אחרי גובה, תיכון וחוצה זווית — הנה הקטע המיוחד הרביעי: קטע אמצעים.
שלושת הקטעים הקודמים יוצאים מקודקוד. קטע אמצעים לא: הוא מחבר שתי נקודות אמצע של שתי צלעות.
ארבע התכונות
שתי התכונות הראשונות הן ההגדרה: הקטע חוצה את שתי הצלעות.
שתי האחרונות הן החידוש: הקטע מקביל לצלע השלישית, ואורכו חצי ממנה.
נמתח את המשולש ונעשה אותו גבוה ודק מאוד. האם עדיין יהיה בדיוק חצי מ-?
להציג את התשובה והפתרון
כן, תמיד. ההוכחה משתמשת רק בשתי נקודות האמצע. צורת המשולש לא מופיעה בה, ולכן היא לא משנה את התוצאה.
המשולש השתנה מעבר להכרה, והתכונות לא זזו. הן נובעות רק מכך שחיברנו שתי נקודות אמצע.
קטע אמצעים במשולש , ו-. כמה זה ?
להציג את התשובה והפתרון
70°. , ולכן ו- הן זוויות מתאימות.
הקשר לדמיון
מי שלמד דמיון משולשים יזהה: המשולש הקטן דומה למשולש .
יחס הדמיון הוא בדיוק . ומה עם השטח?
הטעות שנובעת ישירות מכך.
הצלעות הן חצי, אבל השטח הוא חצי בריבוע — כלומר רבע. זה בדיוק הכלל מפרק הדמיון.
ובכיוון ההפוך — איך מוכיחים שקטע הוא קטע אמצעים
עד עכשיו ידענו שהקטע הוא קטע אמצעים, והסקנו תכונות. עכשיו הכיוון ההפוך: נתון קטע במשולש, ורוצים להוכיח שהוא קטע אמצעים.
מספיק להראות שתיים מתוך ארבע התכונות. אבל יש צירוף אחד, ורק אחד, שאינו מספיק.
הצירוף שאינו עובד
«חוצה צלע אחת» ו«שווה למחצית הצלע שממול»: הצירוף הזה אינו מספיק.
שתי התכונות קובעות מאיפה הקטע יוצא ומה אורכו. הן לא קובעות את כיוונו.
כל צירוף שעובד קובע גם את הכיוון: דרך ההקבלה, או דרך נקודת האמצע השנייה.
תרגילים
תרגיל 1
במשולש, הצלע שממול לקטע האמצעים היא 12 ס״מ. מה אורך קטע האמצעים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 6
הפתרון:
קטע אמצעים הוא מחצית הצלע שממול
זו התכונה השלישית, והיא נכונה בכל משולש בלי יוצא מן הכלל.
תרגיל 2
במשולש, קטע האמצעים באורך 6 ס״מ. מה אורך הצלע שממולו?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 12
הפתרון:
הכיוון ההפוך — כופלים בשתיים
כמו התיכון ליתר, גם כאן התכונה עובדת בשני הכיוונים.
תרגיל 3
במשולש, הצלע שממול לקטע האמצעים היא 20 ס״מ. מה אורך קטע האמצעים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 10
הפתרון:
קטע אמצעים הוא מחצית הצלע שממול
זו התכונה השלישית, והיא נכונה בכל משולש בלי יוצא מן הכלל.
תרגיל 4
במשולש, קטע האמצעים באורך 10 ס״מ. מה אורך הצלע שממולו?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 20
הפתרון:
הכיוון ההפוך — כופלים בשתיים
כמו התיכון ליתר, גם כאן התכונה עובדת בשני הכיוונים.
תרגיל 5
במשולש, הצלע שממול לקטע האמצעים היא 7 ס״מ. מה אורך קטע האמצעים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 3.5
הפתרון:
קטע אמצעים הוא מחצית הצלע שממול
זו התכונה השלישית, והיא נכונה בכל משולש בלי יוצא מן הכלל.
תרגיל 6
במשולש, קטע האמצעים באורך 3.5 ס״מ. מה אורך הצלע שממולו?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 7
הפתרון:
הכיוון ההפוך — כופלים בשתיים
כמו התיכון ליתר, גם כאן התכונה עובדת בשני הכיוונים.
תרגיל 7
במשולש, הצלע שממול לקטע האמצעים היא 30 ס״מ. מה אורך קטע האמצעים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 15
הפתרון:
קטע אמצעים הוא מחצית הצלע שממול
זו התכונה השלישית, והיא נכונה בכל משולש בלי יוצא מן הכלל.
תרגיל 8
במשולש, קטע האמצעים באורך 15 ס״מ. מה אורך הצלע שממולו?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 30
הפתרון:
הכיוון ההפוך — כופלים בשתיים
כמו התיכון ליתר, גם כאן התכונה עובדת בשני הכיוונים.
