המשפט השני משתמש בשתי צלעות וזווית אחת. אבל לא כל זווית — וזה כל העניין ביחידה הזאת.
משפט חפיפה צ.ז.צ (צלע, זווית, צלע). שני משולשים השווים בהתאמה בשתי צלעות ובזווית הכלואה ביניהן — חופפים.
המילה החשובה היא כלואה: הזווית חייבת להיות זו שבין שתי הצלעות — הזווית שבקודקוד שבו הן נפגשות. זה בדיוק מה שהסדר בשם המשפט אומר: צלע, ואז זווית, ואז צלע.
למה הזווית חייבת להיות כלואה?
דמיינו מחוגה: שתי רגליים באורך קבוע, והזווית שביניהן נעולה. יש רק דרך אחת לסגור משולש — הקטע שבין קצות הרגליים. לכן הצלע השלישית, ואיתה כל המשולש, נקבעת.
ואם הזווית אינה בין הצלעות? אז לפעמים יש שני משולשים שונים עם אותם נתונים. הנה דוגמה:
צלע, צלע וזווית שאינה כלואה — זה לא צ.ז.צ.
הזווית נמצאת בין ל- — כלואה. הזווית נמצאת מול : זה כבר לא צ.ז.צ, ולכל היותר המשפט הרביעי, צ.צ.ז — שחל רק כשהזווית מול הצלע הגדולה.
צ.ז.צ — מה בדיוק דורש המשפט?
להציג את התשובה והפתרון
שתי צלעות והזווית שביניהן. זווית שאינה ביניהן אינה נותנת צ.ז.צ. היא נותנת חפיפה רק לפי משפט חפיפה צ.צ.ז, וגם זה רק כשהיא מול הגדולה מבין שתי הצלעות — מול הקטנה יש דוגמאות נגדיות.
המשפט הרביעי: צ.צ.ז
שתי צלעות וזווית שאינה כלואה אינן צ.ז.צ — אבל לפעמים הן כן מספיקות לחפיפה. זה המשפט הרביעי, והכול תלוי בשאלה מול איזו צלע נמצאת הזווית.
משפט חפיפה צ.צ.ז — צלע, צלע, זווית. שני משולשים השווים בהתאמה בשתי צלעות ובזווית שמול הגדולה מבין שתי הצלעות — חופפים.
למה במשפט הרביעי הזווית חייבת להיות מול הצלע הגדולה
ננסה לבנות משולש מנתונים כאלה. מציירים צלע , ובקודקוד זווית של . הקודקוד השלישי יושב איפשהו על הקרן שיוצאת מ-, ואנחנו יודעים עליו רק דבר אחד: את מרחקו מ- — כלומר את הצלע שמול . השאלה היא כמה נקודות על הקרן נמצאות במרחק הזה מ-.
הכלל: שתי צלעות וזווית שאינה כלואה ביניהן מספיקות לחפיפה רק כשהזווית נמצאת מול הצלע הגדולה מבין השתיים. מול הצלע הקטנה ייתכנו שני משולשים שונים. מקרה שכדאי לזכור: זווית ישרה או קהה מונחת תמיד מול הצלע הגדולה ביותר במשולש, ולכן עם זווית כזאת צ.צ.ז חל תמיד.
בשני משולשים נתון: , ו-. האם המשולשים חופפים?
להציג את התשובה והפתרון
כן, לפי משפט חפיפה צ.צ.ז. הזווית נמצאת מול הצלע , והיא הגדולה מבין שתי הצלעות הנתונות. אילו הזווית הייתה מול הצלע שאורכה 6, לא היה אפשר להסיק חפיפה.
דוגמה מלאה
דוגמה: במשולש שווה שוקיים (כלומר ), הנקודה נמצאת על כך ש- הוא חוצה זווית . הוכיחו ש-.
— המשולש שווה שוקיים
חוצה את זווית
נתון — צלע
חוצה זווית — זווית
צלע משותפת לשני המשולשים — צלע
צ.ז.צ
שימו לב שהזווית באמצע היא בדיוק זו שבין שתי הצלעות שרשמנו — לכן מותר לנו צ.ז.צ. אילו הייתה זו זווית אחרת, המשפט לא היה חל.
ושימו לב לצלע המשותפת : היא מופיעה בשני המשולשים, ולכן היא שווה לעצמה. זה נראה מיותר, אבל בלי השורה הזאת ההוכחה חסרה — צריך שלושה שוויונות, לא שניים.
