שלושת הקטעים — מתי הם מתלכדים

ב-elev השיעור הזה מגיע עם סרטון, תרגילים שנבדקים מיד ומעקב אחרי ההתקדמות.

לתרגל ב-elev
לצפות בסרטון השיעור

שלושתם יוצאים מאותה נקודה — ובדרך כלל נופלים בשלושה מקומות שונים על הבסיס.

יש מקרה אחד שבו שלושתם מתלכדים לקטע אחד: במשולש שווה שוקיים, מקודקוד הראש אל הבסיס.

שווה שוקיים⟶תיכון=גובה=חוצה זווית\begin{aligned}\text{שווה שוקיים} \quad \longrightarrow\quad \text{תיכון} &= \text{גובה} \\ &= \text{חוצה זווית}\end{aligned}

במשולש כלשהו, חוצה הזווית מקודקוד AA פוגע בבסיס. האם הוא בהכרח באמצע?

להציג את התשובה והפתרון

לא. רק אם המשולש שווה שוקיים ו-AA הוא קודקוד הראש. בכל מקרה אחר — הוא נופל במקום אחר מהאמצע.

הכיוון שאסור להפוך.

בכל משולש: תיכון=גובה\text{בכל משולש: תיכון} = \text{גובה}
רק בשווה שוקיים, ורק לבסיס\text{רק בשווה שוקיים, ורק לבסיס}

זהו מקרה מיוחד, לא כלל כללי. במשולש רגיל הם קטעים שונים — וגם בשווה שוקיים ההתלכדות נכונה רק לגבי הבסיס, לא לגבי השוקיים.

שני קטעים שמתלכדים

וזה עובד גם בכיוון ההפוך: אם שניים מהקטעים מאותו קודקוד מתלכדים, המשולש בהכרח שווה שוקיים.

נתון משולש שבו הגובה מקודקוד AA הוא גם תיכון. מה אפשר להסיק?

להציג את התשובה והפתרון

שהמשולש שווה שוקיים, ו-AA הוא קודקוד הראש. שני קטעים שמתלכדים — זה מספיק כדי להסיק.

ובמשולש שווה צלעות זה קורה מכל שלושת הקודקודים, כי הוא שווה שוקיים משלוש דרכים בבת אחת.

בגלל זה שווה השוקיים כל כך שימושי בהוכחות: מספיק לדעת אחד מהשלושה, ושני האחרים באים במתנה.

זו אחת הטעויות הידועות ביותר בגאומטריה: להניח שחוצה זווית הוא גם תיכון. הוא לא — אלא אם כן נתון שהמשולש שווה שוקיים, ואת זה צריך להוכיח, לא להסתכל בציור.

ומדוע אסור להסיק את זה מהציור בלבד?

להציג את התשובה והפתרון

כי ציור אינו הוכחה. שתי נקודות שנראות באותו מקום יכולות להיות במרחק קטן זו מזו — ובגאומטריה מסיקים מהנתונים, לא מהעין.

שלוש הטעויות של הקטעים המיוחדים.

חוצה זווית=תיכון\text{חוצה זווית} = \text{תיכון}
רק בשווה שוקיים, מקודקוד הראש\text{רק בשווה שוקיים, מקודקוד הראש}

ההנחה הזאת שוברת הוכחות שלמות. תמיד לבדוק מה נתון.

הגובה תמיד בתוך המשולש\text{הגובה תמיד בתוך המשולש}
במשולש קהה זווית הוא בחוץ\text{במשולש קהה זווית הוא בחוץ}

הגובה יוצא אל המשך הבסיס. זה עדיין גובה.

נראה שווה בציור⇒שווה\text{נראה שווה בציור} \Rightarrow \text{שווה}
צריך נתון או הוכחה\text{צריך נתון או הוכחה}

הציור עוזר לחשוב, ואינו קובע דבר.

שלושה קווים, נקודה אחת

עד עכשיו הסתכלנו על קודקוד אחד. עכשיו נשרטט את אותו סוג קטע מכל שלושת הקודקודים.

שרטטתם שני תיכונים, והם נחתכים ב-GG. צריך את השלישי כדי למצוא את GG?

להציג את התשובה והפתרון

לא. השלישי עובר תמיד באותה נקודה, ולכן שניים מספיקים.

GG

שלושת התיכונים נפגשים בנקודה אחת, שמחלקת כל תיכון ביחס 2:12 : 1 מהקודקוד.

II

שלושת חוצי הזווית נפגשים בנקודה אחת: מרכז המעגל החסום במשולש.

HH

שלושת הגבהים, או ההמשכים שלהם, נפגשים בנקודה אחת. במשולש קהה-זווית היא מחוץ למשולש.

