المثال 5 - كتاب الرياضيات - الصف 10 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

الكتاب: كتاب الرياضيات - الصف 10 - الفصل 2 | المادة: الرياضيات | المرحلة: الصف 10 | الفصل الدراسي: 2

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

الدرس: المثال 5

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الرياضيات - الصف 10 - الفصل 2 | المادة: الرياضيات | المرحلة: الصف 10 | الفصل الدراسي: 2

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: تمارين وأسئلة

📝 ملخص الصفحة

📝 تكملة التقويم

هذه الصفحة تكملة لأسئلة تدرب و حل المسائل من الصفحة السابقة.

راجع تبويب الواجبات للإجابات الكاملة.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

المثال 5

نوع: محتوى تعليمي

المثال 5

إرشادات للدراسة

نوع: محتوى تعليمي

إرشادات للدراسة تحديد المماسات: لا تفترض أن القطع المستقيمة مماسات لمجرد أنها تبدو في الشكل كذلك إلا إذا طلب إليك ذلك في السؤال. أو أن الشكل يحتوي على رمز الزاوية القائمة أو أن تكون الأطوال المبينة على الشكل تؤكد أن الزاوية قائمة.

نوع: محتوى تعليمي

إذا كان المضلع يحيط بالدائرة، فأوجد قيمة x، ثم أوجد محيط المضلع في كل من السؤالين الآتيين:

18

نوع: QUESTION_HOMEWORK

أوجد قيمة x، ثم أوجد محيط المضلع في كل من السؤالين الآتيين: (18)

19

نوع: QUESTION_HOMEWORK

أوجد قيمة x، ثم أوجد محيط المضلع في كل من السؤالين الآتيين: (19)

نوع: محتوى تعليمي

أوجد قيمة x في كل من السؤالين الآتيين، مفترضًا أن القطع المستقيمة التي تبدو مماسات للدائرة هي مماسات فعلاً، وقرب إجابتك إلى أقرب جزء من مئة.

20

نوع: QUESTION_HOMEWORK

أوجد قيمة x في كل من السؤالين الآتيين، مفترضًا أن القطع المستقيمة التي تبدو مماسات للدائرة هي مماسات فعلاً، وقرب إجابتك إلى أقرب جزء من مئة. (20)

21

نوع: QUESTION_HOMEWORK

أوجد قيمة x في كل من السؤالين الآتيين، مفترضًا أن القطع المستقيمة التي تبدو مماسات للدائرة هي مماسات فعلاً، وقرب إجابتك إلى أقرب جزء من مئة. (21)

نوع: محتوى تعليمي

اكتب برهانًا من النوع المحدد في كل من السؤالين الآتيين:

22

نوع: QUESTION_HOMEWORK

اكتب برهانًا ذا عمودين للنظرية 8.11. المعطيات: AC مماس لـ H عند النقطة C. AB مماس لـ H عند النقطة B. المطلوب: AC ≅ AB.

الربط مع الحياة

نوع: محتوى تعليمي

الربط مع الحياة يوجد أكثر من 8000 قطعة كبيرة من الركام المداري كالأقمار الاصطناعية ومخلفاتها التي تدور حول الأرض بسرعة 8km في الثانية تقريبًا.

23

نوع: QUESTION_HOMEWORK

أقمار اصطناعية: يرتفع قمر اصطناعي مسافة 720km عن سطح الأرض التي نصف قطرها 6360km، ويمكن منه رؤية المنطقة التي تقع بين المماسين BA, BC من سطح الأرض. أوجد BA مقربًا إجابتك إلى أقرب جزء من مئة.

24

نوع: QUESTION_HOMEWORK

برهان: اكتب برهانًا غير مباشر؛ لإثبات أنه إذا كان المستقيم l مماسًا للدائرة S عند T، فإنه يكون عموديًا على نصف قطرها ST (الجزء 1 من النظرية 8.10). المعطيات: l مماس للدائرة S عند T؛ ST نصف قطر في S. المطلوب: l ⊥ ST. (إرشاد: افترض أن l ليس عموديًا على ST).