זוויות שמגיעות מהשרטוט
בהרבה תרגילים הזווית לא כתובה בנתונים — היא מגיעה מהשרטוט. שלושה מקורות חוזרים שוב ושוב: זוויות קודקודיות (כשקטעים נחתכים), זווית משותפת (כששני המשולשים יושבים באותה זווית), וזוויות ישרות (כשנתון שקטעים מאונכים).
בשרטוט, מה עוד שווה, מלבד ו-? ואיזה משפט מתאים?
להציג את התשובה והפתרון
הזוויות הקודקודיות: . והן כלואות — כל אחת בין שתי הצלעות המסומנות. לכן לפי צ.ז.צ.
תרגילים
תרגיל 1
מה פירוש ראשי התיבות צ.ז.צ?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: א צלע, זווית, צלע — והזווית כלואה בין שתי הצלעות
הפתרון:
הסדר בשם המשפט הוא הסדר בצורה
הזווית חייבת להיות כלואה — זו שבין שתי הצלעות. עם זווית אחרת המשפט פשוט לא חל.
תרגיל 2
בשני משולשים סומנו: שתי צלעות שוות בהתאמה, וגם הזווית שבין שתי הצלעות. לפי איזה משפט הם חופפים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ב צ.ז.צ
הפתרון:
שתי צלעות — והזווית המסומנת כלואה ביניהן
המילה הקובעת היא כלואה: הזווית נמצאת בין שתי הצלעות המסומנות, ולכן זה צ.ז.צ.
תרגיל 3
בשני משולשים סומנו שתי צלעות שוות, וזווית שאינה נמצאת בין שתי הצלעות אלא מול אחת מהן. האם מותר להסיק חפיפה לפי צ.ז.צ?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ב לא — צ.ז.צ דורש שהזווית תהיה כלואה בין הצלעות
הפתרון:
הזווית המסומנת נמצאת מול צלע, ולא בין שתי הצלעות המסומנות — לכן אין כאן צ.ז.צ
צ.ז.צ דורש זווית כלואה. שתי צלעות וזווית שמול אחת מהן הן נתונים של משפט אחר, משפט חפיפה צ.צ.ז — והוא חל רק כשהזווית מול הגדולה מבין שתי הצלעות. כשהזווית מול הקטנה, ייתכנו שני משולשים שונים.
תרגיל 4
בשני משולשים יש צלע משותפת. מה רושמים עליה בטבלת ההוכחה?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ג שהיא שווה לעצמה, בנימוק «צלע משותפת»
הפתרון:
הצלע מופיעה בשני המשולשים, ולכן שווה לעצמה
זה נראה מיותר, אבל בלי השורה הזאת יש רק שני שוויונות — ומשפט חפיפה דורש שלושה.
תרגיל 5
לפי הסימנים בשרטוט, האם המשולשים חופפים? אם כן — לפי איזה משפט?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ב כן, לפי צ.ז.צ
הפתרון:
צלע, זווית כלואה, צלע
הזווית המסומנת היא — הקודקוד שבו נפגשות ו-. היא כלואה בין שתי הצלעות המסומנות.
תרגיל 6
בשרטוט: , ו-. האם אפשר לקבוע שהמשולשים חופפים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ד לא — הזווית אינה כלואה, והיא מול הצלע הקטנה
הפתרון:
הזווית הכלואה היא
מול הצלע הקטנה — לא צ.צ.ז
הצלעות המסומנות, ו-, נפגשות ב- — ולכן הזווית הכלואה היא , ואין כאן צ.ז.צ. וגם צ.צ.ז אינו חל: נמצאת מול , הצלע הקטנה מבין השתיים. עם נתונים כאלה ייתכנו שני משולשים שונים.
תרגיל 7
בשרטוט: , ו-. האם המשולשים חופפים? אם כן — לפי איזה משפט?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ד כן, לפי צ.צ.ז
הפתרון:
מול הצלע הגדולה
צ.צ.ז
הזווית אינה כלואה, ולכן זה לא צ.ז.צ. אבל נמצאת מול — הצלע הגדולה מבין השתיים — ולכן משפט חפיפה צ.צ.ז חל.
תרגיל 8
במשולש נתון . הנקודה על והנקודה על , ו-. הוכיחו: .
