۱- فرض و حکم را برای مسئلههای زیر مشخص کنید:
در دو مثلث داده شده زوایای برابر در شکل مشخص شده است. ثابت کنید زاویههای سوم از دو مثلث نیز با هم برابر است.
پاسخ تشریحی:
در این مسئله، ما اطلاعاتی در مورد دو زاویه از دو مثلث داریم و میخواهیم بر اساس آن، در مورد زاویهی سوم نتیجهگیری کنیم.
* **فرض (Hypothesis):** فرض، اطلاعاتی است که مسئله به ما میدهد. در اینجا به ما دو مثلث $ABC$ و $DEF$ داده شده که دو زاویهی آنها نظیر به نظیر برابرند.
**فرض:**
$ \hat{A} = \hat{D} $
$ \hat{B} = \hat{E} $
* **حکم (Conclusion):** حکم، چیزی است که میخواهیم آن را اثبات کنیم. در اینجا باید ثابت کنیم که زاویههای سوم، یعنی $ \hat{C} $ و $ \hat{F} $ نیز با هم برابرند.
**حکم:**
$ \hat{C} = \hat{F} $
**اثبات:**
| مراحل اثبات | دلیل |
| :--- | :--- |
| ۱) $ \hat{A} + \hat{B} + \hat{C} = ۱۸۰^\circ $ | مجموع زوایای داخلی مثلث $ABC$ |
| ۲) $ \hat{D} + \hat{E} + \hat{F} = ۱۸۰^\circ $ | مجموع زوایای داخلی مثلث $DEF$ |
| ۳) $ \hat{C} = ۱۸۰^\circ - (\hat{A} + \hat{B}) $ | از مرحله (۱) نتیجه میشود |
| ۴) $ \hat{F} = ۱۸۰^\circ - (\hat{D} + \hat{E}) $ | از مرحله (۲) نتیجه میشود |
| ۵) $ \hat{A} = \hat{D} $ و $ \hat{B} = \hat{E} $ | طبق فرض مسئله |
| ۶) $ \hat{F} = ۱۸۰^\circ - (\hat{A} + \hat{B}) $ | جایگذاری مرحله (۵) در مرحله (۴) |
| ۷) $ \hat{C} = \hat{F} $ | از مقایسهی نتایج مراحل (۳) و (۶) |
۳- نشان دهید در هر مثلث اندازهی هر زاویه خارجی با مجموع دو زاویهی داخلی غیرمجاور آن برابر است.
پاسخ تشریحی:
این قضیه به **«قضیهی زاویهی خارجی مثلث»** معروف است. برای اثبات آن، یک مثلث دلخواه را در نظر میگیریم و از دو اصل هندسی استفاده میکنیم.
* **فرض:** مثلث $ABC$ و زاویهی خارجی $ \angle ACD $ داده شده است.
* **حکم:** باید ثابت کنیم $ \angle ACD = \hat{A} + \hat{B} $.
**اثبات:**
| مراحل اثبات | دلیل |
| :--- | :--- |
| ۱) $ \hat{A} + \hat{B} + \angle ACB = ۱۸۰^\circ $ | مجموع زوایای داخلی مثلث برابر ۱۸۰ درجه است. |
| ۲) $ \angle ACB + \angle ACD = ۱۸۰^\circ $ | زاویهی داخلی و خارجی مجاور، مکمل یکدیگرند (تشکیل زاویهی نیمصفحه میدهند). |
| ۳) $ \hat{A} + \hat{B} = ۱۸۰^\circ - \angle ACB $ | از مرحله (۱) نتیجه میشود. |
| ۴) $ \angle ACD = ۱۸۰^\circ - \angle ACB $ | از مرحله (۲) نتیجه میشود. |
| ۵) $ \angle ACD = \hat{A} + \hat{B} $ | چون سمت راست تساوی در مراحل (۳) و (۴) یکسان است، پس سمت چپ آنها نیز باید با هم برابر باشد. |