المثلث: المتفاوتة المثلثية وواسط قطعة
Le Triangle : Inégalité triangulaire et Médiatrice d'un segment
السنة الأولى إعدادي — مسلك دولي BIOF — الدرس 06
في هذا الدرس سنتعرّف على المثلث وعناصره، ثم ندرس المتفاوتة المثلثية وشرط إنشاء مثلث، بعد ذلك ننتقل إلى أنواع المثلثات، وأخيراً واسط قطعة (المنصّف العمودي) وخاصياته.
I
تعريف المثلث وعناصره
Définition du triangle et ses élémentsتعريف / Définition
المثلث (Le triangle) هو شكل هندسي مكوّن من ثلاث قطع مستقيمية تربط بين ثلاث نقط غير مستقيمية (trois points non alignés).
\[
\text{المثلث } ABC \quad \text{يُرمز له بـ:} \quad \triangle ABC
\]
المثلث \(\triangle ABC\) : رؤوسه \(A, B, C\) — أضلاعه \([AB], [AC], [BC]\) — زواياه \(\widehat{A}, \widehat{B}, \widehat{C}\)
مصطلحات / Vocabulaire
| العنصر | Élément | الرمز / Notation |
|---|---|---|
| الرؤوس | Sommets | \(A\;,\;B\;,\;C\) |
| الأضلاع | Côtés | \([AB]\;,\;[AC]\;,\;[BC]\) |
| أطوال الأضلاع | Longueurs | \(c=AB\;,\;b=AC\;,\;a=BC\) |
| الزوايا | Angles | \(\widehat{A}\;,\;\widehat{B}\;,\;\widehat{C}\) |
خاصية / Propriété
مجموع زوايا المثلث يساوي دائماً \(180°\):
\[
\boxed{\widehat{A} + \widehat{B} + \widehat{C} = 180°}
\]
✎ Exemple 1 :
Dans le triangle \(ABC\), on donne : \(\widehat{A}=65°\) et \(\widehat{B}=48°\). Calculer \(\widehat{C}\).
\[
\widehat{C} = 180° - \widehat{A} - \widehat{B} = 180° - 65° - 48° = \boxed{67°}
\]
Vérification : \(65° + 48° + 67° = 180° \;\checkmark\)
II
المتفاوتة المثلثية
L'inégalité triangulaireمبرهنة / Théorème
في كل مثلث، طول كلّ ضلع أصغر تماماً من مجموع طولي الضلعين الآخرين:
\[
\boxed{
\text{Dans tout triangle } ABC :\quad
\begin{cases}
AB < AC + BC \\
AC < AB + BC \\
BC < AB + AC
\end{cases}
}
\]
💡 ملاحظة / Remarque :
عملياً، يكفي التحقّق من أنّ أطول ضلع أصغر تماماً من مجموع الضلعين الآخرين.
عملياً، يكفي التحقّق من أنّ أطول ضلع أصغر تماماً من مجموع الضلعين الآخرين.
\[
\text{أطول ضلع} < \text{مجموع الضلعين الآخرين}
\]
شرط الإنشاء / Condition de construction
يمكن إنشاء مثلث بأطوال أضلاع \(a\) و \(b\) و \(c\) إذا وفقط إذا تحقّقت المتفاوتة المثلثية.بفرض أنّ \(a \geqslant b \geqslant c\) (أي \(a\) هو الأكبر):
\[
\boxed{a < b + c \quad \Longleftrightarrow \quad \text{المثلث قابل للإنشاء}}
\]
- إذا كان \(a < b + c\) → المثلث قابل للإنشاء ✓
- إذا كان \(a = b + c\) → النقط الثلاث مستقيمية (لا يوجد مثلث) ✗
- إذا كان \(a > b + c\) → المثلث غير قابل للإنشاء ✗
✎ Exemple 2 :
Peut-on construire un triangle \(ABC\) avec : \(AB = 7\text{ cm}\;;\;AC = 4\text{ cm}\;;\;BC = 5\text{ cm}\) ?Le plus grand côté : \(AB = 7\text{ cm}\).
Somme des deux autres : \(AC + BC = 4 + 5 = 9\text{ cm}\).
Vérification : \[ AB = 7 < 9 = AC + BC \quad \checkmark \] \[ \boxed{\text{Oui, le triangle } ABC \text{ est constructible.}} \]
✎ Exemple 3 :
Peut-on construire un triangle \(DEF\) avec : \(DE = 10\text{ cm}\;;\;DF = 3\text{ cm}\;;\;EF = 4\text{ cm}\) ?Le plus grand côté : \(DE = 10\text{ cm}\).