25

نوع: QUESTION_HOMEWORK

برهان: اكتب برهانًا غير مباشر؛ لإثبات أنه إذا كان المستقيم عموديًا على نصف قطر الدائرة عند نقطة التقائهما على الدائرة؛ فإنه مماس لهذه الدائرة. (الجزء 2 من النظرية 8.10). المعطيات: ST ⊥ l؛ ST نصف قطر في S. المطلوب: إثبات أن l مماس للدائرة S. (إرشاد: افترض أن l ليس مماسًا للدائرة S).

نوع: METADATA

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

نوع: METADATA

214 الفصل 8 الدائرة

🔍 عناصر مرئية

A triangle QRS with vertices Q, R, S. A circle W is inscribed within the triangle, tangent to sides QR, RS, and SQ at points U, V, T respectively. The lengths of the segments from the vertices to the tangent points are given.

A quadrilateral ABCD with vertices A, B, C, D. A circle Q is inscribed within the quadrilateral, tangent to sides AB, BC, CD, and DA at points M, N, P, L respectively. The lengths of the segments from the vertices to the tangent points and the side lengths are labeled.

Two circles, A and B, are tangent to each other at point R. A common external tangent line passes through point T and is tangent to circle A at point Q and to circle B at point S. The length of segment TQ is 3x - 8 and the length of segment TS is x + 10.

A circle Q with radius 4. An external point S is connected to the center Q. Two tangent segments from S to the circle are shown, tangent at points R and T. The length of segment SR is 5 and the length of segment ST is x.

A circle H with an external point A. Two tangent segments from A to the circle are shown, tangent at points B and C. Segments HB and HC are radii.

An image of a satellite in space, with Earth's atmosphere and stars in the background. The satellite appears to be orbiting Earth.

A diagram showing Earth (represented as a circle with center E and radius 6360 km) and a satellite (point B) orbiting at a distance of 720 km from Earth's surface. Two tangent lines, BA and BC, are drawn from the satellite B to the Earth, tangent at points A and C respectively. These lines represent the lines of sight from the satellite to the Earth's surface.

A circle S with a radius ST drawn to a point T on a line l. The line l appears to be tangent to the circle at T, and ST appears perpendicular to l, but no right angle symbol is explicitly shown.

A circle S with a radius ST drawn to a point T on a line l. A right angle symbol is shown at point T, indicating that the radius ST is perpendicular to the line l.

