علوم وفضاء

محيط المضلع: جمع الحدود والأضلاع الناقصة والأجزاء المشتركة

مضلع مقعر أصلي بأضلاع9 و3 و4 و4 و5 و7سم؛ تتبع الحدود يعطي32سم
نموذج إحداثي مؤلف بأبعاد بالسنتيمتر؛ قياسات مكتوبة، لا أرض حقيقية أو صورة مأخوذة من مصدر.

محيط المضلع مجموع أطوال أضلاعه على الحدود، بوحدة طول واحدة. نختار في هذا الشرح نماذج وأعدادًا جديدة لتتبع الحد، وإيجاد ضلع ناقص، وفحص ما يتغير عند اتصال قطعتين أو استبعاد جزء. سنميز حساب المحيط من حساب المساحة، ونكتب شروط كل نتيجة كي لا نعتمد على مظهر الرسم أو على رقم صحيح خرج من طريقة لا تصف الشكل.

الخلاصة السريعة

المحيط طول الحدود الخارجية للمضلع، ويحسب بجمع أضلاعه بعد توحيد الوحدات.

  • اجمع كل ضلع على الحد مرة واحدة؛ القطر أو خط تقسيم داخلي لا يدخل في محيط الشكل الكامل.
  • إذا تساوت جميع الأضلاع، فالمحيط عددها مضروبًا في طول واحد منها. الانتظام يشترط تساوي الزوايا أيضًا، لكن جمع الأطوال لا يحتاج الزوايا.
  • في نموذجنا السداسي المقعر: الأضلاع 9 و 3 و 4 و 4 و 5 و 7 سم، والمجموع 32 سم. التجويف لا يحذف الأضلاع الواقعة على الحد.
  • الضلع الوحيد الناقص يساوي المحيط ناقص مجموع الأضلاع الأخرى. إذا بقي ضلعان مجهولان، فقد نعرف مجموعهما فقط.
  • لا تجمع مليمترات وسنتيمترات وأمتارًا كأنها وحدة واحدة. في مثلث مؤلف،60 مم و 0.08 م و 5 سم تعطي 19 سم بعد التحويل.
  • عند اتحاد مستطيلين 4×3 و 6×3 على ضلع مشترك طوله 3، يصبح المحيط 14+18−2×3=26 سم. طرح الضعف يزيل نسختي الحد الداخلي.
  • تكبير جميع الأطوال بمعامل 1.5 يضرب المحيط بالمعامل نفسه. تساوي محيط شكلين لا يفرض تساوي مساحتيهما.
  • سمِّ الحد المطلوب، وراجع صلاحية الأضلاع والوحدات وشروط التساوي. الرسم التوضيحي والأعداد المقربة لا يثبتان دقة قياس حقيقي.

حدد الخط الذي تريد قياسه

ابدأ بتتبع الحدود بدل البحث عن قانون يحمل اسم الشكل. في هذا المقال نعني مضلعًا بسيطًا مغلقًا، مكونًا من قطع مستقيمة تتصل بالتتابع دون تقاطع ذاتي. نمشي على حده حتى نعود إلى البداية، ونجمع أطوال القطع التي عبرناها. لا نضيف الطريق الذي نسير به من أحد الرؤوس إلى نقطة داخلية؛ تلك رحلة أخرى وليست حدود المنطقة. هذا التعريف وقاعدة الجمع ووحدة الطول موضحة في المرجع التعليمي الأول.

تخيل أنك رقمت الرؤوس بالحروف من أول رأس إلى آخره. عند كتابة القائمة، ابدأ بالضلع الأول، ثم التالي حول الشكل، ثم أغلق القائمة بالضلع الذي يعود إلى الرأس الأول. نحتاج ضلع الإغلاق لأن النهاية ليست مستقلة عن البداية. إن توقفت عند آخر رأس ولم تعد إلى الأول، حسبت مسارًا مفتوحًا أقصر من الدورة الكاملة بمقدار الضلع الذي تركته.

