودن ضلع‌ها برای اثبات هم‌نهشتی کافی نیست؛ زاویه‌ها ممکن است متفاوت باشند.

کتاب درسی، صفحهٔ ۵۱

هم‌نهشتی در کاشی‌کاری

به نقش‌های تکراری یک کف‌پوش فکر کن. گاهی می‌توان یک کاشی را فقط با انتقال روی کاشی کناری گذاشت؛ گاهی هم لازم است آن را بچرخانیم. اگر کاشی‌ها از یک شکل با این تبدیل‌ها ساخته شده باشند، همگی با آن شکل هم‌نهشت‌اند.

در پوشاندن صفحه، فقط هم‌نهشتی کافی نیست: شکل‌ها باید کنار هم قرار بگیرند، بدون اینکه بینشان فضای خالی بماند یا روی هم بیفتند. پس هم‌نهشتی دربارهٔ شکل و اندازه است، اما پوشاندن صفحه به چیدمان هم مربوط می‌شود.

برای بررسی یک الگوی تکراری، یک شکل را انتخاب کن و حرکتش را در ذهن دنبال کن. ببین با انتقال، دوران یا تقارن به کدام شکل می‌رسد. لازم نیست همهٔ کاشی‌ها هم‌جهت باشند تا هم‌نهشت محسوب شوند.

کتاب درسی، صفحهٔ ۵۲

حل ترکیبی، با دلیل

در مرور فصل، فقط حفظ‌کردن اسم‌ها کافی نیست؛ باید بتوانی بگویی چه کاری انجام داده‌ای و چرا نتیجه درست است. برای یک مسئلهٔ ترکیبی، ابتدا رأس‌ها و زاویه‌ها را روشن نام‌گذاری کن. سپس تبدیل‌ها را به همان ترتیبی که خواسته شده انجام بده و در پایان، اجزای متناظر را مشخص کن.

مثلاً اگر نخست قرینهٔ یک مثلث و بعد دوران‌یافتهٔ تصویر آن را بخواهند، دوران را باید روی شکلِ حاصل از تقارن انجام بدهی، نه دوباره روی شکل اولیه. برای گم‌نکردن رأس‌ها، کنار تصویر هر رأس علامت تازه‌ای بگذار.

در پاسخ نهایی هم دلیل بیاور: چون هر دو تبدیل اندازه‌ها را حفظ کرده‌اند، شکل اول و آخر هم‌نهشت‌اند. همین روشِ دنبال‌کردن شکل و حفظ اندازه‌ها در طراحی نقش‌ها و گرافیک رایانه‌ای کاربرد دارد.

کتاب درسی، صفحهٔ ۵۴

مثال حل‌شده

مثلث ABCABC را قرینه و سپس تصویر آن را دوران داده‌ایم. مثلث نهایی PQRPQR است و می‌دانیم ABC≅PQRABC\cong PQR. اگر AB=5 cmAB=5\,\text{cm}، BC=7 cmBC=7\,\text{cm} و B^=60∘\widehat{B}=60^\circ باشد، طول ضلع‌های PQPQ و QRQR و اندازهٔ زاویهٔ QQ را پیدا کن.

  1. تقارن و دوران طول‌ها و زاویه‌ها را حفظ می‌کنند؛ بنابراین می‌توانیم از برابری اجزای متناظر دو مثلث استفاده کنیم.

  2. از ترتیب نام‌ها می‌خوانیم: A↔PA\leftrightarrow P، B↔QB\leftrightarrow Q و C↔RC\leftrightarrow R.

  3. دو سر ضلع‌ها را دنبال می‌کنیم: ضلع ABAB با PQPQ و ضلع BCBC با QRQR متناظر است؛ پس PQ=5 cmPQ=5\,\text{cm} و QR=7 cmQR=7\,\text{cm}.

  4. رأس BB با رأس QQ متناظر است؛ بنابراین Q^=B^=60∘\widehat{Q}=\widehat{B}=60^\circ. چرخیدن یا قرینه‌شدن مثلث، این اندازه را تغییر نمی‌دهد.

جواب: PQ=5 cmPQ=5\,\text{cm}، QR=7 cmQR=7\,\text{cm} و Q^=60∘\widehat{Q}=60^\circ.

نکات مهم

  • شکل‌های هم‌نهشت با انتقال، تقارن، دوران یا ترکیبی از آنها کاملاً بر هم منطبق می‌شوند.
  • ترتیب رأس‌ها در عبارت هم‌نهشتی، اجزای متناظر و برابری آنها را مشخص می‌کند.
  • در تبدیل‌های متوالی، هر تبدیل روی نتیجهٔ مرحلهٔ قبل انجام می‌شود و شکل نهایی با شکل اولیه هم‌نهشت است.

تمرین تعاملی این درس (رایگان)تمرین تعاملی این درس

حالا خودت را بسنج: نمونه سوال این فصل با جواب (فصل ۴ ریاضی هفتم)

درس‌های فصل ۴ را تعاملی بخوان

در پنل یادگیری 1xAi هر کدام از این درس‌ها قدم به قدم پیش می‌رود: بعد از هر بخش یک سوال کوتاه، بعد مثال حل‌شده و در پایان برگهٔ خروج. جوابت ثبت می‌شود و سوال‌های هر درس در روزهای بعد برای مرور برمی‌گردند. درس‌های تعاملی رایگان‌اند؛ فقط تصحیح پاسخ کوتاه سهمیهٔ روزانهٔ رایگان دارد.

ساختن حساب رایگان است و بعد از ثبت‌نام مستقیم به همین بخش از پنل برمی‌گردی.

فصل ۴ ریاضی هفتم · رایگان