תרגיל 9
במשולש, הצלע שממול לקטע האמצעים היא 15 ס״מ. מה אורך קטע האמצעים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 7.5
הפתרון:
קטע אמצעים הוא מחצית הצלע שממול
זו התכונה השלישית, והיא נכונה בכל משולש בלי יוצא מן הכלל.
תרגיל 10
במשולש, קטע האמצעים באורך 7.5 ס״מ. מה אורך הצלע שממולו?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 15
הפתרון:
הכיוון ההפוך — כופלים בשתיים
כמו התיכון ליתר, גם כאן התכונה עובדת בשני הכיוונים.
תרגיל 11
במשולש, הצלע שממול לקטע האמצעים היא 9 ס״מ. מה אורך קטע האמצעים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 4.5
הפתרון:
קטע אמצעים הוא מחצית הצלע שממול
זו התכונה השלישית, והיא נכונה בכל משולש בלי יוצא מן הכלל.
תרגיל 12
במשולש, קטע האמצעים באורך 4.5 ס״מ. מה אורך הצלע שממולו?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 9
הפתרון:
הכיוון ההפוך — כופלים בשתיים
כמו התיכון ליתר, גם כאן התכונה עובדת בשני הכיוונים.
תרגיל 13
במה שונה קטע אמצעים מגובה, תיכון וחוצה זווית?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ד הוא אינו יוצא מקודקוד אלא מחבר שתי נקודות אמצע
הפתרון:
שני קצותיו הם נקודות אמצע
שלושת הקטעים האחרים יוצאים כולם מקודקוד. זה ההבדל המבני, ושווה לזכור אותו.
תרגיל 14
מה היחס בין קטע האמצעים לצלע שממולו מבחינת כיוון?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ד הם מקבילים
הפתרון:
התכונה הרביעית
וזה נכון בכל משולש, בלי קשר לצורתו. אפשר לראות זאת בכלי: הקטעים אף פעם לא נוטים זה מול זה.
תרגיל 15
קטע אמצעים יוצר משולש קטן בתוך המשולש. איזה חלק מהשטח הוא תופס?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ד רבע
הפתרון:
יחס הדמיון — הצלעות הן חצי
ויחס השטחים הוא היחס בריבוע
זו בדיוק חוקיות הדמיון: הצלעות פי חצי, השטח פי רבע. הטעות הטבעית היא לענות «חצי».
תרגיל 16
במשולש שצלעותיו 10, 12 ו-16 ס״מ — מהו היקף המשולש הקטן שנוצר משלושת קטעי האמצעים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 19
הפתרון:
כל קטע אמצעים הוא מחצית הצלע שממולו
ומחברים
אפשר גם ישר: היקף המשולש הקטן הוא מחצית ההיקף הגדול — . זה נובע מיחס הדמיון.
תרגיל 17
כמה מתוך ארבע התכונות מספיק להראות כדי להוכיח שקטע הוא קטע אמצעים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 2
הפתרון:
שתי תכונות מספיקות
שתיים מספיקות — למעט צירוף אחד יחיד, שאינו קובע את כיוון הקטע.
תרגיל 18
איזה צירוף של שתי תכונות אינו מספיק כדי להוכיח שקטע הוא קטע אמצעים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: א חוצה צלע אחת + שווה למחצית הצלע שממול
הפתרון:
שתי התכונות קובעות מוצא ואורך
ולכן אפשר לסובב את הקטע
זה הצירוף היחיד שמשאיר את הכיוון חופשי. כל שאר הצירופים קובעים גם אותו — דרך ההקבלה או דרך נקודת האמצע השנייה.
תרגיל 19
מדוע דווקא הצירוף הזה נכשל?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ד כי הוא קובע מוצא ואורך, אבל לא כיוון
הפתרון:
שומר על שתי התכונות
אפשר לסובב את הקטע סביב נקודת האמצע: אורכו לא משתנה והמוצא לא משתנה — אבל הקצה השני כבר לא נופל על אמצע הצלע.
תרגיל 20
במשולש , הנקודה היא אמצע והנקודה היא אמצע . הוכיחו כי .
להציג את התשובה והפתרון
- אמצע — נתון
- אמצע — נתון
- — נקודת אמצע מחלקת את הצלע לשני חלקים שווים
- — נקודת אמצע מחלקת את הצלע לשני חלקים שווים
- — זווית משותפת לשני המשולשים
- — משפט דמיון צ.ז.צ
- — זוויות מתאימות במשולשים דומים שוות
- — אם זוויות מתאימות שוות — הישרים מקבילים
הפתרון:
שני יחסים שווים סביב הזווית
צ.ז.צ בדמיון
מתאימות שוות
שימו לב לכיוון: השתמשנו בזוויות המתאימות הפוך מהרגיל — לא «מקבילים ולכן שוות», אלא «שוות ולכן מקבילים».
