עד עכשיו ידענו שהמרובע הוא מקבילית, והסקנו תכונות.
עכשיו הכיוון ההפוך: נתון מרובע, ורוצים להוכיח שהוא מקבילית. יש לזה חמש דרכים, ומספיקה אחת.
נתון ש- ו-. איזו דרך מתאימה?
להציג את התשובה והפתרון
החמישית: האלכסונים חוצים זה את זה. אין צורך לדעת דבר על הצלעות.
הדרך השלישית — למה זוג אחד מספיק
זו הדרך שנראית «חלשה מדי»: זוג צלעות אחד בלבד?
אבל אם הזוג מקביל וגם שווה, שתי הצלעות האחרות נאלצות להיסגר במקביל.
ובדיוק כאן נמצאת הטעות הנפוצה של הפרק.
מקביל בזוג אחד ושווה בזוג האחר אינו מספיק — כך נראה גם טרפז שווה שוקיים, שאינו מקבילית. שני התנאים חייבים לחול על אותו זוג צלעות.
מרובע שבו זוג צלעות גם שוות וגם מקבילות — מה הוא?
להציג את התשובה והפתרון
מקבילית. זה משפט הזיהוי הנוח ביותר: זוג אחד שעושה שתי עבודות.
הוכחה לדוגמה
במרובע נתון ש- ו-. הוכיחו שהמרובע מקבילית.
מקבילית
נתון
נתון
זוויות מתחלפות בין ישרים מקבילים שוות
צלע משותפת לשני המשולשים
משפט חפיפה צ.ז.צ
זוויות מתאימות במשולשים חופפים שוות
זוויות מתחלפות שוות — ולכן הישרים מקבילים
מרובע ששני זוגות צלעותיו הנגדיות מקבילים (ההגדרה)
ההוכחה אינה מצטטת את המשפט שהיא מוכיחה: היא יורדת עד ההגדרה — שני זוגות צלעות מקבילים. מעכשיו מותר לצטט את המשפט עצמו, ובשאלה שנתוניה מתאימים לו בדיוק, ההוכחה מתקצרת לשלוש שורות.
אחרי שהוכחנו שהמרובע מקבילית, כל ארבע התכונות נפתחות בפנינו. זה בדרך כלל הצעד הראשון בשאלה ארוכה, לא הסוף שלה.
איזו דרך לבחור?
בוחרים את הדרך לפי מה שנתון בשאלה. קודם סורקים מה יש ביד.
תרגילים
תרגיל 1
כמה דרכים שונות יש להוכיח שמרובע הוא מקבילית, וכמה מהן צריך?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ד חמש דרכים, ומספיקה אחת
הפתרון:
כל דרך היא משפט שלם בפני עצמו
בוחרים את הדרך שהנתונים כבר מובילים אליה.
תרגיל 2
נתון: וגם . מה אפשר להסיק?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: א המרובע מקבילית
הפתרון:
הדרך השלישית
שתי הצלעות האחרות נאלצות להיסגר במקביל — אין להן ברירה. זוג נגדי מקביל ושווה
תרגיל 3
נתון: וגם . האם המרובע בהכרח מקבילית?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ד לא
הפתרון:
המקבילות והשוויון על זוגות שונים
דוגמה נגדית שמקיימת את שני התנאים
זו בדיוק המלכודת: שני התנאים חייבים לחול על אותו זוג צלעות. התנאים חלים על זוגות שונים
תרגיל 4
במרובע האלכסונים נחתכים ב-, ונתון ו-. מה נכון?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ג המרובע מקבילית
הפתרון:
הדרך החמישית
שימו לב ששני האלכסונים נחצים — אם רק אחד מהם נחצה, זה דלתון ולא מקבילית. האלכסונים חוצים זה את זה
תרגיל 5
בשאלה נתונים אורכי כל ארבע הצלעות. איזו דרך הכי נוחה?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ד שני זוגות של צלעות נגדיות שוות
הפתרון:
הנתונים כבר בשפה של הדרך הזו
הדרך הנכונה היא זו שאפשר להגיע אליה בלי לייצר נתונים חדשים.
תרגיל 6
מה ההבדל בין «תכונה» לבין «דרך הוכחה»?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ב תכונה נובעת מכך שזו מקבילית; דרך הוכחה מובילה למסקנה שזו מקבילית
הפתרון:
כיוון אחד
והכיוון ההפוך
המשפטים נשמעים כמעט זהים, אבל החץ הפוך. לכן חשוב לדעת באיזה כיוון עובדים.
תרגיל 7
במקבילית האלכסונים ו- נחתכים בנקודה . הוכיחו כי — כלומר שהאלכסון חוצה את האלכסון .
