شرح المضلعات المتشابهة
تُعرّف المضلعات المتشابهة (بالإنجليزية: Similar Polygons) بأنّها المضلعات الهندسية التي تتشابه في الشكل الخارجي ولكنها تختلف في الحجم، وبالتالي فإنّها تشترك فقط في قياس الزوايا المتناظرة وتتناسب في أطوال الأضلاع المتناظرة.
بينما تُعرّف المضلعات (بالإنجليزية: Polygons) بأنّها أشكال هندسية ثنائية الأبعاد تتكون من خطوط مستقيمة، ومن الأمثلة عليها: المستطيل، والمربع، والنجوم، والمثلث، وبالتالي لا يُمكن تسمية الدائرة مضلع لأنّه تتكون من خطوط منحنية.
على سبيل المثال: إذا كان هناك مثلث وقد تم تكبير حجمه فإنّ المثلث الجديد المُكبر يتشابه مع المثلث الأصلي ويُسمى هذان المثلثين بمضلعين متشابهين، وبالتالي فإنّ قياس زوايا المثلثين متساوية وستكون قيمتها نفس قيمة زوايا المثلث الأصلي.
وعلى نحو آخر: إذا كانت قياس إحدى الزوايا في المثلث الأصلي تساوي 45 فإنّ قياسها سوف يبقى 45 في المثلث المُكبر، بينما سوف يزداد طول كل ضلع من أضلاع المثلث بنسبة ثابتة؛ أي أنّ الضلع الأول سوف يزداد بنسبة تساوي النسبة التي ازداد بها الضلع الثاني والضلع الثالث.
خصائص المضلعات المتشابهة
تتميز المضلعات المتشابهة بعدة خصائص وهي كما يأتي:
- الزوايا المتناظرة في المضلعين المتشابهين متساوية في القياس
جميع الزوايا الخارجية والداخلية المتناظرة في المضلعين المتشابهين متساوية في القياس.
- تتناسب الأضلاع المتناظرة في المضلعين المتشابهين
تتناسب جميع الأضلاع المتناظرة في المضلعين المتشابهين بنسبة ثابتة، على سبيل المثال: إذا كان المثلث (أ ب جـ) القائم الزاوية في ب يتشابه مع المثلث (و د هـ) القائم الزاوية في د، فإنّ النسبة بين أطوال أضلاع المثلثين كما يأتي:
(أ ب / و د) = (ب جـ / د هـ) = (أ جـ / و هـ)
وتُستخدم هذه النسبة لإيجاد أطوال الأضلاع المجهولة في المضلعات المتشابهة، بحيث يُمكن إيجاد طول أحد الأضلاع من خلال إيجاد النسبة باستخدام الأطوال المعروفة قيمتها ثم استخدام هذه النسبة مع طول الضلع المتناظر للضلع المجهول لإيجاد قيمته.
أمثلة على المضلعات المتشابهة
ندرج فيما يأتي بعض الأمثلة على حساب زوايا وأطوال أضلاع المضلعات المتشابهة:
قياس الزوايا في المضلعات المتشابهة
مثال: المثلث و د هـ القائم الزاوية في د فيه طول الضلع ود يساوي 5 سم وطول الضلع د هـ يساوي 8 سم، وقياس الزاوية (و) تساوي 60 درجة وقياس الزاوية (هـ) تساوي 30 درجة، أوجد قياس زوايا المثلث أ ب جـ القائم الزاوية في ب، إذا علمتَ بأنّ المثلث أ ب جـ يتشابه مع المثلث و د هـ.
الحل:
- وبما أنّ المثلثين متشابهان فإنّ قياس زوايا المثلث أ ب جـ تساوي قياس الزوايا و د هـ، وذلك على النحو الآتي:
- ∠و = ∠أ = 60 درجة.
- ∠د = ∠ب = 90 درجة.
- ∠هـ = ∠جـ = 30 درجة.
أطوال أضلاع المضلعات المتشابهة
مثال: جد عرض المستطيل (ب) إذا علمتَ بأنّ طوله يساوي 6 سم، وطول المستطيل (أ) يساوي 12 سم وعرضه يساوي 4.5 سم، والمستطيل ب يتشابه مع المستطيل أ.
الحل:
- وبما أنّ المستطيلين متشابهان فإنّ النسبة بين أطوال الأضلاع المتناظرة للمستطيلين متساوية، وبالتالي فإنّ:
- طول المستطيل (أ) / طول المستطيل (ب) = عرض المستطيل (أ) / عرض المستطيل (ب)
- 12 / 6 = 4.5 / س
- 2 = 4.5 / س
- 2 س = 4.5
- س = 4.5 / 2 = 2.25
- عرض المستطيل (ب) = 2.25 سم.
إثبات بأنّ المضلعات متشابهة
مثال: أثبت بأنّ المستطيل (أ) يتشابه مع المستطيل (ب)، إذا علمتَ بأنّ طول المستطيل (أ) يساوي 8.2 سم وعرضه يساوي 6.5 سم، وطول المستطيل (ب) يساوي 3.28 سم وعرضه يساوي 2.6 سم.
الحل:
- لإثبات بأنّ المستطيلين متشابهان يجب أن تكون جميع الزوايا في المضلعين متساوية في القياس، والنسبة بين أطوال الأضلاع متساوية، وذلك على النحو الآتي:
- تحقق من قياس الزوايا:
- جميع زوايا أي مستطيل قياسها 90 درجة وبالتالي فإنّ زوايا المستطيل (أ) تساوي قياس زوايا المستطيل (ب)
- التحقق من النسبة بين أطوال الأضلاع:
- النسبة بين أطوال طول المستطيلين = طول المستطيل (أ) / طول المستطيل (ب)
- 8.2 / 3.28 = 2.5
- النسبة بين أطوال عرض المستطيلين= عرض المستطيل (أ) / عرض المستطيل (ب)
- 6.5 / 2.6 =2.5
- طول المستطيل (أ) / طول المستطيل (ب) = عرض المستطيل (أ) / عرض المستطيل (ب)
- 2.5 = 2.5
- وبالتالي فإنّ المستطيل (أ) يتشابه مع المستطيل (ب)