תרגיל 21
במשולש נתון ש- היא אמצע , וש- ( על ). הוכיחו כי היא אמצע .
אמצע
להציג את התשובה והפתרון
- אמצע — נתון
- — נתון
- — נקודת אמצע מחלקת את הצלע לשני חלקים שווים
- — משפט תלס
- — הצבה:
- — מנה של שני קטעים שווה ל-1 רק כשהם שווים
הפתרון:
משפט תלס ()
כי אמצע
ולכן גם אמצע
זה הכיוון ההפוך של קטע האמצעים: מספיק לדעת שהקטע יוצא מנקודת אמצע אחת ומקביל לצלע, כדי שהקצה השני ייפול בדיוק על האמצע. משפט תלס עצמו (חלק חלקי חלק) מספיק כאן — לא צריך את ההרחבה הראשונה, כי לא מחפשים את .
תרגיל 22
במשולש הנקודה היא אמצע והנקודה היא אמצע . מה נובע מהנתונים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: — נובע מהנתונים · — נובע מהנתונים · שטח הוא רבע משטח — נובע מהנתונים · — לא נובע מהנתונים · — לא נובע מהנתונים · שטח הוא חצי משטח — לא נובע מהנתונים
הפתרון:
משפט קטע האמצעים
יחס השטחים הוא ריבוע יחס הדמיון
הוא קטע אמצעים: הוא מקביל ל- ושווה למחציתו, בכל משולש. המשולש דומה ל- ביחס , ולכן שטחו רבע — לא חצי. על הזוויות ב- ועל השוויון הנתונים לא אומרים כלום: הם תלויים בצורת המשולש.
תרגיל 23
במשולש הנקודות ו- הן אמצעי ו-. שטח המשולש הוא 36 סמ״ר. תלמיד חישב את שטח הטרפז . שורה אחת שגויה — מצאו אותה
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: →
הפתרון:
יחס השטחים הוא יחס הדמיון בריבוע
בסמ״ר
מה שנשאר מהמשולש הגדול
הצלעות הן חצי, אבל השטח הוא חצי בריבוע — רבע. עם יחס של רבע יוצא , וכל שאר השורות נכונות.
תרגיל 24
במשולש הנקודות ו- הן אמצעי הצלעות ו-. נתון , ו-. השלימו.
____, ____, ____, ולכן היקף המשולש הוא ____
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 5, 7, 8, ולכן היקף המשולש הוא 20
הפתרון:
ו- הן נקודות אמצע
קטע אמצעים
ההיקף
כל צלע של היא חצי מהצלע המתאימה של , ולכן גם ההיקף הוא חצי: .
תרגיל 25
במשולש , הוא קטע אמצעים ( על , על ). נתון . מהי , במעלות?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 65
הפתרון:
קטע אמצעים מקביל לצלע השלישית
זוויות מתאימות בין ישרים מקבילים
הטעות היא לחצות גם את הזווית. הצלע נחצית, אבל ההקבלה שומרת על הזווית.
תרגיל 26
קטע אמצעים במשולש . נתון ו-. מהו אורך ?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 14
הפתרון:
קטע אמצעים הוא חצי מהצלע השלישית
מציבים
פותרים
ומציבים בחזרה
השאלה על , לא על : מי שעוצר ב-5 לא ענה. בדיקה: , חצי מ-14.
תרגיל 27
שטח המשולש הוא 48 סמ״ר, ו- קטע אמצעים. מהו שטח הטרפז , בסמ״ר?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 36
הפתרון:
המשולש הקטן הוא רבע
הטרפז הוא מה שנשאר
הטרפז הוא שלושה רבעים מהמשולש, לא חצי. מי שחושב שהקטן הוא חצי יענה 24.
תרגיל 28
במשולש , אמצע , הנקודה על , ו-. לכן בהכרח אמצע .
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: לא נכון
הפתרון:
שתי התכונות קובעות מוצא ואורך
אפשר לסובב את סביב
לא בהכרח. על יש שתי נקודות במרחק מ-, ורק אחת מהן היא האמצע. בשרטוט, היא השנייה.
תרגיל 29
נתון קטע במשולש. אילו צירופים מוכיחים שהוא קטע אמצעים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: חוצה את שתי הצלעות — מספיק · חוצה צלע אחת + מקביל לצלע השלישית — מספיק · מקביל לצלע השלישית + שווה למחציתה — מספיק · חוצה צלע אחת + שווה למחצית הצלע השלישית — לא מספיק · מקביל לצלע השלישית, בלי שום תכונה נוספת — לא מספיק · חוצה צלע אחת, בלי שום תכונה נוספת — לא מספיק
הפתרון:
הזוג היחיד שנכשל: מוצא ואורך, בלי כיוון
תכונה אחת לבדה לא מספיקה אף פעם. מבין הזוגות, רק «חוצה צלע אחת + מחצית» נכשל: הוא לא קובע את הכיוון.