نستخدم أمثلة هندسية مؤلفة، لا قياسات عقارات أو مخططات بناء. نحدد لكل مثال الأبعاد وشروط الاتصال قبل الحساب. تستطيع إعادة جمع الأعداد أو تتبع الحدود في الرسم، لكن الشكل وحده لا يمنح معلومة ناقصة عن طول غير مكتوب. ولا نحول طول الحدود إلى ثمن أو كمية شراء دون بيانات أخرى تعرّف ما يريد السؤال حسابه.

[1]

دفتر الأضلاع: طريقة جمع تمنع التكرار

نكتب أسماء الأضلاع وأطوالها في ترتيب واحد، ثم نضع علامة بجانب كل ضلع أضفناه. نختار مضلعًا خماسيًا بسيطًا معطى بأضلاع مقدارها 4.2 و 3.1 و 5.6 و 2.8 و 4.3 سم. جمع الأول والثاني يعطي 7.3، وإضافة الثالث تعطي 12.9، ثم الرابع 15.7، ومع الأخير يصبح المحيط 20 سم. جميع الأعداد هنا أطوال أضلاع الحدود، لا أطوال أقطار بين رؤوس متباعدة.

يمكن مراجعة الحساب بجمع مختلف: 4.2 مع 2.8 يساوي 7، و 3.1 مع 4.3 يساوي 7.4، ثم نضيف 5.6 فنصل إلى 20 أيضًا. تغير ترتيب الجمع لا يغير الأضلاع الداخلة فيه. المراجعة مفيدة لاكتشاف خطأ حسابي، لكنها لن تصلح قائمة أغفلت ضلعًا في المرتين؛ لذلك نراجع القائمة والرسم قبل الاكتفاء باتفاق مجموعين.

لا تضف العدد المكتوب عند الرأس وكأنه طول ضلع دون قراءة رمزه. قد يمثل زاوية أو اسم نقطة أو ترتيبًا في الشرح. وقرب العدد من خطين لا يثبت أيهما المقصود إذا كانت الإشارة غير واضحة. سجل ما تعرفه فعلًا، وحدد العدد الملتبس بدل إدخاله في المجموع. تقليل الغموض في القائمة جزء من الحساب، وليس خطوة شكلية بعد ظهور النتيجة.

مثال مقعر: ست قطع على الحد وليست أربعة

الرسم الرئيسي يمثل شكلًا على هيئة حرف لاتيني زاوي. نعطي رؤوسه بالإحداثيات، بالترتيب، هكذا: النقطة الأولى عند 0 و 0، والثانية 9 و 0، والثالثة 9 و 3، والرابعة 5 و 3، والخامسة 5 و 7، والأخيرة 0 و 7. الإحداثيات هنا بالسنتيمتر في مستوى واحد. وصل كل نقطة بالتالية ثم الأخيرة بالأولى يعطي مضلعًا مقعرًا بسيطًا، لا مستطيلًا كاملًا.

الأضلاع المتتابعة هي 9 ثم 3 ثم 4 ثم 4 ثم 5 ثم 7 سم. الفرق الأفقي بين 9 و 5 يعطي 4، والفرق الرأسي بين 7 و 3 يعطي 4 أيضًا. نجمع الأطوال الستة فنحصل على 32 سم. دخل في الجمع الضلعان اللذان يشكلان التجويف، لأنهما جزء من الخط الخارجي الذي يفصل المنطقة الملونة عما حولها. لا يلزم أن يكون كل ضلع ظاهرًا على إطار مستطيل أكبر كي يدخل في المحيط.

بعد الانتهاء، عد الأضلاع وعد القياسات التي استعملتها. هنا لدينا ست قطع وست قيم. لو حسبت فقط العرض الكلي 9 والارتفاع الكلي 7 باستعمال صيغة مستطيل، ستحصل مصادفة على 32 أيضًا؛ سنفسر هذه المصادفة لاحقًا. اتفاق الرقم لا يجعل الشكل مستطيلًا، ولا يبرر تجاهل الضلعين الداخليين في شكل مقعر آخر له تجويف مختلف.