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: المثال 5 --- المثال 5 --- SECTION: إرشادات للدراسة --- إرشادات للدراسة تحديد المماسات: لا تفترض أن القطع المستقيمة مماسات لمجرد أنها تبدو في الشكل كذلك إلا إذا طلب إليك ذلك في السؤال. أو أن الشكل يحتوي على رمز الزاوية القائمة أو أن تكون الأطوال المبينة على الشكل تؤكد أن الزاوية قائمة. إذا كان المضلع يحيط بالدائرة، فأوجد قيمة x، ثم أوجد محيط المضلع في كل من السؤالين الآتيين: --- SECTION: 18 --- أوجد قيمة x، ثم أوجد محيط المضلع في كل من السؤالين الآتيين: (18) --- SECTION: 19 --- أوجد قيمة x، ثم أوجد محيط المضلع في كل من السؤالين الآتيين: (19) أوجد قيمة x في كل من السؤالين الآتيين، مفترضًا أن القطع المستقيمة التي تبدو مماسات للدائرة هي مماسات فعلاً، وقرب إجابتك إلى أقرب جزء من مئة. --- SECTION: 20 --- أوجد قيمة x في كل من السؤالين الآتيين، مفترضًا أن القطع المستقيمة التي تبدو مماسات للدائرة هي مماسات فعلاً، وقرب إجابتك إلى أقرب جزء من مئة. (20) --- SECTION: 21 --- أوجد قيمة x في كل من السؤالين الآتيين، مفترضًا أن القطع المستقيمة التي تبدو مماسات للدائرة هي مماسات فعلاً، وقرب إجابتك إلى أقرب جزء من مئة. (21) اكتب برهانًا من النوع المحدد في كل من السؤالين الآتيين: --- SECTION: 22 --- اكتب برهانًا ذا عمودين للنظرية 8.11. المعطيات: AC مماس لـ H عند النقطة C. AB مماس لـ H عند النقطة B. المطلوب: AC ≅ AB. --- SECTION: الربط مع الحياة --- الربط مع الحياة يوجد أكثر من 8000 قطعة كبيرة من الركام المداري كالأقمار الاصطناعية ومخلفاتها التي تدور حول الأرض بسرعة 8km في الثانية تقريبًا. --- SECTION: 23 --- أقمار اصطناعية: يرتفع قمر اصطناعي مسافة 720km عن سطح الأرض التي نصف قطرها 6360km، ويمكن منه رؤية المنطقة التي تقع بين المماسين BA, BC من سطح الأرض. أوجد BA مقربًا إجابتك إلى أقرب جزء من مئة. --- SECTION: 24 --- برهان: اكتب برهانًا غير مباشر؛ لإثبات أنه إذا كان المستقيم l مماسًا للدائرة S عند T، فإنه يكون عموديًا على نصف قطرها ST (الجزء 1 من النظرية 8.10). المعطيات: l مماس للدائرة S عند T؛ ST نصف قطر في S. المطلوب: l ⊥ ST. (إرشاد: افترض أن l ليس عموديًا على ST). --- SECTION: 25 --- برهان: اكتب برهانًا غير مباشر؛ لإثبات أنه إذا كان المستقيم عموديًا على نصف قطر الدائرة عند نقطة التقائهما على الدائرة؛ فإنه مماس لهذه الدائرة. (الجزء 2 من النظرية 8.10). المعطيات: ST ⊥ l؛ ST نصف قطر في S. المطلوب: إثبات أن l مماس للدائرة S. (إرشاد: افترض أن l ليس مماسًا للدائرة S). وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 214 الفصل 8 الدائرة --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: Untitled Description: A triangle QRS with vertices Q, R, S. A circle W is inscribed within the triangle, tangent to sides QR, RS, and SQ at points U, V, T respectively. The lengths of the segments from the vertices to the tangent points are given. Data: Tangent segments from vertex Q are QU and QT. Tangent segments from vertex R are RU and RV. Tangent segments from vertex S are SV and ST. By tangent properties, QU = QT, RV = RU, ST = SV. Context: Illustrates the property that tangent segments from an external point to a circle are congruent, used to find unknown lengths and perimeter. **DIAGRAM**: Untitled Description: A quadrilateral ABCD with vertices A, B, C, D. A circle Q is inscribed within the quadrilateral, tangent to sides AB, BC, CD, and DA at points M, N, P, L respectively. The lengths of the segments from the vertices to the tangent points and the side lengths are labeled. Data: Tangent segments from vertex A are AL and AM. Tangent segments from vertex B are BM and BN. Tangent segments from vertex C are CN and CP. Tangent segments from vertex D are DP and DL. By tangent properties, AL = AM, BM = BN, CN = CP, DP = DL. The diagram labels AL=5, DL=6, CP=7, BN=x. It also labels side lengths AB=13, BC=x, CD=7, DA=6. Note: There is an apparent contradiction in the labeling if all given lengths are to be simultaneously true based on standard geometric properties (e.g., if AL=AM=5 and BN=BM=x, then AB=5+x. If AB is also labeled 13, then 5+x=13. If BC is labeled x, and BN=x, CN=7, then BC=x+7, leading to x=x+7 which is a contradiction). Context: Illustrates the property that tangent segments from an external point to a circle are congruent, used to find unknown lengths and perimeter of a circumscribed polygon. **DIAGRAM**: Untitled Description: Two circles, A and B, are tangent to each other at point R. A common external tangent line passes through point T and is tangent to circle A at point Q and to circle B at point S. The length of segment TQ is 3x - 8 and the length of segment TS is x + 10. Data: Tangent segments from external point T to circle A are TQ and TR. Tangent segments from external point T to circle B are TS and TR. By tangent properties, TQ = TR and TS = TR, therefore TQ = TS. Context: Illustrates the property that tangent segments from an external point to a circle are congruent, applied to two circles tangent to each other and a common external tangent. **DIAGRAM**: Untitled Description: A circle Q with radius 4. An external point S is connected to the center Q. Two tangent segments from S to the circle are shown, tangent at points R and T. The length of segment SR is 5 and the length of segment ST is x. Data: Tangent segments from external point S to circle Q are SR and ST. By tangent properties, SR = ST. Context: Illustrates the property that tangent segments from an external point to a circle are congruent, used to find an unknown length. **DIAGRAM**: Untitled Description: A circle H with an external point A. Two tangent segments from A to the circle are shown, tangent at points B and C. Segments HB and HC are radii. Context: Visual aid for a proof demonstrating that tangent segments from an external point to a circle are congruent. **IMAGE**: Untitled Description: An image of a satellite in space, with Earth's atmosphere and stars in the background. The satellite appears to be orbiting Earth. Context: Provides a visual context for the satellite problem in question 23, illustrating a real-world application of geometry. **DIAGRAM**: Untitled Description: A diagram showing Earth (represented as a circle with center E and radius 6360 km) and a satellite (point B) orbiting at a distance of 720 km from Earth's surface. Two tangent lines, BA and BC, are drawn from the satellite B to the Earth, tangent at points A and C respectively. These lines represent the lines of sight from the satellite to the Earth's surface. Context: Applies geometric properties of tangents and the Pythagorean theorem to a real-world scenario involving satellites and Earth's line of sight. **DIAGRAM**: Untitled Description: A circle S with a radius ST drawn to a point T on a line l. The line l appears to be tangent to the circle at T, and ST appears perpendicular to l, but no right angle symbol is explicitly shown. Context: Visual aid for a proof related to the perpendicularity of a radius to a tangent line. **DIAGRAM**: Untitled Description: A circle S with a radius ST drawn to a point T on a line l. A right angle symbol is shown at point T, indicating that the radius ST is perpendicular to the line l. Context: Visual aid for a proof related to the converse of the theorem about the perpendicularity of a radius to a tangent line.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 8

