ریاضی هشتم صفحه 87 - کار در کلاس 1
۱- علی با قسمتی از دایرهای به شعاع $10$ سانتیمتر، مخروطی به قطر قاعدهی $12$ سانتیمتر ساخته است. ارتفاع این مخروط چقدر است؟
(تصویر یک قطاع از دایرهای با شعاع $10$ سانتیمتر که به یک مخروط با قطر قاعدهی $12$ سانتیمتر تبدیل شده است.)
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی هشتم صفحه 87 - کار در کلاس 1
این مسئله یک کاربرد بسیار مهم از رابطهی فیثاغورس در هندسه فضایی و حجمها را نشان میدهد. وقتی یک قطاع دایره به مخروط تبدیل میشود، شعاع قطاع تبدیل به **مولد مخروط** ($l$) و محیط کمان قطاع تبدیل به **محیط قاعدهی مخروط** میشود.
برای پیدا کردن ارتفاع مخروط ($h$)، از **مثلث قائمالزاویهی** درون مخروط استفاده میکنیم که اضلاع آن عبارتند از:
1. **شعاع قاعده ($r$)** (ضلع قائم اول)
2. **ارتفاع مخروط ($h$)** (ضلع قائم دوم)
3. **مولد مخروط ($l$)** (وتر)
رابطهی فیثاغورس به صورت زیر است:
$$\mathbf{r^2 + h^2 = l^2}$$
---
### **گام ۱: تعیین مولد مخروط ($l$)**
مولد مخروط همان شعاع دایرهای است که قطاع از آن بریده شده است:
$$l = 10 \text{ cm}$$
### **گام ۲: تعیین شعاع قاعده ($r$)**
قطر قاعده $12$ سانتیمتر است. شعاع قاعده نصف قطر است:
$$r = \frac{\text{قطر}}{2} = \frac{12}{2} = 6 \text{ cm}$$
### **گام ۳: محاسبه ارتفاع ($h$) با رابطهی فیثاغورس**
$$r^2 + h^2 = l^2$$
$$6^2 + h^2 = 10^2$$
$$36 + h^2 = 100$$
**محاسبه $h^2$:**
$$h^2 = 100 - 36$$
$$h^2 = 64$$
**محاسبه $h$:**
$$h = \sqrt{64}$$
$$\mathbf{h = 8 \text{ cm}}$$
**نتیجهگیری:** ارتفاع این مخروط $8$ سانتیمتر است. این اعداد ($6$، $8$، $10$) یک سهتایی فیثاغورسی معروف را تشکیل میدهند.
ریاضی هشتم صفحه 87 - فعالیت 2
۲- معلم ریاضی از دانش آموزان خواست پاره خطی به طول $\sqrt{10}$ سانتیمتر رسم کنند. در اینجا پاسخ سه دانش آموز آمده است. راه حل هر کدام را توضیح دهید و دربارهی ویژگیهای آنها گفتوگو کنید. کدام دانش آموز از روش هندسی و کدام یک از روش حسابی استفاده کرده است؟
**زهرا:**
به همین ترتیب، ساختن مثلثهای قائمالزاویه را ادامه میدهیم تا $\sqrt{10}$ ساخته شود. (تصویر یک مارپیچ مثلثاتی که از مرکز $O$ شروع شده و تا $\sqrt{8}$ رسم شده است، به صورتی که وتر هر مثلث، ضلع قائم مثلث بعدی است. همه اضلاع قائم دیگر برابر $1$ هستند.)
**سیما:**
مثلث قائمالزاویهای با ضلعهای $1$ و $3$ سانتیمتر رسم میکنم.
$$1^2 + 3^2 = 1 + 9 = 10$$
پس وتر آن $\sqrt{10}$ سانتیمتر خواهد شد. (تصویر یک گونیا که روی اضلاع $1$ و $3$ یک مثلث قائمالزاویه رسم کرده است.)