Somme des deux autres : \(DF + EF = 3 + 4 = 7\text{ cm}\).
Vérification : \[ DE = 10 > 7 = DF + EF \quad \boldsymbol{\times} \] \[ \boxed{\text{Non, le triangle } DEF \text{ n'est pas constructible.}} \]
✎ Exemple 4 :
Peut-on construire un triangle avec les côtés : \(8\text{ cm}\;;\;3\text{ cm}\;;\;5\text{ cm}\) ?Le plus grand côté : \(8\text{ cm}\).
Somme des deux autres : \(3 + 5 = 8\text{ cm}\).
Vérification : \[ 8 = 8 \quad \implies \quad 8 \not< 8 \] \[ \boxed{\text{Non, les trois points seraient alignés (pas de triangle).}} \]
⚠️ عندما يكون أطول ضلع يساوي مجموع الضلعين الآخرين، النقط الثلاث مستقيمية (alignés) ولا يتشكّل مثلث. يجب أن يكون التفاوت صارماً (\( < \) وليس \( \leqslant \)).
III
أنواع المثلثات حسب الأضلاع
Types de triangles selon les côtésمثلث مختلف الأضلاع
Triangle scalène (quelconque)
\(AB \neq AC \neq BC\)
مثلث متساوي الساقين
Triangle isocèle
ضلعان متساويان
مثلث متساوي الأضلاع
Triangle équilatéral
ثلاثة أضلاع متساوية ، كل زاوية \(= 60°\)
| النوع | Type | الخاصية / Propriété |
|---|---|---|
| مختلف الأضلاع | Scalène | الأضلاع الثلاثة مختلفة الأطوال |
| متساوي الساقين | Isocèle | \(AB = AC\) ، والزاويتان عند القاعدة متساويتان: \(\widehat{B}=\widehat{C}\) |
| متساوي الأضلاع | Équilatéral | \(AB = AC = BC\) ، وكل زاوية \(= 60°\) |
IV
أنواع المثلثات حسب الزوايا
Types de triangles selon les anglesمثلث حاد الزوايا
Triangle acutangle
كل زواياه حادة: \(\widehat{A}, \widehat{B}, \widehat{C} < 90°\)
مثلث قائم الزاوية
Triangle rectangle
فيه زاوية قائمة \(= 90°\)
مثلث منفرج الزاوية
Triangle obtusangle
فيه زاوية منفرجة \(> 90°\)
💡 ملاحظة / Remarque :
يمكن أن يكون المثلث قائم الزاوية ومتساوي الساقين في آنٍ واحد (triangle rectangle isocèle).
في هذه الحالة: \(\widehat{A}=90°\) و \(\widehat{B}=\widehat{C}=45°\).
يمكن أن يكون المثلث قائم الزاوية ومتساوي الساقين في آنٍ واحد (triangle rectangle isocèle).
في هذه الحالة: \(\widehat{A}=90°\) و \(\widehat{B}=\widehat{C}=45°\).
V
واسط قطعة (المنصّف العمودي)
La médiatrice d'un segmentتعريف / Définition
واسط القطعة \([AB]\) (La médiatrice du segment \([AB]\)) هو المستقيم الذي يمرّ من منتصف القطعة \([AB]\) ويكون عمودياً عليها.
\[
(\Delta) \text{ est la médiatrice de } [AB]
\quad \Longleftrightarrow \quad
\begin{cases}
(\Delta) \perp (AB) \\[4pt]
(\Delta) \text{ passe par le milieu } M \text{ de } [AB]
\end{cases}
\]
حيث \(M\) منتصف \([AB]\) أي \(MA = MB\).
\((\Delta)\) واسط القطعة \([AB]\) : تمرّ من المنتصف \(M\) وعمودية على \((AB)\)
VI
خاصيات واسط قطعة
Propriétés de la médiatriceخاصية 1 — المباشرة / Propriété directe
إذا كانت النقطة \(P\) تنتمي إلى واسط القطعة \([AB]\)، فإنّ \(P\) تبعد بنفس المسافة عن \(A\) و \(B\):
\[
\boxed{P \in \text{médiatrice de } [AB] \implies PA = PB}
\]
\(P \in (\Delta)\) واسط \([AB]\) ، إذن \(PA = PB\)
✎ Exemple 5 :
La droite \((\Delta)\) est la médiatrice de \([AB]\). Le point \(P\) appartient à \((\Delta)\).On donne : \(PA = 6\text{ cm}\). Quelle est la longueur de \(PB\) ?