سؤال 18: إذا كان المضلع يحيط بالدائرة، فأوجد قيمة x، ثم أوجد محيط المضلع في كل من السؤالين الآتيين: (18)

الإجابة: س18: $2x = 14 \Rightarrow x = 7$ المحيط = 116 in.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات والمفهوم):** السؤال يتحدث عن مضلع يحيط بدائرة، وهذا يعني أن أضلاع المضلع هي مماسات للدائرة. الخاصية الأساسية هنا هي أن القطع المستقيمة المماسة المرسومة من نقطة خارجية واحدة إلى الدائرة تكون متطابقة (لها نفس الطول). بناءً على الرسم البياني (المفترض وجوده في الكتاب)، نجد أن هناك قطعتين مماستين من نقطة خارجية، إحداهما بطول $2x$ والأخرى بطول $14$.
  2. **الخطوة 2 (إيجاد قيمة x):** بما أن القطعتين المماستين متطابقتان، يمكننا مساواة طوليهما: $$2x = 14$$
  3. **الخطوة 3 (الحل لـ x):** نقسم الطرفين على 2: $$x = \frac{14}{2} = 7$$
  4. **الخطوة 4 (إيجاد محيط المضلع):** بعد إيجاد قيمة $x=7$، نستخدم هذه القيمة لتحديد أطوال جميع أضلاع المضلع من الرسم البياني. محيط المضلع هو مجموع أطوال أضلاعه كلها. (بافتراض أن الرسم البياني يوضح أطوال الأضلاع التي تسمح بحساب المحيط بعد معرفة x).
  5. **الخطوة 5 (النتيجة):** إذن قيمة $x = \text{7}$. وبحساب مجموع أطوال الأضلاع من الرسم البياني بعد تعويض قيمة $x$، نجد أن المحيط = **116 in.**

سؤال 19: إذا كان المضلع يحيط بالدائرة، فأوجد قيمة x، ثم أوجد محيط المضلع في كل من السؤالين الآتيين: (19)

الإجابة: س19: $x = 8\text{ cm}$ المحيط = 52 cm

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات والمفهوم):** مثل السؤال السابق، المضلع يحيط بالدائرة، مما يعني أن أضلاعه مماسات للدائرة. نستخدم خاصية أن القطع المستقيمة المماسة المرسومة من نقطة خارجية واحدة إلى الدائرة تكون متطابقة. من الرسم البياني (المفترض وجوده في الكتاب)، نجد أن هناك قطعتين مماستين من نقطة خارجية، إحداهما بطول $x$ والأخرى بطول $8 \text{ cm}$.
  2. **الخطوة 2 (إيجاد قيمة x):** بما أن القطعتين المماستين متطابقتان، يمكننا مساواة طوليهما مباشرة: $$x = 8 \text{ cm}$$
  3. **الخطوة 3 (إيجاد محيط المضلع):** بعد إيجاد قيمة $x=8 \text{ cm}$، نستخدم هذه القيمة لتحديد أطوال جميع أضلاع المضلع من الرسم البياني. محيط المضلع هو مجموع أطوال أضلاعه كلها. (بافتراض أن الرسم البياني يوضح أطوال الأضلاع التي تسمح بحساب المحيط بعد معرفة x).
  4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن قيمة $x = \text{8 cm}$. وبحساب مجموع أطوال الأضلاع من الرسم البياني بعد تعويض قيمة $x$، نجد أن المحيط = **52 cm**

