المثلث قائم الزاوية هو مثلث يوجد فيه زاوية قائمة أي قياسها 90 درجة، والعلاقة بين الأضلاع والزوايا الأخرى للمثلث القائم الزاوية هي أساس الحساب في المثلثات. حيث تسمى الضلع المقابلة للزاوية القائمة بالوتر، ويسمى الضلعان الآخران بالقاعدة والارتفاع. وفي حال كانت أطوال الأضلاع الثلاثة للمثلث القائم أعدادًا صحيحة، فيقال إن المثلث مثلث فيثاغورس وأطوال أضلاعه تُعرف مجتمعة بثلاثية فيثاغورس.
وعندما نريد حساب محيط ومساحة المثلث القائم، أولًا يجب معرفة أطوال أضلاع المثلث، حيث أن محيط المثلث القائم يساوي المجموع الكلي لجميع أضلاعه. أما مساحة المثلث فهي تساوي نصف مساحة المستطيل لأن المستطيل عبارة عن مثلثين قائمين.
كيف يتم حساب محيط المثلث القائم؟
توجد صيغ وتقنيات مختلفة تمكننا من إيجاد محيط المثلث القائم، حيث أن محيط المثلث القائم الزاوية هو مجموع أضلاعه. على سبيل المثال، إذا كانت a و b و c هي أضلاع مثلث قائم الزاوية، فإن محيطه سيكون: (a + b + c). وبما أنه مثلث قائم الزاوية، فيمكن القول إن محيطه هو مجموع أطوال ضلعيه والوتر. حيث توجد طرق مختلفة لإيجاد محيط المثلث القائم، سنذكر هذه الطرق وفقًا للمعايير المحددة.
الطريقة الأولى: عند إعطاء كل أطوال أضلاع المثلث قائم
وهذه الطريقة سهلة جدًا أي بمجرد معرفتنا بجميع أطوال أضلاع المثلث القائم، فسنحتاج إلى جمعها فقط مثلًا، إذا كانت c و d و a هي الأضلاع المعطاة، فإن المحيط = c + d + a.
الطريقة الثانية: عندما لا يتم إعطاء أطوال الأضلاع ولكن يتم رسم المثلث القائم بمقياس معين
في هذه الطريقة نستخدم مسطرة لقياس أطوال الأضلاع وإضافة قياس كل ضلع إلى جانبه، بالتالي يكون:
محيط المثلث القائم الزاوية = مجموع جميع أطوال الأضلاع التي تم قياسها بواسطة المسطرة.
الطريقة الثالثة: وهي عندما يكون معلوم طولي ضلعين فقط من المثلث القائم
وهذه الحالة، يجب علينا إيجاد طول الضلع المجهول وذلك باستخدام نظرية فيثاغورس، ثم نحسب محيط المثلث القائم. حيث تنص نظرية فيثاغورس على أن مربع طول الوتر يساوي مجموع مربعي طولي الضلعين القائمين وتعطى بالعلاقة:
مربع الوتر= مربع القاعدة + مربع الارتفاع.
فإذا كان لدينا مثلث قائم وكان a و d هما الضلعان اللذان يشكلان معًا زاوية 90 درجة، و c هو الوتر. لهذا، تتم كتابة نظرية فيثاغورس على النحو التالي: مربع c = مربع b + مربع a.
أمثلة على محيط مثلث قائم الزاوية
مثال 1
أوجد محيط المثلث القائم الزاوية إذا كانت طول القاعدة 4 وحدات والارتفاع 12 وحدة والوتر 20 وحدة.
الحل
المعطيات: القاعدة = 5 وحدات، الارتفاع = 10 وحدة، الوتر = 18 وحدة.
بالتالي محيط المثلث القائم = القاعدة + الارتفاع + الوتر = 5 + 10 + 18 = 33 وحدة.
مثال 2
أوجد محيط مثلث قائم الزاوية، إذا علمت أن الارتفاع يساوي 6 وحدات والقاعدة تساوي 4 وحدات.
الحل
المعطيات: القاعدة = 6 وحدات، الارتفاع = 8 وحدات.
ونلاحظ أن الوتر مجهول؟ لذلك لحساب الوتر، سنستخدم نظرية فيثاغورس.
مربع الوتر = مربع طول القاعدة+ مربع طول الارتفاع.
مربع الوتر = 6مربع + 8 مربع
مربع الوتر = 36+ 64
الوتر =الجذر التربيعي لل 100 = 10 وحدات.
هذا يؤدي أن محيط المثلث القائم = 8 + 6 + 10 = 24 وحدة.
مثال 3
أوجد محيط المثلث القائم الزاوية إذا كانت القاعدة 5 وحدات والوتر 13 وحدة.
الحل
المعطيات: القاعدة = 5 وحدات، الوتر = 13 وحدة، الارتفاع =؟
نجد الارتفاع باستخدام نظرية فيثاغورث.