المضلع المتساوي الأضلاع والمنتظم

عندما تكون جميع أطوال الأضلاع متساوية، يصبح الجمع تكرارًا للعدد نفسه. إذا أعطي سباعي منتظم طول ضلعه 5.5 سم، فلدينا سبع نسخ من 5.5، ويكون المحيط 38.5 سم. الضرب يختصر القائمة ولا يغير معناها. يمكن فحصه بجمع خمسة أضلاع، قيمتها 27.5، ثم ضلعين قيمتهما 11، فنصل إلى 38.5. تعريف الانتظام يجمع تساوي الأضلاع وتساوي الزوايا، كما يوضح المرجع الأول.

ولحساب المحيط بالضرب، يكفي تساوي الأطوال، حتى لو لم تتساو الزوايا. مثلًا، معين معطى بأربعة أضلاع طول كل منها 6 سم له محيط 24 سم. إن لم تكن زواياه كلها متساوية، فلا نسميه مربعًا أو رباعيًا منتظمًا. النتيجة الخاصة بالطول تأتي من أربع قيم متساوية، لا من تغيير اسم الشكل. هذه نقطة تساعد على قراءة الشروط التي تحتاجها العملية نفسها.

وفي الاتجاه الآخر، تساوي الزوايا وحده لا يتيح ضرب عدد الأضلاع في طول واحد. مستطيل أبعاده 10 و 4 سم زواياه متساوية، لكن أطوال حدوده 10 و 4 و 10 و 4، ومجموعها 28. ضرب أربعة في 10 يعطي 40، وضرب أربعة في 4 يعطي 16، وكلاهما يكرر طولًا لا يوجد أربع مرات. افحص علامة التساوي المكتوبة على الأضلاع، لا مجرد مظهر منظم في الرسم.

[1]

تحويل الوحدات قبل الجمع

نختار مثلثًا أطواله 60 مم و 0.08 م و 5 سم. سنكتب القائمة كلها بالسنتيمتر: 60 مم تساوي 6 سم، و 0.08 م تساوي 8 سم، ويبقى الضلع الثالث 5 سم. إذن المحيط 19 سم. لو جمعنا 60 و 0.08 و 5 مباشرة لحصلنا على 65.08، لكنه ليس طولًا بوحدة واحدة يصف حدود هذا المثلث؛ الرقم الأول والثاني لم يكونا مكتوبين بالوحدة التي اخترناها للمجموع.

وللمراجعة بالمليمتر، تصبح الأطوال 60 و 80 و 50 مم، ويكون المجموع 190 مم. تحويل الناتج إلى السنتيمتر يعيد 19 سم. اختلاف 190 عن 19 ليس تناقضًا، لأننا غيرنا وحدة العرض. الأفضل أن تكتب الوحدة بجوار كل قيمة أثناء التحويل، ثم بجوار الناتج. تتبع الوحدات يجعل الخطأ ظاهرًا قبل أن يتحول إلى جواب منسوخ في تمرين آخر.

المحيط كمية طول، فلا نكتب 19 سم مربعًا. التحويل بين وحدات طول لا يستعمل تربيع عامل التحويل؛ التربيع يخص المساحة. وإذا كانت إحدى القيم مساحة أصلًا، فهي ليست ضلعًا صالحًا للإضافة إلى هذه القائمة. هنا افترضنا أن الأطوال المعطاة قياسات محددة للمسألة، ولم نفترض دقة أداة أو موثوقية رقم منشور عن جسم حقيقي.

في النظام المتري، السنتيمتر عشرة مليمترات، والمتر مئة سنتيمتر. يوضح جدول وحدات الطول هذه العلاقات في المرجع الثاني.