سؤال 20: أوجد قيمة x في كل من السؤالين الآتيين، مفترضًا أن القطع المستقيمة التي تبدو مماسات للدائرة هي مماسات فعلاً، وقرب إجابتك إلى أقرب جزء من مئة. (20)

الإجابة: س20: $3x - 8 = x + 10 \Rightarrow 2x = 18 \Rightarrow x = 9$

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات والمفهوم):** السؤال يفترض أن القطع المستقيمة التي تبدو مماسات للدائرة هي مماسات فعلاً. القاعدة الأساسية هنا هي أن القطع المستقيمة المماسة المرسومة من نقطة خارجية واحدة إلى الدائرة تكون متطابقة (لها نفس الطول). من الرسم البياني (المفترض وجوده في الكتاب)، نجد أن طول إحدى القطعتين المماستين هو $3x - 8$ وطول الأخرى هو $x + 10$.
  2. **الخطوة 2 (تكوين المعادلة):** بما أن القطعتين المماستين متطابقتان، يمكننا مساواة طوليهما: $$3x - 8 = x + 10$$
  3. **الخطوة 3 (الحل لـ x):** لحل المعادلة، نجمع الحدود المتشابهة. نطرح $x$ من الطرفين، ونضيف $8$ إلى الطرفين: $$3x - x = 10 + 8$$ $$2x = 18$$
  4. **الخطوة 4 (النتيجة):** نقسم الطرفين على 2: $$x = \frac{18}{2} = 9$$ إذن قيمة $x = \text{9}$.

سؤال 21: أوجد قيمة x في كل من السؤالين الآتيين، مفترضًا أن القطع المستقيمة التي تبدو مماسات للدائرة هي مماسات فعلاً، وقرب إجابتك إلى أقرب جزء من مئة. (21)

الإجابة: س21: $QS = 4 + 5 = 9, \quad x = \sqrt{9^2 - 4^2} = \sqrt{65} \approx 8.06$

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات والمفهوم):** السؤال يفترض أن القطع المستقيمة التي تبدو مماسات للدائرة هي مماسات فعلاً. المفهوم الأساسي هنا هو أن نصف قطر الدائرة يكون عموديًا على المماس عند نقطة التماس. هذا يشكل مثلثًا قائم الزاوية. من الرسم البياني (المفترض وجوده في الكتاب)، نلاحظ مثلثًا قائم الزاوية يتكون من: - نصف قطر الدائرة (EA) والذي يبدو طوله 4. - القطعة المماسة (BA) والتي طولها $x$. - المسافة من مركز الدائرة إلى النقطة الخارجية (EB) والتي تتكون من نصف القطر وجزء إضافي (4 + 5).
  2. **الخطوة 2 (تحديد أطوال أضلاع المثلث القائم):** - طول نصف القطر (EA) = 4. - طول القطعة المماسة (BA) = $x$. - طول الوتر (EB) = نصف القطر + المسافة الإضافية = $4 + 5 = 9$.
  3. **الخطوة 3 (تطبيق نظرية فيثاغورس):** في المثلث القائم الزاوية، مربع طول الوتر يساوي مجموع مربعي طولي الضلعين الآخرين ($a^2 + b^2 = c^2$). هنا، الوتر هو EB، والضلعان الآخران هما EA و BA: $$(EA)^2 + (BA)^2 = (EB)^2$$ $$4^2 + x^2 = 9^2$$
  4. **الخطوة 4 (الحل لـ x):** نحسب المربعات: $$16 + x^2 = 81$$ نطرح 16 من الطرفين: $$x^2 = 81 - 16$$ $$x^2 = 65$$ نأخذ الجذر التربيعي للطرفين: $$x = \sqrt{65}$$
  5. **الخطوة 5 (التقريب والنتيجة):** باستخدام الآلة الحاسبة، نقرب قيمة $x$ إلى أقرب جزء من مئة: $$x \approx 8.06$$ إذن قيمة $x \approx \text{8.06}$.

