مستطيل اختبار تقاطع
1. المسألة: لدينا مستطيل ABCD حيث I منتصف الضلع AB، النقطة M هي نقطة تقاطع IC و BD.
2. نبدأ بتحديد الإحداثيات التمثيلية للنقاط لتسهيل الحساب:
- لنفترض أن A=(0,0), B=(a,0), D=(0,b), و C=(a,b).
- إذًا I منتصف AB، فتكون إحداثياتها $$I=\left(\frac{a}{2},0\right)$$.
3. نكتب معادلات المستقيمين IC و BD:
- المستقيم IC يمر عبر I و C، مع إحداثيات I=\left(\frac{a}{2},0\right), C=(a,b)
مما يعني أن
معادلة IC:
$$y=m_{IC}(x - x_I)+y_I$$
حيث الميل $$m_{IC} = \frac{b-0}{a-\frac{a}{2}} = \frac{b}{\frac{a}{2}}=\frac{2b}{a}$$
إذًا
$$y=\frac{2b}{a}\left(x - \frac{a}{2}\right)$$
- المستقيم BD يمر عبر B و D
B=(a,0), D=(0,b)
ميل BD:
$$m_{BD} = \frac{b-0}{0 - a} = \frac{b}{-a} = -\frac{b}{a}$$
معادلة BD:
$$y = m_{BD}(x - a) + 0 = -\frac{b}{a}(x - a) = -\frac{b}{a}x + b$$
4. لإيجاد نقطة التقاطع M بين IC و BD، نساوي معادلات y:
$$\frac{2b}{a}\left(x - \frac{a}{2}\right) = -\frac{b}{a}x + b$$
5. نبسط ونحل المعادلة:
$$\frac{2b}{a}x - \frac{2b}{a}\cdot \frac{a}{2} = -\frac{b}{a}x + b$$
$$\frac{2b}{a}x - b = -\frac{b}{a}x + b$$
نجمع الحدود التي تحتوي على x في جهة والأعداد في جهة أخرى:
$$\frac{2b}{a}x + \frac{b}{a}x = b + b$$
$$\frac{3b}{a}x = 2b$$
نحل لـ x:
$$x = \frac{2b}{(3b/a)} = \frac{2b \cdot a}{3b} = \frac{2a}{3}$$
6. نعوض لإيجاد y في معادلة BD مثلاً:
$$y = -\frac{b}{a}x + b = -\frac{b}{a} \cdot \frac{2a}{3} + b = -\frac{2b}{3} + b = \frac{b}{3}$$
7. إذًا إحداثيات نقطة التقاطع M هي:
$$M = \left(\frac{2a}{3}, \frac{b}{3}\right)$$
هذا يمثل نقطة التقاطع بين IC و BD في المستطيل ABCD مع I منتصف AB.