مربع الوتر= مربع القاعدة + مربع الارتفاع
13مربع = 5 مربع + مربع الارتفاع
نعوض:
(13) 2 – (5) 2 = مربع الارتفاع
169- 25 = 144
الارتفاع = 12 وحدة
إذن، محيط المثلث القائم الزاوية = 5 + 13 + 12 = 30 وحدة.
كيفية اشتقاق صيغة مساحة المثلث القائم؟
إذا رسمنا مستطيل طوله l وعرضه w، ثم رسمنا أحد قطرية نرى أن قطر المستطيل قسمه إلى مثلثين قائمين. وكما نعلم أن مساحة المستطيل = الطول × العرض بالتالي فإن مساحة المستطيل تساوي ضعف مساحة المثلث القائم.
بالتالي مساحة المثلث القائم = 1/2 × الطول × العرض. ولكن عادة ما يسمى الضلعين القائمين بالقاعدة والارتفاع.
أي تصبح صيغة مساحة المثلث القائم = 1/2 × القاعدة × الارتفاع.
ولا ننسى الاستعانة بنظرية فيثاغورس التي تنص على أنه في المثلث القائم، يكون مربع الوتر هو مجموع مربعي الضلعين الآخرين. أي مربع الوتر = مربع القاعدة + مربع الارتفاع.
على الرغم من أنه لا يمكن إيجاد مساحة المثلث القائم باستخدام الوتر فقط ، لكن من الممكن إيجاد مساحته إذا علمنا أحد القاعدة والارتفاع مع الوتر.
كيف يمكن حساب مساحة المثلث القائم؟
مساحة المثلث القائم هي الجزء المغطى داخل حدود المثلث. هنا سنذكر أمثلة لنتعلم كيفية إيجاد مساحة المثلث القائم بأطوال معطاة وكيفية حساب هذه الأطوال إذا تعطى.
المثال الأول عندما يعطى طول القاعدة والارتفاع
أوجد مساحة مثلث قائم إذا علمت أن ارتفاعه 9 سم، وطول القاعدة 10 سم.
الحل
مساحة المثلث القائم = 1/2 × القاعدة × الارتفاع.
نعوّض بقيم الأساس والارتفاع
مساحة المثلث = 1/2 × 10 × 9
بالتالي مساحة المثلث = 45 سم مربع.
تذكر: يجب أن تكون الإجابة النهائية بوحدات مربعة.
المثال الثاني عندما يكون ارتفاع مجهول
أوجد مساحة المثلث ABC قائم الزاوية، طول القاعدة 5 سم، ووطول وتره 13 سم؟
الحل
أولًا علينا حساب الارتفاع وليكن d باستخدام نظرية فيثاغورس.
مربع الوتر = مربع القاعدة + مربع الارتفاع نعوّض
13 مربع = 5 مربع+مربع d
169 = 25 + مربع d
d =12 ومنه نجد
مساحة المثلث القائم = 1/2 × 5× 12 =30 سم مربع.
مثال3
أوجد مساحة مثلث قائم طول قاعدته 6 متر ووتره 10 متر.
الحل
نقوم بتعوّيض القيم المعطاة في نظرية فيثاغورس، فيكون:
مربع الوتر = مربع القاعدة + مربع الارتفاع
10مربع = 6مربع + مربع الارتفاع
100 = 36 + مربع الارتفاع
مربع الارتفاع = 64
الارتفاع = الجذر التربيعي (64) = 8 متر.
بالتالي تكون مساحة المثلث المعطى = 1/2 × القاعدة × الارتفاع = 1/2 × 6 × 8 = 24 متر مربع.
في النهاية
نستنتج من كل ما سبق ما يلي:
- مساحة المثلث القائم هي المساحة الإجمالية أو المنطقة التي يغطيها مثلث قائم الزاوية. يتم التعبير عنها بوحدات مربعة.
- مساحة المثلث القائم هي 1/2 × القاعدة × الارتفاع والجواب بالوحدات مربعة.
- للحصول على محيط المثلث نجمع كل الأضلاع فقط. في حالة وجود ضلعين فقط، ونستخدم نظرية فيثاغورس لإيجاد الضلع الثالث.
- لإيجاد مساحة المثلث القائم بدون القاعدة؟ إذا تم إعطاء ارتفاع ووتر المثلث القائم فقط، فقبل إيجاد مساحة المثلث، يجب إيجاد القاعدة باستخدام نظرية فيثاغورس. ثم يمكننا استخدام الصيغة 1/2 × القاعدة × الارتفاع لإيجاد المساحة.
- لإيجاد مساحة المثلث القائم بدون الارتفاع، قبل إيجاد مساحة المثلث أولًا يجب إيجاد الارتفاع باستخدام نظرية فيثاغورس. ثم يمكننا استخدام الصيغة 1/2 × القاعدة × الارتفاع لإيجاد المساحة.
- لا يمكن إيجاد مساحة المثلث القائم إذا أعطي الوتر فقط. لذلك نحتاج إلى معرفة القاعدة والارتفاع واحدًا على الأقل مع الوتر لإيجاد المساحة.
المصادر
مساحة المثلث القائم – cuemath
محيط المثلث القائم الزاوية – cuemath
مثلث قائم – wikipedia