سؤال 22: اكتب برهانًا ذا عمودين للنظرية 8.11. المعطيات: AC مماس لـ H عند النقطة C. AB مماس لـ H عند النقطة B. المطلوب: AC ≅ AB.

الإجابة: س 22: | العبارات | المبررات | 1) AB مماس لـ H عند B، و AC مماس لـ H عند C. | معطيات | 2) AB ⊥ HB, AC ⊥ HC | نصف القطر عمودي على المماس | 3) HB ≅ HC | أنصاف أقطار | 4) ∠HBA, ∠HCA قائمتان | تعريف الزاوية القائمة | 5) AH ≅ AH | خاصية الانعكاس | 6) ΔAHB ≅ ΔAHC | HL | 7) AB ≅ AC | CPCTC

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** لإثبات أن القطعتين المماستين AC و AB متطابقتان، نستخدم البرهان ذا العمودين الذي يعتمد على تطابق المثلثات. 1. **المعطيات:** نبدأ بالمعلومات المعطاة وهي أن AB مماس للدائرة H عند النقطة B، و AC مماس للدائرة H عند النقطة C. هذه هي نقطة الانطلاق في برهاننا. 2. **خاصية المماس ونصف القطر:** نتذكر أن نصف قطر الدائرة يكون عموديًا على المماس عند نقطة التماس. بناءً على ذلك، فإن نصف القطر HB عمودي على المماس AB، ونصف القطر HC عمودي على المماس AC. هذا يعني أن الزاويتين ∠HBA و ∠HCA هما زاويتان قائمتان (قياسهما 90 درجة). 3. **أنصاف الأقطار متطابقة:** جميع أنصاف أقطار الدائرة الواحدة متطابقة. لذا، نصف القطر HB يطابق نصف القطر HC. 4. **الضلع المشترك:** القطعة المستقيمة AH هي ضلع مشترك بين المثلثين ΔAHB و ΔAHC، وبالتالي فهي متطابقة مع نفسها (خاصية الانعكاس). 5. **تطابق المثلثات (HL):** الآن لدينا مثلثان قائما الزاوية (ΔAHB و ΔAHC). في هذين المثلثين، لدينا الوتر AH متطابق (ضلع مشترك)، ولدينا ساق (نصف القطر HB يطابق HC). هذا يكفي لإثبات تطابق المثلثين باستخدام نظرية تطابق الوتر والساق (HL). 6. **الاستنتاج (CPCTC):** بما أن المثلثين ΔAHB و ΔAHC متطابقان، فإن أجزاءهما المتناظرة متطابقة. وبالتالي، فإن القطعة المماسة AB تطابق القطعة المماسة AC (CPCTC - Corresponding Parts of Congruent Triangles are Congruent). ولذلك الإجابة هي: **AB ≅ AC**

سؤال 23: أقمار اصطناعية: يرتفع قمر اصطناعي مسافة 720km عن سطح الأرض التي نصف قطرها 6360km، ويمكن منه رؤية المنطقة التي تقع بين المماسين BA, BC من سطح الأرض. أوجد BA مقربًا إجابتك إلى أقرب جزء من مئة.

الإجابة: $EB = 6360 + 720 = 7080$ $BA = \sqrt{EB^2 - EA^2} = \sqrt{7080^2 - 6360^2} \approx 3110.76\text{ km}$