AG=2⋅GMAG = 2 \cdot GM

התיכון AMAM ארוך 1212. כמה מ-AA עד נקודת המפגש GG?

להציג את התשובה והפתרון

8. שני שלישים מ-12. ומ-GG עד MM נשארים 4.

איזה חלק ארוך יותר?

AG=13 AMAG = \frac{1}{3} \, AM
AG=23 AMAG = \frac{2}{3} \, AM

החלק הארוך הוא זה שליד הקודקוד. GG קרוב יותר לאמצע הצלע.

תרגילים

תרגיל 1

במשולש כלשהו — האם חוצה הזווית הוא בהכרח גם תיכון?

  1. לא
  2. כן, תמיד
  3. רק אם הוא גדול
  4. רק במשולש ישר זווית
להציג את התשובה והפתרון

התשובה: א לא

הפתרון:

שלוש נקודות שונות\text{שלוש נקודות שונות}

במקרה הכללי

זו אחת הטעויות הידועות ביותר בגאומטריה. רק בשווה שוקיים, מקודקוד הראש.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 2

במשולש, הגובה מקודקוד AA הוא גם תיכון. מה נובע?

  1. לא נובע דבר
  2. המשולש שווה צלעות
  3. המשולש ישר זווית
  4. המשולש שווה שוקיים ו-AA קודקוד הראש
להציג את התשובה והפתרון

התשובה: ד המשולש שווה שוקיים ו-AA קודקוד הראש

הפתרון:

שני קטעים מתלכדים\text{שני קטעים מתלכדים}

זה מספיק — וזה עובד בשני הכיוונים.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 3

בכמה מקרים מתוך שלושת קודקודי משולש שווה צלעות מתלכדים שלושת הקטעים?

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: 3

הפתרון:

33

מכל קודקוד

הוא שווה שוקיים משלוש דרכים בבת אחת.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 4

איפה נמצא הגובה במשולש קהה זווית?

  1. תמיד בתוך המשולש
  2. לפעמים מחוץ למשולש, אל המשך הבסיס
  3. תמיד על הצלע
  4. אין לו גובה
להציג את התשובה והפתרון

התשובה: ב לפעמים מחוץ למשולש, אל המשך הבסיס

הפתרון:

⊥\perp

אל המשך הבסיס

זה עדיין גובה — ההגדרה היא מאונך, לא «בפנים».

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 5

שתי נקודות נראות באותו מקום בציור. מה מותר להסיק?

  1. שהמשולש שווה שוקיים
  2. שהציור שגוי
  3. כלום
  4. שהן שוות
להציג את התשובה והפתרון

התשובה: ג כלום

הפתרון:

ציור אינו הוכחה\text{ציור אינו הוכחה}

הציור עוזר לחשוב, ואינו קובע. צריך נתון או הוכחה.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 6

במשולש כלשהו, חוצה הזווית הוא גם תיכון.

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: לא נכון

הפתרון:

שלוש נקודות שונות\text{שלוש נקודות שונות}

במקרה הכללי

זו אחת הטעויות הידועות ביותר בגאומטריה.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 7

סכום הזוויות בכל משולש שווה ל-180 מעלות.

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: נכון

הפתרון:

180°180°

זה נכון לכל משולש: חד, ישר או קהה זווית.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 8

הגובה במשולש נמצא תמיד בתוך המשולש.

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: לא נכון

הפתרון:

⊥\perp

ההגדרה היא מאונך, לא «בפנים»

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 9

שלושת התיכונים נפגשים בנקודה אחת. התיכון 12 — כמה מהקודקוד עד המפגש?

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: 8

הפתרון:

12×23=812 \times \frac{2}{3} = 8

נקודת המפגש מחלקת 2:1

AG=8AG = 8: החלק הארוך, שני שלישים מהתיכון.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 10

שלושת התיכונים נפגשים ב-GG, והתיכון AMAM ארוך 1212. מה המרחק מ-GG עד אמצע הצלע, MM?

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: 4

הפתרון:

12:3=412 : 3 = 4

השליש הקצר

GM=4GM = 4: השליש הקצר. יחד עם AG=8AG = 8 מקבלים 1212.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 11

ABCM
MM הוא אמצע הבסיס — זו הגדרת התיכון.

במשולש שווה-שוקיים ABCABC (AB=ACAB = AC) מעבירים את התיכון AMAM אל הבסיס. הוכיחו: AM⊥BCAM \perp BC — התיכון הוא גם גובה.