להציג את התשובה והפתרון
- מקבילית — נתון
- ו- אלכסונים הנחתכים ב- — נתון
- — במקבילית הצלעות הנגדיות מקבילות
- — במקבילית הצלעות הנגדיות שוות
- — זוויות מתחלפות בין ישרים מקבילים שוות
- — זוויות מתחלפות בין ישרים מקבילים שוות
- — משפט חפיפה ז.צ.ז
- — צלעות מתאימות במשולשים חופפים שוות
הפתרון:
תכונות המקבילית
מתחלפות בין מקבילים
ז.צ.ז
צלעות מתאימות
אותו מהלך בדיוק נותן גם — ולכן האלכסונים חוצים זה את זה. זו התכונה שבה משתמשים הכי הרבה בהוכחות על מקבילית.
תרגיל 8
במקבילית האלכסונים נחתכים ב-. הקטע עובר דרך ומחבר את הצלעות הנגדיות ( על , על ). נתון: ס״מ, ס״מ, , . חשבו את היקף המקבילית בס״מ.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 90
הפתרון:
ז.צ.ז: (האלכסונים חוצים זה את זה), זוויות מתחלפות () וקודקודיות ב-
צלעות מתאימות במשולשים חופפים
הצלע כולה
ב- ישר הזווית: הצלע שמול שווה מחצית היתר
היקף המקבילית
שני כלים נפגשים: חפיפה דרך מרכז המקבילית (כל קטע העובר דרך נחצה בו), והמשפט על הצלע שמול .
תרגיל 9
במקבילית הקטע חוצה את הזווית . על המשך (מעבר ל-) מסמנים נקודה כך ש-; הנקודה נמצאת על המשך (מעבר ל-). הוכיחו: .
להציג את התשובה והפתרון
- מקבילית — נתון
- חוצה את — נתון
- על המשך מעבר ל- — נתון
- — נתון
- על המשך מעבר ל- — נתון
- נסמן — סימון נוח — כל הזוויות ייכתבו באמצעותו
- — זוויות חד-צדדיות בין ישרים מקבילים משלימות ל-
- — זוויות צמודות משלימות ל-
- שווה-שוקיים — משולש שיש בו שתי צלעות שוות הוא שווה-שוקיים
- — במשולש שווה-שוקיים זוויות הבסיס שוות
- — סכום הזוויות במשולש שווה
- — חוצה זווית מחלק אותה לשתי זוויות שוות
- — זו אותה זווית: על הקרן ו- על הקרן
- — סכום הזוויות במשולש שווה
הפתרון:
חד-צדדיות בין , ואז זווית צמודה
: זוויות הבסיס במשולש שווה-השוקיים
חוצה את , ו- על הישר
סכום הזוויות במשולש — וה- מתבטל
הרגע היפה: לא יודעים כמה שווה — ולא צריך. הוא מתבטל מעצמו, ולכן התוצאה נכונה לכל מקבילית.
תרגיל 10
במרובע נתון וגם . הוכיחו כי הוא מקבילית.
מקבילית
להציג את התשובה והפתרון
- — נתון
- — נתון
- — זוויות מתחלפות בין ישרים מקבילים שוות
- — צלע משותפת לשני המשולשים
- — משפט חפיפה צ.ז.צ
- — צלעות מתאימות במשולשים חופפים שוות
- מקבילית — מרובע שבו שני זוגות הצלעות הנגדיות שווים הוא מקבילית
הפתרון:
מתחלפות
צ.ז.צ
ולכן גם הזוג השני שווה
זהו אחד ממשפטי ה«דרכים להוכיח מקבילית»: זוג צלעות נגדיות שהוא גם מקביל וגם שווה — מספיק. שים לב שצריך את שניהם.
תרגיל 11
בשרטוט 4 נתונה מקבילית . הנקודות ו- נמצאות על האלכסון , ונתון . א. הוכיחו: .
להציג את התשובה והפתרון
- מקבילית — נתון
- ו- על האלכסון — נתון
- — נתון
- — במקבילית הצלעות הנגדיות שוות
- — במקבילית הצלעות הנגדיות מקבילות
- — זוויות מתחלפות בין ישרים מקבילים שוות (החותך )
- — משפט חפיפה צ.ז.צ
הפתרון:
תכונות המקבילית
זוויות מתחלפות, עם החותך
צ.ז.צ: , הזווית,
הזווית שבין שתי הצלעות היא הזווית שעל האלכסון — ולכן מגיעים אליה דרך המקבילות, לא דרך חפיפה.
תרגיל 12
בשרטוט 4 נתונה מקבילית . הנקודות ו- נמצאות על האלכסון , ונתון . ב. הוכיחו: מרובע הוא מקבילית.
