مفهوم الشعاع وتساوي شعاعين
1. الخصائص البنيوية للشعاع
الشعاع هو الأداة الرياضية التي تعبر عن انسحاب (سحب) النقط في المستوي. يتميز كل شعاع غير معدوم $\vec{u}$ بثلاثة عناصر لا تقبل التجزئة:
| العنصر | المدلول الهندسي | الأثر البصري |
|---|---|---|
| 1. المنحى (المنزل) | مستقيم يحمل الشعاع أو يوازيه. | يحدد خط السير (التوازي). |
| 2. الاتجاه | الحركة من نقطة البداية إلى النهاية. | يحدد وجهة السحب (يمين، يسار،...). |
| 3. الطويلة | المسافة الفاصلة بين البداية والنهاية. | تمثل شدة أو مقياس السحب وعبر عنها بـ $\|\vec{u}\|$. |
2. تساوي شعاعين (التطابق الحركي)
نقول عن شعاعين $\vec{u}$ و $\vec{v}$ أنهما متساويان ($\vec{u} = \vec{v}$) إذا وفقط إذا تطابقا في عناصر البنية الثلاثة معاً:
- لهما نفس المنحى (حاملاهما متوازيان).
- لهما نفس الاتجاه.
- لهما نفس الطويلة ($\left\|\vec{u}\right\| = \left\|\vec{v}\right\|$).
3. الأثر الهندسي للتساوي (تشكيل متوازي الأضلاع)
تساوي شعاعين في المستوي يختزل العلاقات الهندسية و يغلق الأشكال رباعية الأبعاد حتماً:
إذا كانت النقاط $A, B, C, D$ ليست على استقامية، فإن العلاقة الشعاعية:
$$\vec{AB} = \vec{DC}$$
تعني قطعا: أن الرباعي $ABCD$ متوازي أضلاع حقيقي، ومنه ينتج تلقائياً أن منتصف $[AC]$ هو نفسه منتصف $[BD]$.
4. مثال تطبيقي (تحديد إحداثيات نقطة بالتساوي)
ليكن الرباعي $ABCD$. إذا علمنا أن $\vec{AB} = \vec{DC}$، وكانت مركبات الشعاع $\vec{AB}$ هي $\binom{3}{2}$ وإحداثيات النقطة $C$ هي $(5, 4)$. احسب إحداثيات النقطة $D(x_D, y_D)$.
| المرحلة | الحساب والجبر الشعاعي | النتيجة |
|---|---|---|
| تفكيك مركبات $\vec{DC}$ | $\vec{DC} = \binom{x_C - x_D}{y_C - y_D} = \binom{5 - x_D}{4 - y_D}$ | صياغة المجهول |
| مطابقة التساوي | $5 - x_D = 3 \implies x_D = 5 - 3 = 2$ $4 - y_D = 2 \implies y_D = 4 - 2 = 2$ | حل معادلتين بمجهول |
| التعيين النهائي | إحداثيات النقطة هي: $D(2, 2)$. | $D(2, 2)$ |
تساوي شعاعين يعني تطابق المنحى، الإتجاه والطويلة، وهندسيّاً ينشيء متوازيات الأضلاع ويضمن تناصف الأوتار دون الحاجة لقياس الزوايا.