  • AB=ACAB = AC
  • AMAM תיכון: BM=MCBM = MC

AM⊥BCAM \perp BC

להציג את התשובה והפתרון
  1. AB=ACAB = AC — נתון
  2. BM=MCBM = MC — נתון — AMAM תיכון
  3. AM=AMAM = AM — צלע משותפת
  4. △ABM≅△ACM\triangle ABM \cong \triangle ACM — צ.צ.צ — שלוש צלעות שוות בהתאמה
  5. ∠AMB=∠AMC\angle AMB = \angle AMC — זוויות מתאימות במשולשים חופפים
  6. ∠AMB+∠AMC=180°\angle AMB + \angle AMC = 180° — זוויות צמודות על הישר BCBC
  7. ∠AMB=90°\angle AMB = 90° — שתי זוויות שוות שסכומן 180°180°
  8. AM⊥BCAM \perp BC — זווית ישרה היא בדיוק מאונכות
לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 12

GG היא נקודת המפגש של התיכונים במשולש ABCABC, ו-AG=14AG = 14. מה אורך התיכון AMAM?

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: 21

הפתרון:

AG:GM=2:1AG : GM = 2 : 1
GM=14:2=7\begin{aligned}GM &= 14 : 2 \\ &= 7\end{aligned}
AM=14+7=21\begin{aligned}AM &= 14 + 7 \\ &= 21\end{aligned}

AM=21AM = 21. AGAG הוא שני שלישים מהתיכון, לא כולו.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 13

התאימו כל שלישייה לנקודת המפגש שלה.

  • שלושת התיכונים
  • שלושת חוצי הזווית
  • שלושת הגבהים
  • יכולה להיות מחוץ למשולש
  • מחלקת כל אחד ביחס 2 : 1
  • מרכז המעגל החסום
להציג את התשובה והפתרון

התשובה: שלושת התיכונים — מחלקת כל אחד ביחס 2 : 1 · שלושת חוצי הזווית — מרכז המעגל החסום · שלושת הגבהים — יכולה להיות מחוץ למשולש

הפתרון:

GIHG \quad I \quad H

לכל משפחה נקודת מפגש משלה, ולכל נקודה תכונה משלה.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 14

במשולש ישר-זווית ABCABC (∠B=90°\angle B = 90°), היכן נפגשים שלושת הגבהים?

  1. במרכז המשולש
  2. בקודקוד BB
  3. מחוץ למשולש
  4. באמצע היתר ACAC
להציג את התשובה והפתרון

התשובה: ב בקודקוד BB

הפתרון:

AB⊥BCAB \perp BC

הניצב ABAB הוא הגובה מ-AA, והניצב CBCB הוא הגובה מ-CC

H=BH = B

שם הם נפגשים

בקודקוד BB. כל ניצב הוא גם גובה, והם נפגשים בזווית הישרה.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 15

במשולש קהה-זווית שלושת הגבהים נפגשים בתוך המשולש.

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: לא נכון

הפתרון:

∠B>90°\angle B > 90°

הגבהים מ-AA ומ-CC בחוץ

בקהה-זווית שני גבהים יוצאים החוצה, אל המשכי הצלעות.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 16

GG היא נקודת המפגש של התיכונים, והתיכון AMAM ארוך 2727. מה אורך GMGM?

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: 9

הפתרון:

GM=13⋅27=9\begin{aligned}GM &= \frac{1}{3} \cdot 27 \\ &= 9\end{aligned}

GM=9GM = 9: השליש הקצר, ליד אמצע הצלע. AG=18AG = 18.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 17

נקודת המפגש של שלושת חוצי הזווית נמצאת תמיד בתוך המשולש.

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: נכון

הפתרון:

II

מרכז המעגל החסום

לעומת הגבהים, שיכולים להיפגש בחוץ.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 18

GG נקודת המפגש של התיכונים, ו-AM=18AM = 18. שורה אחת שגויה — מצאו אותה.

AM=18AM = 18
AG:GM=1:2AG : GM = 1 : 2
AG=6AG = 6
להציג את התשובה והפתרון

התשובה: AG:GM=1:2AG : GM = 1 : 2 → AG:GM=2:1AG : GM = 2 : 1

הפתרון:

AG=23⋅18=12\begin{aligned}AG &= \frac{2}{3} \cdot 18 \\ &= 12\end{aligned}

החלק הארוך ליד הקודקוד: AG=12AG = 12 ו-GM=6GM = 6.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

השיעור הבא מחכה ב-elev

סרטונים, תרגול שנבדק מיד, ומסלול שמתקדם בקצב שלך — לכל הפרקים של הכיתה.

לתרגל ב-elevלגלות את elev לכיתה הזאת