מרובע הוא מקבילית
להציג את התשובה והפתרון
- מקבילית — נתון
- ו- על האלכסון — נתון
- — נתון
- — הוכח בסעיף א
- — צלעות מתאימות במשולשים חופפים שוות
- — במקבילית הצלעות הנגדיות שוות
- — במקבילית הצלעות הנגדיות מקבילות
- — זוויות מתחלפות בין ישרים מקבילים שוות (החותך )
- — משפט חפיפה צ.ז.צ
- — צלעות מתאימות במשולשים חופפים שוות
- מרובע הוא מקבילית — מרובע שבו שני זוגות הצלעות הנגדיות שווים הוא מקבילית
הפתרון:
מהחפיפה שבסעיף א
תכונות המקבילית וזוויות מתחלפות
צ.ז.צ, וצלעות מתאימות
שני זוגות צלעות נגדיות שוות
סעיף א נתן זוג אחד; חפיפה שנייה, באותו מבנה, נותנת את הזוג השני.
תרגיל 13
בשרטוט 4 נתונה מקבילית . הנקודות ו- נמצאות על האלכסון , ונתון . ג. נתון בנוסף . חשבו את (בדרגות).
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 110
הפתרון:
זוויות חד-צדדיות בין
במקבילית, כל שתי זוויות סמוכות משלימות ל-, וכל שתי זוויות נגדיות שוות.
תרגיל 14
במרובע האלכסונים נחתכים ב-. האם הנתון מספיק כדי להוכיח ש- מקבילית?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: וגם — מספיק · וגם — מספיק · וגם — מספיק · וגם — מספיק · וגם — לא מספיק · — לא מספיק · בלבד — לא מספיק
הפתרון:
מתקיים גם בטרפז שווה שוקיים — לא מספיק
שני האלכסונים נחצים — מספיק
ארבעת הנתונים הראשונים הם מחמש הדרכים להוכיח מקבילית. «מקביל בזוג אחד ושווה בזוג האחר» מתקיים גם בטרפז שווה שוקיים. אלכסונים שווים לבד מתקיימים גם בטרפז שווה שוקיים. ואם רק אלכסון אחד נחצה — זה יכול להיות דלתון.
תרגיל 15
במרובע האלכסונים נחתכים ב-, ונתון ו-. בהוכחה שורה אחת שגויה — מצאו אותה
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: →
הפתרון:
מרובע שאלכסוניו חוצים זה את זה
המסקנה נכונה, אבל הנימוק לא: בנתונים אין שום מידע על הצלעות. הנתון מדבר על האלכסונים — ולכן הדרך המתאימה היא החמישית: מרובע שאלכסוניו חוצים זה את זה הוא מקבילית.
תרגיל 16
השלימו
במרובע האלכסונים נחתכים בנקודה . נתון , , ו-. כדי שהאלכסונים יחצו זה את זה, וכך יהיה מקבילית, צריך ____ ו- ____.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: במרובע האלכסונים נחתכים בנקודה . נתון , , ו-. כדי שהאלכסונים יחצו זה את זה, וכך יהיה מקבילית, צריך 5 ו- 4.
הפתרון:
האלכסונים חוצים זה את זה כש- אמצע של שניהם: וגם .
תרגיל 17
במרובע האלכסונים נחתכים ב-. איזה נתון מספיק כדי לקבוע שהוא מקבילית?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: וגם — מספיק · וגם — מספיק · וגם — מספיק · וגם — מספיק · וגם — לא מספיק · בלבד — לא מספיק · בלבד — לא מספיק
הפתרון:
כך נראה גם טרפז שווה שוקיים
כל דרך היא שני נתונים. ובדרך השלישית, שניהם על אותו זוג.
תרגיל 18
במרובע האלכסונים נחתכים ב-. נתון , ו-. לאיזה המרובע הוא מקבילית?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 4
הפתרון:
צריך גם : אז האלכסונים חוצים זה את זה
פותרים
בדיקה
לבד לא מספיק: צריך ששני האלכסונים ייחצו.
תרגיל 19
התאימו כל נתון לדרך שהוא פותח
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: — שני זוגות צלעות נגדיות שוות · — האלכסונים חוצים זה את זה · — זוג אחד, מקביל וגם שווה · — שני זוגות זוויות נגדיות שוות
הפתרון:
שני זוגות שווים: הדרך השנייה
זוג אחד, מקביל וגם שווה: הדרך השלישית
כל נתון מדבר בשפה של דרך אחת. הדרך הקצרה היא זו שהנתונים כבר מובילים אליה.
תרגיל 20
במרובע נתון וגם . לכן בהכרח מקבילית.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: לא נכון
הפתרון:
מקביל בזוג אחד, שווה בזוג השני
מקיים את שני הנתונים, ואינו מקבילית
לא נכון. שני התנאים של הדרך השלישית חייבים לחול על אותו זוג.
תרגיל 21
במרובע נתון וגם . לכן מקבילית.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: נכון
הפתרון:
זוויות חד-צדדיות בין המקבילים ו-
כי
הדרך הרביעית
נכון. זוג מקבילים אחד וזוג זוויות נגדיות אחד מספיקים: הזוג השני של הזוויות נובע מהם.