[2]

ضلع واحد ناقص: اطرح المعروف من الكل

نعود إلى المضلع المقعر ومحيطه 32 سم، لكن نفرض أن طول إحدى القطعتين ذات القيمة 4 غير مكتوب. مجموع الأضلاع الأخرى 9 و 3 و 4 و 5 و 7 يساوي 28. الطول الناقص إذن 4 سم، لأنه يكمل المجموع من 28 إلى 32. نكتب السؤال على هيئة معادلة: المعروف مع المجهول يساوي المحيط، ثم نعزل المجهول بطرح المعروف من الطرفين.

لا تجمع 32 إلى 28 لتجد الناقص؛32 يحتوي هذا الضلع أصلًا ضمن الكل. الطرح يزيل الأجزاء التي نعرفها ويبقي الجزء المطلوب. وبعد الحصول على 4، أعده إلى القائمة الأصلية وتحقق أن المجموع 32. هذه المراجعة تكشف خطأ إشارة أو ضلعًا معروفًا نسيته في مرحلة الطرح. كذلك راجع أن 4 مقاس بوحدة القائمة نفسها قبل التعويض.

إذا أعطى الطرح صفرًا أو مقدارًا سالبًا، فلا نكتبه طول ضلع في المضلع البسيط المقصود. قد تكون البيانات غير متسقة، أو قد كررت ضلعًا، أو أدخلت خطًا داخليًا في المجموع. لا نغير العدد السالب إلى موجب تلقائيًا؛ تلك حركة تغير المعادلة ولا تفسر سبب التعارض. نعود إلى معنى المحيط وقائمة الأضلاع، ثم نحدد المعلومة التي تحتاج تصحيحًا.

مجهولان: معرفة المجموع لا تفصل الأجزاء

افترض أن محيط مضلع معطى 30 سم، وأن مجموع أضلاعه المعروفة 20 سم، وبقي ضلعان غير معلومين. نستنتج أن مجموع الضلعين 10 سم، لكننا لم نستنتج أن كل واحد منهما 5. الأعداد 4 و 6 تحقق المجموع نفسه، وكذلك 3 و 7. قد تمنع شروط الشكل بعض الاختيارات، لكنها تحتاج إلى معطيات إضافية نقرأها أو نشتقها، لا إلى افتراض التساوي لأن التقسيم بالتساوي سهل.

إذا نص السؤال على أن الضلعين متساويان، صار لدينا شرط ثان. نحول مجموعهما 10 إلى ضعفي طول واحد، فيكون كل منهما 5 سم. وإذا قال إن أحدهما يزيد عن الآخر بسنتيمترين، نفترض الأصغر بقيمة مجهولة، والأكبر يزيد عليه 2. يصبح ضعفا الأصغر مع 2 مساويًا 10، فيكون الأصغر 4 والأكبر 6. هنا اختلف الجواب لأن المعلومة الإضافية اختلفت.

هذه حسابات للأطوال المطلوبة ضمن نموذج يفترض وجود الشكل الموصوف. لا تجعل حل معادلة المجموع وحده دليلًا على أن أي توزيع للأطوال ينتج الرسم نفسه. يحتفظ الحساب بشرط الإغلاق والزوايا والاتصال الوارد في السؤال. وإذا غاب الشرط الثاني، يقدم الجواب مجموعًا معلومًا لا قائمة أطوال مزعومة، ويذكر بوضوح ما بقي غير محدد.

تحقق من إمكان الأطوال في المسألة

الطول الموجب شرط أساسي، لكنه لا يمنع كل تعارض. خذ مثلثًا محيطه 18 سم وطول ضلعين فيه 8 و 6 سم. الضلع الباقي 4، ويمكن فحصه بمتباينات المثلث: كل ضلع أصغر من مجموع الآخرين، إذ 8 أصغر من 10، و 6 أصغر من 12، و 4 أصغر من 14. بهذا لا يتعارض حساب المجموع مع شرط تكوين مثلث غير منبسط في المثال.