D'après la propriété 1 de la médiatrice : \[ P \in (\Delta) \implies PA = PB \implies \boxed{PB = 6\text{ cm}} \]
خاصية 2 — العكسية / Réciproque
إذا كانت النقطة \(P\) تبعد بنفس المسافة عن \(A\) و \(B\)، فإنّ \(P\) تنتمي إلى واسط القطعة \([AB]\):
\[
\boxed{PA = PB \implies P \in \text{médiatrice de } [AB]}
\]
✎ Exemple 6 :
On sait que \(PA = PB = 5\text{ cm}\).D'après la réciproque (propriété 2) : \[ PA = PB \implies \boxed{P \text{ appartient à la médiatrice de } [AB]} \]
تلخيص / Synthèse
\[
\boxed{P \in \text{médiatrice de } [AB] \quad \Longleftrightarrow \quad PA = PB}
\]
واسط القطعة \([AB]\) هو مجموعة جميع النقط المتساوية البعد عن \(A\) و \(B\).
VII
واسطات المثلث والدائرة المحيطة
Médiatrices d'un triangle et cercle circonscritخاصية / Propriété
واسطات أضلاع المثلث الثلاثة تتقاطع في نقطة وحيدة تُسمّى مركز الدائرة المحيطة (centre du cercle circonscrit) ويُرمز لها بـ \(O\).
\[
\boxed{OA = OB = OC = R}
\]
حيث \(R\) هو نصف قطر الدائرة المحيطة (rayon du cercle circonscrit).
واسطات أضلاع \(\triangle ABC\) تتقاطع في \(O\) مركز الدائرة المحيطة ذات نصف القطر \(R\)
طريقة الإنشاء / Méthode de construction
لإنشاء الدائرة المحيطة بمثلث \(ABC\):
- نرسم واسط أحد الأضلاع (مثلاً واسط \([AB]\)).
- نرسم واسط ضلع ثانٍ (مثلاً واسط \([AC]\)).
- نقطة تقاطعهما هي المركز \(O\).
- نرسم الدائرة بمركز \(O\) ونصف قطر \(R = OA\).
💡 ملاحظة / Remarque :
يكفي رسم واسطَين فقط لتحديد المركز \(O\). الواسط الثالث يمرّ حتماً من نفس النقطة (وهذا للتحقّق).
يكفي رسم واسطَين فقط لتحديد المركز \(O\). الواسط الثالث يمرّ حتماً من نفس النقطة (وهذا للتحقّق).
VIII
حالة خاصة: المثلث القائم الزاوية
Cas particulier : Triangle rectangleخاصية / Propriété
في المثلث القائم الزاوية، مركز الدائرة المحيطة هو منتصف الوتر (le milieu de l'hypoténuse):
\[
\triangle ABC \text{ rectangle en } A
\implies
O = \text{milieu de } [BC]
\implies
\boxed{R = \frac{BC}{2}}
\]
المثلث \(ABC\) قائم في \(A\) — مركز الدائرة المحيطة هو منتصف الوتر \([BC]\)
✎ Exemple 7 :
Le triangle \(ABC\) est rectangle en \(A\), avec \(BC = 10\text{ cm}\).Déterminer le rayon \(R\) du cercle circonscrit. \[ R = \frac{BC}{2} = \frac{10}{2} = \boxed{5\text{ cm}} \]
IX
تمارين تطبيقية محلولة
Exercices d'application corrigés📝 Exercice 1 :
Pour chaque cas, dire si le triangle est constructible. Justifier.
| Cas | \(a\) | \(b\) | \(c\) |
|---|---|---|---|
| 1 | 5 cm | 3 cm | 7 cm |
| 2 | 2 cm | 9 cm | 4 cm |
| 3 | 6 cm | 6 cm | 6 cm |
✔ Solution :
Cas 1 : Le plus grand côté : \(c = 7\).
\[
a + b = 5 + 3 = 8 > 7 \quad \checkmark \implies \boxed{\text{Constructible}}
\]
Cas 2 : Le plus grand côté : \(b = 9\).
\[
a + c = 2 + 4 = 6 < 9 \quad \boldsymbol{\times} \implies \boxed{\text{Non constructible}}
\]
Cas 3 : Le plus grand côté : \(a = 6\).
\[
b + c = 6 + 6 = 12 > 6 \quad \checkmark \implies \boxed{\text{Constructible (équilatéral)}}
\]
📝 Exercice 2 :
Dans le triangle \(RST\), on donne : \(\widehat{R} = 52°\) et \(\widehat{S} = 73°\).1) Calculer \(\widehat{T}\).