להציג את התשובה והפתרון
- — נתון
- — זווית משותפת
- — נתון
- — משפט חפיפה צ.ז.צ
- — צלעות מתאימות במשולשים חופפים שוות
הפתרון:
צלע, זווית משותפת, צלע
צ.ז.צ
צלעות מתאימות
המשולשים ו- חופפים זה את זה ו«יושבים» באותה זווית . זו הזווית הכלואה — בין ל-, ובין ל-.
תרגיל 9
הנקודה היא אמצע הקטע , והקטע מאונך ל-. הוכיחו: .
להציג את התשובה והפתרון
- אמצע — נתון
- — אמצע קטע מחלק אותו לשני קטעים שווים
- — נתון
- — ישרים מאונכים יוצרים זוויות ישרות
- — צלע משותפת
- — משפט חפיפה צ.ז.צ
- — צלעות מתאימות במשולשים חופפים שוות
הפתרון:
צלע, זווית ישרה, צלע
צ.ז.צ
צלעות מתאימות
זו תכונה חשובה של האנך האמצעי: כל נקודה עליו נמצאת באותו מרחק משני קצות הקטע.
תרגיל 10
במרובע נתון ו-. הקטע הוא אלכסון. הוכיחו: .
להציג את התשובה והפתרון
- — נתון
- — נתון
- — זוויות מתחלפות בין ישרים מקבילים שוות
- — צלע משותפת
- — משפט חפיפה צ.ז.צ
- — צלעות מתאימות במשולשים חופפים שוות
הפתרון:
מתחלפות,
צ.ז.צ
צלעות מתאימות
הזווית לא נתונה — היא מגיעה מהמקבילים: האלכסון חותך את ואת , ויוצר זוויות מתחלפות שוות.
תרגיל 11
הקטעים ו- נחתכים בנקודה , ו- היא אמצע שניהם. נתון ו-. מה גודל (במעלות)?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 40
הפתרון:
צ.ז.צ
זוויות מתאימות
קודם חפיפה, ואחר כך התאמה זהירה: , ולכן — הזווית ב- שווה לזווית ב-, לא לזו שב-.
תרגיל 12
בשרטוט: , ו-. נתון ו-. מה גודל (במעלות)?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 60
הפתרון:
צ.ז.צ
סכום הזוויות
זוויות מתאימות
המשולשים חופפים לפי צ.ז.צ, ו- מתאימה ל-.
תרגיל 13
בשרטוט מסומנים ו-. איזה נתון נוסף יאפשר להוכיח חפיפה לפי צ.ז.צ?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ב
הפתרון:
הזווית שבקודקוד המשותף
הזווית הכלואה בין ל- היא . ( היה מספיק גם הוא — אבל לפי צ.צ.צ, לא לפי צ.ז.צ.)
תרגיל 14
בשני משולשים נתון , ו-. תלמיד כתב הוכחה. באיזו שורה הטעות?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: →
הפתרון:
הזווית הכלואה היא , לא
מול הצלע הקטנה — לא צ.צ.ז
שלוש השורות הראשונות נכונות — אלה הנתונים. הטעות במסקנה: אינה בין ל-, ולכן אין צ.ז.צ. וגם צ.צ.ז אינו חל, כי נמצאת מול , הצלע הקטנה. עם נתונים כאלה ייתכנו שני משולשים שונים.
תרגיל 15
נתון ריבוע . הנקודה על והנקודה על , ו-. הוכיחו: .
להציג את התשובה והפתרון
- — בריבוע כל הצלעות שוות
- — בריבוע כל הזוויות ישרות
- — נתון
- — משפט חפיפה צ.ז.צ
- — צלעות מתאימות במשולשים חופפים שוות
הפתרון:
צלע, זווית, צלע
צ.ז.צ
צלעות מתאימות
בריבוע מקבלים שני נתונים «בחינם»: הצלעות שוות והזוויות ישרות. הזווית הישרה ב- כלואה בין ל-, וזו שב- — בין ל-.
תרגיל 16
הקטעים ו- נחתכים בנקודה , ונתון ש- היא אמצע שניהם. הוכיחו: .
להציג את התשובה והפתרון
- — נתון — אמצע
- — נתון — אמצע
- — זוויות קודקודיות שוות
- — משפט חפיפה צ.ז.צ
- — צלעות מתאימות במשולשים חופפים שוות