لو بقي الضلعان 8 و 6، لكن المحيط المعطى 15، فالطرح يعطي ضلعًا طوله 1. هو موجب، ومع ذلك 8 أكبر من 6 مع 1؛ لا تستطيع هذه الأطوال إغلاق مثلث غير منبسط. وإذا كان المحيط 16، صار الناقص 2، و 8 يساوي 6 مع 2، وهي حالة منبسطة لا تمثل المثلث المعتاد في السؤال. إذن اختبار الموجب وحده ليس كافيًا في هذه الأمثلة.

نفسر سبب الفحص بفكرة الطريق: بين طرفي ضلع، يشكل الضلعان الآخران طريقًا ينعطف عند الرأس الثالث. في مثلث غير منبسط، يكون هذا الطريق أطول من القطعة المباشرة. لا نستعمل هذا الشرط وحده لإثبات كل تفاصيل أي مضلع مرسوم، ولا نخمن زواياه من محيطه. المقصود أن نراجع شروط الشكل بالإضافة إلى معادلة الجمع، خصوصًا عندما نوجد ضلعًا ناقصًا.

الخط الداخلي لا يضاف إلى محيط الاتحاد

نضع مستطيلًا أبعاده 4 في 3 سم بجانب مستطيل 6 في 3 سم، بحيث يشتركان في كامل الضلع العمودي ذي الطول 3، ولا تتداخل مساحتاهما. محيط الأول 14 سم، ومحيط الثاني 18 سم. جمعهما يعطي 32، لكنه يعد القطعة المشتركة مرتين: مرة في حدود الأول ومرة في حدود الثاني. بعد الاتحاد تقع هذه القطعة داخل المنطقة الأكبر، فلا تدخل في حدها الخارجي.

نطرح نسختي القطعة، أي 6 سم، فنحصل على 26 سم. للمراجعة المباشرة، المنطقة المتحدة مستطيل عرضه 10 وارتفاعه 3، ومحيطه 20 مع 6، أي 26. طريقتا العد متفقتان، لأنهما تصفان المنطقة نفسها. لا نطرح 3 مرة واحدة؛ لو فعلنا لحصلنا على 29 وأبقينا نسخة من خط لا يقع على الخارج. ولا نطرح طول الضلع الأكبر 6، لأنه ليس طول الحد المشترك المحدد هنا.

الرسم الثاني يلون المنطقتين ويظهر خط الاتصال متقطعًا. الخط المتقطع وسيلة لتحديد ما استبعدناه، وليس ضلعًا إضافيًا نحتاج إلى قياسه. تختلف المسألة إذا أردنا مجموع حدود القطعتين قبل ضمهما، أو طول فواصل داخلية ضمن تصميم؛ حينها قد يكون 32 أو طول آخر هو المطلوب. سمِّ المنطقة والخطوط المطلوبة قبل استعمال قاعدة حذف الجزء المشترك.

مستطيلان4 في3 و6 في3 يشتركان في حد طوله3سم؛ الحد الخارجي للاتحاد26سم
نموذج أصلي مؤلف؛ الخط المتقطع داخل الاتحاد لا يدخل في محيطه الخارجي.

عرض الرسم بالحجم الكامل

الاشتراك الجزئي يحتاج طول الاتصال الفعلي

لا يتطلب حذف النسختين اتصال ضلع كامل، لكنه يتطلب معرفة الجزء الذي أصبح داخليًا. نختار مستطيلين آخرين محيطاهما 20 و 16 سم، يتصلان على قطعة مستقيمة طولها 2 سم فقط، دون تداخل المساحات أو اتصال آخر. مجموع المحيطين 36، ونزيل 4، فيكون محيط اتحادهما 32 سم. الأطوال 20 و 16 وحدها لا تعطي النتيجة ما لم نعرف طول اتصال الحدود.

لو اتصلا على نقطة واحدة فقط، فلن تختفي قطعة ذات طول موجب من المجموع. تبقى القاعدة الحسابية للحذف مختلفة عن اتصال ضلع كامل. ولو كانت المنطقة المتحدة تحتوي اتصالًا متشعبًا أو حدودًا أخرى مشتركة، نحصي القطع التي خرجت من الحد الذي نريده. لا نستخدم 2 بوصفها قيمة محفوظة؛ إنها طول الاختيار المحدد في المثال، وليست عددًا ثابتًا لكل تركيب.