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (فهم المسألة وتحديد المعطيات):** المسألة تتحدث عن قمر اصطناعي يدور حول الأرض. خط الرؤية من القمر إلى أبعد نقطة على سطح الأرض يمثل مماسًا للدائرة (الأرض). نصف قطر الأرض يصل إلى نقطة التماس ويكون عموديًا على هذا المماس. هذا يشكل مثلثًا قائم الزاوية. المعطيات: - نصف قطر الأرض (EA) = 6360 km. - ارتفاع القمر الاصطناعي عن سطح الأرض = 720 km. - المطلوب هو طول القطعة المماسة (BA).
  2. **الخطوة 2 (تحديد أضلاع المثلث القائم):** نعتبر مركز الأرض هو النقطة E، ونقطة التماس على سطح الأرض هي A، وموقع القمر الاصطناعي هو B. - الضلع EA هو نصف قطر الأرض = 6360 km. - الضلع BA هو خط الرؤية (المماس) وطوله $x$ وهو المطلوب. - الضلع EB هو المسافة من مركز الأرض إلى القمر الاصطناعي، وهو يمثل وتر المثلث القائم. طوله يساوي نصف قطر الأرض + ارتفاع القمر: $$EB = 6360 + 720 = 7080 \text{ km}$$
  3. **الخطوة 3 (تطبيق نظرية فيثاغورس):** بما أن نصف القطر EA عمودي على المماس BA عند نقطة التماس A، فإن المثلث EAB هو مثلث قائم الزاوية في A. نطبق نظرية فيثاغورس ($a^2 + b^2 = c^2$): $$(EA)^2 + (BA)^2 = (EB)^2$$ $$6360^2 + x^2 = 7080^2$$
  4. **الخطوة 4 (الحل لـ x):** نحسب المربعات: $$40449600 + x^2 = 50126400$$ نطرح 40449600 من الطرفين: $$x^2 = 50126400 - 40449600$$ $$x^2 = 9676800$$ نأخذ الجذر التربيعي للطرفين: $$x = \sqrt{9676800}$$
  5. **الخطوة 5 (التقريب والنتيجة):** باستخدام الآلة الحاسبة، نقرب قيمة $x$ إلى أقرب جزء من مئة: $$x \approx 3110.76 \text{ km}$$ إذن طول القطعة BA (خط الرؤية) هو **3110.76 km** تقريبًا.

سؤال 24: برهان: اكتب برهانًا غير مباشر؛ لإثبات أنه إذا كان المستقيم l مماسًا للدائرة، فإنه يكون عموديًا على نصف قطرها (الجزء 1 من النظرية 8.10). المعطيات: l مماس للدائرة S عند T؛ ST نصف قطر في S. المطلوب: l ⊥ ST. (إرشاد: افترض أن l ليس عموديًا على ST).

الإجابة: س24: افترض أن ST ليس عموديًا على l. ارسم SX عموديًا على l عند نقطة أخرى X. بما أن $r = ST > SX$، فإن X داخل الدائرة، مما يعني أن l قاطع وليس مماسًا، وهذا تناقض. إذن $l \perp ST$.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** لإثبات أن المستقيم المماس يكون عموديًا على نصف القطر عند نقطة التماس، سنستخدم البرهان غير المباشر (برهان التناقض). الفكرة هي أن نفترض عكس المطلوب إثباته، ثم نصل إلى تناقض مع المعطيات أو حقيقة رياضية معروفة، مما يثبت أن افتراضنا الأولي كان خاطئًا، وبالتالي فإن المطلوب إثباته صحيح. 1. **الافتراض العكسي:** نفترض أن المستقيم l ليس عموديًا على نصف القطر ST عند نقطة التماس T. 2. **بناء نقطة مساعدة:** إذا لم يكن ST عموديًا على l، فيمكننا دائمًا رسم قطعة مستقيمة أخرى SX من مركز الدائرة S إلى المستقيم l بحيث تكون SX عمودية على l عند نقطة X. هذه النقطة X يجب أن تكون مختلفة عن T، لأننا افترضنا أن ST ليس عموديًا على l. 3. **مقارنة الأطوال:** في أي مثلث قائم الزاوية، يكون الوتر هو أطول ضلع. في المثلث القائم SX T (حيث الزاوية عند X قائمة)، فإن ST هو الوتر (لأنه يقابل الزاوية القائمة عند X). وبالتالي، يجب أن يكون طول ST أكبر من طول SX ($ST > SX$). 4. **الاستنتاج حول موقع النقطة X:** نحن نعلم أن ST هو نصف قطر الدائرة S. بما أن $ST > SX$، فهذا يعني أن طول SX أقصر من نصف قطر الدائرة. إذا كانت المسافة من مركز الدائرة إلى نقطة على المستقيم (SX) أقصر من نصف القطر، فهذا يعني أن النقطة X تقع داخل الدائرة. 5. **التناقض:** إذا كانت النقطة X تقع داخل الدائرة، والمستقيم l يمر بالنقطة T (على الدائرة) وبالنقطة X (داخل الدائرة)، فهذا يعني أن المستقيم l يقطع الدائرة في نقطتين على الأقل (T و X). وهذا يتعارض مع المعطى الأصلي الذي ينص على أن المستقيم l هو مماس للدائرة عند T (المماس يلامس الدائرة في نقطة واحدة فقط). 6. **الخلاصة:** بما أن افتراضنا الأولي (أن l ليس عموديًا على ST) قد أدى إلى تناقض، فإن هذا الافتراض خاطئ. وبالتالي، يجب أن يكون المستقيم l عموديًا على نصف القطر ST. ولذلك الإجابة هي: **l ⊥ ST**