2) Quel est le type de ce triangle selon ses angles ?
✔ Solution :
1) Somme des angles d'un triangle :
\[
\widehat{R} + \widehat{S} + \widehat{T} = 180°
\implies
\widehat{T} = 180° - 52° - 73° = \boxed{55°}
\]
2) Toutes les angles sont inférieurs à \(90°\) :
\[
52° < 90° \;;\quad 73° < 90° \;;\quad 55° < 90°
\]
\[
\boxed{\text{C'est un triangle acutangle (حاد الزوايا)}}
\]
📝 Exercice 3 :
\((\Delta)\) est la médiatrice du segment \([EF]\) avec \(EF = 8\text{ cm}\).Le point \(P\) appartient à \((\Delta)\) et \(PE = 5\text{ cm}\).
1) Quelle est la longueur \(PF\) ? Justifier.
2) Soit \(M\) le milieu de \([EF]\). Calculer \(EM\).
✔ Solution :
1) \(P \in (\Delta)\) et \((\Delta)\) est la médiatrice de \([EF]\).D'après la propriété de la médiatrice : \[ P \in \text{médiatrice de } [EF] \implies PE = PF \implies \boxed{PF = 5\text{ cm}} \] 2) \(M\) est le milieu de \([EF]\) : \[ EM = \frac{EF}{2} = \frac{8}{2} = \boxed{4\text{ cm}} \]
📝 Exercice 4 :
Le triangle \(ABC\) est isocèle en \(A\) avec \(AB = AC = 7\text{ cm}\) et \(BC = 10\text{ cm}\).1) Vérifier que ce triangle est constructible.
2) Le triangle est rectangle en \(B\). Calculer le rayon du cercle circonscrit.
(Indication : L'exercice 2 est indépendant de l'exercice 1)
✔ Solution :
1) Vérification de l'inégalité triangulaire :Le plus grand côté : \(BC = 10\text{ cm}\). \[ AB + AC = 7 + 7 = 14 > 10 \quad \checkmark \] \[ \boxed{\text{Le triangle } ABC \text{ est constructible.}} \] 2) Si le triangle est rectangle en \(B\), alors le côté opposé à l'angle droit est l'hypoténuse \([AC]\).
Le centre du cercle circonscrit est le milieu de l'hypoténuse \([AC]\) : \[ R = \frac{AC}{2} = \frac{7}{2} = \boxed{3{,}5\text{ cm}} \]
📝 Exercice 5 :
On considère un segment \([AB]\) tel que \(AB = 6\text{ cm}\).Le point \(C\) vérifie : \(CA = CB = 5\text{ cm}\).
1) Montrer que \(C\) appartient à la médiatrice de \([AB]\).
2) Quelle est la nature du triangle \(ABC\) ?
✔ Solution :
1) On a : \(CA = CB = 5\text{ cm}\), donc \(CA = CB\).D'après la réciproque de la propriété de la médiatrice : \[ CA = CB \implies \boxed{C \in \text{médiatrice de } [AB]} \] 2) Le triangle \(ABC\) possède deux côtés égaux (\(CA = CB = 5\text{ cm}\)) : \[ \boxed{\text{Le triangle } ABC \text{ est isocèle en } C.} \]
X
جدول تلخيصي شامل
Tableau récapitulatif| المفهوم | Concept | الخاصية / Formule |
|---|---|---|
| مجموع الزوايا | Somme des angles | \(\widehat{A}+\widehat{B}+\widehat{C}=180°\) |
| المتفاوتة المثلثية | Inégalité triangulaire | أكبر ضلع \( < \) مجموع الضلعين الآخرين |
| واسط قطعة (مباشرة) | Médiatrice (directe) | \(P \in \text{méd}[AB] \implies PA=PB\) |
| واسط قطعة (عكسية) | Médiatrice (réciproque) | \(PA=PB \implies P \in \text{méd}[AB]\) |
| الدائرة المحيطة | Cercle circonscrit | الواسطات الثلاثة تتقاطع في \(O\) : \(OA=OB=OC=R\) |
| مثلث قائم الزاوية | Triangle rectangle | \(R = \dfrac{\text{hypoténuse}}{2}\) |