ونحصر مثالنا في منطقتين لا تتداخل مساحتاهما، واتحاد ذي حدود معروفة دون ثقب. عند وجود تداخل مساحي أو ثقب، نعيد رسم الحدود ونحدد هل السؤال يطلب الخارج وحده أم حدود فتحات أيضًا. صيغة جمع محيطين ناقص ضعف حد الاتصال ليست بديلًا عن تعريف المنطقة. يمكنها تبسيط عد صحيح، لكنها لا تقرر تلقائيًا أي الخطوط تقع خارجه.

قص الزاوية قد يبقي المحيط ويغير المساحة

في مثالنا المقعر، بدأنا بمستطيل 9 في 7 سم ثم استبعدنا مربعًا 4 في 4 من الزاوية العليا اليمنى. حذفنا قطعتين على حدود المستطيل، طول كل منهما 4، وأضفنا مكانهما قطعتين جديدتين بالمقدارين نفسيهما. مقدار الطول المحذوف 8، ومقدار الطول المضاف 8، ولذلك بقي المحيط 32. هذه مقارنة بين مسارين واضحين في نموذج زاوية قائم، لا قاعدة لكل عملية قص.

أما المساحة فبدأت 63 سم مربعًا، ثم نقصت 16، فأصبحت 47. تساوي المحيط قبل الاستبعاد وبعده لم يحفظ مقدار المنطقة الملونة. يمكن التحقق بتقسيم الشكل الباقي إلى مستطيل 9 في 3، مساحته 27، ومستطيل 5 في 4، مساحته 20؛ المجموع 47. هذه الخطوة تراجع المثال، ولا تدخل القيم 27 و 20 في جمع المحيط لأنها مساحات، لا أطوال.

ولو أحدثنا بدل قص الزاوية تجويفًا مستطيلًا من منتصف ضلع، بعرض 2 وعمق 1، فإننا نحذف من الحد قطعة طولها 2، ونضيف مسارًا طوله 1 ثم 2 ثم 1. الزيادة في المحيط 2، بينما تنقص المساحة 2 سم مربعًا. اختلاف النتيجتين يوضح أهمية موقع الاستبعاد وحدوده. لا نكتفي بكلمة تجويف، بل نكتب القطع المحذوفة والمضافة قبل أن نحكم على تغير المحيط.

التكبير يغير جميع أطوال الحدود معًا

لنضرب إحداثيات الشكل المقعر وأطواله في 1.5. تصبح الأضلاع 13.5 و 4.5 و 6 و 6 و 7.5 و 10.5 سم، ومجموعها 48. ويمكن مراجعة الناتج بضرب المحيط الأصلي 32 في 1.5، فنصل إلى 48 أيضًا. السبب الحسابي أن كل حد في مجموع الأطوال أخذ المعامل نفسه؛ لذلك يمكن إخراج هذا المعامل من الجمع دون حساب كل قيمة على حدة.

هذه العملية تفترض تكبيرًا متساويًا في جميع الاتجاهات ومعاملًا موجبًا، مع بقاء الاتصال وعدد الأضلاع. إذا زدنا ضلعًا واحدًا فقط فلا نسمي التغيير تكبيرًا مشابهًا للشكل كله. كذلك إذا مددنا العرض وحده وأبقينا الارتفاع، تحتاج الحدود إلى قائمة جديدة أو تحليل كل اتجاه. معامل واحد للمحيط لا يأتي من تغيير جزئي لا يحافظ على نسبة جميع الأطوال.