**مهسا:**
به کمک ماشین حساب $\sqrt{10}$ را حساب میکنم.
$$\sqrt{10} \approx 3.16$$
حالا به کمک خطکش یک پاره خط به طول تقریباً $3.1$ سانتیمتر رسم میکنم.
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی هشتم صفحه 87 - فعالیت 2
این فعالیت سه روش مختلف برای رسم یک پارهخط به طول گنگ ($\sqrt{10}$) را نشان میدهد. هر سه دانشآموز به روشهای درستی عمل کردهاند، اما روشهای آنها با هم متفاوت است.
### **۱. توضیح روش زهرا:**
روش زهرا یک **روش هندسی (ساخت و ساز)** برای رسم ریشههای دوم متوالی است. او از **مارپیچ فیثاغورس** استفاده میکند .
* **توضیح راه حل:** او کار را با رسم یک مثلث قائمالزاویه با اضلاع قائم $1$ و $1$ شروع میکند. وتر این مثلث $\sqrt{1^2+1^2} = \sqrt{2}$ است. سپس این وتر را به عنوان یکی از اضلاع قائم مثلث بعدی در نظر میگیرد و ضلع قائم دیگر را $1$ در نظر میگیرد. وتر مثلث جدید $\sqrt{(\sqrt{2})^2+1^2} = \sqrt{3}$ است. با تکرار این فرآیند، او به طول $\sqrt{10}$ میرسد:
$$\sqrt{(\sqrt{9})^2 + 1^2} = \sqrt{9 + 1} = \sqrt{10}$$
* **ویژگی:** این روش بسیار **دقیق** است و مقدار $\sqrt{10}$ را به صورت کاملاً **هندسی** (بدون نیاز به تقریب) روی محور یا صفحه نمایش میدهد. اما **طولانی** است و نیاز به دقت بالا در رسم مثلثهای متعدد دارد.
### **۲. توضیح روش سیما:**
روش سیما نیز یک **روش هندسی (ساخت و ساز)** است، اما **سادهتر** و مستقیمتر از روش زهرا است. او از **رابطهی فیثاغورس** برای پیدا کردن سریعتر $\sqrt{10}$ استفاده میکند.
* **توضیح راه حل:** او به دنبال دو عدد میگردد که مجموع مجذور آنها $10$ شود. این دو عدد $1$ و $3$ هستند (چون $1^2 + 3^2 = 1 + 9 = 10$). سپس یک مثلث قائمالزاویه با اضلاع قائم $1$ سانتیمتر و $3$ سانتیمتر رسم میکند. طبق رابطهی فیثاغورس، وتر این مثلث دقیقاً $\sqrt{10}$ سانتیمتر است.
* **ویژگی:** این روش **دقیقتر** از روش مهسا و **سریعتر** از روش زهرا است. پارهخط رسم شده کاملاً دقیق و **بدون تقریب** است.
### **۳. توضیح روش مهسا:**
روش مهسا یک **روش حسابی (محاسباتی و تقریبی)** است.
* **توضیح راه حل:** او با استفاده از ماشین حساب، مقدار عددی $\sqrt{10}$ را که تقریباً $3.16$ است، به دست میآورد و سپس این مقدار تقریبی ($3.1$ یا $3.16$) را با خطکش رسم میکند.
* **ویژگی:** این روش **سریع** است اما **غیردقیق** یا **تقریبی** است، زیرا ریشهی $10$ یک عدد گنگ (اعشاری نامتناهی و بدون الگو) است و ما نمیتوانیم آن را با خطکش به طور کامل دقیق رسم کنیم. دقت رسم او به دقت خطکش و میزان گرد کردن عدد ($3.16 \approx 3.1$) بستگی دارد.
### **نتیجهگیری:**
* **روش هندسی:** زهرا و سیما (روشهای دقیق و بدون تقریب).
* **روش حسابی:** مهسا (روش تقریبی و با استفاده از ماشین حساب).