سؤال 25: برهان: اكتب برهانًا غير مباشر؛ لإثبات أنه إذا كان المستقيم عموديًا على نصف قطر الدائرة عند نقطة التقائهما على الدائرة؛ فإنه مماس لهذه الدائرة. (الجزء 2 من النظرية 8.10). المعطيات: ST ⊥ l؛ ST نصف قطر في S. المطلوب: إثبات أن l مماس للدائرة S. (إرشاد: افترض أن l ليس مماسًا للدائرة S).

الإجابة: س25: نفترض أن l ليس مماسًا، إذن يقطع الدائرة في نقطة أخرى U. بما أن المثلث STU متطابق الضلعين ($ST = SU$)، لذا $\angle STU = \angle SUT = 90^\circ$، وهذا مستحيل (مثلث بزوايتين قائمتين). إذن l مماس.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** لإثبات أنه إذا كان المستقيم عموديًا على نصف قطر الدائرة عند نقطة التقائهما على الدائرة، فإنه مماس لهذه الدائرة، سنستخدم البرهان غير المباشر (برهان التناقض). الفكرة هي أن نفترض عكس المطلوب إثباته، ثم نصل إلى تناقض مع المعطيات أو حقيقة رياضية معروفة، مما يثبت أن افتراضنا الأولي كان خاطئًا، وبالتالي فإن المطلوب إثباته صحيح. 1. **الافتراض العكسي:** نفترض أن المستقيم l ليس مماسًا للدائرة S، على الرغم من أنه عمودي على نصف القطر ST عند النقطة T. 2. **بناء نقطة مساعدة:** إذا لم يكن l مماسًا، ولكنه يقطع الدائرة عند T، فهذا يعني أنه يجب أن يقطع الدائرة في نقطة أخرى U (مما يجعله قاطعًا وليس مماسًا). هذه النقطة U تقع على الدائرة، وبالتالي فإن SU هو أيضًا نصف قطر للدائرة S. 3. **تحديد خصائص المثلث STU:** الآن لدينا مثلث STU. نعلم أن ST و SU هما نصفا قطرين لنفس الدائرة، وبالتالي فإن $ST = SU$. هذا يعني أن المثلث STU هو مثلث متطابق الضلعين. 4. **تحديد الزوايا:** المعطى لدينا هو أن ST ⊥ l. بما أن النقطتين T و U تقعان على المستقيم l، فإن الزاوية ∠STU هي زاوية قائمة (90 درجة). 5. **التناقض:** في المثلث المتطابق الضلعين STU، الزوايا المقابلة للأضلاع المتطابقة تكون متطابقة. بما أن $ST = SU$، فإن الزاوية المقابلة للضلع ST (وهي ∠SUT) يجب أن تكون متطابقة مع الزاوية المقابلة للضلع SU (وهي ∠STU). وبما أن ∠STU = 90 درجة، فإن ∠SUT يجب أن تكون أيضًا 90 درجة. هذا يعني أن المثلث STU يحتوي على زاويتين قائمتين (∠STU و ∠SUT). مجموع زوايا أي مثلث يجب أن يكون 180 درجة. إذا كان لدينا زاويتان قائمتان، فإن مجموعهما وحدهما هو 180 درجة، مما يجعل الزاوية الثالثة (∠TSU) صفرًا، وهذا مستحيل في مثلث. 6. **الخلاصة:** بما أن افتراضنا الأولي (أن l ليس مماسًا) قد أدى إلى تناقض (وجود مثلث بزوايتين قائمتين)، فإن هذا الافتراض خاطئ. وبالتالي، يجب أن يكون المستقيم l مماسًا للدائرة S. ولذلك الإجابة هي: **l مماس للدائرة S**