ولا نضرب المساحة بالمعامل نفسه في تكبير متشابه. في مثالنا، مساحة 47 تتحول إلى 105.75 سم مربعًا، لأن معامل المساحة هو 2.25. الفرق هنا ناتج عن ضرب بعدين، مقابل جمع أطوال حدود تكبرت بالمعامل مرة واحدة. للمزيد عن شرط التناظر والنسب، يمكن الرجوع إلى مقال شروط تشابه المضلعات؛ موضوعنا الحالي هو فحص جمع المحيط بعد تغيير الأطوال.

شروط تشابه المضلعات

محيط معلوم لا يحدد المساحة أو شكل الحدود

قارن مستطيل 10 في 4 سم بمستطيل 8 في 6 سم. الأول محيطه 28 ومساحته 40، والثاني محيطه 28 ومساحته 48. القيمتان 28 متساويتان لأن مجموع البعدين في كل مستطيل 14، لكنها لا تجعل حاصل ضربهما متساويًا. لذلك لا نستخرج مساحة أي مضلع من المحيط وحده دون شروط أخرى، ولا نختار شكلًا مألوفًا ونسبه بوصفها معلومة مفقودة.

وحتى داخل سؤال الأطوال، معرفة محيط 32 وعدد الأضلاع 6 لا تجعل كل ضلع مساويًا 32 مقسومًا على 6. هذا الكسر هو متوسط الأطوال، لا طول كل ضلع في المضلع المقعر الذي أضلاعه مختلفة. قيمه 9 و 3 و 4 و 4 و 5 و 7 تجمع 32، ويكون متوسطها 16 مقسومًا على 3. لا يوجد ضلع بهذا الطول في قائمتنا، ومع ذلك المتوسط صحيح بوصفه متوسطًا.

إذا ورد شرط تساوي الأضلاع جميعًا، عندها تتحول القسمة إلى طول كل ضلع. أو إذا وردت أبعاد واتصالات معينة، قد نستطيع إعادة بناء جزء من الحدود. كل معلومة إضافية تغير ما يمكن استنتاجه. احتفظ بالفرق بين معرفة مجموع، ومعرفة متوسط، ومعرفة قيمة كل عنصر؛ الخلط بينها ينتج جوابًا محددًا أكثر مما تسمح به البيانات.

الأعداد المقربة وحدود النتيجة

الأعداد في رسمنا قيم محددة لنموذج هندسي، لكن القياسات الحقيقية قد تعرض مقربة. نفرض تمرينًا جديدًا تعرض فيه ستة أطوال إلى أقرب عُشر سنتيمتر، ومجموع القيم المعروضة 32.0 سم. إذا أعطيت لكل ضلع مجالًا من قيمته المعروضة ناقص 0.05 إلى قيمته المعروضة زائد 0.05، فإن جمع الحدود يعطي مجالًا للمحيط من 31.7 إلى 32.3 سم. نعلن أطراف المجال وفق قاعدة التقريب المعطاة في السؤال.

هذا حد جمع محافظ للأخطاء الممكنة، ولا يفترض أن الأخطاء مستقلة أو أنها تتعادل. لا نقسم 0.3 على ستة كي نعتبر عدم يقين المحيط 0.05؛ نحن نجمع ستة مقادير قد تقع كلها قرب الطرف نفسه. ولا نكتب كل الأرقام الظاهرة في آلة حاسبة بوصفها دليل دقة. العملية قد تجمع أعدادًا كثيرة، بينما المعلومة الأصلية ما زالت محدودة بما أعطي لكل ضلع.

إذا لم تذكر المسألة كيف قربت الأطوال أو دقة القياس، لا نستنتج مجال 0.05 من وجود منزلة عشرية وحدها. ربما تكون الأعداد قيمًا نموذجية أو تحويلات أو تقديرات من نوع آخر. فرق بين مثال معلن الافتراضات وقياس حقيقي يحتاج بياناته. يمكن إبقاء المجموع كما حسبناه مع وصف المدخلات، بدل اختراع ضمان دقة أو إحصاء احتمالي لا يدعمه السؤال.

تمارين تربط العدد بشرطه

في التمرين الأول، سباعي متساوي الأضلاع محيطه 38.5 سم. بقسمة المحيط على 7 يكون طول كل ضلع 5.5 سم. ثم يعيد الضرب 7 في 5.5 المجموع 38.5. وفي تمرين ثان، يخبرك السؤال أن كل ضلع طوله 5.5، ويعرض محيطًا 40. قسمة 40 على 5.5 تعطي 80 على 11، وليس عددًا صحيحًا للأضلاع؛ لا تطابق هذه البيانات نموذج مضلع جميع أضلاعه بذلك الطول والمحيط المحدد.

وفي التمرين الثالث، مضلع بسيط أطوال حدوده 2.5 و 4 و 3.5 و 6 و 4 سم. المحيط 20 سم. إذا وضعت قيمة 2.5 مرة أخرى لأن نقطة البداية ظهرت عند الإغلاق، تحصل على 22.5 خطأ. نغلق المسار بالضلع الأخير المكتوب، ولا نكرر أول ضلع؛ الرأس قد يذكر مرتين بوصفه بداية ونهاية، لكن القطعة الواحدة قطعت مرة واحدة في الدورة.

وفي تمرين الاتصال، محيطا قطعتين 26 و 22 سم، وطول الحد المشترك 4، مع تحقق شروط عدم التداخل المذكورة. المجموع 48 ناقص 8 يعطي 40 سم للاتحاد. اكتب كذلك جواب السؤال المختلف عن مجموع حدود القطعتين قبل الاتحاد، وهو 48. المقارنة بين الجوابين تؤكد أن الأرقام نفسها قد تدخل عمليتين مختلفتين عندما يتغير الخط المطلوب قياسه، فلا يكفي نقل نتيجة دون اسم المنطقة.

قائمة مراجعة تنهي الحساب

راجع أولًا أن الشكل المغلق والحد المطلوب محددان. اكتب الأضلاع بالتتابع وتأكد من وجود ضلع الإغلاق دون تكرار أول قطعة. إذا استعملت ضرب عدد الأضلاع في طول واحد، فسجل شرط تساوي الأطوال. وإذا حسبت ضلعًا ناقصًا، فعده إلى القائمة وتحقق من المجموع، ثم راجع الشروط الهندسية اللازمة بدل اعتبار كل جواب موجب ممكنًا.

بعد ذلك، وحد الوحدات واحتفظ بوحدة طول للناتج. حدد الخطوط الداخلية التي لا تدخل في حدود المنطقة الكاملة، واحذف نسختي الحد المشترك فقط عندما تنطبق شروط الاتصال. في سؤال تغيير الشكل، قارن الأطوال التي أزيلت بالتي أضيفت. وفي سؤال التكبير، تحقق أن معاملًا واحدًا شمل جميع الأطوال، لا جزءًا من الشكل. هذه مراجعة لافتراضات العملية قبل مراجعة الأرقام وحدها.

وللقراءة في حالة خاصة لها قوانين أخرى، راجع خصائص الشكل السداسي المنتظم. لا تستعمل محيطه لاستنتاج مساحة شكل عام أو عدد أقطاره دون الشروط الخاصة. أبق هذا المقال دفترًا للحدود والأطوال: حدد ما قسته، واجمعه مرة واحدة، وسمِّ ما بقي مجهولًا. حين تكون البيانات ناقصة، يظل ذكر النقص أدق من إكمال الرسم بقياسات لم ترد في السؤال.

خصائص الشكل السداسي المنتظم

المصادر ومتابعة القراءة

  1. OpenStax: تعريف المضلع والمحيط وتساوي الأضلاع والانتظام (يفتح في نافذة جديدة)openstax.org
  2. NIST: وحدات الطول وعلاقات المتر والسنتيمتر والمليمتر (يفتح في نافذة جديدة)nist.gov

أُعدّ هذا المقال بصياغة عربية أصلية بالاستناد إلى المصادر أعلاه، وهو مدخل تمهيدي إلى الموضوع. اقرأ منهجية المحتوى وحدوده.